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别墅小区对雨水收集利用的介绍以及如何利用

作者:深圳市海绵雨水利用科技有限公司来源:www.spongerain.com 浏览次数: 日期:2019年5月6日 09:24
随着可利用水资源的日渐紧张,雨水以其自身的特点成为一种新的可利用的资源倍受关注。本文结合“海绵雨水”公司某别墅工程案例小区对雨水利用的重大意义作了介绍、参照国外雨水利用的方法经验,研究我国雨水应如何利用,并对雨水利用的投资成本进行了估算。
 
随着城市化的进一步加速,城市缺水的矛盾也进一步加深,环境与生态问题也同步扩展。为了解决缺水、环境、生态等一联串的矛盾,人们把注意力放到雨水的收集和利用。城市雨水缺乏综合利用,这在我国北方的大部分城市都普遍存在。
 
一、我国关于雨水利用的政策法律、法规
 
1、200210月实施的《中华人民共和国水法》第二十五条规定:“在水资源短缺的地区,国家鼓励对雨水和微咸水的收集、开发、利用和对海水的利用、淡化”
2、200410月实施的《北京市实施《中华人民共和国水法》办法》第52条规定:园林绿化、环境卫生用水,应当采用节水技术,充分利用再生水,收集利用雨水。
3、原2005年1027日建设部“绿色建筑技术导则”第5.3.3条,雨污水综合利用。
(1)采用雨水、污水分流系统,有利于污水处理和雨水的回收再利用
(2)在水资源短缺地区,通过技术经济比较,合理采用雨水和中水回用系统
(3)合理规划地表与屋顶雨水径流途径,最大程度降低地表径流,采用多种渗透措施增加雨水的渗透量。
(4)《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)200741日实施。规定:雨水利用系统的规模满足建设用地外排雨水设计流量不大于开发建设前的水平或规定的值,涉及重现期不得小于1年,宜按2年确定。
 
二、雨水利用的相关案例
 
2002年“海绵雨水”承接了北京郊区某大型别墅区的规划和建筑设计。在设计中和相关设计单位合作共同完成了小区水体的设计与生态应用(如下图所示)
小区结合原有地形,把低势地面成湖,雨水的排放与消纳也以景观湖为最终蓄水体,通过截污、截留,循环、生态修复后“自然净化”“自然排放”的技术手段进行综合设计,其具体 做法有:
 
1、利用地形地貌,屋顶的雨水首先通过雨漏管进入楼寓周围绿地,经过天然土壤渗入地下,若雨水大于土壤的入渗能力,则进入小区的入渗沟或洼地,道路及停车场的雨水径流直接进入小区的入渗沟或洼地。入渗沟或洼地根据绿地的耐淹水平设计,标准内降水径流可全部入渗,遇超标准降水,则通过溢流系统排入市政污水管道。雨水的利用除采用绿地,入渗沟,洼地等方式外,透水型人行道也被广泛应用屋面雨水就近汇入建筑附近的地势绿地(低于道路路面5~10cm)明显消减了雨水径流量,去除了初期雨水污染物,也节约了绿化用水。地势绿地的溢流口或其自然坡面与输送排放的雨水的绿化浅沟连通,路面和停车场雨水则先汇入附近地势绿地、带状绿化截污带或路边浅沟对初期雨水径流进行截流截污后输送排放,对污染量较大的集中停车场在排水沟内设置特殊的初期雨水自动弃流装置,将污染的初期雨水分流,通过污水管系进入中水处理站,在流量较集中的排水区域还设置浅沟,底部设碎石调蓄空间和雨水调蓄池。并设置提水景观设施,增加补充地下水量改变局部景观效果。
2、增加雨水的就地消纳,消减雨水峰流量。由于小区处于河滩低洼地势,对湖体溢洪口和排洪渠进行合理设计,充分发挥水体的调蓄容量,提高防洪能力。
 
该小区的水系统的设计与生态应用,节约了大量地下水资源,雨水经有效的入渗措施,涵养了地下水,维护了自然水循环的环境,小区一期工程用地总面积29ha,其中建筑基底用地3.9ha,道路(含广场、绿化停车场)用地6.0ha,绿化用地15.30ha,人工湖占地3.8ha为人工湖补充了雨水8.7万吨,小区二期工程总用地面积51.70ha,建筑基底用地9.24ha,道路(含广场、绿化停车场)用地10.6ha,绿化用地27.56ha,人工湖面积4.5ha,为人工湖补充了25.2万吨雨水)。三七工程正在建设中,根据一期、二期的实际运行情况和水量平衡分析计算,一、二、三工程平均可利用雨水量将达到70万吨。
 
三、由上述工程案例总结出雨水利用的意义
 
1、雨水资源与生态小区内地表水和地下水联合使用,可直接节约水资源,缓解区域用水紧张状况。
2、雨水下渗可涵养地下水,促进雨水向地下供应,增加浅层土壤的含水量,调节局部下气候。
3、可以减轻雨水径流导致的面源污染,减少对城市自然河湖的水体污染,减少扬尘污染
4、雨水资源就地利用,减少暴雨径流,减轻城区雨洪负荷,减少接纳水体下游洪峰量和洪涝灾害威胁
5、通过综合利用可改善小区和区域生态环境,进而改善城市水环境和生态环境。
 
