浅谈大型综合建筑群项目雨水回收利用系统的应用

浅谈大型综合建筑群项目雨水回收利用系统的应用

欧阳瑜瑛

广州珠江工程建设监理有限公司

摘要：随着我国城市化进程的加快，水资源短缺日益严峻。国内外相关实践经验证明，城市雨水利用是缓解当地水资源供求矛盾及保障经济可持续发展的一条捷径。以广发金融中心项目雨水回收利用系统为例，探讨雨水利用工程模式，并分析了城市雨水利用在大型综合建筑群项目的发展前景。

关键词：雨水回收；大型综合建筑群；绿色建筑

我国是个缺水的国家，随着近几十年我国经济的迅速发展，城市化进程的不断加快，水资源供需矛盾、水环境压力都逐渐加大。全球气候的反常，也导致洪旱灾害交替，雨水带来的损失越来越大，控制和利用雨水已成为人们的共识。

一、城市雨水利用发展现状

1.1国外城市雨水利用状况

由于全球范围内水资源紧缺和暴雨洪水灾害的频繁发生，美国、德国、加拿人、意大利、日本等40多个国家都开展了雨水利用技术的研究和实践。其中，德国是世界上雨水收集利用方面最先进的国家之一。在德国，雨水利用技术已发展到第三代，其特征是设备的集成化，不同类型和不同规模的建筑采取不同的雨水收集利用的措施。同时，德国还制定了一系列法律法规，规定所有新建建筑均要设计雨水利用设施，在推动雨水收集利用的广泛应用中起到重要作用。

日本是亚洲地区最早实施雨水利用的国家。雨水作为一种极有价值的水资源，早已引起日本的重视，并在多领域进行了回收利用。其各项雨水利用技术达到了世界领先水平。1992年颁布“第二代城市下水总体规划”将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施，有效促进了城市雨水资源化进程。

综上所述，国外发达国家城市雨水利用技术的先进经验是：建立完善的雨水收集、储存及处理系统，制定一系列雨水利用相关的法律法规，收集的雨水主要用于冲厕、绿化、洗车、回灌地下水等。对解决我国城市雨水收集和利用的研究发展具有借鉴意义。

1.2我国城市雨水利用情况

我国是一个水资源相对贫乏，时空分布又极不均匀的国家。水资源年内变化大，降水及径流的年内分配集中在夏季的几个月中，连丰、连枯年份交替出现，造成一些地区干旱灾害出现频繁和水资源供需矛盾突出等问题。雨水作为一种极有利用价值的水资源，在我国真正意义上对城市雨水利用的研究与应用却在20世纪80年代开始，发展于90年代，目前呈现出良好的发展势头。

城市雨水利用是一项系统工程，涉及多部门、多学科，如何科学、合理、有效地开发和利用城市雨水资源，必须处理好复杂的技术、经济和政策问题。

二、雨水回收利用于广发金融中心项目的必要性与可行性

2.1雨水回收利用的必要性

（1）佛山市由于雨量多，河涌密布，地下水资源比较丰富。

根据2012年佛山市水资源公报：2012年佛山市年降水总量为71.63亿m³，比多年平均值多20.7%，产生本地地表水资源量33.74亿m³，地下水资源量7.3亿m³，总水资源量34.83亿m³。2012年全市总用水量为33.51亿m³，以地表水供水为主。

实践表明，在降雨量处于多水区域或过渡区的地区，积蓄雨水回用技术可行、经济适用、运行维护方便，具有较好的环境效益和经济效益。

（2）随着城市化的进一步扩大，饮用水取水量增加，地表供水不足，建筑用水需求大。

近年来，佛山市水资源质量状况总体下降明显，部分河段受到严重污染而失去了利用价值。水质性缺水范围在不断扩大，迫使人们寻求其他水源。采用雨水回收利用技术，给建筑本身提供了一个现成的天然水源。

建筑群必须有大面积的绿化作为其营造园林景观的基础，对水量需求大。利用建筑群所带的景观用水的溢流空间作为雨水的调蓄容积，可较好地解决雨水的可收集水量与需水量间的矛盾。同时，雨水处理的直接成本远低于市政自来水的水价。

（3）雨水回收利用有利于城市市政排水和防洪等优点。

近年来，对城市雨水管网的要求日益提高。将大量雨水形成的屋面雨水、地面径流迅速排至雨水回收系统，可人为调节排入市政雨水排水系统的水量。大大减少市政雨水管网的压力，降低接纳水体发生洪涝灾害的可能性。

（4）雨水回收对绿色建筑来说有着非常重大的意义。

绿色建筑将是未来建筑发展的方向。衡量建筑节水的一个重要指标是非传统水源的利用率。按照《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2006）在不设置中水回用的情况下，雨水利用是绿色建筑的不可缺少的条件。对办公楼、商场类建筑，非传统水源利用率要求分别是20％、40%，对住宅类、旅游类建筑也有相关要求。发展绿色建筑，必须强调雨水资源的合理、有效利用。

