雨水断接理念在小区海绵化改造中的应用案例分析

王曼

摘    要：依据雨水断接理念设计出一个雨水断接槽，并通过试验，检验其应用效果，结果表明：随着时间的推移，断接槽对雨水中主要污染物质去除率趋于稳定，其中悬浮物（SS）的稳定去除率约为73%;有机物（CODcr）的稳定去除率约为60%;总磷（TP）的稳定去除率约为10%;总氮（TN）基本无去除效果。

关键词：海绵城市;小区海绵化改造;雨水断接

1  引言

雨水断接是指切断径流排放通道，辅助雨水径流生态化控制、资源化利用，使雨水尽可能遵循自然水循环的规律[1]。在小区海绵化改造中使用雨水断接，可切断建筑屋面雨水径流，将雨水径流引入雨水控制利用的设施，进行滞蓄、渗透、净化和利用，因此，雨水断接理念在小区海绵城市改造中得到了普遍运用[2]。

然而，目前雨水断接常规做法较为粗糙（见下文），笔者基于雨水断接理念，设计出一雨水断接槽，并通过试验检验其处理效果，以期为后续小区海绵化改造中雨水断接理念的应用提供依据。

2  工程条件分析

SY市为我国南方城市，雨水资源丰富，其绝大部分小区的建筑屋面排水方式为：在建筑四周设置一排水方沟，屋面立管雨水直接截至排水方沟中，之后排至市政雨水管网。

3  断接槽的提出及参数设计

3.1  断接槽的提出

常规雨水断接方式为：采用UPVC管通过90°弯头在雨落管末端断接，并横敷于方沟上方，将水排至海绵設施中，由于UPVC管曝露在外，此做法不但使用寿命较短，景观效果亦极差。藉此，断接槽应运而生。

断接槽为可直接架设于现状排水沟处的装置，采用不锈钢板焊接而成，尺寸为L×B×H=570×410×242（mm3），由填料槽和导流槽两部分组成。

其中填料槽由粗填料+中粒料+细粒料组成，为了防止填料流失，在填料与断接槽接触层中，放置防漏纱网;为了防止雨水管出水冲击填料层产生较大水花，且考虑到景观效果，在填料槽中种植根系发达、易存活的功能植物。

3.2   断接槽设计参数确定

根据现场踏勘，改造小区雨水立管均为DN100的塑料管，查建给规范可知其泄流量为q=12.8（L/s），则其设计流速为ν=Q/A=1.63（m/s）。

顶层粒料由于受到雨水管出水的冲击，其粒径参照普通滤池粒料的经验公式计算，结果为dm1=2-3cm。中层及底层粒料粒径参照人工湿地填料设计参数，即中层中粒料dm2=0.5-1.0cm，底层细粒料dm3=0.1-0.3。功能植物选择蜘蛛兰，其生长条件为：温度20°C～25°C，喜欢疏松的沙质土壤，根系发达等，属本土植物。

4  数据分析与结果

采用梅花桩的布置形式，在断接槽的填料中掺入种植土对蜘蛛兰进行为期一个月的培植，待植物正常生长之后接入断接端口进行试验。

4.1  初期雨水除污效果分析

2017年8月12日，笔者收集了位于市中心的A小区雨落管出水及断接槽出水，并对结果进行了比较分析。

由图2可知，断接槽对前20min初期雨水污染物去除率效果一般，其中悬浮物（SS）去除率为26%～49%，呈直线上升状态，分析原因认为，由于断接槽使用前处于植物培植阶段，而植物培植过程中放置了种植土，初期雨水进入断接槽后，出水中携带有部分溶解性颗粒，导致出水中SS浓度较高，随着雨水的接触，去除率呈直线上升趋势，最终趋于稳定。

有机物（CODcr）的去除率为38.5%～63.5%，分析原因认为，断接槽在初次运行时，填料中几乎没有附着生物，其孔隙较大，填料对悬浮物（SS）的去除完完全全表现为物理作用，去除率受限，而有机物（CODcr）浓度与悬浮物（SS）存在一定的线性关系，因此，其去除率亦受到限制，随着降雨的持续，其值将趋于稳定。

断接槽初期出水中，总磷（TP）的去除率为负数，分析原因认为，此可能与培植植物的种植土有关，由于土壤中磷主要以磷酸盐形式存在，且多为吸附力作用，而雨水径流中，磷主要以颗粒态磷和溶解态磷存在，不同形态磷之间可自然迁移转化，当初期雨水对土壤有冲刷作用时，土壤中的磷通过转移及转化等形式溶解到雨水中，导致雨水总磷浓度提升;随着降雨历时持续，总磷浓度趋于稳定。

整个过程，总氮（TN）的去除几乎为零，分析原因认为，水中氮主要以硝化氮形态存在，而反硝化即脱氮过程需要一个缺氧环境，且需有足够的有机物可为反硝化细菌提供能量，由于断接槽底部通透环境，透气性较好，无法提供缺氧条件，且填料成分单一，有机物含量较少，无法提供足够的反硝化所需能量，从而导致TN的去除率较低。

5  建议

（1）由于本试验只在一个小区内进行，种植的植物亦仅为一种，试验对象较为单一，所得结论须待有扩大性试验数据作为完善与补充。

6  结论

通过对单场降雨事件进行研究分析，发现断接槽对SS及CODcr的去除率在20min前虽然处于一较低水平，但其呈现上升趋势，降雨历时20min后，去除率趋于稳定，其中SS的稳定去除率约为73%，CODcr的稳定去除率约为60%，TP的去除率约为10%，对TN去除率几乎为零。

参考文献：

[1] 张晶晶.雨水断接技术在旧城改造领域的应用分析[J].建筑科学，2015（2）：119～125.

[2] 胡坤.城市区域雨水水质评价及其利用研究[D].哈尔滨工业大学，2008.