旅游海岛开发过程中的水平衡分析

旅游海岛开发过程中的水平衡分析

李少辉

（卓展工程顾问（北京）有限公司上海分公司，上海 200000）

摘要：旅游海岛开发过程中，为合理利用中水和雨水，减少污水排海几率，降低海水淡化处理规模，节省初投资，前期的水资源规划利用便成为设计过程中的重要部分，以烟台某岛开发为例，根据总用水量、排水量、中水回用量、雨水回用量等全年水量计算，进行全岛全年的水平衡分析，为整个项目的海水淡化系统设计规模提供依据，并为全岛水资源规划提供前置条件。

关键词：旅游海岛；水平衡分析；海水淡化；中水回用；雨水回用

0  引言

随着我国旅游业的发展，各地近海省份开始进行旅游海岛的生态开发，以带动当地旅游业的发展。在海岛开发过程中，水资源的规划利用是整个设计阶段中的重要一环。为减少旅游开发对周边海洋生态产生影响，应尽量减少污水外排至周边海域，则需要对全岛的污水进行处理回用；同时海岛的生活用水很难从陆地直供，一般需要就地设置海水淡化；而为满足海绵城市要求，需要做雨水收集处理回用。而作为旅游类海岛，每天登岛人数不同，蒸发量及雨水回用水量每个月差异也很大，进而导致总用水量、可回用水量和雨水回用水量变化很大，故作为多水源的全岛用水系统，需要做全岛的全年水平衡分析，以便确定海水淡化、中水回用系统、雨水回用系统规模，及其各系统协调控制逻辑。本文将以烟台某岛为例，进行全岛水平衡计算分析，并确认海水淡化厂处理规模。

1项目概况

该岛位于烟台市，可开发用地面积约为39.36公顷，其中建设用地17.72公顷，地上总建筑面积8.8万平米左右，地下总建筑面积约为1.6万平米，总绿化面积18.69公顷，市政道路用地面积2.95公顷，市政配套设施用地1.43公顷，全岛平均径流系数为0.48。岛上规划有酒店、剧院、展厅、商业、景区配套用房、市政配套用房等建筑，并设置有大量景观水体，且景观水体中有大量的循环水泵运转，并设置有大量雾森场景。另外本项目环评要求所有污水均需处理后回用，尽量不排海，避免造成近海污染。

运营方提供全年逐月登岛人数如下表1，旺季为七八月份，淡季为十一月~四月份，日接待最高峰为2万人，发生在期庆期间，每年运营天数287天（寒潮期及台风期停止运营）。

表1  各月登岛人数

2用水定额选取

对于旅游海岛的开发，用水定额的选取与常规规划区域在规划阶段所选取的用水指标不同。一般规划阶段以《室外给水设计规范》的居民用水定额或综合生活用水定额作为用水指标选取依据，用以计算给水处理厂及污水处理厂规模。其中居民生活用水指城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水；综合生活用水包括城市居民日常生活用水和公共建筑及设施用水两部分1。而本项目因为是旅游类项目，岛上除酒店业态外，没有住宿/洗澡需求，而项目体量也较小，并不适合采用上述规范指标作为设计依据，较为符合采用《建筑给水排水设计标准》2中的定额选取，故本项目用水定额参照《建筑给水排水设计标准》和《山东省城市生活用水量标准》3，另外中水回用系统参数主要参考《建筑中水设计标准》4中相关规定。

3水平衡分析

3.1全岛水平衡分析计算公式

鉴于用水定额的选取分析，本项目拟采用《建筑给水排水设计标准》中的相关计算。

公式进行全岛水平衡计算，主要计算公式如下：

a)日用水量Qd=生活给水定额*人数（或面积）；

b)日排水量Qp =0.9* Qd

c)日实际回用水量Qz’=0.9*Qp（Qz≥0.9*Qp时）；而Qz<0.9*Qp时，日实际回用水量Qz’=Qz

d)日自来水补水量= Qd- Qz’-雨水回用量；

3.2剧院水量计算示意

以全岛最大一栋单体为剧院，以此为例进行水量计算示意。该单体由剧场、体验空间、餐饮等业态组成，总面积为37990m2，其中剧场有1200座，体验空间（展厅）面积2800㎡，餐饮面积2250㎡，附近人工湖总面积17552㎡，人工湖最深1.5米左右。该单体在国庆旺季期间，其生活日用水量、日排水量及日中水回用水量的结果如下表2所示。

表2  剧院水量计算表

备注：部分业态的给水百分率在《建筑中水设计标准》未定性的，参照类似业态选取。

对表2进行分析：整栋单体全年人流最高时，日生活用水量为236.9m3/天，日所需回用水量为48.2m3/天，日排水量为213.2m3/天。

3.3水景补水计算示意

以剧院附近的人工湖补水计算为例，根据烟台当地气候资料5，全年逐月蒸发量如下表3：                        表3：月均蒸发量

国庆期间景观湖日补水量计算如下：

蒸发补水量：17552（水体面积）*0.0050（烟台十月份蒸发量）=88.8m3/天；

水泵循环损失补水量：302.4 m3/天（根据水泵循环总量的3%计算，由景观专业提供）；

故该水景总补水量为88.8+302.4=391.2 m3/天。

3.4全岛日用水量计算示意

根据前述计算方法，对全岛国庆期间水量进行计算，结果如下表4。

表4 国庆期间全岛水量计算

备注：上述计算中未包含景观雾森用水量和雨水回用水量，据景观提资，雾森水量为767m3/天，故在不考虑雨水回用量时，国庆期间自来水补水量为：1487.6+767=2254.6 m3/天。

