住宅小區(qū)雨水利用工程設(shè)計(jì)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(guān)系日益緊張的現(xiàn)實(shí)面前，對(duì)雨水資源的利用已顯得尤為重要。該文以無(wú)錫市某住宅小區(qū)為背景，對(duì)小區(qū)雨水收集、處理的整個(gè)工況進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計(jì)、雨水處理工藝、自動(dòng)控制等手段，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行5個(gè)月內(nèi)水費(fèi)節(jié)約22015元，為開發(fā)商、設(shè)計(jì)院等單位今后進(jìn)行類似工程的設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：雨水利用；蓄水池；清水池；住宅小區(qū)；設(shè)計(jì)方案
本工程為無(wú)錫某住宅小區(qū)項(xiàng)目，總的規(guī)劃用地面積約12．6萬(wàn)m2，地塊西側(cè)為現(xiàn)狀河道。整個(gè)項(xiàng)目被中間南北向道路分為東、西兩個(gè)地塊，主要由3～11層住宅組成，整個(gè)項(xiàng)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(gè)小區(qū)屋面、道路、草坪的雨水統(tǒng)一匯流至東側(cè)地塊西南角，雨水經(jīng)過預(yù)處理后排入地下室雨水蓄水池，再經(jīng)過過濾和消毒處理后達(dá)到城市雜用水水質(zhì)要求，儲(chǔ)存于地下室雨水清水池。雨水最終用于整個(gè)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(guān)水量計(jì)算
2．1設(shè)計(jì)雨水徑流總量
根據(jù)無(wú)錫近30年降雨量統(tǒng)計(jì)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(jì)。根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)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(jì)，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(shù)規(guī)范》（GB50400—2006）［2］第7．1．3條相關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015—2003）第3．1．4、3．1．5、3．1．7條，選取各項(xiàng)用水定額。由專業(yè)景觀設(shè)計(jì)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(wǎng)設(shè)計(jì)
整個(gè)小區(qū)綜合徑流系數(shù)取各種匯水面源的加權(quán)平均值，計(jì)算可得為0．55。根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》第4．9．5條，選取小區(qū)雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為3年。根據(jù)無(wú)錫地區(qū)暴雨強(qiáng)度公式和設(shè)計(jì)雨水流量公式，計(jì)算可得整個(gè)小區(qū)的設(shè)計(jì)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(jī)房設(shè)置于東側(cè)地塊的西南角地下室。東、西兩個(gè)地塊的雨水經(jīng)過室外雨水管網(wǎng)匯流至雨水蓄水池。中間道路施工時(shí)已在兩地塊之間預(yù)留DN700雨水過路管，以便西側(cè)地塊雨水匯流至東側(cè)地塊。當(dāng)雨水蓄水池水位達(dá)到設(shè)計(jì)最高水位時(shí)，雨水進(jìn)水總管上的電動(dòng)閘閥自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)小區(qū)雨水通過4個(gè)雨水溢流口直接排放。其中3個(gè)DN500溢流口分別排至小區(qū)中間和南側(cè)道路市政雨水管網(wǎng)，1個(gè)DN700溢流口通過八字式雨水口排至西側(cè)現(xiàn)狀河道內(nèi)。雨水蓄水池的西北角外墻上，貼池頂設(shè)有600mm（高）×800mm（寬）的檢修人孔，同時(shí)兼做蓄水池的溢流口。當(dāng)蓄水池水位超過最高水位時(shí)，雨水通過此溢流口直接排入小區(qū)室外雨水管網(wǎng)。
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(shí)，水質(zhì)要求執(zhí)行《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》［3］標(biāo)準(zhǔn)。本工程雨水經(jīng)過預(yù)處理去除較大雜質(zhì)后，排入雨水蓄水池，再經(jīng)過砂缸過濾器過濾和消毒處理后，將達(dá)到雜用水水質(zhì)要求的雨水儲(chǔ)存于清水池內(nèi)。
4．2雨水預(yù)處理
降雨開始后，小區(qū)雨水通過管網(wǎng)收集、匯流至溢流井前。為了棄流初期雨水，此時(shí)進(jìn)水管路上電動(dòng)閘閥處于關(guān)閉狀態(tài)，溢流管上的電動(dòng)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(wǎng)。當(dāng)棄流雨水累計(jì)流量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，溢流管上電動(dòng)閘閥關(guān)閉，進(jìn)水管路上電動(dòng)閘閥打開。雨水進(jìn)入格柵井和沉砂井，雨水中夾雜的較大雜質(zhì)和顆粒物經(jīng)過格柵和沉砂處理后被去除。格柵采用間距10mm細(xì)格柵，過水尺寸為800mm×800mm，安裝在格柵槽內(nèi)，可以通過吊環(huán)拉起進(jìn)行清淤；沉砂井底部設(shè)500mm×500mm存砂斗。人工定期清掏格柵井和存砂斗內(nèi)的雜質(zhì)，以保證雨水管路的順暢。
4．3雨水過濾、消毒處理
