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雨水利用方案范文1

關(guān)鍵詞：雨水資源；節(jié)能；海綿城市；環(huán)保

中圖分類號：TU984

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：16749944（2017）10017802

1 引言

近幾十年來，我國水利事業(yè)高速發(fā)展，全國各地出現(xiàn)了大大小小的水庫電站。然而這些水庫電站只能對在空間上已經(jīng)相對集中的水資源進(jìn)行利用，而相對不集中的城市降水卻沒有很好地給人們帶來方便，反而在某種程度上形成危害。以2016年為例，南方地區(qū)先后出現(xiàn)20多次強(qiáng)降雨過程，全國降水量比往年同期多23%，最大點(diǎn)日雨量達(dá)493 mm。雖然我國具有豐富的雨水資源，年均總量超過6萬億m3。然而，我國大部分城市大量雨水資源白白流失，雨水利用率竟不到1%。甚至，我有40%以上的人口生活在缺水地區(qū)，有400多座城市缺水，其中108座嚴(yán)重缺水，1.6億人的城市居民受影響。任何活動都離不開水的參與，水資源不能好好控制并加以利用，已是一個關(guān)系到未來國家命脈的問題。

事實(shí)上，我國尤其是南方有著豐富的降水，平均年降水量在800 mm以上，而浙江、福建、海南、廣東等部分地區(qū)的年降水量甚至超過1600 mm。如果能將這些豐富的雨水資源充分利用，將是一筆不菲的經(jīng)濟(jì)收入。同時，這種直接利用自然資源的方式，基本不會對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，對我國的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化也起著一定的作用。針對這種雨水資源泛濫，卻不能有效利用的現(xiàn)象，提出了一種有效利用雨水資源的方案，實(shí)現(xiàn)了雨水的多層次利用。

2 城市雨水綜合利用方案

2.1 方案原理

2.1.1 能量守恒定律

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而能量的總量保持不變。在地球與雨水組成的封閉系統(tǒng)中，當(dāng)雨水從高處下落時，引起系統(tǒng)勢能的減少，根據(jù)能量守恒定律，雨水勢能的減少必然會引起其他能量的增加。

2.1.2 發(fā)電設(shè)備工作原理

水輪機(jī)是一種水力機(jī)械，也就是在液體和固體之間進(jìn)行機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。水輪機(jī)以水作為工作介質(zhì)，主要將水的動能和勢能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，這種機(jī)械能再通過主軸傳遞出去[1]。

2.1.3 海綿城市

建海綿城市首先要有“海綿體”。城市“海綿體”既包括河、湖、池塘等水系，也包括綠地、花園、可滲透路面這樣的城市配套設(shè)施。雨水通過這些海綿體“下滲、滯蓄、凈化、回用”，最后剩余部分徑流通過管網(wǎng)、泵站外排，從而可有效提高城市排水系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，緩減城市內(nèi)澇的壓力。

2.2 方案詳細(xì)說明

該方案采用的主要載體由集水裝置、照明系統(tǒng)、燈柱、發(fā)電設(shè)備、儲電設(shè)備、集水系統(tǒng)六大部分組成（圖1）。在燈柱頂端設(shè)集水裝置，并將燈桿設(shè)置為空心圓柱，在空心圓柱底端設(shè)置有將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置及儲電設(shè)備，并且在柱底設(shè)置集水管道，將雨水二次利用于灌溉等。集水裝置收集到的雨水從上端下泄時具有足夠的機(jī)械能，當(dāng)其到達(dá)底端時，使發(fā)電裝置產(chǎn)生一定的電能，將這部分電能存儲在蓄電池中供路燈照明（圖2）。

2.2.1 集水裝置

集水裝置整體為漏斗狀，有一定的集水體積，為了具有一定的美觀性并改善照明情況，可以將漏斗四周設(shè)計(jì)為荷葉片狀。漏斗下端設(shè)有出水口，相當(dāng)于沖擊式水輪機(jī)的噴嘴。出水口處有開合裝置，該裝置受感應(yīng)裝置控制，當(dāng)集水達(dá)到一定的高度，壓力達(dá)到設(shè)定值時，出水口開放，水流高速下泄，沖擊水輪機(jī)葉片，帶動發(fā)電。

2.2.2 燈柱改進(jìn)

與傳統(tǒng)燈柱比較，在空心圓柱內(nèi)部設(shè)有細(xì)長圓管，用與引導(dǎo)雨水下泄，空心燈柱的管徑厚度需滿足強(qiáng)度要求。為方便發(fā)電設(shè)備和儲電設(shè)備的安放并且增大路燈的穩(wěn)定性，可適當(dāng)增大燈柱下部直徑，對于燈柱高度，同一街道燈具安裝高度必須一致（發(fā)光中心到地面高度）[2]。

2.2.3 發(fā)電設(shè)備

發(fā)電設(shè)備為微型水力發(fā)電機(jī)，安裝在燈柱底部。集水漏斗至燈柱底部有一定的水頭落差，從引水管道出來的射流沿轉(zhuǎn)輪圓周切線方向沖擊輪葉，驅(qū)動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，將動能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。針對不同水頭水源，從10 m左右到100 m的水頭都可以，水量相對要求不大。根據(jù)水頭落差并且配合對應(yīng)的水管要求，可以達(dá)到多種功率。使用蓄電池將降雨時產(chǎn)生的電能儲存起來，在需要時供路燈照明。

2.2.4 集水系統(tǒng)

在每個燈柱底部設(shè)有出水管道，將發(fā)電后的雨水收集，統(tǒng)一進(jìn)入儲水設(shè)備。下降的雨水通過集水系統(tǒng)匯集進(jìn)入蓄水池，或者與“海綿城市”工程地下管道系統(tǒng)相通。收集的雨水用于日常綠化帶的灌溉、公共廁所沖水、灑水車取水等，當(dāng)降雨量超過蓄水池容量時，通過感應(yīng)開關(guān)打開池底閥門，將多余的雨水排入城市排水系統(tǒng)。

3 海綿城市系統(tǒng)

“海綿城市”是以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為特征，字里行間反映出與傳統(tǒng)的工程思維下“水適應(yīng)人”的治水思路截然不同。城市應(yīng)該是一種“人適應(yīng)水”的景觀，即“水適應(yīng)性景觀”。 “海綿”即是以景觀為載體的水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施完整的土地生命系統(tǒng)，自身具備復(fù)雜而豐富的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，這是“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”理論的核心思想，聚焦到“水問題”上，這一理論表明，城市的每一寸土地都具備一定的雨洪調(diào)蓄、水源涵養(yǎng)、雨污凈化等功能，這也是“海綿城市”構(gòu)建的基礎(chǔ)。它提供給人類最基本的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，是城市發(fā)展的剛性骨架。從水安全格局到水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，它不僅僅維護(hù)了城市雨澇調(diào)蓄、水源保護(hù)和涵養(yǎng)、地下水回補(bǔ)、雨污凈化、棲息地修復(fù)、土壤凈化等重要的水生態(tài)過程，而且它是可以在空間上被科學(xué)辨識并落地操作的。所以，“海綿”不是一個虛的概念，它對應(yīng)著的是實(shí)實(shí)在在的景觀格局[3]。城市雨水綜合利用方案與海綿城市系統(tǒng)巧妙結(jié)合，解決了城市降水量時空分布不均帶來的不利影響。

4 雨水利用綜合效益分析

首先，該方案將發(fā)電設(shè)備和日常公共設(shè)施相結(jié)合，將雨水的能量充分利用，轉(zhuǎn)化為電能，并且雨水這一天然資源，有著無盡的供應(yīng)來源，天然環(huán)保零成本，且收集方便，無需處理即刻利用；其次，發(fā)電后的雨水通過收集二次利用，增加了廢水的利用價值，實(shí)現(xiàn)了水源的可循環(huán)利用；再者，結(jié)合“海綿城市”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。這樣既產(chǎn)生了一部分電能，又節(jié)約了大量的水資源，實(shí)現(xiàn)了雨水資源的多次利用，符合當(dāng)前我國提倡的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、綠色的發(fā)展理念[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1]

李方方. 水輪發(fā)電機(jī)組智能控制研究[J]. 華北水利水電學(xué)院，2007（4）.

