屋面雨水在居住区水景中的资源化利用<br/>——以宜昌市为例

屋面雨水在居住区水景中的资源化利用
——以宜昌市为例

2015-06-28范旭鹏杨渝南

四川建筑 2015年2期

关键词：水景屋面净化

范旭鹏,杨渝南

(三峡大学，湖北宜昌443000)

屋面雨水在居住区水景中的资源化利用
——以宜昌市为例

范旭鹏,杨渝南

(三峡大学，湖北宜昌443000)

随着人们生活水平的提高，居住区水景建设在我国迅速发展，鉴于我国缺水的现状，将雨水引入居住区水景变得尤为重要，而屋面雨水在收集、净化等方面都有其自身优势。文章通过调查总结现有居住区水景的现状及存在问题，合理的将屋面雨水收集系统融于水景，并结合宜昌某小区对其可行性进行了分析，同时对屋面雨水的收集利用系统进行了改进。

屋面雨水；居住区水景；雨水资源化

根据水景水源的不同，现有的居住区水景大致可以分为三类。第一类是自然水景，这类水景依靠有利的地理条件，在有天然喷泉、溪流的地方修建水景。第二类是人工水景，这类水景是在小区人为修建的，依靠自来水补充的水景。第三类是自然和人工结合的复合式水景，这类水景是将当地的江河湖中的水引进小区的水景中进行循环的[1]。由于第一类和第三类水景的建设受到地理条件的限制，数量较少，现有小区大部分是人工修建的依靠自来水补充的水景。这种水景耗水量非常大，对水资源造成极大的浪费。众所周知，水是不可替代的极为宝贵的自然资源。世界上许多地区都处于水资源枯竭的边缘，中国也是水资源贫乏的国家，人均可用水量只有2 300 m3，仅为世界平均水平的1/4，并且其分布极不均衡[2]。而雨水作为一种天然的水资源，如果能合理的引入到居住区水景中，不仅能节约自来水，而且还有利于生态平衡，符合我国节能环保低碳的建设新要求。因此笔者通过调查和查阅文献，结合自己的分析，希望将居住区的水景和雨水结合起来，以改善水景中存在的问题并努力缓解我国缺水的现状。

1 居住区水景现状的调查分析

对宜昌市多个小区，通过实地走访、询问居民、咨询物业等多种方式全方位了解居住区水景的现状及存在问题，并选择其中五个有代表性的小区进行深入分析总结，如表1所示。

1.1 水景变旱景

在调查的过程中，最差的情况就是水景中没有水，处于完全干涸状态。对于这种情况，物业方面反映小区的物业费太低，难以维持水景正常运行维修等费用，但是有的居民却提出既然修建了水景就应该让其正常运行，发挥作用。可见，人们对水景的需求与昂贵的费用形成了突出的矛盾。例如，在调查中物业费最低的骏达梅珑镇小区，水景几乎无水，长期处于被弃用状态。而物业费最贵的玛歌庄园，水景的运行及水质情况是所有调查小区中最好的(图1)。

1.2 水景变成臭水沟

第二个比较严重地问题就是虽然水景中有水，但是水质较差且有异味。居民反映最初入住时，水景中水体清澈，水质良好，水景中喂养有鱼。但是随着时间的推移，物业方面几乎不对水景进行维修清洁等，水景中藻类滋生，水中的鱼都因缺氧而死亡，到了高温的夏季，水景变成了“臭水沟”，水景旁蚊虫成群，人们不愿意靠近水景，水景失去了修建的意义。君临山水和香山凤凰城就是典型的例子。

表1 宜昌市五个居住小区的水景现状对比表

图1 玛歌庄园小区水景

1.3 水景变成垃圾场

在调查过程中还发现许多水景中有各种生活垃圾，更有甚者，小区的清洁阿姨在水景中洗拖把。这些现象反映出小区居民对水景的爱护还不够，物业的维护工作也不到位。

1.4 缺乏运用新技术新方法的意识

所调查的几个小区都是按照传统的方法建造的喷泉、水池，水源都是自来水，即使水景在使用的过程中问题频发，也没有尝试过任何新技术、新方法的改进，任由水景失去价值甚至变成一种污染，也不符合国家对节能环保的要求。

相比较而言，西方许多国家在水景中大量运用新技术和新方法，例如将雨水引进水景降低了水景运行的成本等，更有利于水景的发展。德国、荷兰、美国等发达国家在这方面有着丰富的经验，我们可以从他们身上学习借鉴。

2 屋面雨水应用于居住区水景的优势分析

2.1 雨水的特点及优点

我国处于北温带，年降水量相当可观，秦岭淮河以南的地区年降水量超过800 mm,东南沿海地区的年降水量更是超过1 600 mm。我国有如此充沛的雨水资源，但对雨水的利用还是处于自然降水灌溉土地的阶段，在某些缺水的地区也有将雨水做简单的处理用作饮用水。作为缺水国家，我国雨水利用率不高，雨水利用意识还不够。如果能将我国充足的雨水作合理的规划并积极的利用，不仅可以缓解我国缺水的现状，也符合我国节能环保的总体发展要求。

2.2 水景用水对水质的要求低于自来水

水景作为一种观赏性景观，对水的质量是有一定的要求，但是水景对水质的要求低于自来水，将自来水用于水景的做法不经济也不环保。而经过简单净化的雨水已经达到水景用水的要求，因此，利用净化后的雨水代替自来水应用于水景，不仅节约了水资源，也降低水景运行的成本，使得水景的推广更加方便。此外，随着现在科技的发展，雨水的收集净化技术日趋成熟，将雨水和水景结合起来一定能促进我国城市的发展，满足人们对水景的期望。

