住宅小区雨水利用设计分析
住宅小区雨水利用设计分析
摘 要：雨水利用可以节约用水、蓄洪滞洪、修复城市水环境和改善城市生态环境、部分解决城市水资源短缺、推动水资源的可持续发展。结合某住宅小区雨水利用工程具体情况，仅就地收集较清洁的屋面雨水，以满足小区绿化、浇洒道路用水，处理效果好，占地面积小，维护方便。
关键词：住宅小区雨水利用设计
1工程概况
某住宅小区，总占地面积为100925ｍ２；地上总建筑面积为282200ｍ２。
1雨水利用方案
2.1雨水利用方式
小区雨水利用系统应采用雨水入渗、收集回用和调蓄排放系统之一或其组合。一般有以下５种组合方案：①入渗；②收集回用；③调蓄排放；④入渗＋收集回用；⑤入渗＋调蓄排放。经综合技术经济比选，考虑到土壤渗透性、年降雨量特征、用地条件、运行管理和实际工程案例等因素，采用收集回用作为该小区的雨水利用方式。
2.2雨水收集回用方案的选择
雨水利用方案的选择应根据可收集雨水情况和需回用雨水情况进行水量水质分析后确定。
2.2.1可收集雨水情况
一般住宅小区内的雨水收集主要有道路、绿地、屋面３种汇流介质。在这3种汇流介质中，地面径流雨水水量较大，但水质较差；绿地径流雨水因经过渗透而水质较好，但可收集雨量有限；屋面雨水水质较好、径流量大且便于收集利用。该住宅小区总建筑屋面面积约为25800ｍ２，由于小区管网已基本建成，雨水利用主要用于浇洒道路和绿化用水，为减少开挖，保护原有管网，一期示范工程仅选用2栋建筑屋面收集雨水（Ｆ＝887ｍ２），经管道汇入整流井。
2.2.2需回用雨水情况
回用雨水主要可用于景观用水、绿化用水、循环冷却系统补水、汽车冲洗用水、路面冲洗用水、冲厕用水以及消防用水。考虑到可收集雨水量、回用用途、投资和水质需求，拟主要用于绿化和道路路面冲洗。
2.3雨水收集回用方案的确定
根据可收集雨水与需回用雨水的情况分析，确定采用屋面雨水，经收集净化处理回用于杂用水如小区绿化、道路浇洒冲洗等，绿地考虑自然入渗，超出绿地调蓄和渗透能力的雨水排入市政排水管，道路的雨水直接排入市政排水管。
3水量平衡分析
3.1日雨水径流总量
根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》雨水径流计算4.2.1－1公式：Ｗ＝10ψｃｈｙＦ（Ｗ：雨水径流总量；ψｃ：雨量径流系数取0.9；ｈｙ：设计降雨厚度，以日为单位计算查降雨量等值线图，查出某地区约为100ｍｍ；Ｆ：汇水面积），算得径流总量Ｗ＝７９．８３ｍ３／ｄ。
3.2需回用水量
绿化及道路占地面积29300ｍ２，一般绿化和浇洒用水按1.5Ｌ／（ｍ２·ｄ）。夏季每日需水量按全额考虑为43.95ｍ３／ｄ；春秋季每日需水量按全额的2／3考虑为29.30ｍ３／ｄ；冬季每日需水量按全额的1／3考虑为14.65ｍ３／ｄ；则全年需水量为10700ｍ３／ａ。
3.3平衡分析
回用系统的最高日设计用水量为43.95ｍ３／ｄ，集水面雨水设计径流总量为79.83ｍ３／ｄ。43.95／79.83＝55％，满足规范不小于40％的要求。
4工艺流程
根据所选择的雨水利用方案，工艺流程包括收集及预处理单元、储存单元、净化处理单元和回用单元４部分。屋面雨水先经收集管收集后进入整流井，整流井内设置格栅以阻挡与雨水同时进入落水管的树叶、树枝等粗大杂物并将初期雨水进行弃流。同时，整流井还可用于雨水回用系统蓄满时的溢流以充分利用雨水资源。经过整流井的雨水自流进入雨水调蓄池用于调节雨量的不均衡性。调蓄池内的雨水经一级提升泵提升后进入雨水处理系统，通过过滤进一步去除水中的杂质达到出水水质要求后至清水池。最后采用变频供水系统加压配送，用于绿化和冲洗用水。定期运行反冲洗水泵，对雨水处理单元进行反冲洗，反冲洗水就近排入污水井。
5各单元工艺设计
5.1雨水收集系统
5.1.1雨水设计流量
根据规范中雨水设计流量计算4.5.1－2公式，取重现期Ｐ＝2ａ，降雨历时ｔ＝5ｍｉｎ，取1.5的安全系数，计算雨水设计流量Ｑ＝0.02135ｍ３／ｓ×1.5＝0.032ｍ３／ｓ。