[2]周 暉，王建鋒，聶引飛.公路路燈設(shè)計(jì)探討[J].中國西部科技，2009（8）.

雨水利用方案范文2

我國鋼鐵企業(yè)的能源消耗約占全國能源總消耗的10%～15%，而我國鋼鐵企業(yè)對能源的利用率低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的水平。目前，國內(nèi)多數(shù)鋼鐵企業(yè)通常采用水淬沖洗方式處理熔融態(tài)鐵渣，處理工藝中未設(shè)置獨(dú)立的余熱回收裝置，沖渣水直接排放。不僅導(dǎo)致大量的資源的浪費(fèi)；且產(chǎn)生含腐蝕性氣體的蒸汽對廠內(nèi)的設(shè)備造成破壞。對沖渣水的余熱回收是鋼鐵企業(yè)一個亟需解決的問題。

現(xiàn)階段，鋼鐵企業(yè)沖渣水余熱回收利用主要有集中供暖和低溫余熱發(fā)電兩種方式。本文以北方某鋼鐵企業(yè)1#高爐沖渣水余熱資源為例，分別采用集中供暖和余熱發(fā)電（本文選用有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電）兩種方案展開計(jì)算，對比了兩種方案的項(xiàng)目投資、投資收益、投資回收期以及節(jié)能減排綜合社會效益，可為今后鋼鐵企業(yè)余熱回收利用提供參考。

1、余熱利用方案的計(jì)算與比較

北方某鋼鐵企業(yè)1#高爐沖渣水量為2650m3/h，沖渣后水溫為85℃，平均每天沖渣12小時。

方案一：集中供暖

沖渣水經(jīng)過沉淀和過濾，由循環(huán)水泵經(jīng)長距離供熱管網(wǎng)輸送至采暖用戶。因管網(wǎng)散熱損失，沖渣水實(shí)際進(jìn)入采暖用戶的溫度比沖渣后水溫低15℃左右，采暖用戶的供回水溫差通常為15℃，根據(jù)公式（1）可計(jì)算出沖渣水提供的有效熱量：

Q=hG（Tg-Th） （1）

式中，Q為有效熱量，KW/h；h為單位換算系數(shù)，取h=1.16；G為沖渣水流量，kg/h；Tg、Th分別為管網(wǎng)供水、回水溫度，℃。

可供采暖的建筑面積S由式（2）計(jì)算：

方案二：低溫有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）發(fā)電利用

圖1為對應(yīng)的ORC循環(huán)T-s圖，如圖所示，工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)定壓吸熱（4-1過程），然后在膨脹機(jī)內(nèi)絕熱做功（1-2過程），乏汽在冷凝器內(nèi)定壓放熱（2-3過程），最后在工質(zhì)泵內(nèi)絕熱壓縮（4-1過程），再回到蒸發(fā)器，完成整個ORC動力循環(huán)。

（

兩種方案的綜合社會效率按國家發(fā)改委提供的數(shù)據(jù)計(jì)算：工業(yè)鍋爐煤燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生二氧化碳2620kg，二氧化硫8.5kg，氮氧化物7.4kg，煙塵58.7kg。

從表1可知，對鋼鐵企業(yè)沖渣水進(jìn)行余熱回收，采用集中供暖的方案無論在經(jīng)濟(jì)效益還是在社會效益上都要優(yōu)于余熱發(fā)電方案。且經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電的效率不高，只有15%左右。因此，鋼鐵企業(yè)沖渣水余熱回收應(yīng)優(yōu)先考慮采用集中供暖的方案。

2、結(jié)論

雨水利用方案范文3

[關(guān)鍵詞]汾河流域，污染治理，環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)，人工濕地

中圖分類號：TM92.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0326-01

1 引言

汾河為山西境內(nèi)最大河流，也是黃河第二大支流，其由北至南貫穿大半個山西，流域面積約39471平方公里。汾河作為山西人民的母親河，孕育了三晉大地悠久的文化，哺育了無數(shù)三晉大地的兒女。時至今日，隨著工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)和煤炭資源的大規(guī)模開采利用，汾河兩岸工廠增多，加上人們環(huán)保意識的的淡薄、有關(guān)部門監(jiān)管不力以及歷史因素的制約，工業(yè)化在帶動山西經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的同時，也給汾河造成了嚴(yán)重的污染。汾河污染情況以中下游地區(qū)尤為嚴(yán)重，個別地區(qū)河水發(fā)黑發(fā)臭，水生生物大量死亡。針對汾河流域沿岸生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重惡化，汾河水質(zhì)的急劇下降，山西省委省政府提出了“千里汾河，清水復(fù)流”的口號，并以生態(tài)治理、生態(tài)恢復(fù)為基本手段。

從“生態(tài)治理”的基本理念出發(fā)，汾河治理應(yīng)該以汾河流域各區(qū)段實(shí)際情況為基本出發(fā)點(diǎn)，分地區(qū)、時區(qū)建立相對應(yīng)人工工程，以引導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)自動修復(fù)功能的最大限度發(fā)揮，而不是畢其功于一役的面子工程，唯此方能成功建立起良性循環(huán)、可持續(xù)的汾河治理工程。

2 流域概述

汾河為黃河第二大支流，全長713公里，流域面積約39721平方公里，北起山西神池縣，一路向南，貫穿大半個山西后，于山西省萬榮縣匯入黃河。汾河支流眾多，流域內(nèi)各種水利設(shè)施星羅棋布，其中大型水庫（庫容量1億立方米以上）3座，各N中小型水庫、灌區(qū)、機(jī)電泵站數(shù)不勝數(shù)，具有灌溉、發(fā)電、工業(yè)和城市居民用水等多種功能。

汾河上游地區(qū)水質(zhì)相對正常，但是中下游地區(qū)的污染問題以及流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境破壞問題較為突出和明顯，應(yīng)作為污染治理和生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)地區(qū)，通常意義的汾河中下游地區(qū)指汾河二庫壩下到萬榮縣入河口，流經(jīng)太原、晉中、呂梁、臨汾、運(yùn)城五市。本篇主要對山西省呂梁市文水縣段實(shí)際情況提出針對性治理和修復(fù)方案。

文水縣境內(nèi)汾河主要指汾河主要支流之一的文峪河，古稱文谷河，又名文水，據(jù)歷史數(shù)據(jù)顯示，其基本情況見表1。

文峪河流域內(nèi)地形較為復(fù)雜，其中山區(qū)3203平方公里，平川區(qū)909平方公里，地上地下河污染情況均較為嚴(yán)重，本次調(diào)研也得到當(dāng)?shù)卮迕瘢ㄐ霞冶ご濉⒇灱冶ご澹┑姆e極響應(yīng)以及村鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，當(dāng)?shù)鼐用穸计惹邢Ｍ蟹诤游廴厩闆r得到積極治理和改善。

