工程中绿色生态水资源利用探讨

摘 要：水环境是绿色建筑的重要组成部份，科学和合理规划好水资源的利用，是当前节能减排中的重要课题，本文根据所掌握的基本资料作简单阐述。

关键词：绿色建筑； 水资源利用

Abstract： Water environment is an important part of green building. Scientific and rational planning of water resources is an important topic in energy saving and emission reduction. This paper is based on the basic information.

Keywords： green building； water resources utilization

水環境是绿色建筑的重要组成部份。在绿色建筑中，水环境是指满足建筑用水水量、水质要求的前提下，将水景观、水资源综合利用技术等集成一体的水环境系统。它由小区给水、管道直饮水、再生水、雨水收集利用、污水处理与回用、排水、水景等有机地组合，有别于传统的水环境系统。

1.绿色建筑水环境的规划概念

水环境规划是绿色建筑设计的内容之一，也是水环境设计与建设的重要依据，它是以合理的投资和资源利用实现绿色建筑水环境良好的经济、社会及环境效益的重要手段，符合可持续发展的战略思想。通过建筑内与建筑外给水排水系统、雨水系统，保障合格供水和通畅的排水，同时建筑场地景观水体、大面积的绿地及区内道路也需要用水来养护与浇洒，这些系统和设施是绿色建筑的重要物资条件。因此，水环境系统是绿色建筑的具体内容。

绿色建筑的水资源来自以下几方面：

第一，自来水资源来自城市水厂或水厂，在传统建筑中自来水为水环境主要用水资源，生活、生产、绿化、景观等用水均由自来水供应，耗量大。

第二，生活、工业产生的污废水在传统建筑中一般直接排入市政污水管网，该部分水资源可能没有得到有效利用。事实上部分生活废水、生产废水的污染并不高，经适当的初级处理后便可作为水质要求不高的杂用水源。

第三，随着水资源短缺矛盾越来越突出，部分城市对污水厂出水进行深度处理，使出水满足生活和生产杂用水标准，便于回收利用。因此，在条件可行的前提下，应充分利用该部分非传统水资源。

第四，传统建筑区域及场地内的雨水大部分由管道输送排走，少量雨水通过绿地和地面下渗。随着建筑区域内不透水地面增加，下渗雨水量减少，大量的雨水经流外排，绿色建筑中应尽量利用这部分雨水资源。雨水利用不仅减少自来水水资源的消耗，还可以缓和洪涝、地下水下降，生态环境恶化等现象，具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。

2.绿色建筑水环境规划及设计

绿色建筑水资源系统的规划方案需要根据水资源现状及建筑需水量，结合节水、回用、循环、生态的原则，确定初步规划。供水可设三条不同的管网：一条输送洁净饮用水；一条输送普通用水，主要用于洗涤蔬菜、衣物等；再一条是用水绿化灌溉、卫生清洁等。消防用水质要求不高，由中水和雨水利用系统提供更为理想。

2.1场地水体系统规划

场地水体系统是建设水环境中一个水规模的水环境，受水面蒸发、植物蒸腾、渗漏等因素影响存在水量损失，对水体进行综合规划需要保障水体的水量供给，同时还需要保障水体的水质。其中涉及雨水的收集利用，其他水源的补充及生态环境构建等问题。

2.2雨水收集与利用系统规划

在系统建设中，雨水通常是通过屋面和地面经流由城市雨水或污水管道收集并直接排放。对水资源比较缺乏的地区，雨水的直接排放无疑是水资源的一种浪费。在建筑区内，采用人工湖或人工河流、池塘等收集，积蓄一定数量的雨水，可以作为再生水回用的良好水源，同时又是消防用水的另一个备用水源。屋面雨水的清洁度比较高，在回用中应优先考虑，对建筑雨水管道的设计应予以改进，使原水管以适当方式向建筑物处继续延伸，室外雨水口和雨水管渠的设计也应考虑对雨水的收集，通过贮存净化后利用。

