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摘要:本文以襄阳市某建筑项目为例,简单介绍了本项目雨水回用系统设计中项目用水量、雨水收集量、雨水利用量、蓄水池容积等的计算过程及雨水处理工艺流程,并进行了效益分析,供类似项目设计比较和探讨。
关键词:雨水收集量;水量平衡;蓄水池;处理工艺
1.项目概况
本项目总规划用地面积141240m2,绿地率为40%,不考虑红线内山体绿化面积,根据建筑总平面图,绿化面积约为23000m2,道路及硬质铺装面积约50000m2,景观水体面积约4000m2。项目采用雨水回收利用系统,拟考虑用于雨水收集的建筑屋顶面积约12000m2,处理后主要用于景观水体补水,多余部分用于绿化浇洒、道路冲洗。
2.气候条件
本项目位于湖北省襄阳市,地处北亚热带季风型大陆气候过渡区,具有四季分明,气候温和,阳光充足,热量丰富,降雨适中,雨热同季等特点。年平均气温为15至16摄氏度,1月平均气温为2至3度,7月平均温度为27至28度,年降雨量834.7毫米,无霜期在228至249天之间,具有中国南北过渡型的气候特征。太阳辐射较为丰富,年平均总日照时效为1800-2100小时。
下面是襄阳市1971-2000年降雨气候资料的统计分析(见下表)。
表1襄阳市1971-2000年降雨气候资料
注:降雨日表示日降雨量不少于1.0毫米
从气象条件来看,本项目进行雨水收集利用设计是可行的。
3.雨水收集量计算
根据《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》GB50400-2016中3.3.1条规定雨水设计径流总量公式:
式中:W——雨水设计径流总量(m3/a);
——雨水径流系数;本项目取0.9;.
hy——设计降雨厚度(mm),取值为834.7mm;
F——汇水面积(hm2)。
本项目仅收集屋面雨水,汇水面积为12000m2。雨水径流总量为9014.76m3。
可用雨水总量
式中:W—雨水设计径流总量(m3/a);
—季节折减系数,取0.85;
—初期雨水弃流系数,取0.87。
本项目雨水收集利用系统雨水总收集量为6666.4m3/a。
本项目其他损失水量按总用水量的10%计算。
4.年均水量平衡计算
4.1绿化浇洒用水
按照《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)2009年版第3.1.4条的规定,绿化浇洒用水定额可按浇洒面积2L/(m2·d)计算。本项目需浇洒的绿化面积约为23000m2。在12月、1月、2月为避免结冰不需要浇灌,浇洒时间取3~11月份,除去3~11月份降雨天数100天外,如每天进行绿地浇洒,则浇灌天数为176天。年总用水量为8109.80m3。
除按以上的计算形式确定绿化浇洒用水的年用水量外,如在现阶段就能确实草坪种类的前提下,还可以根据《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010第3.1.6条的要求,根据草坪种类的不同选择灌水定额,从而确定绿化浇洒用水的年用水量。
4.2道路浇洒用水
按照《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)2009年版第3.1.5条规定,道路浇洒用水定额可按浇洒面积2L/(m2·d)计算,根据降雨量气候资料,每月平均3至4天降雨一次,降雨时不考虑地面浇洒,则一年浇洒天数为365-118=247天,按3天浇洒一次考虑,全年浇洒次数约为80次,本项目需浇洒的道路面积为50000m2。年用水量为8243m3。
4.3景观水体补水
本项目设计景观水体,项目景观水系总面积约为4000m2,根据襄阳地区的逐月降雨量以及年均蒸发量(1500mm左右)数据,日蒸发量为16.40m3,年平均补水量为4056m3。
表2年均水量平衡计算结果
注:①⑶=⑴×10%;②⑷=⑵;③⑸=⑴-⑷-⑶
从上表可以看出,理论计算量小于总用水量,但本项目雨水收集主要用途为景观水体补水,年雨水收集量6666.4m3/a大于景观水池年补水量4056m3/a。因此,本项目收集的雨水基本可满足景观补水供给,根据逐月水量平衡可知,部分月份多余雨水还可用于绿化浇洒和道路场地冲洗等。
5.逐月水量平衡计算
本项目月均水量平衡计算详见下表。
表3逐月水量平衡计算结果
分析逐月降雨量情况,本项目所处襄阳市,由于降雨的不均匀因素影响,夏季降雨量充沛,仅用于景观水景补水的雨水富余,利用雨水调节池贮存雨水,用于雨水较少时节用水需求。在其他月份雨水收集量不足时,景观水体补水满足采用雨水补给,其他用途不足用自来水补给。
6.蓄水池容积计算
根据《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》GB50400-2016第7.1.3条的规定:收集回用系统应设置雨水储存设施。
根据降雨量气候资料,每月平均3至4天降雨一次。根据一次雨水收集量可供3~4天补水量,考虑到实际降雨频率及持续干旱时间的间隔,可满足3~4天左右的存储与用水量,确保技术经济的可行性。
蓄水池容积取绿化浇洒和景观补水3~4天的最大用水量:
V=1.1(16.4+46)×4=275(m3)
本项目雨水蓄水池容积可设置为300m3设计。清水池按50m3考虑。
7.水处理工艺流程
通过雨水沉淀弃流井将初期径流雨水排于污水管网,同时雨水经过沉淀过滤,使较为干净的雨水收集至雨水蓄水池中。处理经自动过滤、消毒、杀菌处理后,出水进入清水池,再同过供水系统将达标的雨水输送至用水点。在雨量超过蓄水池调节容量时,多余雨水溢流排入园区的雨水管网中。同时预留自来水作为备用水源。工艺流程如图所示:
由于在本项目中,经收集处理后的雨水主要用于景观水系补水,多余部分用于绿化和道路浇洒。过滤系统去除水中的杂质颗粒和溶解于水中的有机物,由于绿化浇灌及地面冲洗用水,为确保其水质要求满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)中对于出水余氯的要求,在供水系统中设置消毒装置,向出水中投加消毒剂。
雨水通过雨水收集管网汇集至蓄水池,经泵提升至过滤罐,经过滤处理后的出水进入清水池。整个系统中,自来水补水、绿化浇洒/冲洗供水、景观水补水管路分别设置计量水表。
8.经济效益分析
本项目雨水收集利用系统设备投资约60万元,土建费用为5万元,总计约为65万元。
雨水回用系统投入运行后可减轻公共用水费用。
根据处理成本(0.19元/m3)及自来水水费(3.50元/m3)可以得出,每回用1m3的雨水可节约水费3.31元。
使用雨水系统,每年可节省费用6666×3.31=22064.46元,年节约自来水6666立方米。
9.结语
给排水设计中确定合适的雨水回用系统收集范围,回用雨水通过水循环,提高用水效率,节约市政用水,具有开源、节流和环境保护的综合经济效益及社会效益。
参考文献:
[1]GB50400-2016,建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范[S].
[2]GB50015-2003,2009年版,建筑给水排水设计规范[S].