3 生態(tài)環(huán)境破壞情況簡述

3.1 河水污染嚴(yán)重

汾河在流經(jīng)太原大同等中大型城市和介休、霍州等工礦城市，每年都要接受大量的工業(yè)生活廢水達(dá)3.33億噸，占到整個山西省的48%。據(jù)2008年時山西省水環(huán)境檢測中心對汾河水質(zhì)的評定顯示，山西省河流污染程度進(jìn)一步加重污染形勢十分嚴(yán)峻。在評價河段中，84%的河段被嚴(yán)重污染，河流污染主要超標(biāo)項(xiàng)目為：氨氮、化學(xué)需氧量、石油類、溶解氧、揮發(fā)酚和生物需氧量等。總體來看汾河上游污染較輕，城市附近和各主要工業(yè)城市附近污染較重，且污染項(xiàng)目多、超標(biāo)倍數(shù)大。汾河主要河流水質(zhì)狀況見表2。

3.2 水資源嚴(yán)重短缺

據(jù)近幾年觀測數(shù)據(jù)顯示，汾河中下游地區(qū)水流量正在減少，甚至個別地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)斷流情況，從汾河流域各區(qū)間資料整體對比，汾河河段總體呈衰減演變的趨勢，2001-2013年段水資源量較1956-1979水資源量減少近30%，造成這種情況的主要原因有：氣候變化導(dǎo)致降水量減少；工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對地下水的嚴(yán)重開采浪費(fèi)；污水處理水平低下，中水回收規(guī)模小；中上游植遭到嚴(yán)重破壞，土地蓄水能力下降；煤炭資源的大量開采利用，造成汾河下墊面變化，地下水深度進(jìn)一步下降。

4 環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)的可行性探討

4.1 環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)概述

環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)是一門由現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境工程相結(jié)合的新型交叉學(xué)科，指直接或間接利用完整的生物體或生物體的某些組成部分或某些機(jī)能，建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，也指能夠?qū)h(huán)境中有害物質(zhì)吸收并轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)的人工技術(shù)系統(tǒng)。該技術(shù)在污染治理方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)，為從跟本上解決突出環(huán)境問題創(chuàng)造了條件。

目前，環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)在許多河流流域污染治理已得到應(yīng)用，并初步取得了一系列成果，針對汾河流域?qū)嶋H污染情況，可綜合利用污水生物凈化技術(shù)（高效微生物固定化技術(shù)）、污染土壤生物修復(fù)技術(shù)和人工濕地技術(shù)。

4.2 污水生物凈化技術(shù)

造成汾河污染的物質(zhì)主要包括酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛醇等。微生物通過自身的生命活動可以解除污染物的毒害作用，并同時將之轉(zhuǎn)化為有益的無毒物質(zhì)。現(xiàn)在大多采用的是生物凈化技術(shù)為固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)（高效微生物固定化技術(shù)）。固定化酶技術(shù)指通過物理吸附或化學(xué)鍵合法和固態(tài)不溶性載體結(jié)合沉降，而微生物細(xì)胞是一個天然固定化酶反應(yīng)器，該種方法可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物和無機(jī)重金屬。

此技術(shù)在國外成功范例很多，近幾年在國內(nèi)也取得了較大進(jìn)展，但應(yīng)用還相對較少，可以通過在汾河各主要河段以及庫區(qū)建立生物沉降池，同時發(fā)揮本省學(xué)術(shù)優(yōu)勢，在菌種培育方面加大投入。

4.3 污染土壤生物修復(fù)技術(shù)

由于煤炭等礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開采利用，汾河許多地區(qū)土壤污染嚴(yán)重，已不適合植物生長并進(jìn)而產(chǎn)生一系列惡劣后果，造成土壤污染的主要的物質(zhì)為無機(jī)重金屬鹽離子，該物質(zhì)對活性細(xì)胞具有巨大殺傷力。污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)的主要原理為：通過生物作用（如酶促反應(yīng)）改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使之被固定或解毒，降低其移動性，與此同時增加土壤中有機(jī)物含量，激發(fā)微生物活性，由此改善土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)，這有助于土壤的固定、遏制風(fēng)蝕水蝕等作用，防止水土流失。

5 結(jié)語

汾河流域存在的河流污染、水資源短缺現(xiàn)和生物多樣性急劇下降現(xiàn)象十分嚴(yán)重，針對汾河的大規(guī)模治理已經(jīng)刻不容緩，而綜合考慮汾河流域?qū)嶋H情況，環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)是最為行之有效的技術(shù)手段之一，其中人工濕地具有較強(qiáng)實(shí)用性和環(huán)境技術(shù)優(yōu)勢，可作為主要技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)源頭、干流以及各支流的全流域綜合治理，應(yīng)該具體到每一區(qū)段環(huán)境，合理制定相關(guān)的環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)方案和規(guī)劃，針對性落實(shí)各項(xiàng)修復(fù)工程舉措，同時也需要各個部門和各地政府的積極配合，加大環(huán)保宣傳力度，全社會共同參與，實(shí)現(xiàn)“千里汾河濁復(fù)清”的總體戰(zhàn)略目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡金麗.汾河河道生態(tài)治理思路與措施[J].水利建設(shè)與管理，2011（1）：73- 74，46.

雨水利用方案范文4

1、工程概況

順義新城位于北京市順義區(qū)老城區(qū)以北，距首都國際機(jī)場約10公里，距北京市區(qū)32公里。其東臨潮白河，西至京承鐵路，南側(cè)為城北減河，北臨牛欄山，開發(fā)面積約10平方公里，區(qū)內(nèi)有京密路、白馬路及順安路聯(lián)絡(luò)線，還有未來將要建設(shè)的輕軌、高速公路通過，交通較為便捷。現(xiàn)況順安路與白馬路將整個順義新城分為四個片區(qū)，用地大體呈現(xiàn)北高南低，高程差達(dá)15米，北片以現(xiàn)狀順安路為界，用地向東西兩側(cè)傾斜。南片西高東低，賽馬場以南，順安路形成谷地，東西兩側(cè)均向順安路傾斜。新城東南地區(qū)有京郊大型賽馬場及高爾夫球場，城東寬闊的潮白河是2008年奧運(yùn)會的水上運(yùn)動項(xiàng)目賽艇和皮劃艇比賽場地。

2、規(guī)劃城市定位、城市規(guī)模

2003年1月獲北京市規(guī)劃委員會審批通過的《順義衛(wèi)星城馬坡組團(tuán)（順義新城）總體規(guī)劃（2002―2010）》中確定城市長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)定位為：順義新城是北京市重要的中高檔休閑健身、旅游度假基地，也是北京市專項(xiàng)體育運(yùn)動比賽訓(xùn)練中心，以及承接著北京市區(qū)人口擴(kuò)散的遠(yuǎn)郊中高檔居住組團(tuán)，同時順義新城也是順義衛(wèi)星城重要的組成部分，順義區(qū)新的政治文化中心。

順義新城規(guī)劃用地面積977公頃，規(guī)劃居住人口約8.3萬人，區(qū)內(nèi)規(guī)劃有主干道路8條、次干道路5條、支路30條。

二、 排水現(xiàn)狀和排水體制

1、排水現(xiàn)狀

規(guī)劃區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀排水是雨污分流和合流并存。

現(xiàn)況污水管主要沿白馬路東段、濱河路及其部分支路分布，設(shè)施分散，未成網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)況污水流至濱河路與華中路路口南側(cè)的現(xiàn)況提升泵房后，經(jīng)提升后沿路邊明溝排放至減河。順安路以西，白馬路南北也有現(xiàn)況合流管，下游經(jīng)現(xiàn)況京承鐵路涵管，向西排放，并沿現(xiàn)況排水土溝向南排至減河上游。

