重慶某物流園雨水回用設(shè)計

張錦兵，于鷺，秦艷

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400015）

摘要：隨著海綿城市建設(shè)的不斷推進，重慶將變成一座會呼吸的城市，建設(shè)海綿型建筑與小區(qū)成為新時期的發(fā)展要求。該文以重慶某物流園為例，從水量計算、工藝原理到各構(gòu)筑物的設(shè)計等方面分析，將屋面雨水收集、凈化后用于道路及綠化澆灑、停車庫地面沖洗和汽車沖洗等，對今后類似的設(shè)計具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：海綿城市；綠色建筑；雨水回用；工程設(shè)計

前言

近幾年來我國多個城市連續(xù)遭遇內(nèi)澇襲擊，長江下游荊州、武漢、南京等城市相繼“看?！?。自去年以來，中央部委已多次發(fā)文推動海綿城市建設(shè)，目前財政部、住建部和水利部已公布兩批海綿城市試點，總共有30個城市進入名單，其中包括重慶。海綿城市的建設(shè)目標(biāo)是，“小雨不積水，大雨不內(nèi)澇，水體不黑臭，熱島有緩解”，然而，武漢多處“看?！?，也引發(fā)人們對海綿城市建設(shè)的關(guān)注。為了消除城市內(nèi)澇，傳統(tǒng)理念是直接加大排水管網(wǎng)的能力建設(shè)，但會導(dǎo)致河道洪峰流量倍增，加重洪水風(fēng)險?，F(xiàn)在一些海綿城市建設(shè)以雨水利用指標(biāo)為導(dǎo)向，以“減勢、效能、滯洪、削峰”為核心理念，抑制徑流峰值隨城鎮(zhèn)化增大的趨勢，在流域、城市、社區(qū)的三重尺度上統(tǒng)籌考慮防洪排水治澇等需求。與原來主要依靠城市排水系統(tǒng)、注重水平方向?qū)Я鞯摹盎疑悸贰毕啾?，海綿城市則因其注重城市對雨水的自然吸納、蓄滲和就地調(diào)節(jié)而被稱為“綠色思路”。因地制宜采取屋頂綠化、雨水調(diào)蓄與收集利用、微地形等措施，提高建筑與小區(qū)的雨水積存和蓄滯能力，保持雨水徑流特征在城市開發(fā)建設(shè)前后大體一致，已引起越來越多人的重視。

1 工程概況

該項目位于重慶巴南區(qū)，用地面積：137028.9㎡，建筑占地面積52454㎡，總建筑面積104507.8m2，配套綠地總面積14751m2，車庫449個，占地4593.6m2，其中，室外大車停車位250個，小車停車位77個，室內(nèi)小車位122個。該物流園分區(qū)包括一棟高層辦公樓、8個倉庫及地下室，倉庫最大建筑高度21m，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，其中3#樓執(zhí)行綠色建筑銀級（一星級）標(biāo)準(zhǔn)。項目總平面圖如圖1所示。

圖1項目總平面圖

2 雨水回用系統(tǒng)設(shè)計

2.1 回用水量計算

該工程本著最大限度回收利用的原則，結(jié)合該工程實際情況，優(yōu)先考慮對徑流污染較輕的部分屋面雨水進行收集利用，直接利用屋面雨水管收集雨水，回用于景觀道路澆灑、綠化及停車庫地面沖洗，車輛沖洗用水等。

重慶氣象資料表明：該項目所在地理位置氣候?qū)儆趤啛釒駶櫄夂?。溫濕多雨，雨量充分，具有冬暖、春早、夏熱、秋雨連綿的特點。多年平均氣溫17.5～18.5℃，極端最低氣溫-3.7℃，極端最高氣溫42.2℃。多年平均相對濕度80%，絕對濕度17.6毫巴。區(qū)內(nèi)多年平均降雨量1163.3mm，最大平均降雨量達(dá)1378.3mm，最小平均降雨量達(dá)783.2mm。而物流園屋面占比大，可收集的屋面雨水充沛，經(jīng)計算分析，年可供收集的雨水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于澆灑、綠化、沖洗用水量。

參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB 50015-2003(2009年版)表3.1.4[1]，綠化澆灌用水定額可按澆灑面積1.0～3.0L/（㎡·d）計算，根據(jù)重慶市氣候條件，夏季炎熱，則澆灑綠地用水定額選為：4-9月2.0 L/（m2·d）、3、10月1.0 L/（m2·d）、其他月份植物處于休眠期，不需要澆灑；道路的澆灑用水定額按澆灑面積2.0L/m2·d計算，澆灑天數(shù)按年365d扣除近五年重慶統(tǒng)計信息網(wǎng)公布的平均降雨天數(shù)151d計，為214d；停車庫地面沖洗水2.0L/m2·次計算，按一周沖洗一次計；汽車沖洗用水定額取轎車50L/輛·次、載重汽車100 L/輛·次，按年洗車50次計。該項目最高日用水量為141.0 m3/d，年用水量為24412.7m3。雨水用水量見表1。