2.2雨水回收利用的可行性

（1）由雨水的特性决定了雨水回收系统存在的可操作性。雨水除前期降水水质较差外，后期降水水质好。雨水中溶解氧接近饱和，有机污染物较少，钙含量低，硬度小，细菌和病毒的污染率低，雨水处理工艺简单，建设及运营费用低。

（2）由佛山市的降雨特点决定了雨水回收系统作用于建筑群的可操作性：降雨量丰富，便于雨水收集。佛山市属南亚热带季风气候，气候特点是：季风明显，雨量充沛，雨热同季，干湿分明等。佛山市年平均雨量为1677.4mm，全年总雨量在1400～2000mm之间。佛山市具有连续性暴雨天气气候特征，连续性暴雨主要出现在4-9月（汛期）。5-6月的雨量均在240毫米以上，为全年降水最集中的时期，总降雨量占全年的八成，发生频次具有较为明显的阶段性变化。在近51年历史序列表现为“多-少-多-少-多”的变化规律，目前处于偏多阶段。总体而言，佛山市是一个降雨丰富的地区，即使是干季，也有一定量的降雨。

（3）大型综合建筑群一般具有占地面积大、绿化比例高，有喷泉水池等水景观，有完整的雨污分流系统、进行了一些雨水利用工程改造等特点，便于雨水收集汇总。在较大面积的绿地及广场等地下可以设置地下式蓄水池或蓄水渗透池，还可以利用人工水池在雨季进行储水，则在枯水期时，储存的雨水作为补充水来灌溉本建筑群的绿地。针对建筑群中储存雨水的设备和水质处理的程度，其雨水主要用于景观水的补充、路面清洗、绿地浇灌等方面。

三、雨水回收系统在广发金融中心项目应用实例

以广发金融中心项目的雨水回收利用系统为例。该项目回收经过初期径流弃流的屋面雨水经过相应处理达标后用于绿化洒水、道路及车库地面冲洗、景观水体补水等用途。系统平均每日提供约200吨的回用水。同时，若市政供水故障时间较长，配电大楼与机房大楼的冷却塔供水无法重新得到市政管网补充的情况下，为避免冷却塔供水出现间断，可应急由雨水回收清水池补水，要求雨水回收泵房处理设备出水水质能达到冷却塔用水水质标准。

3.1工程概况

广发金融中心工程，位于佛山市南海区，即广东金融高新技术服务区内。项目以办公、培训教学、数据机房等为主要功能，同时配套食堂及体育等公用服务设施；总用地面积为10.56万平方米，总建筑面积为33.32万平方米；设北、中、南三个分区。

3.2设计范围

本项目红线内雨水回收利用系统的设计包括：（1）初期雨水的弃流装置及配件；（2）水泵及附件、控制箱；（3）水质处理设备：过滤、消毒、加药装置；

3.3雨水回收利用系统工程概述

（1）设计收集范围：包括广发金融中心建设项目屋面雨水，总收集面面积约39000平方米，径流系数取0.9。将广发金融中心屋面可收集的雨水全部收集，雨水经处理后用于绿化用水和道路冲洗用水。在雨水不充足的情况下，考虑采用市政自来水补水。

（2）雨水储存水量及处理要求

该工程屋面雨水收集与利用系统降水设计重现期按2年计算。一次降雨可收集雨水总量为1685m³，结合回用水实际使用量设计1个混凝土雨水收集池，设置在地下室。考虑佛山地区两场降雨的间隔时间，取用水周期为4天，系统储存容积为800m³。采用混凝土水池做雨水收集池。水质处理按《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准的规定。

（3）雨水回收的方式

广发金融中心项目雨水系统采用四种排水方式，如下：

1）各单体雨水排水方式：除配电大楼、信用卡中心&信息中心、呼叫中心、运营中心、培训中心礼堂、数据备份机房、食堂屋面雨水排水采用虹吸方式外，其余各楼屋面雨水排水采用内排水重力流方式。同时各楼屋面均设置雨水溢流设施。

2）虹吸雨水排水方式：屋面雨水经虹吸雨水斗收集，屋面溢流雨水由屋面溢流虹吸雨水斗收集，由排水立管经底部过渡段排至室外混凝土雨水消能井。

3）重力流雨水排水方式：屋面雨水经87型雨水斗收集，由排水管排至室外雨水井，屋面女儿墙设溢流雨水口。

4）绿地雨水采用就地入渗方式；道路、广场采用透水地面入渗部分雨水，其余室外地面雨水经雨水口汇入雨水井。

其中，雨水回用系统收集通过虹吸雨水排水方式汇入雨水回收池的屋面雨水。

（4）雨水处理工艺

雨水处理工艺的原则是力求简单，一方面经弃流处理的雨水水质比较洁净，另一方面是降雨随意性大，回收水源不稳定，处理设施经常闲置。由于雨水回用水主要污染物为COD和SS，经初期弃流后的雨水在储水模块池内有充分的时间完成沉淀作用，沉淀处理的雨水经简单过滤、消毒后完全可以达到回水用水质标准，一般不需要做深度处理。

