住宅小区雨水利用工程设计研究

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摘要：在提倡节能减排的大政方针下和水资源供求关系日益紧张的现实面前，对雨水资源的利用已显得尤为重要。该文以无锡市某住宅小区为背景，对小区雨水收集、处理的整个工况进行设计。通过优化管网设计、雨水处理工艺、自动控制等手段，实现运行5个月内水费节约22015元，为开发商、设计院等单位今后进行类似工程的设计提供参考。

关键词：雨水利用；蓄水池；清水池；住宅小区；设计方案

本工程为无锡某住宅小区项目，总的规划用地面积约12．6万m2，地块西侧为现状河道。整个项目被中间南北向道路分为东、西两个地块，主要由3～11层住宅组成，整个项目的绿地率约35％。

1小区雨水利用工程工况

本工程将整个小区屋面、道路、草坪的雨水统一汇流至东侧地块西南角，雨水经过预处理后排入地下室雨水蓄水池，再经过过滤和消毒处理后达到城市杂用水水质要求，储存于地下室雨水清水池。雨水最终用于整个小区的绿化浇灌、道路冲洗和景观用水。

2小区雨水利用相关水量计算

2．1设计雨水径流总量

根据无锡近30年降雨量统计资料，年降雨厚度为1100mm，年降雨次数为100次，现每次降雨量按11mm计。根据《建筑给排水设计规范》［1］第4．9．6条，选取径流系数。初期雨水弃流量按3mm计，每次降雨弃流总量约为200m3，根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400—2006）［2］第7．1．3条相关规定，设计雨水蓄水池容积为600m3。

2．2雨水利用需水量

根据《建筑给排水设计规范》（GB50015—2003）第3．1．4、3．1．5、3．1．7条，选取各项用水定额。由专业景观设计单位提供小区的室外景观日循环总水量为400m3。

3小区雨水管网设计

整个小区综合径流系数取各种汇水面源的加权平均值，计算可得为0．55。根据《建筑给排水设计规范》第4．9．5条，选取小区雨水设计重现期为3年。根据无锡地区暴雨强度公式和设计雨水流量公式，计算可得整个小区的设计雨水流量为1600L／s。小区屋面雨水通过雨水立管重力流排至室外雨水检查井，路面雨水通过雨水口排至室外雨水检查井。室外雨水管采用UPVC双壁波纹管，管径为DN300～DN700；室外雨水井采用混凝土模块式井。小区的雨水蓄水池、雨水清水池和雨水处理机房设置于东侧地块的西南角地下室。东、西两个地块的雨水经过室外雨水管网汇流至雨水蓄水池。中间道路施工时已在两地块之间预留DN700雨水过路管，以便西侧地块雨水汇流至东侧地块。当雨水蓄水池水位达到设计最高水位时，雨水进水总管上的电动闸阀自动关闭，此时小区雨水通过4个雨水溢流口直接排放。其中3个DN500溢流口分别排至小区中间和南侧道路市政雨水管网，1个DN700溢流口通过八字式雨水口排至西侧现状河道内。雨水蓄水池的西北角外墙上，贴池顶设有600mm（高）×800mm（宽）的检修人孔，同时兼做蓄水池的溢流口。当蓄水池水位超过最高水位时，雨水通过此溢流口直接排入小区室外雨水管网。

4雨水处理工艺

4．1雨水处理工艺流程

小区雨水利用时，水质要求执行《城市污水再生利用城市杂用水水质》［3］标准。本工程雨水经过预处理去除较大杂质后，排入雨水蓄水池，再经过砂缸过滤器过滤和消毒处理后，将达到杂用水水质要求的雨水储存于清水池内。

4．2雨水预处理

降雨开始后，小区雨水通过管网收集、汇流至溢流井前。为了弃流初期雨水，此时进水管路上电动闸阀处于关闭状态，溢流管上的电动闸阀处于开启状态，初期雨水通过溢流管直接排入市政雨水管网。当弃流雨水累计流量达到设定值时，溢流管上电动闸阀关闭，进水管路上电动闸阀打开。雨水进入格栅井和沉砂井，雨水中夹杂的较大杂质和颗粒物经过格栅和沉砂处理后被去除。格栅采用间距10mm细格栅，过水尺寸为800mm×800mm，安装在格栅槽内，可以通过吊环拉起进行清淤；沉砂井底部设500mm×500mm存砂斗。人工定期清掏格栅井和存砂斗内的杂质，以保证雨水管路的顺畅。

