浅析江苏某办公楼建筑的雨水资源收集利用

张瑾

（华东都市建筑设计研究总院,上海 200070）

浅析江苏某办公楼建筑的雨水资源收集利用

张瑾

（华东都市建筑设计研究总院,上海 200070）

水资源可持续利用是我们经济社会发展的战略问题，必须在充分注意节约用水的基础上，多方面开发非传统水源，缓解城市缺水危机，减少了排水量，减轻了城市洪水灾害威胁，促进水资源的可持续利用和良性循环，目前开展的雨水收集利用就是城市水资源可持续利用的重要措施之一。

雨水资源；收集；利用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.110

1 引言

降雨是水循环中的一个重要的环节，是区域水资源补给的主要来源。随着城区不透水面积大量增加，使城市的降雨入渗量大大减少，极大削弱了对地下水的补给作用；另外，地面径流总量增加，汇流时间缩短，峰值流量增大，不仅增大了城市排水系统的负担，也使城市的雨洪危险加剧，可见多年来我国把降雨当作废水直接排放处理，是极其不合理的。

其实雨水的收集和利用并非是件新鲜事，我国早在秦汉时期就有修建池塘拦蓄雨水用于生活的记录，而西北地区水窖的修筑也已有几百年的历史。雨水作为非传统资源的利用具有多重功能：节约用水，缓解水资源危机；通过渗透增加地下水，改善生态环境；减少和减缓雨水排水量，降低城市雨洪灾害。

2 雨水收集利用系统的简介

目前城市的浇灌绿化、冲洗马路等公益用水及洗车等新兴的用水行业进一步加重了自来水供应的负担。可是每年的暴雨季节，泛滥的雨水又给城市排水造成了极大的困难。而雨水的收集和利用正好解决了这一给城市建设带来的两大难题。

雨水资源收集利用系统由雨水汇集、雨水存储及净化、雨水利用3部分组成。雨水存储及净化和水质控制是系统投资规模的关键，汇集、利用是系统正常运行的枢纽。

雨水收集通常由屋顶、地面道路、绿地、天然山坡等汇集，收集的并非是纯净的水，所以雨水水质控制是现代城市雨水利用不可忽视的问题。由于大气的污染，直接由降水带来的污染物。城市的大气污染日趋严重，致使雨水水质下降，不少城市出现酸雨。从部分城市降雨水质分析结果看，初期雨水中夹杂着大量污染物、泥沙、杂质，CODcr高达 300～2000mg/L，SS高达 500～800mg/L，总氮大于10mg/L。因此，初期雨水应弃流排放，收集中后期相对洁净的雨水，同时将雨水中的杂质过滤排出，保证后期存储及净化环节的正常运行。为了控制路面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等污染物，可以在雨水口和雨水井设置截污挂篮和专用编织袋等，或设计专门的浮渣隔离、沉淀截污井。

3 江苏某办公楼建筑项目概况

笔者就以曾经设计的江苏某办公楼的雨水收集为实例，浅析雨水收集利用的体会。

在该项目中，业主希望该建筑在当地有个环保节能的示范作用，要求给排水专业上采用雨水收集利用的措施，体现城市水资源的可持续利用。但业主又希望能尽可能节省在雨水收集利用上的投资，经和业主沟通后，仅收集主楼屋面的雨水，放弃路面雨水的收集。

该办公楼屋顶面积约2000m2，屋面雨水经过雨水初期弃流后进入雨水蓄水池，经过处理达标后，用于绿化浇灌、车库浇洒，雨水收集设备设置在主楼地下室内。

4 江苏某办公楼建筑雨水利用系统的设置

4.1 雨水利用的规模

雨水利用的规模，根据 《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400—2006）应满足建设用地外排雨水设计流量不大于开发建设前的水平或规定的值，设计重限期按2年确定。

年均可利用雨水量的计算：

1)屋面面积2000m2，年均可直接利用雨水量为：

式中，0.8为收集折减系数；南通市年均降雨量取1200mm。

2)雨水收集水池容积计算

考虑雨水回用对水质要求，将屋面雨水直接收集，经过初期弃流后收集于储水池，经物理过滤后即可回用。初期弃流量考虑为2mm，按该地区2年重现期计算，24h降雨量为100mm，可收集雨水量为98mm。

一次降雨可直接收集雨水：Qy＝2000×0.8×0.098＝156.8m3

水池有效容积还需根据雨水回用水量确定，应充分考虑水池的经济效益，因为雨水综合利用中，收集水池的投资往往占总投资的55%以上。

经过综合考虑，雨水收集池设为150m3，超重现期雨水由溢流排出。

3)雨水回用水量分析

根据项目分析，平均一年大概可收集雨水1920m3，一个月约160m3，大概可以满足近4500m2绿化浇灌用水要求。

4.2 雨水的收集方式

雨水收集是将降雨下垫面上的雨水径流收集起来。雨水的收集形式很多，根据区域的雨水，一般有以下收集方式：屋面雨水的收集宜采用半有压雨水收集系统，大型屋面宜采用虹吸式雨水收集系统。建设用地内的平面和竖向设计应考虑断面雨水收集的要求。硬化地面的雨水应有组织地排向雨水口，雨水口内宜装有截污装置，雨水口设在汇水面的低洼处，顶面标高低于地面10～20mm。广场宜用缝隙集水排水沟收集排除雨水。