四、国外雨水收集利用成功范例
 
雨水收集利用尤其是城市雨水的收集利用是从20世纪80年代到90年代约20年时间发展起来的。世界上很多国家如美国、加拿大、德国、法国、日本、澳大利亚等五洲约40多个国家和地区已经开展了不同规模的雨水利用与管理的研究和应用。
 
1、日本是近代最早实施“雨水利用”工程。早在1980年,日本建设省就开始推行雨水贮留渗透技术。采用雨水贮留渗透技术,可以有效地补充涵养地下水,复活泉水,恢复河川基流,改善环境生态条件。东京都墨田区把降到各家屋顶的雨水通过导水管收集到水箱中,然后用于冲厕所、浇庭园和洗车等。目前,越来越多的日本地方政府响应号召,已先后在国技馆、日本电视台和上智大学图书馆等1000多个场所建立了微型水库。
2、新西兰北岸市规定凡超过1000平米的新建项目必须通过审批,且新建成后不得增加当地雨水的洪峰流量和径流量,并且不透水面积不得超过占地面积(包括庭院等)的10%。
3、德国有严格的法律规定,要求新建或改建开发区,开发后的径流量不得高于开发前的径流量,迫使开发商必须采用雨水利用措施。在德国,单户家庭一般将水引入蓄水池贮蓄,再通过水泵输送至用水单元。一般用于冲洗厕所或浇灌绿地等。
4、美国的雨水利用
美国的雨洪利用常以提高天然入渗能力为宗旨,并作为土地利用规划的一部分。美国的富雷斯诺市将入渗池和回灌井结合起来。在入渗池表土下1.5米深水平铺设多孔波纹塑料管,然后与入渗池未端的水泥管相连,雨水经土壤过滤自流注入回灌井。
 
五、我国雨水利用的探讨
 
1、别墅和新农村建设中雨水利用方式
 
从国外的雨水利用经验来看,雨水利用中的关键是需要个体与整体的共同作用。对于别墅区或郊区新农村建设来说,对于别墅区或郊区新农村建设来说,宜采用单户家庭雨水利用技术。
 
技术特点是住房多为独门独户的单户家庭,其雨水利用技术也相对简单,容易实现。地面雨水宜采用土壤入渗,屋面雨水可采用收集回用的方式。一般方法是将屋面雨水通过雨水管收集,通过分散或集中过滤除去径流中颗粒物质,然后将水引入地面或地下贮水箱(池)(图2所述)贮留,再通过水泵输送至用水单元。投入最大的是蓄水池,其次是输送管。建蓄水池也并不是一件很复杂的事,只要在每栋房前的花园或绿地地下建一个蓄水池,上面留一供取水和清扫池底垃圾的口,顶上复盖土并种上绿化即可。屋面雨水经初期雨水弃流后:COD80~120mg/Lss20-~40mg/L,色度10~40。一般用冲洗厕所或浇灌绿地等(图3所示)
2、别墅或村庄地面雨水利用
 
其雨水利用的理念为:雨水经过天然土壤渗入地下,若雨水大于土壤的入渗能力,则进入小区的入渗沟或洼地,道路及停车场的雨水径流直接进入小区的入渗沟或外地。入渗沟或外地根据绿地的耐淹水平设计,标准内降水径流可全部入渗,遇超标准降水,则通过溢流系统排入小区雨水管道,排至自然河流或小区生态湖中。雨水的利用除采用绿地、入渗沟、洼地等方式外,透水型人行道也被广泛应用。
 
在小区内多采用措施间接利用雨水,渗透的目的是以控制初期径流污染为主要目的,减少雨水流失,减少径流系数,增加雨水的下渗,但没有调蓄利用雨水量和控制峰值流量的功能。渗透设施主要有绿地、透水铺装地面、渗透管(渠)、渗透浅沟、渗透井、渗透池等。
 
1、地势或下凹绿地
 
功能与特点:绿地是一种天然的渗透设施,分布广泛。下凹式绿地是在绿地建设时,使绿地高程低于周围地面一定的高程,以利于周边雨水径流的汇入。(图4所示)下凹式绿地渗水性能良好,建设成本与常规绿地相近,可减少绿化用水并改善城市环境,对雨水中的一些污染物具有较强的截留和净化作用。因此,在绿地规划设计建设时应充分考虑建设下凹式绿地,以增加雨水渗透量和拦蓄量。下凹式绿地的下凹深度一般5~10cm为宜。
 
设计要点:
 