5.1.2雨水收集管
根据雨水流量选用管径，采用ＨＤＰＥ双壁波纹管，管径为ｄｎ300，长155ｍ，坡度ｉ为0.004。
5.1.3格栅
在整流井进水处设置格栅拦截雨水中的漂浮物，采用不锈钢提篮格栅，规格400ｍｍ×400ｍｍ×300ｍｍ，栅条间隙5ｍｍ，栅渣外运处理。
5.1.4整流井
雨水经收集管网收集后首先进入整流井，整流井内可以截留、沉淀雨水中的大颗粒杂质、防止后续提升泵堵塞，为全地下式钢混结构，设计尺寸为2ｍ×1.8ｍ×1.9ｍ。
5.2雨水积蓄系统
来水水量是随时间变化的，为保证后续处理系统的正常运行，降低运行负荷，需要对雨水的水量进行调节，因此在雨水处理装置系统前设置调蓄池。调蓄池的主要作用是调节水量，其设计有效储水容积不低于集水面日雨水径流总量扣除设计初期径流弃流量。
5.2.1雨水积蓄系统有效储水容积
5.2.1.1日雨水径流总量
根据3.1节知日雨水径流总量Ｗ ＝79.83ｍ３。
5.2.1.2设计初期径流弃流量
由于初期雨水径流水质受多种因素影响，弃流量的大小很难控制。参考规范中的计算公式Ｗｉ＝10δＦ（Ｗｉ：设计初期径流弃流量；δ：初期径流厚度，考虑2ｍｍ初期径流；Ｆ：汇水面积），算得弃流总量Ｗｉ＝1.77ｍ３。
5.2.1.3有效储水容积
Ｗｓ＝Ｗ －Ｗｉ（Ｗｓ：雨水积蓄系统有效储水容积；Ｗ ：集水面日
雨水径流总量；Ｗｉ：设计初期径流弃流量），算得有效储水容积Ｗｓ＝78.06ｍ３。
5.2.2调蓄池
采用全地下式钢筋混凝土结构，设计平面尺寸为6ｍ×6ｍ，池深3.6ｍ，有效调节水深3.0ｍ，有效储水容积＝108ｍ３。内设提升水泵吸水管、溢流管和通气管。
5.3雨水处理系统
雨水处理系统设计规模为8ｍ３／ｈ，设计工作时间为5.5ｈ／ｄ，采用精细过滤工艺进行处理。一级提升泵将调蓄池内雨水提升至雨水处理装置，经精滤处理，达到绿化浇灌水质后进入清水池，反冲洗水泵从清水池吸水定期对雨水处理装置进行反冲洗，反冲洗水就近排入小区内污水井。雨水处理装置及配套的设备放置于建筑单体地下室内，占地面积约20ｍ２，设一级提升泵2台，1用1备，单台Ｑ＝8ｍ３／ｈ，Ｈ＝6ｍ，Ｎ＝0.55ｋＷ；反冲洗泵2台，1用1备，Ｑ＝30ｍ３／ｈ，Ｈ＝8ｍ，Ｎ＝1.1ｋＷ；ＰＡＣ投加系统１套，其中加药泵1台，Ｑ＝0.5Ｌ／ｈ，Ｈ＝7ｍ，Ｎ＝0.04ｋＷ，储罐１只，有效容积Ｖ＝50Ｌ，工作压力1.0ＭＰａ；精细过滤采用1400一体化的精细过滤器，滤速为5.2ｍ３／（ｈ·ｍ２），反冲洗强度为19.5ｍ３／（ｈ·ｍ２）。
5.4雨水回用系统
5.4.1清水池
按规范要求，清水池容积取雨水回用系统最高日设计用水量35％，其中，最高日设计用水量Ｑ＝43.95ｍ３／ｄ，Ｖ＝43.95×0.35＝15.38（ｍ３），考虑无雨或少雨季节时，能蓄存较多的处理后雨水供给回用，将清水池容积适当放大，取20ｍ３。采用钢制成品水池，设计尺寸为4ｍ×2.5ｍ×2ｍ，放置于建筑单体地下室内，占地面积约13.5ｍ２。
5.4.2雨水回用设施
雨水回用设施主要包括二级提升泵、变频供水系统及回用管线等。绿化、浇洒道路用水的增压方式采用变频恒压供水系统，使用水过程不受处理系统工作时间限制，管理更加方便，节电效果显著。设二级提升泵2台，1用1备，单台Ｑ＝8ｍ３／ｈ，Ｈ＝25ｍ，Ｎ＝0.75ｋＷ；气压罐1套，Ｖ＝800Ｌ，回用管采用ＰＰ－Ｒ管，ｄｎ32～50管共564ｍ；绿地及道路冲洗采用埋地式快速连接阀给水栓，尽可能靠近人行道或绿化内小路敷设以便于操作，共设ＤＮ32给水栓12套。
6结 语
本工程立足于住宅小区的具体情况，采用只收集较清洁的屋面雨水的工艺流程，就地收集利用，以满足小区绿化、浇洒道路用水，因地制宜，投资少、见效快，符合高效低耗的要求。
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