本项目采用虹吸式雨水收集系统，将屋面雨水排放管线引至地下室雨水收集池。

4.3 雨水处理工艺

雨水处理的工艺应满足雨水的出水水质符合相应用途的水质标准。雨水利用的水质CODcr、SS标准如表1所示：

雨水在经过初期弃流后的水质为：CODcr=70～100mg/L；SS= 20～40mg/L，所以雨水在经过简单的处理后即可达到相应的水质标准。

雨水收集具体工艺流程如图1所示。

图1 雨水收集工艺流程

4.4 雨水收集的原理图

图2 雨水收集系统的原理图

5 雨水综合利用系统主要设备及用途

5.1 雨水弃流装置

用于雨水出户位置或者立管底部，自带流量计，计算雨水通过的流量，通过设定流量的数值，自动开闭阀门，将前期雨水弃流至地面雨水管网，后期雨水（较为清洁）通过单独收集管路至集水池。

弃流装置采用电动执行机构、PLC程序控制，可就地安装也可远传安装。信号采集可实现降雨型降雨频次、降雨量、降雨记录、储存池水位控制、暴雨倒灌警报控制等多项功能。

5.2 处理间

本项目在储水池的旁边构筑沉井作为雨水处理间，其中包括过滤器、投药装置、螺旋混合器、水泵及相关自动控制设备。

其中过滤器采用折流、逆向流的复合流原理，不间断对雨水进行分离过滤，从根本上克服了过滤器的前期过滤堵塞问题及反洗结淤的弊病，保证在降雨过程中，无人操作状态下，雨水不堵塞、不结淤，过滤顺畅。

5.3 溢流问题

因为该项目的雨水收集池是设在主楼地下室内的，屋面雨水系统是按重现期是10年设计的，而雨水收集利用的重现期是按2年设计的，势必经常会有溢流问题的存在，为了避免雨水溢流至室内，做了以下防范措施：

1）根据溢水量，增加处理间集水坑水泵的排水能力，两台水泵分高低水位排水，并设置报警水位报警；

2）由于室内外高差有 1.5m，雨水收集池直接通过两条DN150的溢水管溢至室外排水，以备遇上特大暴雨时，潜水泵来不及排水的情况发生，并在雨水收集池内设报警水位报警。

6 项目预期的社会效益

城市和住宅开发使不透水面积大幅度增加，使洪水在较短时间内迅速形成，洪峰流量明显增加，使城市面临巨大的防洪压力，洪灾风险加大，水涝灾害损失增加。雨水渗透、回用等措施可缓解这一矛盾，延缓洪峰径流形成的时间，削减洪峰流量，从而减小雨水管道系统的防洪压力，提高设计区域的防洪标准，减少洪灾造成的损失。

很多城市为满足用水量需要而大量超采地下水，造成了地下水枯竭、地面沉降和海水入侵等地下水环境问题。由于超采而形成的地下水漏斗有时还会改变地下水原有的流向，导致地表污水渗入地下含水层，污染了作为生活和工业主要水源的地下水。实施雨水渗透方案后，可从一定程度上缓解地下水位下降和地面沉降的问题。

可见通过这样一个绿色环保雨水收集利用的措施，为创造节约型社会起了示范性作用。

综上所述，在城市建设中，注意发展雨水收集和利用工程，把原来被排走雨水留下来利用，既增加了水资源，又减少了排水量，还减轻了城市洪水灾害威胁，使得水环境得以改善，生态环境得以修复，促进水资源的可持续利用和良性循环，目前开展的雨水收集利用就是城市水资源可持续利用的重要措施之一。

【1】王鹏.建筑与小区雨水收集利用系统研究[D].重庆：重庆大学，2011.

【2】杨文哲.济南城区雨水资源化技术方案研究[D].济南：山东建筑大学，2011.

【3】朱红卫.高层绿色住宅小区给排水设计概况[J].中国建筑金属结构，2011（4）：52-56.

【4】刘宝山.城市小区雨水利用的研究[D].天津：天津大学，2008.

【5】龙晨程.建筑小区雨水“渗透—排放一体化”技术性能与应用研究[D].北京：北京工业大学，2010.

Analysis of Collection and Utilization of Rainwater Resources about an Office Building in Jiangsu Province

ZHANGJin
(EastChinaUrbanArchitecturalDesign&ResearchInstitute,Shanghai200070,China)

The sustainable utilization ofwater resources is a strategy in economic and social development.Based onwater conservation, nontraditionalwater sourceshouldbetakenintoaccounttosolveurbanwatershortageandreducewastewater discharge,which can prevent urbanwaterloggingand promote cyclic use ofwater resources.The paper elaborated collection and utilization of rainwater resourceswhich is one of the importantmeasures for the sustainable use of urban waterresources.

rainwaterresources;collection;utilization

TU991.14

B

1007-9467（2016）07-0173-02

2016-5-13

张瑾（1976～），女，上海人，高级工程师，从事给排水研究，（电子信箱）jin_zhang@xd.ad.com.cn。