雨水集水池在小区雨水多目标综合利用系统中的应用研究

郭天翔

雨水集水池在小区雨水多目标综合利用系统中的应用研究

郭天翔

我国水资源时空分布不均，部分干旱城市缺水情况严重。于此同时，城市化带来的地面硬化、热岛效应、空气干燥等问题也日益突出。为了维护自然界水循环、抑制城市洪涝、节约水资源，城市小区雨水进行合理开发利用势在必行。

一、雨水集水池

1.雨水集水池基本构造

雨水集水池是专门收集雨水的构筑物，分为沉淀过滤池和蓄水池两部分。本文将沉淀过滤池简称沉淀池。

考虑到雨水系统中可能会存在树叶、泥沙等杂物，在蓄水池前设置了沉淀池。沉淀池和雨水进水管、蓄水池相连，蓄水池和沉淀池、雨水出水管相连。雨水在沉淀池中蓄到溢出水位后，可通过格栅自动流入蓄水池。具体连接关系见图1、2。

雨水集水池可以是钢混结构，也可以是混凝土结构，具体做法应参考相关图集。本文提出的设计思路在不同项目中应具体分析。

在小区室外雨水系统中，进水管为雨水集水池提供水源，溢水管是雨水集水池的溢流通道。溢流管可以控制蓄水池内蓄水量，应根据小区内蓄水池蓄水需要合理确定溢流管高度。在蓄水池前面设置沉淀池，可以在一定程度上使进水管内雨水杂质初步沉淀，提高蓄水池内储蓄水的质量。

雨水集水池的主要功能是将雨期的雨水收集起来，在无雨时补充小区用水。根据降雨概率、间隔、小区用水情况、雨水集水池造价等因素，可以将雨水集水池做成周调节或旬调节。蓄水池大小可根据汇流面积、设计降雨量、汇流系数、调节周期等因素综合确定。

2.雨水降雨量计算

设计雨水流量的计算公式为：

式中：

qy——设计雨水流量（L/s）；

qj——设计暴雨强度（L/s·hm2）；

F——小区汇水面积（m2）；

t——降雨时间。

图1 雨水集水池平面示意图

图2 雨水集水池立面示意图

图3 小区雨水来源及供水目标之间的逻辑关系

图5 雨水集水池雨水积蓄变化图

图4 基于雨水集水池的小区雨水多目标综合利用系统

表1 雨水集水池积蓄雨水量计算样表

表2 雨水集水池积蓄雨水利用情况统计表 单位：m3日期：****

由于沉淀池内设置有格栅，且仅起初筛作用，所以沉淀池无需太大。可考虑10分钟左右的雨水蓄量。蓄水池则需把小区内整场雨水全部蓄积起来。当雨水集水池为周调节或者旬调节时，则需考虑整段时间内不同场次的雨水量及期间小区是否有需要供水。

沉淀池和蓄水池容量计算公式均可按式（1）、（2）来计算。需要注意的是，沉淀池蓄水上表面要低于进水管，蓄水池蓄水上表面要低于溢流管，保证雨水集水池功能的完整性及不对小区雨水系统造成倒灌危害。

二、小区雨水多目标综合利用系统

小区雨水来源主要有屋面雨水、道路雨水、绿地溢流雨水。收集的雨水主要供水目标有景观用水、道路浇撒、绿地灌溉。具体目标层次关系为：

小区雨水来源中的屋面雨水水质较好，路面雨水及绿地溢流雨水存在车辆、行人污染的可能性，水质相对较差。屋面雨水适用于景观用水、道路浇洒、绿地用水；道路雨水、绿地溢流雨水仅适用于道路浇洒、绿地用水。

三、雨水集水池在小区雨水多目标综合利用系统中的供水原则

根据小区雨水水质差别情况，在小区雨水系统中应设置两个雨水集水池，集水池1收集屋面雨水，集水池2收集道路雨水和绿地溢流雨水。通过分水池蓄水，可以为不同用水目标提供更适宜的水源。

针对雨水集水池1，由于来水水源为屋面雨水，水质较好，景观用水是该集水池的优先供水对象。在有余量情况下，可以考虑对其他两个目标的供水。雨水集水池2供道路浇洒、绿地用水。当某个或全部雨水集水池无水时，应使用自来水源来保证小区室外各项用水目标。

四、小区雨水多目标综合利用系统计算

设计蓄水池大小时应参考当地降雨数据，以降雨量大、持续时间长的一轮降水为设计依据。在雨天和阴天时，小区蒸发量为零，可认为小区内无用水需求。

假设某次降雨持续4天，后面3天为阴天。雨水集水池在一轮降雨中的积蓄雨水量计算样表详见表1。雨水集水池的每次蓄水量用公式（1）、（2）计算。

统计小区景观用水、道路浇洒、绿地用水每天的需水量。根据既定的分水质优先供水原则，结合降雨量及各个目标需水量，绘制不同情况下的雨水集水池水量变化图，详见图5。图中雨天雨水集水池积蓄情况为弧形增长，原因是雨天降雨量不固定；阴天为水平直线，表示雨水集水池既无进水也无出水；晴天雨水集水池稳定下降，具体下降额度由小区各个用水目标的需求量确定。雨水集水池1和雨水集水池2的积蓄变化情况相似。

依据绘制的雨水集水池积蓄变化图，可以得到雨水集水池的最大蓄水量，设计的雨水集水池容积应大于最大暴雨情况下的计算结果，即保留一定的设计余量。雨水集水池的具体供水情况可按照既定供水原则进行供水，详见表2。根据统计表中各个水源剩余情况，合理安排后续用水计划。

五、结语

本文提出了构造新型雨水集水池以及小区雨水多目标综合利用的概念。将雨水集水池概念引入小区室外雨水系统中，依靠雨水集水池的调蓄功能，把雨期多余水量进行储存，在无雨时分水质为各个用水目标供水。这种全新的小区雨水设计理念维护了自然界水循环、节约了小区雨水、抑制了城市洪涝的发生，同时也符合我国目前倡导的节能减排基本理念

（作者单位：上海核工程研究设计院200233）