园林节水之用水平衡分析

张丽杰

摘要：为园林节水，围绕广州市儿童公园所做的用水平衡的计算，指出在用水平衡计算中应该注意的问题，指导水景方案的规划设计，寻求合理的水景规模，提高水资源利用率。将雨水及生活污水的利用和水量平衡分析运用于整体公园的节水设计中。

关键词： 用水平衡的计算 雨水及生活污废水的利用

广州园林绿地规划及水资源状况

广州市是我国南方最大城市，目前常住人口为1270.08万人，据《广州市人口现状及未来人口发展研究报告》预测，2030年常住人口将达到1632万人，已经超出广州市总体规划提出的适度人口数量，将给广州市的水资源利用带来巨大压力。广东省水资源总量表面上看在全国属比较丰富的省份，年均降雨量为1771毫米，年均水资源总量为1830亿立方米，年均入境水资源总量为2361亿立方米，而实际上广东省水资源形势却比较严峻：水资源时空分布不均，汛期降雨径流占全年的70%-85%，主要以洪水的形式出现，枯水期易出现旱情（2）。受全球气候变化和区域水环境改变的影响，随着全省城镇化、工业化进程的加快，水资源供需矛盾日益突出，水环境安全面临严峻挑战。

水是不可替代的自然资源，是人类赖以生存和发展的物资基础，当水资源的使用量超过再生量时，水资源必将会日益枯竭。因此水资源在整个社会发展中的战略地位愈来愈重要，是支撑整个人类生存和社会经济发展的重要保障。如果能利用雨水、公园本身的湖水及公园自身的卫生间排水（经处理达到绿化浇灌水质要求时），就可进一步达到节约用水目的。随着广州绿地率不断加大，园林的节水设计也是势在必行。如何真正做到节能、节水、环保可持续性发展，对园林用水平衡进行必要的分析，指导水景方案的规划设计、寻求合理的水景规模、提高水资源利用率，将雨水、生活污水及水量平衡分析运用于整体公园的节水设计中，其现实意义不言而喻。

1.广州市儿童公园的概括

广州市儿童公园位于广州市的白云区，其前身是广州市白云公园，于2010年修建而成。由于广州旧的儿童公园过于狭小且需要搬迁，经多次选址及论证确定白云公园改造成广州市儿童公园。公园规划总用地318972.5平方米，规划建设用地260858.5平方米，其中绿地面积162233.5平方米，水域面积26500 平方米，具体见表一 及图一

公园平面图（图一）：

广州市儿童公园用地一览表 （表一）

用地名称

面积（平方米）

其中汇入现有湖泊所占面积（平方米）

备注

1

规划建设用地

260858.5

2

陆地

231158.5

2.1

园路、铺装场地、停车场

42919

25751.4

2.2

管理、厅廊、餐厅等公共建筑用地

6700

3350

2.3

游览、活动用地

19306

11584

2.4

绿化园地

162233.5

48670

3

水体

29700

3.1

儿童游玩水池

3100

补充市政水源

3.2

普通噴泉

100（循环水量100m3/h）

湖泊水源

3.2

已有湖泊

26500

26500

2.用水平衡要素的分析

园区生态环境的水量包括自身需水量、耗水量、天然降水量三部分，具体量化包括：绿化用水、生活用水、景观用水等；景观用水又包括水面蒸发量、动态水损失量、水生物耗水量、泄漏量、渗透量、雨水补水量等。

2.1绿化及浇洒道路广场用水量

目前绿化用水量仍然是采用1～3 升∕每天·每平方米的用水标准进行绿化用水的估算。由于对不同植物耗水量的基础研究的基本是空白，只是做过较少植物的蒸发量的测量。儿童公园的总绿地面积为162233.5平方米，其用水标准按2升∕每天·每平方米计，每天的用水量为324.5立方米。园路、铺装场地、停车场面积为25751.4平方米，由于无需每天浇洒路面，一般3～5天浇洒一次计算，其每天用水量为2∕4升∕每天·每平方米计（4天浇洒一次计），0.5×25751.4=12.9 m3∕d。