4．3雨水过滤、消毒处理

经过预处理的雨水排入雨水蓄水池后，在雨水处理机房内对雨水进行进一步的处理，以达到杂用水水质要求。选用对杂质有一定通过能力的立式污水泵从蓄水池中吸水，加压的雨水通过并联的2组砂缸过滤器，实现对雨水中细小杂质的进一步去除。单台砂缸过滤器处理能力为30m3／h，能实现自动反冲洗。过滤后的雨水储存于雨水清水池，采用自动二氧化氯加药罐对清水池中雨水进行消毒处理，加药计量泵加药能力为0．25m3／h。

5雨水利用工程自动控制要点

5．1电动闸阀的控制

5．1．1进水管路上的电动闸阀控制

当一个降雨过程结束或者雨水蓄水池达到最高水位时，将进水管路上的电动闸阀关闭；下一个降雨过程开始后，当弃流雨水累计流量达到设定值时，开启进水管路上的电动闸阀。其中，水位信号由安装在蓄水池中的超声波液位计反馈，弃流雨水流量信号由安装在溢流管上的流量传感器反馈。

5．1．2溢流管上的电动闸阀控制

当一个降雨过程结束后，将溢流管上的电动闸阀开启；新一个降雨过程开始后，当弃流雨水累计流量达到设定值时，关闭溢流管上的电动闸阀。其中，弃流雨水流量信号由安装在溢流管上的流量传感器反馈。

5．2立式污水泵的控制

当清水池中水位低于最低水位时，启动污水泵以实现向清水池进水；当清水池中水位达到最高水位或者蓄水池中水位达到最低水位时，关停污水泵。水位信号由安装在清水池中的超声波液位计反馈。

5．3加药计量泵的控制

当清水池中在线余氯检测装置反馈的余氯值低于设定值时，启动计量泵向清水池中加药，当反馈余氯值高于设定值时，关停计量泵，停止加药。

6雨水利用工程实际运行情况

6．1运行数据统计

整个雨水利用工程从2015年1月份开始运行，至今运行约5个月，降雨量＞3mm的有效降雨次数、储存雨水量、绿化浇灌等用水量、自来水补水量等数据如表3所示。

6．2运行情况分析

初始运行的这5个月共利用雨水量为5950m3，按无锡地区自来水水价4．5元／m3、雨水利用运行费用0．8元／m3计算，则用水节约费用为22015元。从这5个月统计数据看出，由于整个小区投入运行时间不长，绿化浇灌等用水量还未达到设计最大流量，同时雨水利用工程也还未达到最大运行负荷。随着今后小区用水量的增加和雨水利用工程功能的充分发挥，整个雨水利用工程在节约用水的同时，经济效益也将更为显著［4，5］。

7结语

在整个设计过程中，指出以下几个要点，提醒在今后类似工程的设计中需特别注意：（1）雨水蓄水池位置的选择，影响到整个小区雨水管网的走向。蓄水池尽量布置在整个小区雨水管网的中间位置，当小区面积非常大时，还要考虑分区收集雨水、分区建设蓄水池的可能。（2）考虑到雨水蓄水池蓄满水的情况下，需要将整个小区雨水直接排放。因此在设计时需要对小区周围的市政雨水接口进行详细了解，合理利用市政雨水接口，布置雨水溢流口。（3）要结合小区景观、绿化用水、道路冲洗龙头等的布置情况，合理设计雨水利用供水管网，以达到最大程度的节约用水。

参考文献

［1］GB50015—2003，建筑给排水设计规范［S］．

［2］GB50400—2006，建筑小区雨水利用工程技术规范［S］．

［3］GB／T18920—2002，城市污水再生利用城市杂用水水质［S］．

［4］张克峰，姜海英，王永磊．几种适合我国国情的城市雨水利用技术［J］．净水技术，2006，25（1）：6163．

［5］黄少文，潘志辉，冯燕，等．城市公共建筑雨水利用系统的技术经济分析［J］．净水技术，2012，31（6）：9296．

作者:张骏 殷立平 刘华 朱文 单位:无锡市民用建筑设计院有限公司