現(xiàn)況雨水主要靠鐵路和現(xiàn)況順安路、濱河路、白馬路兩側(cè)的明溝，以及區(qū)內(nèi)現(xiàn)況自然排水溝排放，沒有系統(tǒng)的管道體系。

2、排水系統(tǒng)體制

（1）城市排水體制的分類

目前在我國城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一般常采用截流式合流制排水系統(tǒng)或分流制排水系統(tǒng)兩種體制。

截流式合流制排水（如圖1），該系統(tǒng)可以保證晴天的污水全部進(jìn)入污水處理廠，雨季時，通過截流設(shè)施，截流式合流制排水系統(tǒng)可以匯集部分雨水至污水處理廠，當(dāng)雨-污混合水量超過截流干管輸水能力后，其超出部分通過溢流井泄入水體。這種體制對帶有較多懸浮物的初期雨水和污水都進(jìn)行處理，對保護(hù)水體是有利的，但另一方面雨量過大，混合污水量超過了截流管的設(shè)計(jì)流量，超出部分將溢流到城市河道，不可避免會對水體造成局部和短期污染。并且，進(jìn)入處理廠的污水，由于混有大量雨水，使原水水質(zhì)、水量波動較大，勢必對污水廠各處理單元產(chǎn)生沖擊，這就對污水廠處理工藝提出了相當(dāng)高的要求。

分流制排水系統(tǒng)（如圖2），由于實(shí)施雨、污水分流，可以將污水全部引至污水處理廠進(jìn)行處理，從根本上杜絕了污水直接排放對水體的污染。同時，由于雨水不進(jìn)入污水處理廠，處理水的水質(zhì)水量可維持較小的變化范圍，保證出水水質(zhì)的相對穩(wěn)定，容易做到達(dá)標(biāo)排放。

（2）排水體制的選擇

排水體制的選擇是一項(xiàng)很復(fù)雜很重要的工作，是城市排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的重要問題。它不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理，而且對城市規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)影響深遠(yuǎn)，同時影響排水工程的總投資和初期投資費(fèi)用以及維護(hù)管理費(fèi)用。

新城發(fā)展目標(biāo)定位為中高檔居住組團(tuán)、順義衛(wèi)星城重要的組成部分，順義區(qū)新的政治文化中心，因而對水資源和環(huán)境保護(hù)的要求比較高，應(yīng)提高污水的處理率，創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境；經(jīng)統(tǒng)計(jì)，順義新城已建成地區(qū)比例不超總建設(shè)規(guī)模的20%；在建成區(qū)內(nèi)有部分現(xiàn)況污水管道可以利用；需要改造的合流管道不多；新城地勢平坦，常年少雨、氣候干燥；區(qū)域內(nèi)有潮白河和減河流過，水環(huán)境有一定的容量和自凈能力；新城規(guī)劃建設(shè)的道路橫截面有足夠的位置，允許必要的市政管線的鋪設(shè)；基于以上因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,筆者綜合考慮確定區(qū)內(nèi)雨污水宜采用分流制排水系統(tǒng)，新城完全能夠隨著城市的徹底建設(shè)將合流制改為分流制。

三、 排水方案設(shè)計(jì)

1、 雨水設(shè)計(jì)方案

（1）雨水下游出路的確定

城市雨水的下游應(yīng)是穩(wěn)定的有規(guī)劃水位水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水體，因此順義新城的雨水下游確定為潮白河與減河，應(yīng)根據(jù)潮白河和減河的主管部門提供的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料進(jìn)行雨水管道設(shè)計(jì)計(jì)算。

（2）雨水管線流域分區(qū)

《控規(guī)》將白馬路以北順安路以西大面積的雨水均由北向南排放，干線設(shè)置于花園西路上；東部地區(qū)雨水在潮白河向陽閘上設(shè)置兩個出口。筆者認(rèn)為將新城近一半流域面積內(nèi)的雨水由北向南排除，流域面積過大，導(dǎo)致雨水管渠斷面大，加大投資和實(shí)施難度。從地勢上分析，現(xiàn)況南北地勢高程差別顯著，大量雨水匯集新城南部，這對原本排水不利的低洼地區(qū)又增加了雨水排放量，對城市防洪排澇安全不利。因而重新劃分流域分區(qū)：1、順安路以西、白馬路以北的雨水匯集后經(jīng)現(xiàn)況鐵路涵洞向西排放至小中河；2、順安路以東、白馬路以北部分雨水向南再向東排入潮白河；3、順安路以西、白馬路以南的雨水向南排至減河；4、順安路以東、白馬路以南、濱河路以西范圍內(nèi)的雨水向南排至減河。5、另外，濱河路東側(cè)緊鄰新城的高爾夫球場，球場內(nèi)的雨水沿其場內(nèi)的現(xiàn)況排水溝排至減河。

（3）低洼地區(qū)的防洪與排澇

根據(jù)當(dāng)?shù)亟鼛啄晁膶?shí)測資料分析，城區(qū)降雨強(qiáng)度只要達(dá)到每小時30毫米以上，部分易淹地區(qū)就將出現(xiàn)積水受淹現(xiàn)象，新城白馬路以南至減河地勢低洼，歷史以來就是待機(jī)排水區(qū)，針對此地塊的排水安全和防洪，設(shè)計(jì)中提出如下工程措施：

道路豎向設(shè)計(jì)的要求，即按照潮白河20年一遇規(guī)劃洪水位自排來控制道路標(biāo)高，保證暴雨水位增高時，排水管渠內(nèi)的水位線不可高出地面而造成河水倒灌，要滿足道路雨水自排要求。

在有條件的局部新建地區(qū)，將地坪填高至不低于潮白河20年洪水位以上0.5米；

在城區(qū)易淹地區(qū)及低洼地區(qū)，采用水泵抽升排水方式解決小范圍的雨水排除；

因減河常水位淹沒排水管渠不是很深，在下游出口附近的雨水管渠內(nèi)設(shè)置阻水堰來防止雨水管渠內(nèi)常年存留河水。

在下游出口檢查井修疊梁閘槽，適河道水位高低，放置疊梁閘板或者在排水出口上安裝無需人工開啟的橡膠止回閥（俗稱鴨嘴閥）和浮箱式自動翻板閘門。

如發(fā)生潮白河洪峰和與減河相關(guān)的小中河洪峰相遇的情況，減河水位在設(shè)計(jì)重現(xiàn)期內(nèi)可能超出管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（即20年規(guī)劃洪水位）。建議當(dāng)?shù)厮块T采取措施，從該地區(qū)的整體防洪角度考慮在減河入潮白河出口處設(shè)置防洪排澇設(shè)施，保證減河水位不超標(biāo)。

（4）雨水利用

城市雨水利用技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)逐步進(jìn)入到標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化階段。比如1989年德國出臺了雨水利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，對住宅、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域雨水利用設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理，過濾、儲存、控制與監(jiān)測4個方面制定了標(biāo)準(zhǔn)。1992年“第二代”雨水利用技術(shù)問世。又經(jīng)過近10年的發(fā)展與完善，目前已是“第三代”雨水利用技術(shù)――設(shè)備的集成化。即從屋面雨水的收集、截污、儲存、過濾、滲透、提升、回用到控制都有一系列的定型產(chǎn)品和組裝式成套設(shè)備。雨水利用在我國雖然歷史遠(yuǎn)久，但過去主要應(yīng)用于缺水的農(nóng)村地區(qū)。現(xiàn)代意義上的城市雨水利用技術(shù)在我國發(fā)展較晚，它主要是隨著城市化帶來的水資源緊缺和環(huán)境與生態(tài)問題而引起人們重視的。城市雨水的利用不是狹義的利用雨水資源和節(jié)約用水,它還包括減緩城區(qū)雨水洪澇和地下水位的下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態(tài)環(huán)境等廣泛的意義。