2.2 需生活水质用水量

需生活水质用水量包括公共厕所用水量、公园工作人员用水量、茶厅餐厅小卖部用水量、园区直饮水用水量、儿童戏水部约3000平方米的补水量。公园游人数量分淡季、旺季、平季，全年平均人流量约200万/次，每天游人量为5500人；公共厕所共七处，均匀设置在公园各处，每个卫生间有24个大便器；公园工作人员约34人；餐饮部四处；全园直饮水共12处，具体生活用水量见表二

广州市儿童公园需生活水质用水量统计表 （表二）

用水名称

用水定额

数量

使用时数（h）

小时变化系数

全天用

水量m3/d

小时平均

m3/h

小时最大

m3/h

备注

1

公共厕所

1000升/蹲位

168个

10

3

168

16.8

50.4

按蹲位综合计量

2

餐饮部

20升∕人.次

110人（总人数2%）

10

1.5

2.2

0.22

0.33

每顾客每次

3

公园职工用水

50升∕人.班

34人

10

1.5

1.7

0.17

0.26

每人每班

4

小计1

171.9

17.19

50.99

5

直饮水点

0.5升∕次

1100人（总人数20%）

10

1.5

0.55

0.06

0.09

6

儿童戏水池补充水

按循环流量5%

循环流量100 m3/h

10

1

50

5

5

7

小计2

222.45

22.25

55.08

8

未预计量

按15%计

33.37

3.34

8.26

9

总计

255.82

25.59

63.34

2.3 景观水量

景观水包括喷泉及湖泊两部分水量，喷泉补水由湖泊水补充。喷泉有两处，总循环水量为120m3/h，总补水量按总循环水量的5%计为6 m3/h，运行时间按10小时计，全天用水量为60 m3/d。湖泊水量包括两年一遇的雨水储水量（具体见表三）、生活污水排水量（见表二小计1，按给水量的90%计）、湖水的蒸发量、湖水泄漏量、湖水渗透量、景观补水量、绿化用水量、湖水本身水生植物耗水量。

雨水量统计表（三）

序号

用地汇水名称

汇入现有湖泊所占面积（平方米）

综合径流系数

2年一遇雨水量l/s

10年一遇雨水量

l/s

20年一遇雨水量

l/s

50年一遇雨水量

l/s

100年一遇雨水量

年可用雨水量

m3

備注

1

陆地

1.1

园路、铺装场地、停车场

25751.4

0.6

478.7

608.1

663.9

737.6

793.4

17923.6

t=20分钟，

1.2

管理、厅廊、餐厅等公共建筑用地

3350

0.9

93.4

118.7

129.6

143.9

154.8

3497.5

t=20分钟

1.3

游览、活动用地

11584

0.6

215.3

273.6

298.7

331.8

356.9

8062.7

t=20分钟

1.4

绿化园地

48670

0.15

226.2

287.3

313.7

348.5

374.8

8468.9

t=20分钟

2

已有湖泊

26500

1

1340.4

1908.6

2083.6

2314.9

2490

30741.1

t=5分钟

3

小计

2364.4

3209.5

3503.9

3892.7

4187.1

68693.8

每天水量为68693.8/365=188.2

注：广州暴雨强度公式：q=3618.427 X（1+0.438 X lgP）/ （ t+11.259 ）0.75，其中q--设计暴雨强度（升/秒/公顷）；P--设计重现期（年）；t--降雨历时（min），t=t1+mt2，t1为地面集水时间（min），m为折减系数，t2为管内雨水流行时间（min）。年平均降雨量ha=1657.2mm，年可用雨水量Wa=（0.6～0.7）X10ΨchaF，其中系数取0.7，F为公顷，ha为mm。