（5）选用管材及配件：1）雨水收集管道、溢流管采用HDPE双壁波纹管，承插接口；2）雨水处理设备房内回用水管采用钢塑复合管，沟槽式卡箍连接；室外埋地回用水管采用PPR给水管，热熔连接。

（6）控制说明：

1）雨水收集、处理设施和回用系统设置如下控制：自动、远程、就地手动控制；

2）雨水处理设施运行宜采用自动控制；

3）应对常用控制指标（水量、主要水位、PH值、浊度）实现现场监测，有条件的可实现在线监测；

4）补水应由水池水位自动控制；

5）收集池、清水池各水位必须实现在线监测，信号至BA监控中心；

6）当收集池水位到达-4.10m时需关闭进水电动阀，同时开启弃流装置进行排水。

（7）注意事项

1）初期雨水弃流装置的设置

屋面雨水污染物主要来源为屋面材料分解，大气中的沉积物和天然降水。由于屋面径流雨水经常表现出初期冲刷效应，初期径流雨水中污染物浓度较高，水质混浊，随着降雨的持续，一旦冲刷效应形成，径流雨水的水质将明显提高，这一变化规律对雨水收集利用设计具有重要价值。

若在雨水收集时弃流掉初期污染严重的径流雨水，便可以大大减轻后续处理构筑物的负担，节约投资，减少运行费用。对于收集排放系统，弃流初期雨水可消除面源污染，减少对环境的危害，因此在雨水利用系统中采用弃流初期径流雨水的方法具有相当大的经济效益。

本项目采用佛山地区设计日降雨量取50mm，弃流量为2mm，特设流量型弃流装置，每次降雨可将70m³的初期雨水排入市政雨水管网，从而保证雨水池中雨水的洁净度。

2）采用虹吸方式进行回用雨水收集

该雨水回收系统与屋面雨水系统相结合。各单体雨水排水方式，配电大楼、信用卡中心&信息中心、呼叫中心、运营中心、培训中心礼堂、数据备份机房、食堂屋面雨水排水均采用虹吸方式。

虹吸式屋面雨水排水系统是利用虹吸原理，采用特殊设计的雨水斗，使雨水能够在很浅的天沟水深下在管道中形成满流状态。利用建筑物的高度和落水具有的优势在管道中形成局部真空，雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力，形成虹吸现象，极大地加快水流在排水管道内的流速，能快速将排放屋面雨水有压的排入雨水回收池。

3）补水。当雨水利用系统清水池水位达到低水位时，考虑补充市政水源进清水池。补水时，控制补水至雨水正常蓄水水位的2/3处。

四、雨水回收系统的效益分析

4.1环境效益

现代建筑设计更多从节能、环保方面考虑，国家在2006年又制定了《绿色建筑评价标准》，从而使绿色建筑设计规范化、标准化。雨水的回收利用是解决城市缺水问题的需要，可以减少洪峰流量，降低城市水资源利用，同时就近回用雨水，减少生活杂用水使用成本。而将经过处理后的雨水用于绿化、景观、道路冲洗、冲厕等就是提高非传统水源利用率的重要手段。尤其是对某些不适宜建中水设施的单体建筑，雨水资源的补充利用就是其实现非传统水源利用率的必要条件。

4.2经济效益

雨水系统带来的经济效益包括直接经济效益和间接经济效益：

（1）直接经济效益：

1）节省城市排水设施的运行费用。城市雨水收集利用或渗透处理，减少了雨水径流污染，减轻了市政管网的压力，同时也减少了城市排水设施和市政管网的建设维护费用。

2）节省市政和建筑运营用水开支。雨水利用运行费用低廉，经济效益突出。通过收集雨水回用于用水量打的绿化、道路冲洗等杂用水，可以减少自来水用量，从而节约相应的自来水费。若考虑远距离引水和超标用水加价收费，可以节省的费用更多。

（2）间接经济效益：

减少由于缺水给国家财政收入造成的损失，消除对外界环境的污染而减少社会损失。

五、结语

（1）城市雨水利用工程师造福人类的公益性事业，应通过各种渠道加以宣传，提高大家利用雨水的意识，并提倡中水雨水结合，实现节约用水。

（2）广发金融中心项目雨水利用由于资金和观念影响，只对场内部分建筑屋面雨水进行了收集和利用，大部分雨水排至市政雨水管网。对收集的雨水用途比较单一，未发挥雨水作为水资源在其他方面的用途。

（3）虽然广发金融中心项目雨水利用有其不足之处，但也反映出对雨水资源的重视和利用，对推广绿色建筑的支持。

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