2.3再生水处理与回用系统设计

绿色建筑的设计思想提倡再生水回用，再生水优先考虑以优质杂排水和雨水为水源，其次考虑选用洗浴废水、洗涤污水、厨房污水、厕所污水。通过水处理设施，使其达到生活杂用水水质标准，再通过回用供水管路供给室外绿化、景观、洗车、施工、浇洒路面或进入室内供给厕所便器、拖布池等用水点。在夏季雨量充沛时，雨水作为中水水源有较高的保障，而在冬季等枯水季节，中水水源则依赖优质生活杂排水。两类水源之间的调节可由调节（贮存）池来解决。再生水的安全使用是一个不可忽视的问题，应该制定专门的用水管理条例和警示标识。再生水用于景观水体时，水中少量的氮磷对水质也有潜在的威胁，容易导致富营养化，需要专业工程师设计特殊的处理措施。

总之，绿色建筑旨在综合使用各种节水技术、生态技术与管理理念，实行低质低用高质高用的用水标准，综合规划用水方案，合理设计给排水系统、污水系统、雨水系统等，最大限度地高效利用水资源，减少水资源消耗量与污废水排放量，实现用水的良性循环。

3.绿色建筑中的雨水收集与利用

3.1建筑屋面雨水收集

屋面是最适合和常用的雨水收集面。屋面雨水的收集范围除了屋顶外，根据建筑物的特点，有时候还需要考虑部份垂直面上的雨水，近年来虹吸式压力流雨管得到广泛应用，可大幅度提高排水能力并减少费用。

屋面雨水收集方式按雨水管道的位置分为外收集系统和内收集系统，雨水管道的位置通常已由建筑设计确定。但在实际中，建筑设计应与给排水设计师进行协调。

当采用雨水收集利用时，需要根据利用系统的设计方案和布置重新设计或改造屋面雨水收集系统。水落管多用镀锌铁皮管、铸铁管或塑料管。镀锌铁皮管断面多为方形，尺寸一般为80mm×100mm或80mm×120mm；铸铁管或塑料管多为圆形，直径一般为70nn或100。根据降雨量和管道的通水能力确定一根水落管服务的屋面面积，再根据屋面形状和面积确定水落管间距。对长度不超过100m的多跨建筑物可以使用天沟，天沟布置在两跨中间并坡向端墙，坡度一般在0.003至0.006之间。雨水斗设在伸出山墙的天沟末端，排水立管连接雨水斗并沿外墙布置。天沟一般以建筑物伸缩缝为屋面分水线，在分水线两侧分别设置。天沟的长度计算确定，一般不超过50m。

屋面内收集系统是指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水收集系统。对于跨度大、多跨梁、立面要求高的建筑物，可以使用内收集系统。内收集系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、横管等组成。

一个屋面上的雨水斗个数不少于2个。在屋面雨水收集系统沿途中可设置一些拦截树叶等大的污染物的截污装置或初期雨水的弃流装置。截污装置可以安装在雨水斗、排水立管和排水横管上，应定期进行清理。

3.2路面雨水收集

路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。水体附近汇集面的雨水也可以利用地形通过地表面向水体汇集。利用道路两侧的低势绿地或有植被的自然排水浅沟，是一种很有效的路面雨水收集截污系统。雨水浅沟通过一定的坡度和断面自然排水，表层植被能拦截部分颗粒物，小雨或初期雨水会部分自然下渗，使收集的径流雨水水质沿途得以改善。但受地面坡度的限制，雨水浅沟还涉及与园林绿化和道路等的关系。浅沟的宽度、深度往往受到美观、场地等条件的制约，所负担的排水面积会受到限制，可收集的雨水水量也会相应减少。因此，路面雨水收集系统的选择需要根据各种条件综合分析，因地制宜，有时也可以将这几种方式结合使用。

3.3停车场、广场雨水收集

停车场、广场等汇水面的雨水的雨水径流量一般较集中，收集方式与路面类似。但需要注意，由于人们的集中活动和车辆的油箱泄漏等原因，如管理不善，这些场地的雨水径流水质会受到明显影响，需采取有效的管理和截污措施。

3.4绿地雨水收集

绿地既是汇水面，又是一种雨水的收集和截污措施，甚至还是一种雨水的利用单元。在水量平衡计算时需要注意，即要考虑可能利用绿地的截污和渗透功能，又要考虑通过绿地径流量会明显减少，可能收集不到足够的雨水量。应通过综合分析与设计，最大限度地发挥绿地的作用，达到最佳效果。如果需要收集回用，一般可以采用浅沟、雨水管渠等方式对绿地径流进行收集。

