雨水回收利用系统经济效益分析

葛全国，夏均凤

（1 济宁市兖州区源汇规划设计院；2 山东联诚精密制造股份有限公司，山东 济宁 272100）

我国人口众多，用水需求量大，加上用水效率低等原因，导致目前水资源紧缺情况较为严重。为了节约水资源，发展绿色经济，需积极探索新的道路，雨水回收利用近些年极受关注，相关研究也越来越多。经过处理后，回收的雨水可作为非饮用水，用于绿化、冲厕等，具有良好的经济效益、生态效益和社会效益，是未来水资源利用的重要方向。

1 雨水回用系统

雨水回收利用系统是指根据需求收集雨水并进行过滤处理，最终使处理后的雨水达到使用标准的系统，具有良好的节水效益和环境效益，在现代社会应用越来越多。系统涵盖了雨水收集的整个过程，可分为五个环节，即雨水收集管道收集雨水—弃流截污—雨水收集池存储雨水—过滤消毒—净化回用，当前主要由弃流过滤、蓄水、净化三个子系统组成。

雨水收集主要来自屋面和地面，建筑雨水经过雨水立管排到室外浅草沟，经雨水管道流向雨水回用井，最终汇集在蓄水池；地面雨水经过简单过滤处理后流入蓄水池。蓄水池建设可根据最大月降雨量折算到日进行设计，以免储水容积不足，池内设置水位控制传感器，实时控制水位，超出警戒值后排出多余的雨水。

降雨初期的雨水含有杂质和污染物，多会选择弃流，但需要对其加以处理，以减少污染。通常会选择使用弃流装置，比如，雨水截污初过滤装置可以收集雨水中的杂物；浮力式雨水截流装置，自身预留有进管、出管和排污管接口，适用于初期弃流和后期干净雨水的收集，使用非常方便；过滤器则起到过滤杂质的作用，以减少后端蓄水池的沉淀物。净化系统具有消毒、过滤、去污等功能，是系统的关键所在，经过净化，水质达到规定标准后才能使用。

2 经济效益分析

2.1 节水效益

建设雨水回收利用系统，可以节约市政供水，从而减少经济支出，其经济效益与回收利用的雨水量有着直接关系。所以，首先要计算出当地的雨水总量，再计算出能够利用的雨水量，求得节约的市政供水量，最后转化为具体经济效益。

雨水收集主要来自地面和屋顶，地面雨水杂质较多，弃流过滤后，经过沉淀才能排入蓄水系统，屋顶雨水相对干净，污染物源没有那么复杂，弃流过滤后可直接排入蓄水系统。雨水设计径流量一般按照公式进行计算，其中，Ψ 为雨水设计径流系数，α 为每年降雨总量，F为汇水面积，W 为降雨设计径流总量。而在实际降雨过程中，初期的雨水径流中含有杂质和污染物，如果当地有工厂，加上汽车排放的尾气进入雨中，导致降雨含有某些化学污染物，不符合用水标准。因此，降雨初期的径流量通常会被弃掉，以减少污染，节约处理成本，只收集中后期的雨水径流量。弃流雨水总量可按照公式进行计算，其中，β 为初期弃流的径流厚度。W 和W1之差即为可回收利用的雨水总量，进而可得公式，其中，Y 是每年节约的经济效益，η 为雨水回收利用率，P 是当地当年的水价。

2.2 综合成本

雨水回收利用系统需要各方面都有足够的投入，从设计到建设，再到运行后的维修管理，直至报废，

整个过程都牵涉经济效益，所以需要分析综合成本。总体来讲，成本主要可分为建设、运行维护、管理几大部分，在建设完成投入使用后，随着社会发展，经济水平提升，还需考虑资金的时间价值和营运期间成本的上涨，进而更加准确地计算出成本。正常情况下，雨水回收利用系统建设成本较高，即早期投入比一般建筑投入多，投资回收期长，需从长远考虑。成本费用可参照公式进行计算，其中，T 是当年的综合成本，T1是建设初始投资，T2是年运营费，T3是年维护费，T4是年管理费，R 是设备残值。计算时，因为涉及到电费、维护费、人员工资、银行贷款利率等费用项目，各地每年都有一定程度的调整，所以要结合当地情况具体考虑。总之，从理论上讲，雨水回收利用系统还具有节约市政供水、保护环境等社会效益和环境效益，在此只考虑其经济效益，主要体现在节水效益上。

