企业办公区域雨水收集利用研究与实践

姜振君

大庆油田有限责任公司

做好“水”文章，是实现绿色发展的关键所在[1]。据相关调查显示，我国近50%的城市面临水资源短缺问题[2]，城区缺水现象日趋严重[3]，雨水收集利用应列入国家节水战略[4]。习近平总书记从生态文明建设的整体视野提出“山水林田湖草是生命共同体”的论断，而水又是其中的灵魂，没有水一切都无从谈起。水成为习近平总书记每到一地视察较为关注的内容。他强调：“解决城市缺水问题，必须顺应自然”。比如，在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”[5]，实质是将雨水收集利用上升到解决水资源短缺问题重要途径的战略高度。国务院办公厅《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》提出，要与城市开发、道路建设、园林绿化统筹协调，因地制宜配套建设雨水滞渗、收集利用等设施，提高对雨水的吸纳能力和蓄滞能力。国务院《关于加强城市基础设施建设的意见》规定，将建筑、小区雨水收集利用要求作为城市规划许可和项目建设的前置条件。国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》明确，因地制宜采取雨水调蓄与收集利用措施，提高雨水积存和蓄滞能力，推行道路与广场雨水的收集、净化和利用。

大庆油田总部东办公区开展雨水收集利用，是推动用水方式由粗放向节约集约转变的重要尝试，在减少水资源消耗、推广水资源循环利用方面具有积极的现实意义。

1 现状

大庆油田总部东办公区位于黑龙江省大庆市，大庆市属于典型的半干旱气候类型。地区降水主要集中在夏季，春秋季干旱少雨，冬季多雪。园区总占地面积105公顷，其中：绿化面积80公顷，包括草坪、花卉，乔灌木40 余种40.3 万株，循环水域面积19.03 公顷；油水井生产设施100 余口，楼宇、内环道路、广场和停车场等硬铺装面积26.55公顷。园区内绿化灌溉和环境景观消耗水资源总量较大，平均每年在10.2×104m3，主要来源为清水和湖泊积水。近年来，春季湖泊积水水质超标现象严重，pH 值达到9.06，水体浑浊、产生异味、蓝藻增加，水域边缘部分树木和地被植物逐渐出现退化、枯死现象（图1、图2）。开展雨水收集利用，不仅能够满足环境景观用水和植物浇灌需要，而且还可将多余的蓄水反向补充湖泊，改善湖泊水质，生态效应巨大，实现区域内水资源循环利用、永续利用。

图1 水体浑浊蓝藻增加Fig.1 Turbid water with increased cyanobacteria

图2 植物退化、枯死Fig.2 Degradation and death of plants

2 可行性分析

利用收集的雨水进行灌溉，符合景观的露天生长模式，使其在充分接触雨水的过程中吸收更充足的水分，吸收雨水中的微量元素[6]，能够促进植物景观的观赏效果。大庆油田在资源型企业乃至全国的工业企业中都具有较强的影响力，每年接待参覌、考察、交流的机会特别多，对于推广节水理念和展示雨水收集成果具有很多便利条件，会带来强大的扩散效应。

综合情况看，大庆油田总部东办公区具备开展雨水收集利用的基础条件。区域雨季降水相对充沛，大庆国家气象观测站资料显示，2011—2020年，最高降雨量为716.5 mm/a，最低降雨量为380.8 mm/a，平均降雨量为541.56 mm/a，雨水供应相对充足，园区雨水的pH 值检测为6.52，有利于植物生长。园区可利用硬化铺装规模达到26.55 公顷，可利用人工湖面积19.03 公顷，总利用面积45.58 公顷。园区环境清洁，道路广场整洁干净，没有其他污染源介入，所收集的雨水没有受到污染（图3）。园区内分布3 个相互连通可用于蓄水的“人工湖”，蓄水总量约30×104m3。园区雨排系统完备，区域雨排汇集后分为东、西两条支线，排入世纪大道北侧雨排干线，排出雨水清澈，含泥沙等杂质较少，收集的雨水经专业机构检测符合绿化浇灌及观赏性景观环境用水水质要求，不需要进行水质处理[7]。

图3 大庆油田公司总部机关园区绿植及人工湖俯览图Fig.3 Overview of green plants and artificial lake in the office park of Daqing Oilfield Company Headquarters

3 分阶段实施

通过多次进行实地测量和比对分析，针对园区的特殊性，结合园区水质、水量和空间利用等特点，以提高雨水收集利用率为目标，确定了“留得住、排得畅、回得来”雨水收集利用思路。因地制宜利用园区3 个人工湖、2 个喷泉池和2 条雨排管线等设施，将建筑、广场和道路上收集的雨水进行储存，储存总量约30×104m3，能够解决雨水“留得住”的问题，又可以有效降低项目投资。园区雨排管线功能齐全，在两条出口干线上分别安装1个闸板阀，平时出口闸板阀关闭，在遇到暴雨、大暴雨等紧急情况下，可全部开启及时外排积水；东、西两侧人工湖在特殊情况下，可分别自行溢流至果午湖和世纪大道雨排干线，解决雨水“排得畅”的问题。园区缺水时，可启动喷泉池和果午湖泵组，把储存在果午湖和广场喷泉池中的雨水重新循环到园区，满足环境景观和绿化浇灌用水，解决雨水“回得来”的问题。