2.3 屋面雨水的优点

雨水收集有许多不同的方式，主要包括收集路面和广场上的雨水、绿地上的雨水以及屋面雨水。不同地方的雨水收集方式不同，雨水的污染程度、净化费用以及收集系统也不一样。相比较而言，屋面雨水杂质、垃圾较少，污染程度小，雨水的PH呈中性，含盐量很少，硬度较低，无需进行软化即可用作中水[3]，在一定程度上降低了净化的费用。此外，屋面雨水收集系统比较简单，既可以在修建过程中设置，也可以在已有的屋面做简单的改造得以实现，具有很强的可操作性。

通过屋面收集的雨水可以存储，除用于水景外，还可喷洒路面、灌溉绿地、冲刷厕所等，大大减少自来水的用量，节约水资源，调节地表水与地下水的健康循环和交换。此外，建立完善的雨水收集系统还可以缓解城市防洪排水处理系统的负荷。

3 宜昌地区屋面雨水应用于水景的可行性分析

3.1 宜昌的地理位置及气候条件

宜昌市位于我国湖北省西南部，地处长江上游与下游的结合处，鄂西山区向江汉平原的过渡地带，属于亚热带季风性湿润气候，四季分明，年平均气温约16～17℃，7、8月份气温最高，月平均气温在27～28℃左右，1月份的气温最低，月平均气温在5℃左右，宜昌地区降雨充沛，年降水量有1 100～1 200 mm，多年年降水量达到1 157 mm[4]。

3.2 可收集雨量的计算方法

由于初期降水中溶解有空气中的各种工业和生活废气，雨水污染比较严重，这部分雨水要通过雨污切换系统进行处理，而将后期雨水通过屋面排水沟收集并存储到屋面蓄水装置中，此外还要考虑润湿屋面以及蒸发的影响，于是有如下公式：

(1)

其中:P是最终利用雨水量;A为利用率(除去润湿屋面以及蒸发的损失，一般取0.8～0.9);B为初期弃流量(一般取2.0～2.5 mm);Q为降水总量;S为有效集水面积[3]。

3.3 可行性分析——以锦绣星城小区为例

3.3.1 雨量满足水景需求可行性分析

锦绣星城位于宜昌市夷陵区，总建筑面积约24.28×104m2，规划绿地率38%，容积率2.79，建筑密度23.5%[5]。由上述数据可知：

有效集水面积(即该小区建筑占地面积)

S=24.28/2.79×23.5%=2.04×104m2

将表2中月均降水量数据代入公式(1)中得到月均可利用雨水量(表2)。

表2 宜昌地区的月均降水量及可利用雨量表(1951～2008年)

由表2可知，5月到9月净化后雨水基本能维持该小区水景的正常需水量，而对于其他降水量较少的月份，则可以适当补充自来水来维持水景的正常运行，所以将雨水净化后应用于居住区水景是完全可行的。另外，根据宜昌市城市水费标准规定，居民生活用水费用为1.92元/ m3，因此通过将雨水引入居住区水景的方法该小区每年可以节约用水约20 000 m3，节约水费约38 400元，在合理利用雨水的基础上不仅缓解了我国缺水的现状，而且也大大降低了居住区水景的运行费用，更有利于水景的推广。

3.3.2 具体实施方法

目前屋面雨水的收集利用已有了较为成熟的方法，在此基础上，本文又进行了适当的改进，使其更便于推广利用。具体方法如下：

将小区居民楼顶修建为两层，下层为平屋面，做防水处理并铺设防水材料用于储水，平屋面周围墙体高度应根据当地降雨强度做合理设计，一般应略高于该地区20 a一遇的月降雨量峰值，以保证雨水能被充分利用。另外，应在屋顶设溢流口，防止特殊情况雨水过多溢出蓄水池。为防止屋面积水，上层为坡屋面，与排水沟相连用于雨水收集，排水沟上设有过滤装置，若上层屋面坡度过大，将会造成雨水对屋面及周围墙体的冲刷，不利于长久使用，因此，坡屋面的倾角设置在10～15°之间。由于初期降雨中溶解有空气中的大量杂质，而且在落到屋面上时，会将屋面上的积灰冲刷，因此，需要利用雨污切换系统舍弃初期的降水，图2为结合屋面雨落管形成的雨污切换装置示意图[6]。在坡屋面落水口附近设置一个通风口，定期对蓄水池进行清理，在平屋面落水口附近设净化装置，在雨水输送到水景的过程中将雨水进行过滤净化，并可以定时清理和维护净化装置。将落水管与水景直接相连，使净化后的雨水直接进入水景，同时还可以利用高差在一定时间内形成喷泉、瀑布等动态水景，相比较传统的利用电能形成的动态水景更加节能环保，降低了水景的运行成本(图3)。

图2 雨污切换系统示意

此外，可以借鉴国外的一些成功经验，将水景与花园相结合，当水量充沛时水景正常运行，当水量不足时则水位下降，水中的植物露出水面形成花园供人们欣赏，在不降低水景观赏性的基础上还巧妙的引入花园，这是一举两得的设计方式。

4 结论与建议

4.1 结论

随着我国城市化进程加快，许多大型城市面临水资源短缺的问题，雨水作为一种天然资源，收集、净化简单，可以广泛应用于城市的各个方面以缓解城市水资源短缺的问题。本人对雨水资源化应用于居住区水景的研究并结合宜昌市小区的调查得出以下结论：在宜昌地区将雨水引入居住区水景的方案是可行的，不仅降低了水景的运行成本，节水节电，使水景的发展更有前景，而且合理利用雨水，有利于缓解我国缺水的现状，有利于减轻城市雨洪系统的负荷，符合我国节能环保低碳的发展要求。