郭天翔

雨水集水池在小區(qū)雨水多目標(biāo)綜合利用系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

郭天翔

我國(guó)水資源時(shí)空分布不均，部分干旱城市缺水情況嚴(yán)重。于此同時(shí)，城市化帶來(lái)的地面硬化、熱島效應(yīng)、空氣干燥等問(wèn)題也日益突出。為了維護(hù)自然界水循環(huán)、抑制城市洪澇、節(jié)約水資源，城市小區(qū)雨水進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)利用勢(shì)在必行。

一、雨水集水池

1.雨水集水池基本構(gòu)造

雨水集水池是專門(mén)收集雨水的構(gòu)筑物，分為沉淀過(guò)濾池和蓄水池兩部分。本文將沉淀過(guò)濾池簡(jiǎn)稱沉淀池。

考慮到雨水系統(tǒng)中可能會(huì)存在樹(shù)葉、泥沙等雜物，在蓄水池前設(shè)置了沉淀池。沉淀池和雨水進(jìn)水管、蓄水池相連，蓄水池和沉淀池、雨水出水管相連。雨水在沉淀池中蓄到溢出水位后，可通過(guò)格柵自動(dòng)流入蓄水池。具體連接關(guān)系見(jiàn)圖1、2。

雨水集水池可以是鋼混結(jié)構(gòu)，也可以是混凝土結(jié)構(gòu)，具體做法應(yīng)參考相關(guān)圖集。本文提出的設(shè)計(jì)思路在不同項(xiàng)目中應(yīng)具體分析。

在小區(qū)室外雨水系統(tǒng)中，進(jìn)水管為雨水集水池提供水源，溢水管是雨水集水池的溢流通道。溢流管可以控制蓄水池內(nèi)蓄水量，應(yīng)根據(jù)小區(qū)內(nèi)蓄水池蓄水需要合理確定溢流管高度。在蓄水池前面設(shè)置沉淀池，可以在一定程度上使進(jìn)水管內(nèi)雨水雜質(zhì)初步沉淀，提高蓄水池內(nèi)儲(chǔ)蓄水的質(zhì)量。

雨水集水池的主要功能是將雨期的雨水收集起來(lái)，在無(wú)雨時(shí)補(bǔ)充小區(qū)用水。根據(jù)降雨概率、間隔、小區(qū)用水情況、雨水集水池造價(jià)等因素，可以將雨水集水池做成周調(diào)節(jié)或旬調(diào)節(jié)。蓄水池大小可根據(jù)匯流面積、設(shè)計(jì)降雨量、匯流系數(shù)、調(diào)節(jié)周期等因素綜合確定。

2.雨水降雨量計(jì)算

設(shè)計(jì)雨水流量的計(jì)算公式為：

式中：

qy——設(shè)計(jì)雨水流量（L/s）；

qj——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/s·hm2）；

F——小區(qū)匯水面積（m2）；

t——降雨時(shí)間。

圖1 雨水集水池平面示意圖

圖2 雨水集水池立面示意圖

圖3 小區(qū)雨水來(lái)源及供水目標(biāo)之間的邏輯關(guān)系

圖5 雨水集水池雨水積蓄變化圖

圖4 基于雨水集水池的小區(qū)雨水多目標(biāo)綜合利用系統(tǒng)

表1 雨水集水池積蓄雨水量計(jì)算樣表

表2 雨水集水池積蓄雨水利用情況統(tǒng)計(jì)表 單位：m3日期：****

由于沉淀池內(nèi)設(shè)置有格柵，且僅起初篩作用，所以沉淀池?zé)o需太大?？煽紤]10分鐘左右的雨水蓄量。蓄水池則需把小區(qū)內(nèi)整場(chǎng)雨水全部蓄積起來(lái)。當(dāng)雨水集水池為周調(diào)節(jié)或者旬調(diào)節(jié)時(shí)，則需考慮整段時(shí)間內(nèi)不同場(chǎng)次的雨水量及期間小區(qū)是否有需要供水。

沉淀池和蓄水池容量計(jì)算公式均可按式（1）、（2）來(lái)計(jì)算。需要注意的是，沉淀池蓄水上表面要低于進(jìn)水管，蓄水池蓄水上表面要低于溢流管，保證雨水集水池功能的完整性及不對(duì)小區(qū)雨水系統(tǒng)造成倒灌危害。

二、小區(qū)雨水多目標(biāo)綜合利用系統(tǒng)

