镇江市新行政中心雨水利用技术案例分析

王东林

(镇江市建设局城市干道工程办公室，江苏镇江 212001)

1 工程概况

镇江市新行政中心位于镇江市跑马山路与老南徐路交叉口的东侧，占地35 hm2。镇江市政府本着节能和环保的建设新思路，在行政中心的建设过程中充分考虑雨水的利用，使其经过净化处理后作为景观湖的补水，以达到节水的目的，使新行政中心成为生态区域、绿色区域。

新行政中心内景观湖湖水的水质保持也是一个景观建设的核心。但如何让景观湖内碧水常青，避免水质恶化而影响中心工作人员及附近居民的正常生活和工作，已成为人们值得关注的问题。在景观湖建成后其水中氮、磷等营养物质的富集易使藻类大量繁殖生长，产生“水华”，使湖水水质出现恶化现象，水体透明度变差、颜色变暗，甚至有异味;另外湖内藻类的繁殖会引起水体中溶解氧的消耗，导致水体缺氧并滋生厌氧微生物造成水体发黑发臭。景观湖水常见的问题有:1)水质不清、影响景观;2)藻类丛生、生态不稳;3)鱼病侵袭、养成率低;4)换水频繁、保养不易。新的景观湖易出现“半年清，一年臭，三年封”的局面。为此，本文从生态和环保的角度提出了基于生态土壤过滤的新型雨水和景观湖水净化技术方案，以供参考。

2 水量平衡分析及计算

2.1 可收集水量计算

雨水径流量按下式计算:

其中，W为雨水设计径流总量，m3;φc为雨水径流系数;hy为设计降雨厚度，mm;F为汇水面积，hm2。

参照有关规范，大厦屋面径流系数φc=0.9。根据镇江市区年雨量月统计资料(2007年～2009年平均值)，可见，镇江市降雨多发于6月～9月这4个月，最大月为9月154.1 mm。降雨日为9.1 d。则hy=154.1/9.1=16.9 mm。关于雨水收集范围F 问题，考虑到建筑屋面雨水含杂质较少，所以应在施工难度相对较易控制的情况下，尽可能多收集屋面雨水。本工程设计雨水收集的面积为屋面，由相关施工图可以计算该区域面积值约为3 580 m2=0.358 hm2。

根据上述水量计算公式:W=10×0.9×16.9×0.358=54.45 m3/d。

实际收集雨水量:假设屋面弃流厚度按3 mm计参考GB 50400-2006建筑与小区雨水利用工程技术规范，每年的1月、2月、12月及下雨天不考虑绿化和浇洒用水，因此考虑季节变化系数0.80，同时考虑屋面雨水损失系数为0.87，则实际收集雨水量为:

2.2 用水量的计算

1)绿化浇灌和地面喷洒区域图。

本雨水回用工程处理后的雨水主要用于大厦庭院绿化浇灌和路面喷洒之用。

工程占地14 051 m2，建筑占地3 580 m2，则可计算绿化和道路面积为14 051－3 580=10 471 m2。其中绿化面积为14 051×35%=4 918 m2，则硬化区域占地5 553 m2。

2)用水量计算。

参考GB 50400-2006建筑与小区雨水利用工程技术规范及总图专业提供的资料，处理后的雨水等主要用于绿化和路面喷洒。用水量标准如表1所示。

表1 用水量计算表

由表1 可知，每日用水量约为 2.46+11.11=13.57 m3。

2.3 水量平衡

由上述分析可知，该区域可收集的雨水量(37.9 m3/d)远远大于每日杂用水水量需求(13.57 m3)，即收集水量可基本满足需要。

3 雨水的净化工艺流程

雨水净化技术的选择应遵循安全性、长效性、经济性、实用性、系统性和集成性紧密结合的总体原则，根据污染现状、区域的物理结构和生态系统的特点，制定技术上科学、工程上合理、经济上可行的综合技术方案。为此，我们采取了如下的雨水净化工艺流程，见图1。