新城雨水利用的總體思路是“構(gòu)建水景＋滲透回灌地下水＋排放”。考慮分散布置3處人工湖，把收集的雨水蓄積在內(nèi)，作為景觀用水；為加大滲入量，減少排放，盡可能的減少封閉路面；所有的道路路面均高于綠地60mm，保證道路雨水先進(jìn)入綠地進(jìn)行滲透處理。因?yàn)榫G地是一種天然的滲透設(shè)施，對雨水中的一些污染物具有較強(qiáng)的截流和凈化作用；增設(shè)人造透水地面，盡量多選用透水性混凝土路面，在人行道、休閑區(qū)域等用多孔的嵌草磚，碎石地面。

（5）雨水設(shè)計(jì)內(nèi)容

奧運(yùn)大道以北，順安路以西新城部分流域面積，并包括新城范圍以北1.3km2，經(jīng)花園西路擬建雨水干線2-2000×1600～2-3200×1600方溝穿鐵路向西排放至現(xiàn)況小中河支溝；并沿現(xiàn)況溝（順義新城外）排至減河上游；奧運(yùn)大道以南，順安路以西流域面積的雨水經(jīng)花園西路、龍?jiān)仿贰㈨槹猜飞蠑M建雨水干線D1400～2-3600×1600方溝，向南排入減河；華中路以南段的花園西路道路排水沿花園西路擬建雨水管D700～D800，直接向南排入減河；順安路以東，馬場東路以北流域面積的雨水，分別向南向北排至奧運(yùn)大道上的擬建3800×2000雨水方溝后向東最終由潮白河向陽閘下出口入潮白河；奧運(yùn)大道及馬場東路以南，順安路以東部分流域面積的雨水經(jīng)濱河路擬建雨水干線D1000～2-2400×1600方溝向南排入減河。泵站：道路規(guī)劃下挖立交處，其雨水需設(shè)雨水泵房抽升排放，立交泵房規(guī)模還需結(jié)合道路設(shè)計(jì)深化確定。奧運(yùn)大道與花園西路立交擬建雨水泵房粗估規(guī)模Q＝1.0立方米/秒，擬占地1000平方米，花園北路和減河北路與花園西路的兩個立交，擬建雨水泵房粗估規(guī)模均為Q＝0.6立方米/秒，擬占地600平方米。本方案設(shè)計(jì)雨水管總長38.3公里，投資估算1.38億元。

2、污水設(shè)計(jì)方案

鑒于順義新城規(guī)模不大，綜合考慮各方面因素，采用集中處理方案，做到適度集中，以便節(jié)省污水收集、處理、再生利用整套系統(tǒng)的投和日常能耗，降低再生水成本。

（1）污水量參數(shù)

污水量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：

設(shè)計(jì)人口為新城內(nèi)現(xiàn)狀人口1.68萬人，規(guī)劃人口為8.5萬人，考慮到流動人口和暫住人口及比賽時增加的觀眾等因素，本次設(shè)計(jì)人口按10萬人計(jì)。服務(wù)面積為新城總用地面積977公頃，其中服務(wù)面積859.4公頃。由此得出綜合用水量：中規(guī)院《控規(guī)》給水規(guī)劃：人均綜合用水量指標(biāo)取500升/人?日，《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》中二類地區(qū)中小城市綜合平均日用水量為189～449升/公頃?日，本設(shè)計(jì)考慮新城用地性質(zhì)及城市職能本次設(shè)計(jì)人均綜合用水量按照500升/人?日計(jì)算。基于《控規(guī)》中按照用地指標(biāo)法計(jì)算，我們預(yù)測用水量為，人均指標(biāo)法校核后預(yù)測新城規(guī)劃區(qū)用水量為5萬噸/日，城市污水排放系數(shù)控制在0.9。

污水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：

綜合考慮以下因素，本次方案設(shè)計(jì)確定新城污水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為90立方米/日?公頃。這些因素分別為：污水管道的設(shè)計(jì)使用年限將高于控規(guī)的規(guī)劃年限，污水管的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于以上兩種方法所得的計(jì)算值；考慮到部分地下水位較高的地區(qū)存在地下水滲入；城市人口增長；區(qū)內(nèi)燕京啤酒廠其用水增加量等不確定因素；參考了相似地區(qū)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

以此標(biāo)準(zhǔn)可反算出新城可服務(wù)的人口極限值為90×859.4×1000÷（500×0.9）＝17.2萬人。則新城內(nèi)人口密度為17.2×10000÷859.4≈200人/公頃，此人口密度已相當(dāng)于大型城市的人口密度。此污水量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)90立方米/日?公頃為新城內(nèi)平均污水量標(biāo)準(zhǔn)，在污水方案設(shè)計(jì)中注意要在保證整個新城污水量平衡的前提下對不同區(qū)域性質(zhì)不同人口密度地區(qū)適當(dāng)增減污水量標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值。

（2）污水設(shè)計(jì)內(nèi)容

本設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：沿減河北路、順安路、奧運(yùn)大道向西，設(shè)計(jì)污水干線D800-1400；分別沿花園西路和花園中路設(shè)計(jì)污水支干線D400-600；沿龍?jiān)仿泛拖蜿柭分翃W運(yùn)大道設(shè)計(jì)污水次干線D900-1000；沿豐樂路和向陽路設(shè)計(jì)污水支干線D400-900；東西向道路包括花園北路、豐樂北路、花園大道、金寶北路、華中路等規(guī)劃污水支線D400，沿地形分別排入花園西路、花園中路、向陽路、豐樂路的次干線。本方案設(shè)計(jì)污水管總長21.3公里，投資估算0.5億元。

2001年以來，順義新城為迎接奧運(yùn)會新建了大量市政基礎(chǔ)設(shè)施，建成道路都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“九通一平”，并且通過了行業(yè)驗(yàn)收。實(shí)際的應(yīng)用效果表明工程的規(guī)劃到位、設(shè)計(jì)合理，是一項(xiàng)使用安全的奧運(yùn)優(yōu)質(zhì)工程。作為市政基礎(chǔ)設(shè)施的主要專業(yè)，排水專業(yè)經(jīng)過數(shù)年的使用檢驗(yàn)，證明規(guī)劃的原則、設(shè)計(jì)的方案達(dá)到了一流工程的標(biāo)準(zhǔn)。

排水方案設(shè)計(jì)不能只簡單的遵循規(guī)劃，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，深入分析研究并進(jìn)一步完善。盡量利用現(xiàn)有地形和周圍排水條件，合理選擇排水體制，劃分流域分區(qū)，安全排除。雨水要做到充分蓄積和多途徑利用，并注意防止城市周圍天然河道在雨季對管道雨水的頂托和內(nèi)澇。力求使排水方案設(shè)計(jì)最大程度滿足當(dāng)?shù)嘏潘枰瑸槌鞘邪l(fā)展帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]給水排水設(shè)計(jì)手冊第5冊，城鎮(zhèn)排水[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2]《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》GB50318-2000

雨水利用方案范文5

關(guān)鍵詞：雨水利用；設(shè)計(jì)參數(shù)；屋面徑流；雨水存儲池

中圖分類號： TU823.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

Discussion on the Critical Design Parameters of Rainwater Utilization Project of Shanghai Expo Center．WANG Biao, ZHANG Mingwei

(Shanghai Tongji Construction Science & Technology Co. Ltd, Shanghai 200092, China)

Abstract: To ensure the feasibility of the design plan of the rainwater utilization project of Shanghai Expo Center，22 rainfall runoff events of a large-area roof near Expo park were examined. It was found that both of pollution degree and first flush effect are much weak, which suggests a good condition of rainwater utilization without initial runoff diversion. Furthermore, in combination with local conditions of Shanghai, a new design method to determine the suitable volume of rainwater tank was introduced. The design volume in accordance with this method is obviously smaller than that of national code, which enhances remarkably the project economic performance.