表1 雨水用水量表

序號用水單位用水規(guī)模用水定額最高日用水量（m3/d）1綠化用水14751m22.0 L/m229.56195.4道路沖洗31728m22.0 L/m263.513579.6年用水量（m3/h）2 3洗車（轎車）122個50L/輛·次6.1305 4洗車（卡車）327個100 L/輛·次32.71635車庫沖洗4600m22.0 L/m29.2478.4合計141.022193.4

2.2 雨水量的確定

常見的雨水收集水量計算方法有日降雨厚度法和年降雨厚度法，日降雨厚度法即按照當(dāng)?shù)卦O(shè)計24h降雨厚度，去除初期雨水棄流厚度后，與匯水面積、徑流系數(shù)計算得出相應(yīng)的雨水收集規(guī)模。但是，降雨是一種季節(jié)性自然行為，每次降雨量均不同，而各地區(qū)年降雨總量卻是相對穩(wěn)定的[2]。本次降雨量計算采用年降雨厚度法計算，并結(jié)合實際經(jīng)驗，推算項目需要的匯水面積，核算屋面雨水收集范圍。

根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》GB 50400-2006，雨水徑流設(shè)計總量計算公式[3]為：

W=10ΨhF

式中：W為雨水設(shè)計徑流總量（m3）；Ψ為雨水徑流系數(shù)；h為設(shè)計降雨厚度（mm）；F為匯水面積（hm2）。

本次設(shè)計物流園倉庫屋面材料為碎石、卵石混凝土，雨量徑流系數(shù)為0.9；重慶市年均降雨量為1118.5mm，年均最大月降雨量集中在七月，為178.1mm，年最大24h點雨量均值為100 mm；倉庫屋面選用7#倉庫，其面積為44794㎡。則7#倉庫屋面年雨水徑流總量為45091m3。雨水在產(chǎn)生徑流的初期，水質(zhì)較差，計算中取初期棄流系數(shù)0.87；另外，雨水受季節(jié)分布不均影響，可供收集利用的僅為部分，需乘季節(jié)折減系數(shù)0.88。即年可收集雨水總量為34521.7m3，大于設(shè)計的年用水量，可滿足雨水回用水量的要求。

2.3 設(shè)計規(guī)模及論證

該項目中雨水回用主要用于澆灑和沖洗，物流園內(nèi)沒有可供雨水收集調(diào)蓄的水塘、湖庫等水體，需新建單獨的儲蓄設(shè)施，根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50400-2006)，雨水儲蓄設(shè)施的有效水容積不宜小于集水面重現(xiàn)期1～2年的日雨水設(shè)計徑流總量扣除設(shè)計初期徑流流量。據(jù)此得出的雨水蓄水池容積為3910m3，以鋼筋混凝土水池計算，按照當(dāng)前的材料、人工單價，建設(shè)成本約為350萬元，初期投資成本太大，且產(chǎn)生最大降雨量的頻率很低，一年僅為一兩次，多數(shù)時間雨水量達(dá)不到蓄水池設(shè)計容量，造成閑置。而重慶地區(qū)平均降雨間隔為3～5d，若降雨頻繁時期，洗車沖洗水量較大，久旱時段，洗車等用水少，主要用于綠化澆灑，根據(jù)用水量分析，結(jié)合場地受限的因素，選用一周最大用水量作為計算容積較為合理。

2.4 工藝流程設(shè)計

城市雨水在降落和屋面徑流過程中，受屋面類型、降雨特性和當(dāng)?shù)卮髿鉅顩r的影響，初期雨水中包含了大量的塵土等雜質(zhì)，初期污染物濃度較高，水質(zhì)比較復(fù)雜，整個出流過程污染物濃度隨降雨歷時延長呈前高后低的變化趨，到降雨中后期逐步趨于平穩(wěn)，采用棄流初期雨水的方式可明顯降低收集雨水的污染物含量，因此，為了回收到水質(zhì)較好的雨水，減少處理成本，采用棄流裝置將初期徑流雨水棄流，隨后雨水再進入儲水池，經(jīng)過濾泵提升進入雙層過濾器處理達(dá)標(biāo)后進入清水池，由水泵外輸時采用紫外線消毒設(shè)備進行消毒，處理達(dá)標(biāo)后用于綠化道路澆灑和地面沖洗[4]。雨水收集后的處理過程，與一般的水處理過程相似，不同的是雨水的水質(zhì)明顯比一般的回用水水質(zhì)好，主要雜質(zhì)是初期降雨所帶入的收集面污染物或泥沙，工藝流程如下：

屋面雨水→棄流井→雨水儲水池→過濾器→清水池→消毒→回用。

選擇的工藝流程，可分為雨水收集系統(tǒng)，雨水積蓄系統(tǒng)，雨水處理系統(tǒng)，雨水回用系統(tǒng)，其中雨水收集系統(tǒng)為屋面雨水排水系統(tǒng)，雨水積蓄系統(tǒng)包含雨水棄流裝置、收集池和清水池等構(gòu)筑物，雨水處理系統(tǒng)主要為過濾器反沖洗設(shè)備，雨水回用系統(tǒng)包含加壓水泵和消毒設(shè)施，系統(tǒng)原理圖見圖2。

