住宅小區(qū)雨水利用工程設計研究
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摘要：在提倡節(jié)能減排的大政方針下和水資源供求關系日益緊張的現(xiàn)實面前，對雨水資源的利用已顯得尤為重要。該文以無錫市某住宅小區(qū)為背景，對小區(qū)雨水收集、處理的整個工況進行設計。通過優(yōu)化管網設計、雨水處理工藝、自動控制等手段，實現(xiàn)運行5個月內水費節(jié)約22015元，為開發(fā)商、設計院等單位今后進行類似工程的設計提供參考。
關鍵詞：雨水利用；蓄水池；清水池；住宅小區(qū)；設計方案
本工程為無錫某住宅小區(qū)項目，總的規(guī)劃用地面積約12．6萬m2，地塊西側為現(xiàn)狀河道。整個項目被中間南北向道路分為東、西兩個地塊，主要由3～11層住宅組成，整個項目的綠地率約35％。
1小區(qū)雨水利用工程工況
本工程將整個小區(qū)屋面、道路、草坪的雨水統(tǒng)一匯流至東側地塊西南角，雨水經過預處理后排入地下室雨水蓄水池，再經過過濾和消毒處理后達到城市雜用水水質要求，儲存于地下室雨水清水池。雨水最終用于整個小區(qū)的綠化澆灌、道路沖洗和景觀用水。
2小區(qū)雨水利用相關水量計算
2．1設計雨水徑流總量
根據(jù)無錫近30年降雨量統(tǒng)計資料，年降雨厚度為1100mm，年降雨次數(shù)為100次，現(xiàn)每次降雨量按11mm計。根據(jù)《建筑給排水設計規(guī)范》［1］第4．9．6條，選取徑流系數(shù)。初期雨水棄流量按3mm計，每次降雨棄流總量約為200m3，根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范》（GB50400—2006）［2］第7．1．3條相關規(guī)定，設計雨水蓄水池容積為600m3。
2．2雨水利用需水量
根據(jù)《建筑給排水設計規(guī)范》（GB50015—2003）第3．1．4、3．1．5、3．1．7條，選取各項用水定額。由專業(yè)景觀設計單位提供小區(qū)的室外景觀日循環(huán)總水量為400m3。
3小區(qū)雨水管網設計
整個小區(qū)綜合徑流系數(shù)取各種匯水面源的加權平均值，計算可得為0．55。根據(jù)《建筑給排水設計規(guī)范》第4．9．5條，選取小區(qū)雨水設計重現(xiàn)期為3年。根據(jù)無錫地區(qū)暴雨強度公式和設計雨水流量公式，計算可得整個小區(qū)的設計雨水流量為1600L／s。小區(qū)屋面雨水通過雨水立管重力流排至室外雨水檢查井，路面雨水通過雨水口排至室外雨水檢查井。室外雨水管采用UPVC雙壁波紋管，管徑為DN300～DN700；室外雨水井采用混凝土模塊式井。小區(qū)的雨水蓄水池、雨水清水池和雨水處理機房設置于東側地塊的西南角地下室。東、西兩個地塊的雨水經過室外雨水管網匯流至雨水蓄水池。中間道路施工時已在兩地塊之間預留DN700雨水過路管，以便西側地塊雨水匯流至東側地塊。當雨水蓄水池水位達到設計最高水位時，雨水進水總管上的電動閘閥自動關閉，此時小區(qū)雨水通過4個雨水溢流口直接排放。其中3個DN500溢流口分別排至小區(qū)中間和南側道路市政雨水管網，1個DN700溢流口通過八字式雨水口排至西側現(xiàn)狀河道內。雨水蓄水池的西北角外墻上，貼池頂設有600mm（高）×800mm（寬）的檢修人孔，同時兼做蓄水池的溢流口。當蓄水池水位超過最高水位時，雨水通過此溢流口直接排入小區(qū)室外雨水管網。
4雨水處理工藝
4．1雨水處理工藝流程
小區(qū)雨水利用時，水質要求執(zhí)行《城市污水再生利用城市雜用水水質》［3］標準。本工程雨水經過預處理去除較大雜質后，排入雨水蓄水池，再經過砂缸過濾器過濾和消毒處理后，將達到雜用水水質要求的雨水儲存于清水池內。
4．2雨水預處理
降雨開始后，小區(qū)雨水通過管網收集、匯流至溢流井前。為了棄流初期雨水，此時進水管路上電動閘閥處于關閉狀態(tài)，溢流管上的電動閘閥處于開啟狀態(tài)，初期雨水通過溢流管直接排入市政雨水管網。當棄流雨水累計流量達到設定值時，溢流管上電動閘閥關閉，進水管路上電動閘閥打開。雨水進入格柵井和沉砂井，雨水中夾雜的較大雜質和顆粒物經過格柵和沉砂處理后被去除。格柵采用間距10mm細格柵，過水尺寸為800mm×800mm，安裝在格柵槽內，可以通過吊環(huán)拉起進行清淤；沉砂井底部設500mm×500mm存砂斗。人工定期清掏格柵井和存砂斗內的雜質，以保證雨水管路的順暢。