經(jīng)過預(yù)處理的雨水排入雨水蓄水池后，在雨水處理機(jī)房?jī)?nèi)對(duì)雨水進(jìn)行進(jìn)一步的處理，以達(dá)到雜用水水質(zhì)要求。選用對(duì)雜質(zhì)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(shí)現(xiàn)對(duì)雨水中細(xì)小雜質(zhì)的進(jìn)一步去除。單臺(tái)砂缸過濾器處理能力為30m3／h，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖洗。過濾后的雨水儲(chǔ)存于雨水清水池，采用自動(dòng)二氧化氯加藥罐對(duì)清水池中雨水進(jìn)行消毒處理，加藥計(jì)量泵加藥能力為0．25m3／h。
5雨水利用工程自動(dòng)控制要點(diǎn)
5．1電動(dòng)閘閥的控制
5．1．1進(jìn)水管路上的電動(dòng)閘閥控制
當(dāng)一個(gè)降雨過程結(jié)束或者雨水蓄水池達(dá)到最高水位時(shí)，將進(jìn)水管路上的電動(dòng)閘閥關(guān)閉；下一個(gè)降雨過程開始后，當(dāng)棄流雨水累計(jì)流量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，開啟進(jìn)水管路上的電動(dòng)閘閥。其中，水位信號(hào)由安裝在蓄水池中的超聲波液位計(jì)反饋，棄流雨水流量信號(hào)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(dòng)閘閥控制
當(dāng)一個(gè)降雨過程結(jié)束后，將溢流管上的電動(dòng)閘閥開啟；新一個(gè)降雨過程開始后，當(dāng)棄流雨水累計(jì)流量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉溢流管上的電動(dòng)閘閥。其中，棄流雨水流量信號(hào)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(dāng)清水池中水位低于最低水位時(shí)，啟動(dòng)污水泵以實(shí)現(xiàn)向清水池進(jìn)水；當(dāng)清水池中水位達(dá)到最高水位或者蓄水池中水位達(dá)到最低水位時(shí)，關(guān)停污水泵。水位信號(hào)由安裝在清水池中的超聲波液位計(jì)反饋。
5．3加藥計(jì)量泵的控制
當(dāng)清水池中在線余氯檢測(cè)裝置反饋的余氯值低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)計(jì)量泵向清水池中加藥，當(dāng)反饋余氯值高于設(shè)定值時(shí)，關(guān)停計(jì)量泵，停止加藥。
6雨水利用工程實(shí)際運(yùn)行情況
6．1運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
整個(gè)雨水利用工程從2015年1月份開始運(yùn)行，至今運(yùn)行約5個(gè)月，降雨量＞3mm的有效降雨次數(shù)、儲(chǔ)存雨水量、綠化澆灌等用水量、自來(lái)水補(bǔ)水量等數(shù)據(jù)如表3所示。
6．2運(yùn)行情況分析
初始運(yùn)行的這5個(gè)月共利用雨水量為5950m3，按無(wú)錫地區(qū)自來(lái)水水價(jià)4．5元／m3、雨水利用運(yùn)行費(fèi)用0．8元／m3計(jì)算，則用水節(jié)約費(fèi)用為22015元。從這5個(gè)月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看出，由于整個(gè)小區(qū)投入運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，綠化澆灌等用水量還未達(dá)到設(shè)計(jì)最大流量，同時(shí)雨水利用工程也還未達(dá)到最大運(yùn)行負(fù)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(gè)雨水利用工程在節(jié)約用水的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益也將更為顯著［4，5］。
7結(jié)語(yǔ)
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，指出以下幾個(gè)要點(diǎn)，提醒在今后類似工程的設(shè)計(jì)中需特別注意：（1）雨水蓄水池位置的選擇，影響到整個(gè)小區(qū)雨水管網(wǎng)的走向。蓄水池盡量布置在整個(gè)小區(qū)雨水管網(wǎng)的中間位置，當(dāng)小區(qū)面積非常大時(shí)，還要考慮分區(qū)收集雨水、分區(qū)建設(shè)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(gè)小區(qū)雨水直接排放。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)小區(qū)周圍的市政雨水接口進(jìn)行詳細(xì)了解，合理利用市政雨水接口，布置雨水溢流口。（3）要結(jié)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(shè)計(jì)雨水利用供水管網(wǎng)，以達(dá)到最大程度的節(jié)約用水。
參考文獻(xiàn)
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［2］GB50400—2006，建筑小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范［S］．
［3］GB／T18920—2002，城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)［S］．
［4］張克峰，姜海英，王永磊．幾種適合我國(guó)國(guó)情的城市雨水利用技術(shù)［J］．凈水技術(shù)，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(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］．凈水技術(shù)，2012，31（6）：9296．
作者:張駿 殷立平 劉華 朱文 單位:無(wú)錫市民用建筑設(shè)計(jì)院有限公司