小區(qū)雨水來(lái)源主要有屋面雨水、道路雨水、綠地溢流雨水。收集的雨水主要供水目標(biāo)有景觀用水、道路澆撒、綠地灌溉。具體目標(biāo)層次關(guān)系為：

小區(qū)雨水來(lái)源中的屋面雨水水質(zhì)較好，路面雨水及綠地溢流雨水存在車輛、行人污染的可能性，水質(zhì)相對(duì)較差。屋面雨水適用于景觀用水、道路澆灑、綠地用水；道路雨水、綠地溢流雨水僅適用于道路澆灑、綠地用水。

三、雨水集水池在小區(qū)雨水多目標(biāo)綜合利用系統(tǒng)中的供水原則

根據(jù)小區(qū)雨水水質(zhì)差別情況，在小區(qū)雨水系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置兩個(gè)雨水集水池，集水池1收集屋面雨水，集水池2收集道路雨水和綠地溢流雨水。通過(guò)分水池蓄水，可以為不同用水目標(biāo)提供更適宜的水源。

針對(duì)雨水集水池1，由于來(lái)水水源為屋面雨水，水質(zhì)較好，景觀用水是該集水池的優(yōu)先供水對(duì)象。在有余量情況下，可以考慮對(duì)其他兩個(gè)目標(biāo)的供水。雨水集水池2供道路澆灑、綠地用水。當(dāng)某個(gè)或全部雨水集水池?zé)o水時(shí)，應(yīng)使用自來(lái)水源來(lái)保證小區(qū)室外各項(xiàng)用水目標(biāo)。

四、小區(qū)雨水多目標(biāo)綜合利用系統(tǒng)計(jì)算

設(shè)計(jì)蓄水池大小時(shí)應(yīng)參考當(dāng)?shù)亟涤陻?shù)據(jù)，以降雨量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的一輪降水為設(shè)計(jì)依據(jù)。在雨天和陰天時(shí)，小區(qū)蒸發(fā)量為零，可認(rèn)為小區(qū)內(nèi)無(wú)用水需求。

假設(shè)某次降雨持續(xù)4天，后面3天為陰天。雨水集水池在一輪降雨中的積蓄雨水量計(jì)算樣表詳見(jiàn)表1。雨水集水池的每次蓄水量用公式（1）、（2）計(jì)算。

統(tǒng)計(jì)小區(qū)景觀用水、道路澆灑、綠地用水每天的需水量。根據(jù)既定的分水質(zhì)優(yōu)先供水原則，結(jié)合降雨量及各個(gè)目標(biāo)需水量，繪制不同情況下的雨水集水池水量變化圖，詳見(jiàn)圖5。圖中雨天雨水集水池積蓄情況為弧形增長(zhǎng)，原因是雨天降雨量不固定；陰天為水平直線，表示雨水集水池既無(wú)進(jìn)水也無(wú)出水；晴天雨水集水池穩(wěn)定下降，具體下降額度由小區(qū)各個(gè)用水目標(biāo)的需求量確定。雨水集水池1和雨水集水池2的積蓄變化情況相似。

依據(jù)繪制的雨水集水池積蓄變化圖，可以得到雨水集水池的最大蓄水量，設(shè)計(jì)的雨水集水池容積應(yīng)大于最大暴雨情況下的計(jì)算結(jié)果，即保留一定的設(shè)計(jì)余量。雨水集水池的具體供水情況可按照既定供水原則進(jìn)行供水，詳見(jiàn)表2。根據(jù)統(tǒng)計(jì)表中各個(gè)水源剩余情況，合理安排后續(xù)用水計(jì)劃。

五、結(jié)語(yǔ)

本文提出了構(gòu)造新型雨水集水池以及小區(qū)雨水多目標(biāo)綜合利用的概念。將雨水集水池概念引入小區(qū)室外雨水系統(tǒng)中，依靠雨水集水池的調(diào)蓄功能，把雨期多余水量進(jìn)行儲(chǔ)存，在無(wú)雨時(shí)分水質(zhì)為各個(gè)用水目標(biāo)供水。這種全新的小區(qū)雨水設(shè)計(jì)理念維護(hù)了自然界水循環(huán)、節(jié)約了小區(qū)雨水、抑制了城市洪澇的發(fā)生，同時(shí)也符合我國(guó)目前倡導(dǎo)的節(jié)能減排基本理念

（作者單位：上海核工程研究設(shè)計(jì)院200233）