浅谈住宅小区雨水收集利用系统设计

唐晓劲 沈健强

1浙江东都建筑设计研究院 浙江省杭州市 310007；

2华汇工程设计集团股份有限公司杭州博约分公司 浙江省杭州市 310000

摘要：当前我国日益严重的水资源短缺和水環境污染，不仅困扰国计民生，并已成为制约社会经济可持续发展的重要因素，雨水的合理开发与利用不但可以缓解水资源紧张、蓄洪排涝，还能实现污水资源化，雨水的收集及利用已成为我国关注的焦点。本文根据相关规范和资料，介绍了小区雨水收集利用系统的概念；以某住宅小区雨水收集利用系统为实例，对该系统的设计方案和主要设施的计算进行逐一阐述。

关键词：雨水收集系统；雨水利用系统；案例

随着城市化建设的飞速发展，新建小区建筑的屋面、路面、活动广场、停车场地等表面均进行了硬化处理（即大多是由石材、沥青、水泥混凝土和砌块铺砌而成），这些硬化处理虽然满足了美观、舒适、整洁的要求，但也为人类环境带来了一定的潜在影响。降落的大量雨水滴落到这些硬化处理的材料上，只能以表面径流的方式排除，造成了水资料的极大浪费。

为了避免上述情况的发生，众多国家开始了雨水资源的收集与利用的研究。在一定的区域内，尽量地降低成本，让雨水在最短的时间、最近的距离内得到合理的回收利用，一直都是我们研究的重点。雨水收集利用系统既是绿色建筑评价体系组成的重要要部分，也是衡量建筑节水的重要标准。

一、雨水收集利用的概念及设计原则

（一）雨水收集利用系统概念的由来

现代城市的建设过程中，公共建筑和住宅小区内的道路多采用砌块砖、石材及水泥混凝土铺砌而成，面材底部和缝隙都被水泥砂浆封住，雨水难以从地面渗透至地下，从而造成降落的雨水随着降雨历时的快速增长向市政管网和河道聚集，城市雨水排水量突然剧增，致使现有的排水设施不能满足防洪排涝的需要，城市主干道发生道路淹水的现象时有发生。雨水收集利用系统彻底解决了城市雨季雨水过剩的问题。为城市健康发展提供了新的空间。

（二）雨水收集利用的分类

按照雨水用途的不同，可将雨水收集利用分为三种系统：雨水入渗系统、收集回用系统、调蓄排放系统。

1.雨水人渗系统：汇水区域内的降雨，自然或经管道收集后，通过低洼绿地、透水铺装地面等地面渗透设施，以及渗透管、渗透井等地下渗透设施将雨水回灌地下，补充涵养地下水资源，改善小区生态环境，减少小区水涝。

2.收集回用系统：将汇流面上的径流雨水收集后处理加以利用，根据不同的使用要求，如环境绿化、道路除尘、冲洗车辆、消防等，选择相应的处理技术，达到非传统水源最大利用的目的。

3.调蓄排放系统：利用建设用地范围内的池塘、洼地、景观水体或人工修建的蓄水池，来储存、调节高峰雨水径流量，达到消减洪峰、降低下游雨水管道设计管径，节省工程造价的目的，待高峰过去再缓慢排出。

以上三种系统应用比较灵活，可以各自成为独立体系，也可以结合进行综合使用，例如雨水入渗和收集回用相结合系统，雨水入渗和调蓄排放相结合系统等。雨水收集利用的流程示意图，见图l。

图1 雨水收集利用的流程示意图

（三）小区雨水收集利用的影响因素

通过查阅资料和实际调查，总结出住宅小区雨水收集利用的影响因素主要有以下四点：① 气象资料，包括降雨量，蒸发量，设计重现期，暴雨强度公式等；②地质资料，包括土壤的渗透程度，自然水体状况等；③规划内容，包括小区规模，绿化水平，地面高差，是否有景观水体等；④ 利用要求，包括绿化、消防、道路冲洗等用水定额，用水时间等。

（四）小区雨水收集利用方案的设计原则

1.住宅小区内有景观水体，首先利用水体进行调蓄，补充景观水体用水量。雨水利用量需要根据项目的基础资料、水景的模式及形式、水量平衡分析等计算确定，水景的规模及调蓄能力通过水量平衡分析确定；

2.住宅小区没有景观水体，优选低洼绿地、生物景观滞留、渗水路面、多功能室外调蓄设施等分散式雨水调蓄渗透技术；

3.对于多雨但缺水的地区宜采用雨水直接收集利用系统，并优先考虑对径流污染较轻的屋面雨水进行收集利用。在常规的屋面及地面的雨水收集中，初期径流因对下垫面表面污染物的冲刷作用导致水质污染物浓度高，水量较少，随着降雨过程的延续，表面污染物逐渐减少，后期径流水质得到改善。所以，通过弃流舍弃初期径流雨水就可以降低整体雨水收集的污染物浓度指标，收集到更优质的雨水。例如：现在局部区域兴建的种植屋面，就可以作为初期雨水弃流设施，达到减轻后期水质净化处理负荷的目的。

4.雨水的降落量、大自然的变化多端都是无法控制的。所以，设有小区雨水系统的收集设施应设置相应的外排措施，当实际的降雨量超过了雨水系统收集设施的蓄水能力时，多余的雨水就会形成径流、溢流，汇到相应的雨水管道，通过雨水排水系统外排至市政雨水管网。