(1)地势绿地结构设计的关键是控制调整好绿地与周边道路和雨水溢流口的高程关系,雨水溢流口设在绿地中或绿地和道路交界处,雨水口高程高于绿地高程而低于路面高程。从而使非绿地铺装表面产生的径流雨水汇入地势绿地入渗,待绿地蓄满水后再通过溢流口或道路溢流。
(2)地势绿地应根据地形地貌,植被性能和总体规划要求进行布置。
(3)地势绿地的设计主要受土壤渗透能力的制约,同时雨水中如含有较多的杂质和悬浮物,会影响绿地的质量和渗透性能。并且使超过一定重现期或积水深度的雨水及时地排出,避免绿地过渡积水和对植被的破坏。
(4)由于景观设计的要求,小区内可能会有一些微地形坡式绿地,从雨水利用、渗透和减少土壤的冲蚀考虑,可以在坡地四周设一些凹型绿地来容纳坡地产生的雨水。
 
2、透水铺装地面
 
透水铺装地面是指各种人工材料铺设的透水地面,如多孔的嵌草砖(俗称草皮砖)、碎石地面、透水面砖、透水性混凝土路面等。主要优点是,能利用表层土壤对雨水的净化能力,对预处理要求相对较低,技术简单,便于管理,在条件允许的情况下,应尽可能多采用透水性地面替代传统的硬化地面来增加雨水的渗透。
 
设计要点:
 
(1)透水地面结构分3层:透水面层、找平层、透水垫层。垫层可采用透水混凝土或砂砾料,厚度不下于150mm
(2)人造透水地面的径流系数可达0.05~0.35,主要取决于透水材料的透水性能、孔隙率、基础碎石层的蓄水性能、地面坡度等因素。
(3)为了减少入渗雨水在碎石层中的水平流动,通常设置一些连续的混凝土隔墙以阻止入渗雨水水平流动,有利于雨水就地向下入渗。
 
3、渗透管(渠)
 
功能与特点:渗透管(渠)是在传统雨水排放的基础上,将雨水管或明渠改为渗透管(穿孔管)或渗透渠,周围回填砾石,雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透(图5所示)
 
渗透管(渠)的主要优点是占地面积少,便于在城区及生活小区设置,它可以与雨水管系、渗透池、渗透井等综合使用,也可以单独使用。
 
设计要点:
 
1、渗透管中心管一般采用PVC穿孔管、钢筋混凝土穿孔管制成,管径不小于150mm,开孔率不少于15%。管四周填充砾石或其他多孔材料,砾石外包土工布,以保证渗透顺利,同时防止土粒进入砾石孔隙发生堵塞,土工布搭接宽度不少于150mm。中心管也可用无砂混凝土管等材料制成。
2、为了保证雨水渗透管的有效空间被充分利用,雨水渗透管的连接可以高程上错开。
 
当土壤渗透性能良好时,可直接在地面上buzz渗透浅沟,上设植被、植物根系和土壤中的昆虫有利于土壤渗透能力的保持和恢复。
 
另外还有多种下渗方式,比如渗透浅沟、渗透井和渗透池等。
 
3、城市大型居住小区和大型公建群
 
在城市中大部分为高层建筑小区,根据近年来各小区和各独立公建对废水或污水的回收、处理和中水回用的情况来看,在小区建造雨水回用装置直接利用雨水效果不大。
 
在小区内多采用渗透措施间接利用雨水,目的是以控制初期径流污染。小区内雨水利用不设雨水处理和回用装置,宜设调蓄池,雨季来临时对城市的雨洪瞬时水量做减缓作用,把雨水径流的高峰流量暂存在内,待洪峰径流量下降后,再从池内将水排到市政雨水管网,到市政污水处理厂或中水处理厂,经统一处理后供到市政中水管网供各处使用。调蓄池调蓄了洪峰流量,消减了洪峰,又大大降低了下游雨水干管的管径,对减低工程造价和提高系统排水的可靠性意义重大,因此各城市可根据小区建设区域和建设规模按城市防洪的整体规划要求在小区与市政雨水连接处设置适当大小的贮水调蓄池(图6所示)
4、城市道路雨水利用技术
机动车道的降水径流含有较高浓度的污染物质,必须经过处理后方可排放,为此,沿机动车道均设径流收集系统,城区所收集径流直接送至污水处理厂处理,高速公路所收集径流要进入沿路修建的处理系统处理后排放或渗入地下。
 
5、城市雨水收集处理
 
经过小区排放的雨水,经过市政雨水管网流至市政污水处理厂,经过物化或生化法处理后接至中水供水池,经过提升装置供城市中水回用。(图8所示)各小区的储随调蓄池在雨水过后,放水至市政雨水管网,供市政水处理厂使用。雨水处理后用于各种用途时,其水质应达到《城市污水再生利用,城市杂用水水质》(GB/T18920)、《城市污水再生利用,景观环境用水水质》(GB/T18921)、《地表水环境质量标准》(GB/T3838)等国家相关标准的要求。
6、结束语
 
目前我国城市水荒日益严重,与此同时中国城市化和建设新农村的进程不可阻挡,健康住宅和生态住区正迅猛发展,建筑区雨水利用系统,以其良好的环境生态效益和社会效益适应了城市的现状和需求,具有广阔的应用前景。“节能减排”是解决环境问题的必经之路,是中国政府对人民的庄重承若,同样“节水减排”也是人类可持续发展建立环境友好型社会的唯一出路。

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