基于雨水回用的机场飞行区雨水排放及利用研究

范理FAN Li

（民航机场规划设计研究总院有限公司，北京 100029）

1 雨水回用对机场飞行区雨水排放的意义

步入新时代，尤其是城市化步伐的日益加快，对水资源短缺及生态环境建设等均提出了新挑战。基于此，世界各国对雨水资源的综合利用研究给予了高度重视。作为一种经济实用的利用方式，雨水资源可为现代机场建设发展提供强力支持，尽管我国在该方面研究起步较晚，但在机场雨水回用及利用方面，同样取得了有益探索。雨水回用在机场飞行区的综合利用，既是对绿色发展理念的生动践行，更是新时期解决机场用水资源利用率低问题，及改善机场生态环境的重要路径。尤其是对于飞行区而言，作为重要的航空器活动区域，开发建设过程当中，势必会面对因极端暴雨天气，可能导致的场内区域内涝问题发生。针对这一情况，有必要切实加强雨水排放研究，并引入雨水回用设计方案，加强雨水资源的回收及综合利用，切实解决有碍机场安全稳定运行的不利因素。此外，雨水回用在机场建设中的积极应用，也有助于缓解市政用水压力，并对美化机场生态环境，打造绿色可持续发展的现代机场，以及改善机场周边水域的生态环境，均具有积极的现实意义。

2 机场雨水回用工程案例及启示

2.1 大兴机场雨水回用绿色样板

有着“绿色新国门”之誉的北京大兴机场，是我国目前可再生资源利用率最高的大型机场。该机场建设之初立足高质量发展，坚持贯彻绿色发展理念，注重各种资源的综合利用。为做好雨水回收及利用引入了海绵城市理念，坚持“技术降本、管理增效”，实现了在景观、绿化及环卫等方面的综合利用，不仅美化了生态环境，而且有效调节了机场的气候环境。其中，在技术降本方面，无论飞行区公共区还是其他区域，均配套雨水收集装置。该装置启用以来，近8 个月自然积存水量达70 万立方米，且污水处理率及再生水利用率均达100%。在管理增效方面，坚持雨水收集、处理、回用统一规划，建设有6 个雨水收集调节池、9760米调蓄明渠及10 万平方米景观湖，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，实现了雨水的自然积存、渗透、净化及可持续水循环。

大兴机场属洪泛区域，雨季来临往往面临着雨水排放不畅问题，加之路面硬化占比较高，因而区域内不仅径流系数较大，径流峰值到达时间也相对较短。针对这一情况，相比于单纯从地势因素考量的解决方法，雨水回用工程对于机场绿色可持续发展更具价值意义。

雨水回用设计思路上，项目采用二级排水方案，设置有一级调蓄水池、二级调蓄水池（景观湖）、排水渠及泵站。雨水收集后首先进入一级调蓄水池，削峰后经由泵站汇入二级调蓄系统，二次削峰处理后流排永兴河。机场建设中，还充分考虑了该区域沙性土壤的渗透特征，在引入二级调蓄系统基础上，兼顾了雨水的渗、滞、蓄、净、用、排等，为打造生态化雨水回用系统奠定了基础，也是现代机场雨水资源化利用的有益模型。基于这一设计理念，突降暴雨的情况下，可实现场内快速排涝。

雨水综合利用方面，对汇入景观湖的水体也实施了相应的控制和净化设计，相关示意图如图1 所示。

图1 大兴机场雨水及再生水汇入景观湖流程图

由图1 可知，通过对雨水及再生水的有效控制和净化，实现了水资源的循环可持续综合利用，并且通过水生态系统的构建，雨水收集总容积达280 万立方米，相当于1.5 个昆明湖，更是南水北调日均入京水量的3 倍，并通过雨水、中水等循环利用，非传统水源利用率达30%，极大降低了运行成本，同时雨污分离率和处理率均达100%，生态效应显著。

该项目运行以来，一是解决了长期以来因地势环境因素对机场造成的排洪压力；二是实现了雨水资源的可持续回收综合利用，疏解了场内径流污染所造成的影响，并优化了机场的生态环境；三是解决了制约场地开发建设的相关因素，并取得了显著效果。