分析：所需回用水量较多，原因是本项目设有大量景观水体，其蒸发量及水泵循环损失量很大，叠加雾森用水量，其景观用水量占总用水量的70%左右，这与常规项目有很大区别。

3.5全岛雨水回用水量计算

以十月份为例，进行全岛雨水回用计算示意。根据烟台当地气象资料显示，十月份平均降雨总量为39mm，降雨频率为6.2次，考虑收集雨水的初期弃流，十月取折减系数为0.3，则十月份全岛可利用雨水量为：

393600（全岛面积）*0.039（降雨量）*0.3（季节折减系数）*0.48（径流系数）=2210m3。

3.6十月份全岛水量平衡计算

根据3.1所述水平衡分析计算公式，对十月份全岛进行水平衡总量计算，结果如下表5.

表5  十月全岛水量平衡计算

对表5进行分析：1、十月份全岛所需回用总水量大于排水总量，故实际回用水量应为0.9*排水总量，中水可全部被利用，无需排海；

2、雨水可用回用总量仅为2210 m3，理论上上述雨水可全部被回收利用（初期弃流除外），另外十月份需要补充大量自来水作为生活/景观用水。

3.7全年全岛水量平衡计算

参照十月份全岛水平衡分析计算逻辑，进行全年全岛水量平衡计算分析，结果如下表6.

表6：全岛全年水量平衡计算

备注：1、上述数据均未考虑景观雾森用水量。

2、上述降雨量及降雨天数为烟台历年统计数据，因为每月降雨量和降雨天数差异较大，故上述计算中雨水收集的季节折减系数取值不同，分别取值如下：0.3（10月~4月），0.5（5月、6月及9月）和0.7（7月及8月）。

对表6进行分析：1、因烟台当地5月份降雨量较小，蒸发量很大，而景观补水在本项目中占比很大，导致本项目最大补水量发生在5月份，而非人流量高峰期的7、8月份。

2、因为景观补水占总用水量比重很大，故人流量增加对于总用水量的影响不大，而如果景观水体一旦缩小或者没有大量雾森、水景循环等，则景观补水量会急剧下降，进而人流量的增加对总用水量的影响会加大。

3、本项目每个月所需中水回用总水量均大于排水总量，故实际回用水量均为0.9*排水总量，中水可被全部利用，无需外排入海。

4、上述分析表格可以作为雨水回用系统和中水回用系统规模的设计依据。

3.8海水淡化厂规模

根据全岛水平衡计算表6，逐月计算日自来水补水量=综合单日补水量+雾森水量（767m3/天），结果如下表7。

表7 日均自来水补水量计算

a)数据分析：

上述表格为每个月的日均自来水补水量计算，全年日均补水量最大发生在5月份，为2137m3/天，则最高日补水量应为：2137*1.1（日变化系数）=2351 m3/天。

因本项目景观水体补水量占总用水量比重很大，导致人数差异对总用水量影响反而较小，故上述日变化系数建议取规范低限值1.1即可。

b)海水淡化处理规模依据的选取：

本项目作为旅游类海岛，登岛人数不定，蒸发量及雨水回用水量均不定，故应在进行全年水平衡分析后，选取日用水量最高的一个月的最高日补水量，作为岛上自建海水淡化厂规模的设计依据，另外由人流量最高的国庆期间日补水量进行校核。

国庆期间日均补水量为2254.7m3/天，较最高月5月的日均补水量大117.7 m3/天。因为该时段持续时间较短，此部分多余补水量可由海淡厂的清水池进行均衡，无需因此而放大海淡厂处理量，以免增大初投资，故仍建议以5月最高日补水量作为海淡厂规模设计依据。

c)海水淡化厂设计流量计算：

2351/0.95=2475m3/天（海淡厂自身用水量按设计流量5%计算）；

每个海水淡化模块处理量为500 m3/天，同时考虑备用一个模块，故建议设置6个海水淡化模块，海淡厂总设计流量为2500 m3/天，可满足本项目日自来水补水要求。

4结论

根据对全岛中水回用总量、雨水回用总量、生活用水总量的逐月分析，结果显示，因项目设有大量的景观水体，全年的中水可全部利用，无需排海，不会造成附近海水污染；同时每月仍需要补充大量的自来水，岛上自来水来自海水淡化处理，其处理量为2500 m3/天可满足项目使用要求。该全年水量平衡分析同时可为雨水回用系统和中水回用系统的设计规模提供依据，并为全岛水资源规划提供前置条件。

参考文献

［1］GB50013-2018 室外给水设计规范［S］.

［2］GB50015-2019 建筑给水排水设计标准［S］.

［3］GB50336-2018 建筑中水设计标准［S］.

［4］DB37T 5105-2017 山东省城市生活用水量标准［S］.

［5］王冰，余锦华，林修栋，等.烟台市蒸发量变化趋势及影响因子［J］.气象科技，2015，43（6）：1127-1132.