4．3雨水過濾、消毒處理
經過預處理的雨水排入雨水蓄水池后，在雨水處理機房內對雨水進行進一步的處理，以達到雜用水水質要求。選用對雜質有一定通過能力的立式污水泵從蓄水池中吸水，加壓的雨水通過并聯(lián)的2組砂缸過濾器，實現(xiàn)對雨水中細小雜質的進一步去除。單臺砂缸過濾器處理能力為30m3／h，能實現(xiàn)自動反沖洗。過濾后的雨水儲存于雨水清水池，采用自動二氧化氯加藥罐對清水池中雨水進行消毒處理，加藥計量泵加藥能力為0．25m3／h。
5雨水利用工程自動控制要點
5．1電動閘閥的控制
5．1．1進水管路上的電動閘閥控制
當一個降雨過程結束或者雨水蓄水池達到最高水位時，將進水管路上的電動閘閥關閉；下一個降雨過程開始后，當棄流雨水累計流量達到設定值時，開啟進水管路上的電動閘閥。其中，水位信號由安裝在蓄水池中的超聲波液位計反饋，棄流雨水流量信號由安裝在溢流管上的流量傳感器反饋。
5．1．2溢流管上的電動閘閥控制
當一個降雨過程結束后，將溢流管上的電動閘閥開啟；新一個降雨過程開始后，當棄流雨水累計流量達到設定值時，關閉溢流管上的電動閘閥。其中，棄流雨水流量信號由安裝在溢流管上的流量傳感器反饋。
5．2立式污水泵的控制
當清水池中水位低于最低水位時，啟動污水泵以實現(xiàn)向清水池進水；當清水池中水位達到最高水位或者蓄水池中水位達到最低水位時，關停污水泵。水位信號由安裝在清水池中的超聲波液位計反饋。
5．3加藥計量泵的控制
當清水池中在線余氯檢測裝置反饋的余氯值低于設定值時，啟動計量泵向清水池中加藥，當反饋余氯值高于設定值時，關停計量泵，停止加藥。
6雨水利用工程實際運行情況
6．1運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計
整個雨水利用工程從2015年1月份開始運行，至今運行約5個月，降雨量＞3mm的有效降雨次數(shù)、儲存雨水量、綠化澆灌等用水量、自來水補水量等數(shù)據(jù)如表3所示。
6．2運行情況分析
初始運行的這5個月共利用雨水量為5950m3，按無錫地區(qū)自來水水價4．5元／m3、雨水利用運行費用0．8元／m3計算，則用水節(jié)約費用為22015元。從這5個月統(tǒng)計數(shù)據(jù)看出，由于整個小區(qū)投入運行時間不長，綠化澆灌等用水量還未達到設計最大流量，同時雨水利用工程也還未達到最大運行負荷。隨著今后小區(qū)用水量的增加和雨水利用工程功能的充分發(fā)揮，整個雨水利用工程在節(jié)約用水的同時，經濟效益也將更為顯著［4，5］。
7結語
在整個設計過程中，指出以下幾個要點，提醒在今后類似工程的設計中需特別注意：（1）雨水蓄水池位置的選擇，影響到整個小區(qū)雨水管網的走向。蓄水池盡量布置在整個小區(qū)雨水管網的中間位置，當小區(qū)面積非常大時，還要考慮分區(qū)收集雨水、分區(qū)建設蓄水池的可能。（2）考慮到雨水蓄水池蓄滿水的情況下，需要將整個小區(qū)雨水直接排放。因此在設計時需要對小區(qū)周圍的市政雨水接口進行詳細了解，合理利用市政雨水接口，布置雨水溢流口。（3）要結合小區(qū)景觀、綠化用水、道路沖洗龍頭等的布置情況，合理設計雨水利用供水管網，以達到最大程度的節(jié)約用水。
參考文獻
［1］GB50015—2003，建筑給排水設計規(guī)范［S］．
［2］GB50400—2006，建筑小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范［S］．
［3］GB／T18920—2002，城市污水再生利用城市雜用水水質［S］．
［4］張克峰，姜海英，王永磊．幾種適合我國國情的城市雨水利用技術［J］．凈水技術，2006，25（1）：6163．
［5］黃少文，潘志輝，馮燕，等．城市公共建筑雨水利用系統(tǒng)的技術經濟分析［J］．凈水技術，2012，31（6）：9296．
作者:張駿 殷立平 劉華 朱文 單位:無錫市民用建筑設計院有限公司