圖2系統(tǒng)原理圖

3 構(gòu)筑物設(shè)計

3.1 棄流井

初期雨水棄流，有利于后期潔凈的雨水收集利用，大大降低雨水凈水設(shè)施造價和運行成本。按照棄流技術(shù)原理可分為容積式、半容積式、切換式、流量式或雨量式初期雨水棄流裝置和其他型式的棄流裝置[5]。設(shè)計采用流量式棄流裝置，棄流井自帶流量計，計算雨水通過的流量，通過設(shè)定的流量，降雨初期自動開閉閥門，初期徑流通過棄流管排至室外雨水管網(wǎng)，當(dāng)降雨厚度達(dá)到設(shè)定初期棄流量時，閥門變成關(guān)閉狀態(tài)，開始收集屋面的優(yōu)質(zhì)雨水，進入集水池，當(dāng)雨量過大或雨水收集管的閥門關(guān)閉時，多余的雨水從溢流管排往市政雨水管網(wǎng)。

3.2 雨水收集池

雨水收集池的容積計算是雨水回用設(shè)計的一個難點。收集池兼有儲存、調(diào)蓄和沉淀等多重作用，如果池容太大，建造成本高，體積利用率低，且雨水儲存時間過長，水質(zhì)變差，如果池容太小，儲存量小，不僅起不到調(diào)蓄作用，而且旱期需長時間補充自來水。根據(jù)重慶亞熱帶濕潤氣候，溫濕多雨、雨量充分的特點，雨水收集池容積按一周設(shè)計用水量規(guī)模設(shè)置，為420m3，取值500m3。

3.3 過濾系統(tǒng)

過濾系統(tǒng)包括原水提升、過濾、反沖洗等設(shè)備，根據(jù)收集的雨水水質(zhì)，雜質(zhì)主要為無機顆粒物，采用砂濾工藝，濾料為石英砂等。雨水用于澆灌、沖洗的時間較為集中，工作時間按4h確定，則設(shè)計流量為12.5m3/h，濾罐直徑ф1200mm，濾速11.0m3/（m2·h)，反沖洗強度15 L/(s·m2)。

3.4 清水池

由于缺乏產(chǎn)水曲線、供水曲線等數(shù)據(jù)，清水池設(shè)計容積可按雨水回用系統(tǒng)最高日設(shè)計用水量的25%～35%計算，重慶氣候炎熱，取35%計，為49.35m3，取值50m3。當(dāng)遇上持續(xù)高溫，久旱無雨時，系統(tǒng)中設(shè)計自來水或其他水源進行補充，可以保證整個系統(tǒng)更好地運行。

4 經(jīng)濟效益分析

隨著綠色建筑的興起，越來越多的公司和企業(yè)更加注重對節(jié)能和環(huán)保的投入，不斷推動著建筑產(chǎn)業(yè)的變革，也得到了政策和經(jīng)濟上的回報。該工程中雨水回用系統(tǒng)，包括各構(gòu)筑物及配套設(shè)備總投資約150萬元，年利用雨水22193m3，節(jié)約自來水費約7.8萬元，扣除維修和運行費用，20年可收回投資，按設(shè)計使用年限50年計算，累計可節(jié)約200萬元。

5 結(jié)論

雨水回用工程建設(shè)提高了雨水積存和蓄滯能力，使外排雨水量大大少于地塊開發(fā)前水量，減少雨水排放給市政管網(wǎng)帶來的壓力，降低了雨水管道投資；同時減少了大量的市政供水，節(jié)約有限的水資源，為解決城市用水緊張、推動水資源可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻，取得了顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

參考文獻：

[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50015-2003（2009年版）建筑給水排水設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]陳秋萍，戴惠.關(guān)于無錫市雨水收集利用系統(tǒng)工程的設(shè)計心得[J].給水排水，2015，41（S1）：45-47.

[3]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50400-2006建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[4]李亮，康威，譚松明，等.我國建筑小區(qū)雨水棄流技術(shù)與裝置發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國給水排水，2016，32(4)：2-5.

[5]錢江鋒，趙昕，趙鋰，等.中關(guān)村國際商城雨水利用工程介紹[J].給水排水，2011，37（4）：70-71.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Rainwater Recycling Design for a Logistics Park in Chongqing

Abstract：With the continuous advancement of sponge city construction,Chongqing will become a breathable city.It is the times'call to construct sponge architecture and residences.This paper takes a logistics park of Chongqing as an example to analyze from water volume calculation,technical principles and architectural elements,and the water on roof surface is collected and purified to water roads and greening,and flush garage surface and cars.It can offer some references for similar designs.

Keywords：sponge city;green buildings;rainwater recycling;engineering design

中圖分類號：TU992

文獻標(biāo)識碼：：A

文章編號：：1671-9107（2016）11-0015-03

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.11.015

收稿日期：2016-09-06

作者簡介：張錦兵（1982-），男，重慶人，研究生，注冊公用設(shè)備（給水排水）工程師，主要從事給排水設(shè)計與研究工作。