1)预处理系统。雨水的预处理是整个系统性能发挥的关键因素，所有进入到土壤滤床的雨水都必须经过预处理过程，这样才能将大块的杂物和易堵塞滤床的砂截留下来。本方案设计采用多级旋流沉砂井和截流井作为预处理系统，以去除雨水中挟裹的大颗粒的污染物质，同时泵井内设置污物篮以拦截漂浮物质。

图1 雨水净化工艺流程

溢流井用以排除初期降雨，以减少土壤滤床系统的污染负荷，控制排入景观湖内的有机污染物和氮磷等富营养化物质的总量。

2)土壤滤床系统。土壤滤床雨水处理技术是二十世纪七八十年代发展起来的一种生态处理技术，由于它能有效地处理地面径流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等，且能高效地去除有机污染物，氮、磷等营养物，重金属、盐类和病原微生物等多种污染物，具有出水水质好，氮、磷处理效率高，运行维护管理方便，投资及运行费用低等特点，近年来获得迅速的发展和推广应用。

土壤滤床的组成:防渗层:土工布、粘土。防渗层的主要作用是阻止雨水向地下水体的渗透。通常主要采用粘土/黄土层防渗，低密度聚乙烯土工布等;基质层:砾石填料、碎石填料由易于使水流通的介质组成，如粒径较大的砾石、炉渣或砂层等，提高水力特性，同时由微生物自然形成的有机物覆盖在卵石的表面，使流经卵石表面的水中的营养物质被吸收，如氮磷等营养物质，这些物质都是促进藻类生长的营养物质;土壤层/种植土层:土壤和植物根系组成。一般直接采用土壤和植物根系构成的基质层。可混有少量的砂提高基质层的透水能力。土壤层作用:提供植物生长所需要的基质;为水在其中的渗流提供良好的水力条件;为微生物提供良好的生长载体;表层植物层:(沼泽、水生与湿生植物)其作用是提高土壤滤床处理效率。消除短流现象，植物根系维持潜流型湿滤床中良好的水力疏导性，使其运行寿命增长。植物的根系与被淹没的植物茎、叶起到微生物载体的作用。可以在其表面形成生物膜，通过微生物分解代谢作用，能够有效地去除污水中有机污染物和营养物质。植物可以将氧输送至根系，这样不仅在土壤表面有氧气，而且在芦苇等植物床的深层土壤中，尤其是在芦苇等植物根系附近的土壤中也有氧气存在，这样就在根系附近的土壤中生长着大量好氧细菌，而离根系远的土壤中则有许多种厌氧菌和兼性菌生存。这就使芦苇等植物构成的湿地成为一个好氧、缺氧、厌氧的反应器，它能够降解多种多样的有机污染物，实现生物脱氮。

为防止土壤滤床堵塞，应采用合适的基质及保证一定的孔隙率，如采用三层填料的湿地结构，上层为砾石层(粒径10 mm～40 mm左右);中层为砂砾层(粒径5 mm～10 mm左右);下层为砂质土壤。

4 结语

镇江新行政中心建成已有两年，雨水利用系统运行良好，收集的雨水经过预处理和滤床处理后用于补充景观化用水及浇灌花木用水，大量节约了城市用水，起到很好的节约用水的示范作用。运行两年来，景观湖水质保持良好。

为实现雨水资源化，满足节约用水的要求，雨水利用技术越来越广泛的被有节水要求的新建项目所采用，相关雨水利用系统的设计运用越来越广泛，在进行该系统的设计时，应该严格按照国家相关规范和标准进行，以达到节水及节能目的。

［1］GB 50400-2006，建筑与小区雨水利用工程技术规范［S］.

［2］GB 50555-2010，民用建筑节水设计标准［S］.

［3］张克峰，姜海英.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):61-63.

［4］倪华明，刘 晨.城市雨水回收利用现状及发展——上海案例［J］.净水技术，2012，31(2):1-5.