因是长期投资，变动的因素较多，进行成本分析时需采取动态投资回收期的方法，即根据每年的净现金流量折成现值后再推算投资回收期，牵涉各地水价，需结合过去和当前的水价预估未来价格，另外，还要预估未来的运营管理成本，是一项较为复杂的工作。

3 实际工程案例

3.1 工程项目实例

某居住小区位于我国北方A 市，占地总面积为12 万m2，住宅建筑用地为6.5 万m2，绿地率约为35%。小区内共有住户1300 户，由东向西依次布置，住宅均为平屋顶，便于雨水收集。回收的雨水主要用于绿化、洗车、小区内景观池，系统建设成本投入约为210 万元，设研究期为20 年，通过对未来20 年该系统的经济效益情况，来分析项目是否可行。

3.2 节水效益计算

水价直接影响到节水效益，我国各地的水价并不一致，且每年可能都有调整，加上不确定性因素较多，也很难找出特定规律明确定价标准。目前，我国水资源短缺现象非常明显，国家提倡节约用水、环保用水，为防止过度浪费，未来的水价很有可能会逐年上涨，所以有必要运用时间序列法对未来的水价趋势进行大致预估。

在该工程项目中，搜集A 市从1990 年到2018 年的水价信息，从1990 年的0.12 元/吨，到2018 年的2.15 元/吨，可发现变化很大，期间基本一直呈上升趋势。结合二次曲线、三次曲线、复合曲线等方法做综合分析，可列出表示A 市水价和时间关系的公式，推算未来水价，再求得每年具体的节水效益。

计算雨水回收利用量需考虑A 市的气候，该地为温带季风气候，根据当地近30 年的降雨量统计结果来看，平均年降雨量为620mm，常年降水天数为103.6 天，集中在每年的6 ～9 月。雨水收集主要来自地面和屋顶，雨水径流系数均取0.9，弃流量厚度取5mm，弃流次数取100 次，平均回收利用率在80%～90%，该工程取90%。根据前面公式可求得每年能够回收利用的雨水总量约为37728m3。

3.3 综合成本计算

该项目所建设的雨水回收利用系统采用先进的技术和良好的设备，具体包括取水泵、压力泵、二氧化氯发生器、紫外线杀菌设备等，根据前面分析，运营期间的费用主要为电费、维护费、人员工资。A 市当前电费为1.15 元/kW·h，该工程每年大约耗电20000kW·h，考虑到电费变动，加入A市的电费年上涨率为3%.每年的运营维护费用设定为10000元，年上涨率同取3%.人员工资方面，系统建成投入使用后，安排2 名员工轮流值班，负责日常检查维修工作，为节约成本，可令物业人员担任，每人每月工作1000 元，则一年24000 元，年工资增长率取9%.根据公式可求出当年的运营成本，比如2020 年，运营成本大约为25 万元。同样，可求得未来20 年内每年的成本费，前五年基本是效益低于成本，之后每年的经济效益不断提高，现值也越来越多，最终计算出动态投资回收期为11 年，可节约费用约为65 万元。加上各种间接效益，比如设备费用和维护费用降低，实际投资回收期可能更短。可见，该工程建设雨水回收利用系统具有良好的经济效益，具有可行性，虽然初始投资和运营成本较高，但该系统具还具有巨大的社会效益，应从长远来看，为市民提供长期服务。

另外，需注意的是，雨水回收利用系统在年均降水量达到400mm 以上的地区，经济效益比较明显，但我国各地气候差异较大，降水量亦是如此，比如，西北某些城市，年均降水量不足400mm，运用以上方法分析，并不可行，该方法适用于年均降水量在400mm 以上的地区。总之，雨水回收利用系统并非购买一些设备装置就能建设，建设前还应综合考虑各地气候、降雨量、水价以及其他因素，充分论证其可行性，然后再开展设计建设工作。

4 结语

雨水回收利用系统在我国当前非常实用，既能节约市政供水，缓解水资源短缺的局势，又能节约成本，具有极大的社会效益、经济效益和生态效益。因此，应当加强此方面的研究，根据各地实际情况，考虑综合因素，合理设计雨水回收利用系统，使其优势得到充分发挥。