3.1 建立区域小循环系统

解决因旱季自然蒸发带来的园区补水负担，优化园区补水方案，建立区域小循环系统（图4、图5）。把水直接补到东侧人工湖，缩减不必要的补水范围，旱季可节水96%。通过开展广场喷泉池收集雨水试验，用口径150 mm 潜水泵和200 mm 水龙带，把广场收集的雨水输送到果午湖泵池，通过泵组循环至东侧人工湖。当年收集雨水约20 000 m3。

图4 区域小循环系统Fig.4 Regional small circulatory system

图5 区域小循环系统Fig.5 Regional small circulatory system

3.2 建立雨水收集回用系统

项目总投资77 万元。通过现场实地勘察、标准化设计、工厂化预制、模块化安装，缩短了现场施工工期，只用10 天时间就完成了现场施工和调试工作。在园区南门入口东、西两侧绿地中分别新建砼雨水集水池一座，规格3 500 mm×3 500 mm×4 450 mm（图6、图7）。分别用DN500的防腐钢管与东、西两侧雨排出口管线连通，在原雨排管线上出口位置，分别新建闸板阀1个，规格为1 200 mm×2 460 mm，切断雨水外排的同时确保雨水自然流入集水池[8]。集水池和广场喷泉池内分别设置一台功率9 kW，流量150 m3/h自动启停的潜水泵，通过管线与人工湖相连，将集水池内收集的雨水，分别输送至东、西两侧人工湖储存，用于日常园区景观用水和绿地浇灌。运行时随着潜水泵将收集的雨水排出，雨排管道内存水会源源不断补充至集水池。集水池顶部覆土厚度0.5 m，确保植被正常生长，池内低点设置集水坑，便于冬季集水池清理。

图6 集水池平面图Fig.6 Plan of water collecting tank

图7 现场施工图Fig.7 Site construction drawing

4 取得的效果

为保证运行效果，课题组人员跟进完善相关保障措施，增加水位监测和定时启泵等功能（图8），并指定专人监测，专人管理，专人采集数据；根据不同水位调整启泵时间和频率进行数据分析研究，统计出最佳的能耗比，取得了较好效果（图9）。

图8 液位监测定时启泵Fig.8 Start pump at regular time for liquid level monitoring

图9 最佳能耗排水Fig.9 Optimal energy consumption drainage

4.1 经济效益显著

园区雨水经过收集、输送、储存等措施，达到了为园区绿化植被和环境景观提供雨水补给的效果，实现了综合利用雨水资源与节约用水的目的，解决了水源短缺问题。按照年平均降水量541 mm计算，开展雨水收集利用，理论上每年降雨量约24.66×104m3（45.58 公顷×541.56 mm/a），按径流系数0.65测算，可收集16.03×104m3，可满足园区每年10.2×104m3的浇灌用水需求[9]。2022年8月中旬项目建成至9月30日试运行后，由于天气干旱原因，实际收集雨水约5.04×104m3，取得34.02万元的经济效益。收集1 m3雨水的直接成本（电费）是0.05 元，按照6.75 元/m3的清水价格计算，每年投入的电费约为0.80万元，收集雨水的经济价值约为108.20 万元/a，2022 年清水用量同比2021 和2020年平均下降35%，节约水费40 多万元，合计每年可产生150 余万元的经济效益，当年收回项目投资[10]，性价比高、经济效益显著、收益可持续。该工程设计使用年限50年，累计可产生7 000多万元的经济效益。

4.2 生态效益良好

对植物生长而言，井水不如河水，河水不如雨水，雨水中含有天然的矿物微量元素，在满足植物生长和环境景观用水需求的同时，也涵养了园区土壤和地下水源[11]。开展雨水收集利用，缓解了园区用水短缺现状；提升了水质，消除了水体异味，减少了淤泥和蓝藻发生；园区植被得到恢复，进入良性生长状态；对园区内生产建设排放的二氧化碳吸收固碳作用明显，是助力大庆油田“碳中和”的有效途径；对水土流失、湖水污染、缓解市政汛期排水压力和城市旱涝灾害等环境问题起到了积极作用，有利于改善生态环境质量[12]。

5 结束语

雨水的资源化利用可以缓解城市的水资源短缺，助力城市可持续发展[13]。项目运行后，已先后有油田内外部30 余家企业前来参观学习，并在油田和市区的生态建设工作会议上介绍工作经验，且已在一些企业进行推广，产生了较广泛的社会影响。对于大型企业践行习近平生态文明思想、推进绿色低碳发展、创建节水型企业，将产生不可估量的示范引领作用。