Key words: Rainwater Utilization, Design Parameter, roof runoff，rainwater storage tank

收集屋面徑流用于道路噴灑、綠地澆灌和廁所沖洗等直接利用用途，在世界上許多國家（譬如德國和日本）應(yīng)用廣泛。在收集屋面徑流的建筑中，大型公共建筑是重要的對象之一。國內(nèi)外許多標(biāo)志性的雨水利用工程均依托于大型公共建筑，典型的代表有德國的柏林波茨坦廣場、慕尼黑國際展覽中心和我國的國家體育館“鳥巢”及上海浦東國際機(jī)場等。一方面，大型公共建筑通常是一個城市或地區(qū)的標(biāo)志或象征，收集利用屋面徑流的舉措有利于宣傳推動雨水利用技術(shù)，有助于綠色環(huán)保理念深入人心；另一方面，大型公共建筑屋面面積通常較大，能夠收集大量的雨水資源，使雨水利用工程更具規(guī)模效應(yīng)，從而降低雨水利用成本，有利于實(shí)現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有效結(jié)合。因此，在世博中心進(jìn)行屋面徑流回收利用，具有顯著的社會、環(huán)境效益，是推動上海城市屋面雨水利用的一個重要抓手。

然而，目前國內(nèi)外已有相關(guān)研究很少針對大型屋面，所研究屋面匯水面積通常較小[1～6]。而匯水區(qū)域的大小對流域匯水過程具有重大影響，并進(jìn)一步作用于受徑流沖刷的污染物出流過程，造成屋面徑流水質(zhì)變化過程的不同，從而影響后續(xù)的屋面徑流污染控制或雨水收集措施的制定。此外，屋面雨水污染程度也隨當(dāng)?shù)卮髿鉅顩r、屋面材料、降雨特性等因素改變而改變。雨水利用工程的設(shè)計(jì)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡赜蛱匦赃x擇合理的工藝與參數(shù)。

為保證上海世博中心屋面雨水利用工程設(shè)計(jì)方案合理可行，特選取世博園附近一處大型屋面作為研究對象，借助先進(jìn)的流量計(jì)和自動采樣儀，對該屋面徑流進(jìn)行長期的采樣監(jiān)測，調(diào)查大型屋面的水量水質(zhì)特征，并以此為基礎(chǔ)探討雨水收集處理方式。最后，本文還將結(jié)合上海實(shí)際討論屋面雨水利用工程重要構(gòu)筑物-存儲池的容積設(shè)計(jì)方法。

1材料與方法

1.1采樣方法

大型屋面徑流水質(zhì)的調(diào)查對象為上海市浦東新區(qū)源深體育公園籃球館屋面，取樣的雨水立管匯水面積占整個大屋面的1/4，約為2100m2。屋面高度25m，距主干道張揚(yáng)路約150m，距非主干道羽山路約120m。在屋面虹吸排水系統(tǒng)進(jìn)入窨井的管道出口處設(shè)置采樣點(diǎn),使用面積速度流量計(jì)(美國ISCO 2150)監(jiān)測流量并驅(qū)動自動采樣儀(美國ISCO 6712)采集水樣；降雨形成徑流后,自動采樣儀依據(jù)流量計(jì)的實(shí)測數(shù)據(jù)自動進(jìn)行采樣。通過設(shè)定的采樣程序，第1－第8個采樣瓶每出流1m3徑流采集一個水樣，第9-第24個采樣瓶每2m3一個水樣。同時在距采樣點(diǎn)約200m處設(shè)置自計(jì)雨量計(jì)采集降雨數(shù)據(jù)。

1.2分析方法

樣品采集后,盡快送實(shí)驗(yàn)室冷藏保存,并及時分析。分析項(xiàng)目包括總氮(TN),總磷(TP),懸浮物(SS)和化學(xué)需氧量(COD)。COD用HACH DR2100型COD測試儀測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

（1）污染物事件平均濃度EMC

屋面徑流的EMC值計(jì)算方法見文獻(xiàn)2。

（2）初期沖刷效應(yīng)

目前評價初期沖刷效應(yīng)的方法主要有以下三種：(1)M(V)曲線法;(2)差值法;(3)b值法。本研究采用b值法,其主要原理如下：

(1)

式中：

M-無因次累積污染負(fù)荷;

V-無因次累積流量;

b-待定參數(shù)。

式(2)兩邊取常用對數(shù),可得到：

(2)

最后使用簡單的一元線性回歸,便可以得到b參數(shù)值。b值越小,初期效應(yīng)越強(qiáng)。當(dāng)時,表明降雨過程污染物濃度恒定。當(dāng)時,無初期效應(yīng)。

此外,數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗(yàn)使用matlab軟件中的Lilliefors檢驗(yàn)判別。

1.4監(jiān)測降雨特征

從近一年時間內(nèi),共進(jìn)行22次降雨徑流采樣。22場降雨的詳細(xì)特征見表1。

表122次降雨事件主要特征

Table 1 The major characteristics of 22 rainfall events

2雨水水質(zhì)

2.1 污染物事件平均濃度（EMCs）

根據(jù)文獻(xiàn)3的計(jì)算方法，得出每場降雨徑流各污染物事件平均濃度值，并列于表2中。

表2 22次降雨事件主要污染物EMC值

Table 2 EMCs of main pollutants in 22 rainfall events

經(jīng)matlab軟件lillietest正態(tài)性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在0.01的顯著性水平上，TP、TN、COD和SS均符合正態(tài)分布，由此可認(rèn)為其分別對應(yīng)的均值（0.071mg/L、2.78 mg/L、18.9 mg/L和23.5mg/L）近似等于總體的數(shù)學(xué)期望值，能反映該屋面水質(zhì)平均狀況。這些數(shù)值低于或處于《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50400-2006）（以下簡稱《規(guī)范》）[7]推薦的經(jīng)初期棄流后的經(jīng)驗(yàn)值范圍（CODcr 70~100mg/L, SS 20~40mg/L）的低端， CODcr值甚至低于規(guī)范中處理后雨水用于沖廁的標(biāo)準(zhǔn)值（30mg/L）。因此，無須棄流直接收集相關(guān)徑流出水符合規(guī)范要求，雨水利用具備良好的水質(zhì)條件。

此外，本課題組還在上海市2個雨污分流情況較好的住宅小區(qū)進(jìn)行了多次庭院雨水管道出流水質(zhì)狀況調(diào)查。兩個小區(qū)的庭院徑流污染物多次調(diào)查的事件平均濃度的均值如下：（1）COD 44.8mg/L, SS 59.0 mg/L, TN4.08 mg/L, TP 0.33mg/L；(2) COD 35.2 mg/L, TSS 54.2 mg/L。與屋面徑流相比，庭院雨水的污染物濃度明顯較高，尤其是TSS超出了屋面雨水利用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，考慮到多數(shù)情況下雨水管道存在一定程度的雨污混接，在缺水程度不是很嚴(yán)重的上海直接收集利用庭院雨水不一定合算；因此，建議庭院雨水不直接利用，可經(jīng)滲濾凈化后補(bǔ)充地下水或排放，達(dá)到削減徑流污染和滯留洪峰的效果。