2.2 虹桥机场雨水回用工程

虹桥机场雨水回用工程的实施，是贯彻落实党的二十大提出的“积极稳妥推进碳达峰碳中和”目标，推动促进绿色低碳发展的一次生动实践。该项目运行以来，可实现年节约水量6 万立方米。其中，建成后的雨水回用站，占地总面积为60m2，设计产水能力40m3/h，预计全年回用水产量可达到60000m3。作为节水降碳的重点工程，该项目以“技术降本、管理增效”为遵循，对于机场雨水实现稳定化、无害化以及资源化综合利用，同时也对市政用水以及城市排水等均提供了有力支持，经处理后的回用水，各项水质指标均达到了市政自来水标准，无论是经济效益还是社会效益均十分显著。

在技术方面，该项目占地空间较小，可实现一站式的雨水回收净化综合利用，并且采用了“高效絮凝·微砂旋力”的沉淀过滤技术，设备运行更加稳定，产水速率也更高，回用水质也符合《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050-2017）的各项标准要求。同时，该项目运维十分便捷经济，所需的成本也较低。此外，还实现了多场景应用，回用雨水可广泛应用于诸多生产和生活领域。（图2）

图2 虹桥机场雨水回用工程工艺原理

雨水收集方面，通过充分发挥调节水池作用功能，解决了长期以来机场河道水体污染严重及水动力不足等问题，并作为机场日常用水补充渠道。调节水池占地5.32 万平方米，设置1 座引水泵站及2 公里引水管道，沿河开设5 个补水口，并将调蓄雨水向外围河道输送，提高了河道水动力。

不仅如此，如今的虹桥机场还提出了“智慧水务”新理念，通过平台建设，加强水资源保护。比如当出现供水管网发生渗漏时，通过“智慧水务”所设置的管网传感器，可以第一时间向工作人员发出警示，收到警示后，还可以进行远程操控，关闭阀门，有效避免了水资源的浪费现象发生。在“智慧水务”的支持下，如今该机场在用水管理方面也实现了数据化、信息化发展，可以通过监控各类数据，实施全天候实施监控，切实保障了用水安全。此外，雨季时还可借助该平台加强内涝监控，在保障水井水位正常的基础上，还可对管道不畅问题给予及时预警。

2.3 白云机场雨水回收利用

近年来，白云机场高度重视节水工作，并采取了一系列有力举措推进技术革新，而机场建设中的雨水回用工程，无疑是切实加强水资源保护及综合利用的有益成果。

为推进节水工作，该机场提出了建设节约型机场的理念和目标。在具体措施方面，紧扣机场实际需求，坚持以因地制宜和经济适用为建设原则，并依据机场不同区域的作用功能进行分区管理。作为大型民用机场，其供水管网达到了140 公里，而实施分区化的精细管理，则有助于对发生渗漏的管网进行快速定位，最大化降低水损。同时在推进节水工作过程中，还引入了数字化理念，通过发挥大数据技术作用优势，推动水资源精细化管理，实现节水工作的持续优化和提升。比如，可通过大数据技术手段，对场内各区管网实施动态监测，出现水损问题可以做到及时发现、及时修复。

在雨水回收及利用方面，该机场主要实施了如下措施：一是紧扣实际，立足机场区域雨水充沛的显著特点，推动实施雨水回用项目。二是在雨水回收方面，所收集的雨水，在经过混凝、过滤以及消毒处理后，直接引入建筑用水管网，并将其应用于绿化环卫领域，有效解决了水资源缺乏的问题。据统计，该雨水回用系统每年可节约水资源57947m3。三是为提高水资源的可持续利用，还专门设立了一座污水处理厂，采用AAO 工艺，污水处理及中水处理能力均达到了每日2.8 万吨，经处理后的水资源广泛应用于绿化、生产以及景观用水等方面，极大节约了水资源，年节约传统水源可达57947m3，占总用水量的2.46%。在此基础上，该机场还积极推广使用各类节水器具，并在公共区域加强节水宣传，同时健全保障机制，安排专业人员巡查，发现问题并及时处理。

3 基于雨水回用的机场飞行区雨水排放及利用探讨

3.1 雨水排放及注意事项

机场飞行区雨水排放事关航空器安全运行，因此在设计环节往往予以重点考量。通过上述案例探讨发现，雨水回用是当下机场建设重点，且均结合各自实际采用了相应的雨水排放及回收管理系统。

雨水排放形式上，为疏解长期以来的内涝问题，主要采用了沟渠、管涵、调蓄水池、景观湖及泵站等设施，同时为规避污染发生也较多采用分区分类回收及排放形式。具体实施中，不同区域雨水经由管涵进入调蓄水池，调蓄后经由泵站向外排放，如向景观湖或人工湖排放，或向周边水域排放等。此外，针对雨量较大情况，还需考虑两级或多级排放，并实施错峰排放方式；如雨量较小则采取一般排放形式，如排水沟渠等。如大兴机场采用了两级排水形式，并实施错峰排放，为加强雨水错峰缓冲，还在跑道两端设置调蓄水池，而后经由泵站向河道排放，有效解决了飞行区雨水排放问题。