1） 湖泊雨水储存量

湖泊容积需按储存两年一遇的雨水量，总计为2364.4l/s，降雨按一个小时计，总雨水量为8511.8立方米，如果按两年一遇日降雨量106mm来计算，安照各个区域汇水面积及径流系数分别计算后其总雨水量为9074.5立方米，取其大值。湖泊的溢流量按十年一遇的暴雨强度设置为3209.5-2364.4=845.1 l/s，在湖泊周围均匀布置六条DN400的雨水溢流管。由于公园地势比周围的都低，公园内一部分的雨水都排入湖体，为避免公园受淹，在湖底设有两台强排泵（湖之间有管道连通），百年一遇需排的暴雨量为4187.1-3209.5=955.6l/s，每台流量为500l/s，两台同时工作时可排百年一遇的雨水量。

2）湖水的蒸发量、湖水泄漏量及渗透量

根据广东省相关水文资料显示， 86个水文站Penman水面蒸发量与实际观测蒸发皿蒸发量的年和各季节相关系数都在0.8以上，说明Penman公式估算的水面蒸发量在广东省的适用性很好，用此公式在估算广东省自然水体蒸发量上是切实可行的。广东省20cm口径小型蒸发皿测得的气候平均年蒸发皿蒸发量为1607.3mm，而计算得到的广东省Penman平均水面蒸发量为1037.91mm，折算系数为0.65。（1）具体见图二

图二

本湖泊的日均蒸发量为：2.84mm/d。每天平均蒸发量为75.3 m3/d。

由于地质土壤的不同、地势高低变化的不同以及形成水体时间长短的不同其泄漏量及渗透量也都是不一样，本公园的地势比周围的地势都低，而广州的地下水位都比较高，一般地下0.6米就有地下水，且湖泊形成已有4年的时间，所以湖泊的泄漏量及渗透量就不再考虑。

3）景观补水量、绿化用水量、湖水本身水生植物耗水量

景观喷泉补水量为60m3∕d；绿化用水量为324.5m3∕d；由于地方气候条件不同以及水质情况的不同，所选水生植物种类也有较大的差异，一般水生植物的耗水量按0.002m3∕m2.d计，水生植物在水中的种植密度为0.6，所以水生植物的耗水量为26500×0.6×0.002=31.8m3∕d。

4）生活污水排水量

根据表二小计1，污水量按给水量的90%计为171.9×0.9=154.7 m3∕d，为保证湖水水质，要求生活污水通过一体化污水处理器处理达到二级处理排放标准后排入湖泊，一体化污水处理器本身需要耗掉其处理水量的1%，所以排入湖泊的水量为154.7×0.9=139.23 m3∕d。

5）保证湖泊水质的方法

用传统水处理方法需额外消耗湖泊水量，目前较为提倡的是采用水生物处理法此法优点是全生态的水质净化技术体系，不使用任何化学药剂，无二次污染；水质主要富营养指标在生态系统稳定后达到国家地表水三类标准，终年不需换水，水体本身具有自净功能；水生植物本身可以吸收二氧化碳并产生氧气，实现"负碳"， 真正实现可持续发展；景观优美，水底布满水草，鱼虾嬉戏其中，保持自然优美水景。建议条件许可的情况下，采用水生物处理法保持景观水质。

3.用水平衡的分析

3.1 用水平衡计算需注意的要点

通过以上对水平衡各要素的分析（见图三），可知每天总出水量为

504.5 （m3/d）；雨水每天的补水量为188.2 （m3/d），生活回用水补水

量为139.23（m3/d），每天需由河涌水补水量为177.07（m3/d）才能达到

每天的用水平衡。用水平衡计算需注意以下几点：

1） 湖泊常水位以下的容积应大于每天补水量的20倍（不包括雨水补水量）即大于（177.07+139.23）÷0.05=6326立方米。实际有效水容积为34185立方米。因为采用水生态处理方法保持湖泊的水质，其最大自净能力是不能超过有效容积补水量的20倍（水质达到三类水质标准）。