2.2 各污染物初期沖刷效應(yīng)

根據(jù)1.3節(jié)的計(jì)算方法，得的所有監(jiān)測降雨事件各污染物初期沖刷效應(yīng)的b值(表3)。由表3可知,不僅各污染物的b值差別顯著,且同一污染物在不同降雨事件的b值也有較大變化幅度,一些降雨場次的某些污染物質(zhì)甚至未表現(xiàn)出初期效應(yīng)。此外,對每種污染物的b值進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)：在1%的顯著性水平下,所有污染物的b參數(shù)值均符合正態(tài)分布。以上結(jié)果均表明初期沖刷效應(yīng)受到眾多隨機(jī)因素的影響。

由于各污染物的b值符合正態(tài)分布,可認(rèn)為所有降雨事件樣本的b參數(shù)平均值近似等于正態(tài)分布總體的數(shù)學(xué)期望。TP、TN、COD和TSS的b參數(shù)平均值均較接近,分別為0.780、0.785、0.80和0.799。由式(2)計(jì)算可得，降雨前期20%的徑流量對應(yīng)的TP、TN、COD和TSS的累積負(fù)荷比例分布為28.5%、28.3%、28%和27.6%,各污染物初期沖刷效應(yīng)均較弱。

表3 22次降雨事件主要污染物的b值

Table 3 b values for the major pollutants of 22 rainfall events

由于污染物初期效應(yīng)微弱，初期棄流對降低后期徑流污染物平均濃度作用有限，且監(jiān)測屋面徑流本身污染程度較輕，考慮到實(shí)施初期棄流需要專用裝置或設(shè)備，將占據(jù)一定地下空間，俱增加維護(hù)管理難度，加大工程成本。因此，世博中心工程設(shè)計(jì)方案以不設(shè)置初期棄流設(shè)施為好。

3徑流水量與存儲池容積設(shè)計(jì)

上海世博中心的建設(shè)目標(biāo)之一是獲得美國綠色建筑認(rèn)證評分體系LEED ( Leadership in Energy & Environmental Design) 標(biāo)準(zhǔn)金獎級認(rèn)證；具體到雨水管理部分，需要獲得針對新建和重大改建建筑的LEED-NC 2.2標(biāo)準(zhǔn)中的水量和水質(zhì)控制得分點(diǎn)，這要求雨水利用工程截流并處理90 %的年均雨水徑流量[8]。

《規(guī)范》建議，雨水儲存設(shè)施容積設(shè)計(jì)采用以下2種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：（1）有效儲水容積不宜小于集水面重現(xiàn)期1~2年的日雨水設(shè)計(jì)徑流總量扣除初期徑流總量；（2）當(dāng)資料具備時，可按日降雨量和日用水量進(jìn)行逐日計(jì)算得出。《規(guī)范》認(rèn)為該設(shè)計(jì)方法可以回收利用90%的雨水徑流量。

實(shí)際設(shè)計(jì)時，由于設(shè)計(jì)單位較難得到日降雨量或日用水量的數(shù)據(jù)，因此，規(guī)范的第1種方法更易于被采用。然而，上海降雨充沛，查規(guī)范附圖A.0.1可知，上海年均最大24h雨量為100mm，取屋面雨量徑流系數(shù)為0.8，按該方法得出世博中心雨水利用工程的存儲池容積約為匯水區(qū)域80mm的雨水量，即2400m3（世博中心屋面約為3×10-4m2），需要占用大量地下空間，造價昂貴。由于該方法幾乎全部收集日雨水設(shè)計(jì)徑流量，未考慮小雨占年降雨量的主要部分，使得大多數(shù)降雨并不需要如此大的容積收集，因此該計(jì)算方法偏保守。

為使存儲池容積設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理，適當(dāng)降低容積值，本研究根據(jù)上海市20年的分鐘降雨資料，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)了降雨量、歷時和降雨間隔的分布特征；并按降雨初損和初期棄流各1mm，假設(shè)存儲池一次蓄滿泄空時間為80h（接近規(guī)范要求的3d排空要求），通過概率統(tǒng)計(jì)算法得出了存儲池容積與雨水積蓄效率的關(guān)系（圖1）[9]。

圖1 不同設(shè)計(jì)容量雨水存儲池的集蓄效率

Fig 1 the relationship between rainwater collection efficiency and design volume of rainwater tank

根據(jù)該關(guān)系，45mm的存儲池容積可以控制87.5%的年降雨徑流量；且進(jìn)一步增加存儲池容積不會顯著提高雨水集蓄效率。考慮到本工程不進(jìn)行初期棄流處理，實(shí)際工程的集蓄效率應(yīng)明顯大于87.5%，從而接近滿足LEED控制90%徑流水量的要求。本文采用的存儲池設(shè)計(jì)方法明顯減少了池體容積，能節(jié)省工程成本，提高工程經(jīng)濟(jì)性。將存儲池收集的屋面徑流凈化處理后用作世博中心的雜用水,可滿足LEED徑流水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)中SS去除效率達(dá)到80%的要求。

4 結(jié)論

（1）世博中心屋面徑流污染程度較輕，TP、TN、COD和TSS的EMCS均值分別為0.071、2.78、18.9和23.5mg/L，因此，直接利用具有較好的水質(zhì)條件；

（2）屋面主要污染物的初期沖刷較弱，20％的初期徑流對應(yīng)的TP、TN、COD和TSS污染負(fù)荷累積比例分別為28.5%、28.3%、27.6%和27.6%，建議雨水利用工程不采用初期棄流措施；

（3）結(jié)合上海降雨特征，建議存儲池容積取45mm，可達(dá)到雨水年集蓄效率90%左右。

參考文獻(xiàn)：

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雨水利用方案范文6

【關(guān)鍵詞】臨沂市城區(qū)；雨水資源；收集；利用

1 國內(nèi)外雨水手機(jī)利用發(fā)展情況

北方淡水資源匱乏，由于天然雨水具有硬度低、污染物少等優(yōu)點(diǎn)，它在減少城市雨洪危害，開拓水源方面正日益成為重要主題。據(jù)悉，我國真正意義上的城市雨水的研究與應(yīng)用開始于20世紀(jì)80年代，發(fā)展于90年代。總的來說技術(shù)還較落后，缺乏系統(tǒng)性，更缺少法律法規(guī)保障體系。隨著近年來我國城市綠化事業(yè)的不斷發(fā)展，綠地灌溉用水越來越緊張，充分利用雨水資源，研究并推廣其利用模式對建設(shè)節(jié)約型園林意義重大。

雨水作為一種寶貴的資源，在城市水循環(huán)系統(tǒng)和流域水環(huán)境系統(tǒng)中起著十分重要的作用。由于人類的活動造成植被減少或破壞，城市發(fā)展中不透水面積的增加，導(dǎo)致雨水流失量增加和水循環(huán)系統(tǒng)的平衡遭到破壞，并引發(fā)一系列環(huán)境與生態(tài)問題。我國許多城市水資源嚴(yán)重不足，而大量雨水資源卻白白流失，雨水利用率不到10%。國際上城市雨水利用研究比較廣泛。東南亞的尼泊爾、菲律賓、印度、泰國，非洲的肯尼亞、博茨瓦納、坦桑尼亞，以及日本、德國、澳大利亞、美國、新加坡、法國等國家都采取了多種技術(shù)開發(fā)和利用城市雨水。其中德國是歐洲開展雨水利用工程最好的國家之一。德國的城市雨水利用方式主要有三種：一是屋面雨水集蓄系統(tǒng)；二是雨水截污與滲透系統(tǒng)，道路用水通過下水道排入沿途大型蓄水池或通過滲透補(bǔ)充地下水。三是生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。

