武汉船院校园雨水利用初探

赵鄂桂

(武汉船舶职业技术学院后勤基建管理处,湖北武汉 430050)

水是人类赖以生存的物质基础,而我国是一个严重缺水的国家,水资源日渐短缺已成为制约城市可持续发展的瓶颈。据统计,全国600多座城市中,有近400座城市缺水或严重缺水。随着人们对雨水利用研究的不断深入,雨水利用正日益成为解决水资源紧缺,改善城市水环境的有效措施。

1 武汉船舶职业技术学院校园概况

武汉市属于北亚热带季风性气候,具有常年雨量丰沛、热量充足、四季分明的特点。根据近十年来气象资料统计,武汉市年平均降水量达1261 mm,平均降雨日125天。武汉船舶职业技术学院(以下简称武汉船院),位于武汉市著名的月湖风景区西侧,教学区占地34 ha,去除市政规划道路后实用面积为29.5 ha,总建筑面积2.21×105 m2。东西最宽850 m,南北最宽480 m,高程23.0～24.0 m之间,整个地势呈现出东高西低的走向。学院除有普通校区所具备的运动场、图书馆等占地面积较大的建筑外,在校园的中心地带还保有一占地2.19 ha的景观水体—西月湖。

2 雨水利用的常见形式

天然雨水具有硬度低,污染物少等优点。雨水利用的方式主要有直接利用和间接利用两类。直接利用是指将建筑项目内不同表面所产生的雨水径流收集处理后回用,从而替代或减少自来水的利用。间接利用指将雨水入渗补给地下水,一方面增加地下水补给量,另一方面减少径流排入市政管线和河道。

2.1 直接利用

雨水直接利用系统一般由汇集区、输水管道、截污设施、贮存池、净化设施和配水管道组成。由于初降雨时形成的雨水径流会挟带大气和汇水面上的各种污染物质,所以形成的初期雨水径流是雨水径流中污染最严重的部分。在雨水直接利用系统中,应对初期雨水径流进行弃流处理,减少对雨水处理设施的影响,提高雨水利用系统的运行效率和安全可靠性。根据雨水汇集区的不同,可将雨水直接利用系统分成屋顶雨水利用、路面雨水利用和景观水体雨水利用等方式。

(1)屋面雨水

屋面雨水利用是指将建筑物或构筑物的屋顶或平台作为集雨面的雨水利用系统。屋面雨水水质受大气质量、屋面材料、降雨量、降雨间隔等因素的影响。

(2)路面雨水

路面雨水利用是指将道路、广场作为集雨面的雨水利用系统。路面雨水水质受交通量、路面卫生、路面材料、降雨量、降雨间隔等因素的影响。

(3)景观水体雨水

景观水体雨水利用是指将景观水体作为集雨面的雨水利用系统。景观水体雨水利用系统不需要修建地下储雨池和设置地上储雨容器等雨水收集装置,而且雨水与湖水保护处理系统可共同工作,具有管线配置简单,性价比高的特点。同时雨后水体高水位运行时,回渗地下效果明显,可得到收集、利用和回补等多重效果。

2.2 间接利用

(1)下凹绿地

下凹绿地是指低于周围地面适当深度、能够接受周边地面雨水径流的绿地。绿地表层土壤中根系发达、相对疏松,其降雨入渗能力较无草皮的裸地大,具有便于雨水引入、透水性好、投资少的特点,而且植物根系还能对雨水径流中的悬浮物、杂质等起到一定的过滤、净化作用。若草坪低于周围路面0.1～0.2m,其入渗量是草坪高于或平于路面的入渗量的3～4倍 。通过将普通绿地设计或改造成下凹绿地,适当降低绿地高程,合理处理路面高程、绿地高程和雨水口的关系,不仅可以减少绿化用水,而且增加了雨水渗透量,强化了地下水补给。

(2)透水路面

透水路面是指以透水混凝土、透水沥青、透水砖、草皮砖等透水性建材替代普通混凝土、沥青、釉面砖等传统建材铺装硬化路面、广场、停车场等。透水路面能很快将雨水渗透至路基下,甚至到达地下含水层,不会产生路面积水。路面可广泛应用于人行道、小区道路、公园、广场、停车场等轻型路面。渗透地面成本比传统不透水地面高出10%左右,因径流量减少、地面集流时间延长而导致雨水管道长度缩短及管径减小,雨水系统的总投资可减少12%～38%,而且还可产生较大的环境及社会效益。

(3)渗透管沟(井)

渗透管沟(井)是指在雨水排放系统中,将传统雨水管改为渗透管或设置渗水井。汇集的雨水通过渗透管沟(井)进入四周的碎石层,再进一步向四周土壤渗透,多余雨水溢流进入市政排水管道。渗透管沟和渗水井可单独使用,也可同时使用。渗透管沟(井)渗透量大、占地面积小、投资较少,但是对水质有要求,不能含有过多的悬浮物,通常需进行预处理。渗透管沟(井)适用于一些地下水位不高、雨水水质较好的地区等。雨水利用量计算见表1。

表1 雨水利用量

Q—年平均可利用雨量(m3);ψ—径流系数;α—季节折减系数,取值0.85;β—初期弃流系数,取值0.87;A—汇雨面积(m2);H—年平均降雨量(mm)。

3 雨水利用分析

根据目前雨水常见的利用形式,并结合船院实际情况,对我院的雨水利用拟采用直接利用与间接利用相结合的方式。直接利用主要考虑屋顶、道路和西月湖的汇雨面的雨水收集、回用,并以西月湖作为雨水储存的容器。间接利用主要依靠改造现有绿地为下沉式绿地、铺设透水路面等措施,增加雨水的渗透量,加强地下水的补给,使西月湖能维持在一个较高的水位上。

根据校园绿地、道路面积,按照《给水排水设计手册》杂用水标准,计算其年用水量,每平方米每次用水1.5 L,每年按6个月,每月按30天计算,具体计算过程如下:

绿化年用水量:

喷洒道路年用水量:

年总杂用水量:

4 结 语

船院校园建筑屋顶、道路和湖塘雨水年可利用量为 95813 m3,而校园杂用水年需水量为32294 m3。因此,对屋顶、道路和湖塘雨水的收集回用,完全可以满足绿化浇灌和道路喷洒等日常杂用水的需要。另外为增加雨水的利用途径,可在西月湖上修建雨水净化设施,通过净化后的雨水,可作为学院卫生间的冲厕用水。

1 建筑与小区雨水利用工程技术规范[S].GB50400-2006

2 车 武,李俊奇 .城市雨水利用技术与管理[M].中国建筑工业出版社,2006