2） 是否將生活用水回用的问题，应根据实际具体情况而定，如果公园的生活用水很少，为节省一次性的投资可以考虑不予回用。本项目儿童公园的生活用水量较大，为节约水资源应考虑回用，特别是如果没有河涌补水，需靠市政自来水补水的情况下更应考虑生活用水回用。

3） 在水平衡计算中，年平均降雨量是历年来统计的一个平均值，而多少年一遇的降雨量是个最大值，最大值用于需有调蓄功能湖泊的体积计算，而平均值是用于每天补充雨水量的计算，不应混淆。本次计算胡泊需储存两年一遇的雨水量为9074.5立方米，而实际的储存容积为26500×0.35=9275立方米。

3.2胡泊深度的确定具体见图四

由于水生物处理法所需最小水深由当地的气候条件决定，广州地处亚热带，较高气温时间长，为保证水生植物的存活率，要求其最小水深不得小于0.5米。

图三（用水平衡图）

图四（胡泊断面图）

4. 对水景方案的规划设计指导

根据用水平衡的分析，全园规划建设用地260858.5平方米，其中绿地面积162233.5平方米，水域面积26500 平方米，除去绿地的雨水汇水面积按其总面积的三分之一计外，其余陆地雨水汇水面积分别按其原面积的50～60%的计，水域面积为总计建设用地面积的10%左右、水域深度为2米是完全能满足全园的用水平衡要求，当然如果想进一步加大雨水的利用率，还可加大雨水流入本园湖泊的汇水面积及加大湖泊的流域面积。所以对于需新建一个为园林绿地浇灌及雨水储蓄功能的湖泊，可以将湖泊流域面积粗估为总建设用地面积的10%左右。在估算时可根据实际的雨水汇水面积、需调蓄多少年一遇的雨水量进行实际的调整。

5.园区用水量统计及比较

从用水平衡图中可以看出，如果全园没有利用湖水浇灌，全部采用市政自来水作为唯一水源满足全园用水需求时，每天市政自来水用水量为：浇洒道路12.9m3/d+绿化浇灌324.5m3/d+水景补水60m3/d+市政自来水255.82m3/d=653.22 m3/d，全年用水量为238425.3 m3/n（情况1），如果采用湖水作为绿化、道路浇洒、景观补水水源再分三种情况进行比较：

1） 没有生活用水的回用及湖泊补水水源为市政自来水时，全园市政自来水用水量为139.23+177.07+255.82=572.12 m3/d，全年用水量为208823.8m3/n（情况2）。

2） 采用了生活用水的回用，湖泊补水水源为市政自来水时，全园市政自来水用水量为177.07+255.82=432.89m3/d，全年用水量为158004.85m3/n（情况3）。

3） 采用了生活用水的回用，湖泊补水水源为河涌水时，全园市政自来水用水量为255.82m3/d，全年用水量为93374.3m3/n（情况4）。

全园市政自来水用水量比较图见图五。

图五（年用水量比较图）

从图五中我们可以看出，情况4全年用水量仅为情况1全年用水量的（93374.3与÷238425.3=0.392）的39.2%，如果水费按1 元/m3计，全年水费可节省238425.3-93374.3=145051元。无论采用市政自来水还是河涌水对湖泊补水，采用生活用水回用都能节约水资源。

小结：根据全园用水平衡的计算，在没有市政中水统一供水的情况下，尽量采用湖水作为绿化、道路浇洒、景观补水水源，该湖泊的作用一是全园景观的需要，二是通过对雨水储蓄排放，从而减轻市政雨水的排水压力，三是通过对雨水的利用从而减少对市政自来水水源的用水量；当园区的生活用水量较大时为节约用水，应尽量将生活用水回用，作为湖泊的补充用水。通过对全园用水平衡的分析，对如何做到园林节水及对水景方案的规划设计具有一定的指导意义。

参考文献：

1.广东区域气象水文环境下蒸发皿蒸发量变化研究 南京信息工程大学理学博士学位论文 范伶俐

2.《广东省水资源综合利用"十一五"规划》