注意事项方面，一是充分考虑雨水回用的综合利用效应，尤其是做好水污染处理。如飞机清洗区设置独立排放管理系统，以免污染物随雨水进入管网，对水环境造成破坏。实践中，可以考虑设置截流缓冲池加以暂存，实施污水处理后再行排放。二是加强分区分类排放，飞行区面积较大，要充分考虑不同区域功能，并给予相应的分区分类回收和排放支持。如此一来，当某个区域发生污染时，通过分区分类措施，可以控制好污染物排放带来的危害，以及提升雨水回用的利用效率，进而创造更多的经济和社会效益。三是设置应急事故池以满足区域内消防安全用水需求，还可对事故废水污水进行应急处置，疏解突发事故对机场及周边环境造成危害。此外，应急管理池所接收的初期雨水，处理达标后同样可以进行排放或回用。

3.2 雨水回收再利用

研究证实，雨水尽管含有一定污染物质，但相比于大多数水资源水质较好，可用作杂用水。通过雨水取样分析发现，雨水中的COD 平均浓度为52mg/L，BOD5平均浓度为4.4mg/L，氨氮平均浓度为0.422mg/L，总磷浓度均值为0.252mg/L。研究还发现，大型民用机场年用水量十分庞大，相当于小型乡镇一年的用水需求。值得反思的是，伴随着经济社会迅猛发展，大型机场旅客吞吐量也会随之增加，急速攀升的用水量也为市政供水带来压力。通过雨水回用可有效满足大型机场用水需求，经处理之后的水质可达到回用标准。

处理工艺方面，可采用常规物化工艺方式。通过管涵或沟渠收集雨水，经由调蓄水池沉淀，可实现水体中悬浮颗粒物的大量沉淀，在完成初步净化之后，通过絮凝沉淀池深度过滤，并做消毒处理，能达到日常杂用水使用标准要求，可满足机场日常用水需求，并为景观湖及市政用水等提供支持。

关于雨水回收再利用，一是厕所用水。机场属人员密集区，旅客基数庞大，客观上造成了厕所用水量的大幅攀升。为提高厕所用水效能，可选择雨水回用这一与人体非接触的水资源。如此一来，利于缓解市政供水压力，降低用水成本。需要注意的是，雨水资源有较强的季节性特征，因此有必要与市政供水相区分，以免发生用水混乱。二是环卫环保用水。除了保障机场绿化用水需求外，雨水回用还可为市政环卫用水提供支持，如城市道路清洁用水，城市绿化浇灌用水等，不仅节约了城市环卫环保用水压力，美化了城市生态环境，也实现了对雨水的可持续循环利用。三是空调冷却系统用水需求。机场空调冷却系统由于客观存在着水量损失较大的情况，因而往往通过市政供水渠道加以补充。尤其是到了夏季高温时节，空调冷却系统面临较大压力，用水量也大幅攀升。鉴于此，可以将雨水作为有益的用水补充途径。

此外，凡涉及到非人身接触的机场用水需求，均可考虑雨水回用的方式。如在机场消防救援安全用水中，可使用处理达标后的雨水。还可用于机场跑道清理工作，由于该用途不需要较高的水质，且跑道清理作业较为频繁，因而可以考虑用雨水回用代替。机场日常车辆的清洁，同样可以考虑使用处理达标后的雨水。

4 结论与展望

总之，机场飞行区用水需求，可考虑雨水回用方式，以达到合理利用水资源，避免水资源浪费，以及缓解市政供水压力等问题。现阶段，在机场建设过程中，雨水的回收及再利用已成为了重要的水资源综合利用方式。研究认为，雨水回用在机场飞行区建设中潜力巨大，尽管现阶段该项目尚处探索发展阶段，但伴随着研究理论及实践应用的丰富和发展，雨水回用技术必将成为未来机场建设中的支撑性力量。在雨水回用的综合利用方面，有必要加强供给端和使用端的综合考虑。供给端强调的是加强雨水回用技术研究，建议开展试点项目，通过先行先试丰富积累经验；需求端则是在雨水排放及利用上下功夫，以先进理念为指引，结合机场建设发展实际，明确具体开发原则和实施路径，进而为机场绿色可持续发展提供保障。