实际工程中需根据建筑物的类型、结构形式、屋面面积大小、当地气候条件及雨水收集系统的要求，经过技术经济比较来选用最佳的收集方式；并要合理规划地表与屋面雨水径流途径，降低地表径流，采用多种渗透措施增加雨水渗透量，符合《绿色建筑评价标准》的要求。

3.5雨水调蓄

雨水利用系统中雨水调蓄的主要目的是为了满足雨水利用的要求而设置的雨水暂存空间，待雨水停后将储存的雨水净化后再使用。通常雨水调蓄池兼有调节的作用，当雨水调蓄池中仍有部分雨水时，则下一场雨的调节容积仅为最大调蓄容积与未排空水体积的差值。

地下式调蓄池节省占地，便于雨水的重力收集，水质易得到保障，但施工难度大，费用较高，适用于地面用地紧张、水质要求较高的场合。

地上封闭式调蓄池一般用于单体建筑屋面雨水集蓄利用系统中，常用玻璃钢、金属或塑料制作。其优点是安装简便，施工难度小，维护管理方便；但需要占地面空间，水质不易保障，一般不具备防冻功效。

地上开敞式调蓄池属于一种地表水体，设计时往往要将建筑、园林、水景、雨水的调蓄利用等以独到的审美意识和技艺手法有机地结合在一起，达到完美的效果。在拟建区域内有池塘、洼地、湖泊、河道等水景水体时应优先考虑利用它们来调蓄雨水。

3.6雨水处理与净化技术

根据不同用途和水质标准，雨水一般需要经过处理后才能满足使用要求。一般而言，常规的各种水处理技术及原理的都可以用于雨水处理，但也要注意雨水的水质特性和雨水利用系统的特点，根据其特殊性来选择、设计雨水处理工艺，以实现最高效率。

雨水处理可以分常规处理和非常规处理。常规处理指经济适用，应用广泛的处理工艺，主要有沉淀、过滤、消毒和一些自然净化等；非常规处理则是指一些效果好但费用较高或适用于特定条件下的一些工艺，如活性炭技术、膜技术等。

建筑师需要了解水环境专业的相关技术和理念，才能很好地在绿色建筑设计中加以考虑和利用。在涉及雨水处理净化技术的问题时，需充分利用场地地形和地貌特点，尽可能结合自然净化技术，在达到绿色建筑标准的同时又可节约资金达到美观且实用的效果。

3.7雨水综合利用

雨水综合利用系统是指通过综合性的技术措施实现雨水资源的多种目标和功能，这种系统将更为复杂，可能涉及包括雨水的集蓄利用、渗透、排洪减劳、水景、屋顶绿化甚至太阳能利用等多种子系统的组合。在满足绿化用水要求的同时改善了建筑景观和环境；另一部分雨水则可供室外水景之用。水景的规模除了考虑景观要求以外，更重要的是要考虑蒸发、渗漏和其他用水量，滿足水量的平衡要求。水量不足而长期闲置的大水景，效果不一定比一个能保证更高的使用率的小规模水景好，在系统中设计自来水或其他水源的补充，可以保证整个系统更好地运行。设计一个景观水的回流管，与屋面和调蓄池形成循环有利于保障景观水体的水质。如果汇水面积大，有多余的雨水量，还可以考虑在溢流管后设计渗透设施。由于有了绿化屋面的预处理和调蓄池的作用，能够保证渗透设施的良好运行。应提倡在景观水池中保持一些水生植物和鱼类，构筑成具有良好生态功能的水景，有利于提升整个系统的综合效果。

雨水综合利用系统的设计是一个更为复杂的过程。例如，当系统包括集蓄利用和渗透两个子系统时，关键是处理好两个子系统间的关系：收集调蓄水量与渗透水量的关系、水质净化处理的关系、投资的关系、直接的经济效益与环境效益的关系等。组合的子系统越多，需要考虑和处理的关系也越多，设计也就越复杂，有时利用计算机辅助设计和水环境专家系统是一种有效的手段。

在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到显著削减城市暴雨径流量和非点源污物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果，因这种系统涉及面宽，需要处理好初期雨水截污、净化、绿地与道路高程、建筑内外雨水收集到水景观投资，运行费用和最后效果。因此需要认真和反复地进行方案比选和调整，力争实现最优设计方案。该项工作最好由有经验并具有多学科综合规划设计能力的设计部门来完成。