（五）雨水利用的几种方式

雨水收集回用系统主要由收集、贮存、水质处理设施及回水管网等组成。小区雨水收集后需经过水质净化设施对雨水进行水体净化处理，当达到所需用水区域相应的排放标准后才可以使用，另外还可以起到削减外排雨水总流量及总量的作用。目前，这些用水区域，即最常见的雨水利用方式主要有：绿化、道路及广场浇洒、消防用水、景观水补水、车库地面冲洗、车辆冲洗、路面冲洗、循环冷却水补水、冲厕用水等。

二、小区雨水收集利用系统工程案例

由于水资源日益紧张，充分利用雨水做为非传统水源解决杂用水供给问题已经得到大家的认可，并逐渐应用到实际工程中。

（一）工程介绍

某小区位于浙江省杭州西部，小区规划总用地面积25.14×104m2，其中居住区用地21.36×104m2，规划道路用地3.78×104m2；居住总户数2277套，总建筑面积31.93×104m2，容积率2.2，建筑密度28%，绿地率30%，小区内水景两处，水域面积0.38×104m2。该小区是以商品房住宅为主的中档社区。

（二）可收集雨水分析

在住宅小区内，可以进行雨水收集的雨水原水共有三种：屋面汇流雨水，绿地汇流雨水和道路汇流雨水。决定采用哪种收集雨水形式，需要考虑汇流雨水三个方面的特征：污染程度、收集难易、径流量。在它们当中，污染程度是决定性因素，它直接决定了后续处理工艺，对控制工程造价起到决定性作用；收集难易决定雨水收集实现的难易，也对工程造价有一定的影响；径流量体现可利用雨水的总量，对水量平衡起到一定作用。经过对住宅小区内可收集雨水在进行比较，得出屋面雨水作为雨水收集系统的原水具有污染程度轻，收集简易，径流量适中的优点，故本次分析以屋面雨水作为雨水收集系统的主要水源。一期工程先选用3栋建筑（共计32栋建筑）屋面收集雨水（汇水面积F=3895.8m2），经过管道汇人整流井。

（三）需回用雨水分析

回用雨水主要可以用于景观用水、绿化用水、循环冷却系统补水、汽车冲洗用水、路面冲洗用水、冲厕用水及消防用水。考虑到本小区的实际情况和所处地域，决定回用水主要用于绿化和道路冲洗。

（四）水量平衡计算

1.雨水径流总量。根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（以下简称“规范”）雨水径流量计算4.2.1—1公式：W=。式中：为雨量径流系数取0.9；为设计降雨厚度，以日为单位计算，查雨量均值等值线图，查出杭州地区约为100mm；F为汇水面积3895.8m2。经计算，径流总量 =350.6m3 /d。

（2）需回用雨水量。绿化及道路占地面积75420m2，绿化和浇洒用水定额为2.0L/（m2·d），则每日最大需水量为150.8m3/d。

（3）平衡分析。回用系统的最高日设计水量为150.8m3/d，集水面積设计径流量为350.6m3/d，回用水量与集水径流总量的比值约为43%，满足规范不小于4O%的要求。

（四）雨水处理工艺流程

根据所选择的雨水利用方案，工艺流程包括雨水收集系统，雨水积蓄系统，雨水处理系统，雨水回用系统。屋面雨水先经过收集管收集后进入整流井，并将初期雨水进行弃流；雨水经整流井后又进入保证水量均衡的雨水调蓄池，经提升泵提升后进入雨水处理系统；处理达标后，清水将存入清水池；最后通过变频给水设备，清洁雨水用于绿化和冲洗用水。以上介绍的四个系统中，雨水收集系统属于管网常规设计，雨水处理系统一般由设备厂家根据具体情况进行设计，这两个系统的设计计算就不再赘述。下面主要介绍以下雨水积蓄、回用系统的设计计算。

（五）雨水积蓄系统有效水容积计算

1.日雨水径流量。计算得日雨水径流量为 =350.6m3。

2.径流弃流量。由于雨水水质的不同，对于弃流量的计算存在很大分歧。根据规范计算公式，径流弃流量。式中，为初期径流厚度，考虑2mm初期径流。这样算得弃流总量为=7.8m3。

3.雨水积蓄系统有效水容积，算得=350.6—7.8=342.8m3。

（六）雨水回用系统计算

1.清水池容积计算。根据规范，清水池容积取雨水回用系统最高日设计水量35%，本工程最高日设计用水量为150.8m3/d，故清水池容积计算值为150.8×0.35=52.8m3，考虑无雨或少雨季节的存在，适当扩大清水池的容积，可以满足更大的水量要求，取清水池的容积为100m3。

2.雨水回用设施。清水池内的清洁雨水首先由二级泵站提升至变频给水设备，通过给水管网供给至需要绿化和冲洗的部位。

三、结语

通过以上理论分析和实际工程介绍，我们可以得出：雨水收集利用系统对于节约用水、蓄洪排涝、修复城市水环境和改善城市生态环境、解决城市用水紧张、推动水资源可持续发展具有重大意义。虽然现阶段还面临很多实际问题，但随着绿色建筑和节能环保概念的推广，势必将引起人们对雨水等非传统水源的重视。做为设计者，我们应当将节能环保和经济合理性有机结合起来，实现雨水回收利用的整体性、有序性、系统性，从宏观上改善小区生态环境，推动水资源可持续发展。

参考文献：

[1] GB 50400-2006，建筑与小区雨水利用工程技术规范[s].

[2] 中国建筑设计研究院.建筑给水排水设计手册（第二版上册）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008

[3]蒋岚岚.无锡市某住宅小区雨水利用系统设计[M].北京：给水排水，2011，（12）.