2 臨沂城區(qū)雨水資源狀況

臨沂市地處魯東南，多年平均降雨量為818.9mm，主要集中在6-9月，按現(xiàn)在的臨沂城區(qū)面積70平方公里計(jì)算，我市雨水資源總量為5732.3萬噸。多年平均徑流深267.0mm，接近降水量的1/3。我市的雨水資源十分豐富，應(yīng)用潛力巨大。我市現(xiàn)有綠地面積約為70萬m2，每平方米綠地每年需水1噸以上，這樣估算我市每年的綠化用水量接近100萬噸。而且這個數(shù)字還在不斷增長，這么大的需求量如果都使用城市用水，勢必對城市造成巨大的用水壓力。合理、科學(xué)的疏導(dǎo)、收集雨水資源，完全可以滿足綠地景觀用水以及綠地養(yǎng)護(hù)用水，也可以提供其它城市公共用水需求。開展城市雨水利用途徑研究對城市建設(shè)事業(yè)―尤其城市園林綠化事業(yè)―意義重大。

3 城市雨水利用途徑研究

3.1 結(jié)合城市道路的雨水滲透、收集系統(tǒng)

城市道路雨水收集方式分為兩種，一種就是結(jié)合現(xiàn)有道路雨水系統(tǒng)將雨水過濾后引入人工湖、蓄水池等設(shè)施。蓄水池應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局，并設(shè)計(jì)溢流保護(hù)系統(tǒng)。另一種是沿著道路建設(shè)滲透淺溝，可以與道路綠化景觀相結(jié)合，供雨水徑流流過時下滲，超過滲透能力的雨水則進(jìn)入雨水池或人工濕地，作為水景或繼續(xù)下滲，淺溝表面或周圍栽植草皮、親水性植物，設(shè)置景石，形成特色道路景觀。

3.2 與綠地地形及水景設(shè)計(jì)相結(jié)合的雨水滲透、收集系統(tǒng)

結(jié)合綠地尤其是大型綠地、游園的雨水收集系統(tǒng)，可以解決部分灌溉用水的需求，它主要分為兩種：一種是地上雨水收集系統(tǒng)，就是利用地形、園路、明溝、景觀水系等將雨水匯集于綠地設(shè)計(jì)的人工湖、水塘中，雨水一部分在徑流過程中自然滲入地下，另一部分流入水塘、人工湖，干旱時作為灌溉用水。另一種方法是在綠地用地緊張，不適于建設(shè)水塘、人工湖的情況下，將收集的雨水通過過濾后引入地下蓄水池，供旱時抽取使用。

3.3 屋面雨水收集系統(tǒng)

利用屋頂做集雨面的雨水集蓄利用系統(tǒng)主要用于家庭、公共和工業(yè)等方面的非飲用水，如澆灌、沖廁、洗衣、冷卻循環(huán)等中水系統(tǒng)，可節(jié)約飲用水，減輕城市排水和處理系統(tǒng)的負(fù)荷，減少污染物排放量和改善生態(tài)環(huán)境等多種效益。

該系統(tǒng)又可分為單體建筑物分散式系統(tǒng)和建筑群集中式系統(tǒng)。由雨水匯集區(qū)、輸水管系、截污裝置、儲存、凈化和配水等幾部分組成。有時還設(shè)滲透設(shè)施與貯水池溢流管相連，使超過儲存容量的部分溢流雨水滲透。

3.4 小區(qū)雨水綜合收集系統(tǒng)

在新建生活小區(qū)、公園或類似的環(huán)境條件較好的城市園區(qū)，可將區(qū)內(nèi)屋面、綠地和路面的雨水徑流收集利用，達(dá)到更顯著削減城市暴雨徑流量和非點(diǎn)源污染物排放量、優(yōu)化小區(qū)水系統(tǒng)、減少水澇和改善環(huán)境等效果。因這種系統(tǒng)較大，涉及面更寬，需要處理好初期雨水截污、凈化、綠地與道路高程、室內(nèi)外雨水收集排放系統(tǒng)等環(huán)節(jié)和各種關(guān)系。

3.5 小結(jié)

城市道路雨水徑流量大，而且利用成本相對來說最低，合理的收集利用道路雨水可以很好的補(bǔ)充城市淡水資源；在大型綠地、游園中設(shè)置雨水收集系統(tǒng)，要在綠地規(guī)劃之初就統(tǒng)籌考慮，系統(tǒng)規(guī)劃。以結(jié)合了地形、水景地上雨水收集系統(tǒng)為例，這一系統(tǒng)不會直接增加建設(shè)成本，而且可以補(bǔ)充水景用水、產(chǎn)生景觀效益。以上兩種雨水利用方式可行性高，利用成本低，對我市現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行改造即可實(shí)現(xiàn)。屋面雨水收集系統(tǒng)和小區(qū)雨水收集系統(tǒng)相對成本較高，它的推廣使用主要適合在新建生活小區(qū)、環(huán)境條件較好的城市園區(qū)，而且應(yīng)該在小區(qū)或園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時同步完成，屋面雨水收集系統(tǒng)和小區(qū)雨水收集系統(tǒng)更注重長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。是今后城市住宅園區(qū)、現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)的節(jié)水利用趨勢。

4 結(jié)論與討論

對雨水利用途徑的研究一直是近年來的熱門，主要是因?yàn)槌鞘兴Y源緊張以及人們意識到了雨水利用的巨大潛力，現(xiàn)階段我市對雨水的主要利用途徑包括：結(jié)合城市道路的雨水滲透、收集系統(tǒng)；與綠地地形及水景設(shè)計(jì)相結(jié)合的雨水滲透、收集系統(tǒng)；屋面雨水收集系統(tǒng)；小區(qū)雨水綜合收集系統(tǒng)等。我們應(yīng)該通過研究，繼續(xù)尋找更好、更先進(jìn)、更完善的雨水利用技術(shù)，以提高雨水利用率，同時還要在全社會推廣雨水集蓄利用的觀念、方法和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，讓雨水利用系統(tǒng)成為城市建筑、道路、公共綠地等基礎(chǔ)設(shè)施配套的建設(shè)項(xiàng)目，形成全面開展雨水集蓄利用的大好局面，這也將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。開展雨水集蓄利用研究無論對節(jié)約型城市園林建設(shè)以及節(jié)約型社會建設(shè)都具有十分重要的意義。

現(xiàn)代城市雨水利用是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在選擇雨水利用系統(tǒng)方案時，要特別注意地域及現(xiàn)場各種條件的差異，即使在同一個城市，由于項(xiàng)目間各種因素和條件的不同，宜采用的方案也可能完全不同。

中國是一個城市化快速發(fā)展的國家，雨水問題是城市水環(huán)境和水資源的主要制約因素，為了實(shí)現(xiàn)建立生態(tài)城市的目標(biāo)，必須選擇可持續(xù)發(fā)展的道路。城市雨水利用是解決城市水資源短缺、減少城市洪災(zāi)的有效途徑，同時城市雨水徑流污染控制也是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，應(yīng)完善相關(guān)政策法規(guī)，將雨水利用與雨水徑流污染控制、城市防洪、生態(tài)環(huán)境的改善相結(jié)合，應(yīng)堅(jiān)持技術(shù)和非技術(shù)措施并重，因地制宜，擇優(yōu)選用，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益，標(biāo)本兼治，促進(jìn)城市水資源和水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】