当水景观规划设计完成之后，还应该形成水景观分项设计任务书，再由各专业设计公司分别进行实施方案或施工图设计。

综上所述，在我国现有的国情下，城市建筑雨水利用有较大的发展空间。它不仅是绿色建筑的一部分，也是整个城市建设的一部分，在改造建筑微观环境的同时，达到改善城市宏观生态环境的目的。它不仅通过改善环境质量改善人们的生活质量，而且通过对自然条件的恰当利用，促使建筑减少能源、物质的消耗，从本质上达到生态系统的稳定，符合《绿色建筑评价标准》的要求。这便要求建筑师在制订建筑方案时要根据不同建筑的特点，依据因地制宜的原则，结合建筑所在地域的气候、资源、自然环境、经济、文化等特点进行设计，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，成为与自然和谐共生的建筑，从而达到经济效益、社会效益和环境效益的统一。

4.绿色建筑中的污水处理

绿色建筑中的污水主要来自于生活污水、生产污废水以及建筑过程中产生的污水。这些污水可以通过城市污水管道直接排放，经城市污水厂再生处理，实现水的回用，也可以由建筑单位个体收集本区域污水，净化处理后回用。

4.1再生水的利用形式

根据污水处理形式的不同，再生水的循环系统可分为三类，即建筑单体单独循环方式、小区循环方式、地区循环方式。

单独循环方式：单独循环方式是指在单体建筑物中建立再生水处理和回用设施，这种方式不需要在建筑物外建立再生水管道，但处理费用较高。

小区循环方式：这种方式一般用于大规模的住宅区，较新的开发区等范围较小的地区，区内建筑可共同使用一套再生水处理系统和再生水道。

地区循环方式：利用城市污水处理厂的三级出水、雨水、河水等作为再生水水源，供给某个区域的建筑或住宅。

绿色建筑应根据建筑规模、建筑周边的城市管道与水处理设施条件以及再生水的回用目标等选择合理的污水处理形式，即选择合适的污水循环再用方式。不同的再生水循环方式对建筑有不同影响，建筑师需要了解再生水的循环方式，在建筑设计中考虑到相关环节的设计工作。

4.2再生水的利用现状

再生水回用的对象分市政杂用水和工业用户。市政杂用水包括公园绿化及河湖用水、城市绿化用水、道路路面喷洒用水等。

20世纪50年代，日本最先把再生水处理应用到住宅区、办公楼、宾馆、学校等建筑群中，并在许多国家如韩国、以色列等迅速推广。把洗菜或洗用过的水经处理后，送入非饮用水管路作为冲洗厕所、洗汽车、冷却水改暖气用水等。

绿色建筑中再生水水量相对稳定，水处理技术已日趋成熟，可用于消防、冲厕、绿化喷洒以及部分生产环节等；再生水的利用能有效地减少自来水资源的消耗及建筑污水的排放，是实现建筑节水目标的重要举措。

4.3再生水利用应注意的问题

再生水中氮、磷营养盐指标较高，如直接作为场地景观水的补充水，会增加水体的营养盐浓度，引发水质恶化。因此，再生水应经脱氮除磷处理后再补充景观水体。另外，一些建筑区域特别是高档住宅或别墅小区，由于入住率低或常住人少，再生水系统的水源量难以稳定，且由于人们对再生水水质的主觀排斥等因素，造成再生水作为建筑冲厕用水有一定的阻力。此外，一些再生水处理、利用项目由于设计、管理或思想上的问题造成系统的运行不好甚至成为一种摆设，也值得认真对待。

5.结语

我国是一个水资源短缺的国家，如何充分利用好绿色建筑的水资源，是目前学者以及社会非常关注的问题。希望通过合理投资和资源利用实现绿色水环境的良好生态效益，使水资源符合我国可持续发展战略思想。

参考文献

[1]车伍，李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M]北京：中国建筑工业出版社，2008（8）：106.

[2]李俊奇，车伍，汪宏玲.雨水利用与生态小区[J]给水排水，2005（5）：56.

_____________________

【文章编号】1627-6868（2017）05-0022-03

【作者简介】李学伟，男，毕业于华中农业大学，硕士，水土保持高级工程师，四会市水利水电勘测设计院副院长。