住宅小区雨水收集环保利用方案及其效益分析

（南昌市建筑设计研究院有限公司，南昌 330077）

近年来，随着城市化进程的加快，水资源紧缺、环境污染、生态破坏等问题不断加剧，雨水作为一种干净、经济、方便的绿色水源，受到越来越多的关注。收集和利用小区雨水资源，可以节省生活用水，减少水费和排污费，避免内涝，改善小区生态环境，具有良好的节水效能和环境效益。结合小区实例，本文介绍了小区雨水收集回用工程的设计思路，以期为建筑雨水收集利用设计提供参考。

1 雨水利用概述

雨水利用有狭义和广义之分,狭义上的雨水利用就是收集、储存并利用雨水；广义上的雨水利用则包括雨水的渗透、回灌、补充地下及地面水源，维持并改善地区与城市水循环系统。雨水利用是有目的地采用各种措施对雨水资源进行保护和利用，主要包括三个方面。一是收集、调蓄和净化后的直接利用；二是利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；三是通过各种人工或自然渗透使雨水渗入地下，补充地下水资源[1]。

2 项目背景

本工程为住宅项目，该项目的总用地面积大约为72 906.7 m2，主要由14幢高层住宅（部分高层住宅沿街配套布置有商业网点）和4幢公共配套建筑（物管用房、室内文体场所和居家养老服务设施，均为1层）组成。项目的绿化率约为30.5%。本项目收集部分屋面及地面的雨水，雨水经预处理后排入地下室雨水蓄水池，再经过过滤和消毒处理后达到城市杂用水水质要求，储存于地下室清水池。其主要作为小区绿化的浇灌用水、道路冲洗用水、广场用水等。

2.1 住宅小区雨水收集利用系统设计方案

2.1.1 雨水收集系统

在住宅小区的雨水收集系统设计中，需要对雨水设计流量、雨水收集管、格栅和整流井进行详细分析，确保符合要求。在进行雨水流量设计时，应该根据相应规范对雨水流量进行计算。在进行雨水收集管的设计过程中，应该根据计算出的雨水流量选择收集管管径，确保所选的收集管适用于住宅小区的雨水收集利用系统。雨水收集利用系统的格栅设置能够有效阻挡雨水中漂浮的杂物，避免收集管堵塞。一般采用的格栅为不锈钢提篮格栅。在雨水收集利用系统中，整流井设计是非常重要的，能够将流入整流井中的雨水进行截留并使杂质沉淀，避免雨水提升泵堵塞。一般采用的整流井为全地下式钢混结构。

2.1.2 雨水积蓄系统

在雨水收集利用系统中，来水水量是不确定的，伴随着时间的改变而改变。为了确保后续的雨水收集利用系统能够正常对雨水进行处理，减轻系统运行负荷，人们需要有效调控雨水量，在雨水收集利用系统前设置调蓄池。设置调蓄池的目的就是有效控制雨水量，该设计也应该符合相关要求。雨水积蓄系统要考虑雨有效储水容积和调蓄池。在设计雨水积蓄系统的有效储水容积时，要详细分析日雨水径流总量、初期径流弃流量以及有效储水容积。根据相关规范对日雨水径流总量进行计算，确保数值的准确性。初期径流弃流量比较难以控制，因为初期雨水径流受到许多方面因素的干扰。有效储水容积是雨水积蓄系统的重要参数，必须根据相应规范准确计算。该系统的调蓄池应该选择全地下式钢筋混凝土结构，调蓄池内部设置提升水泵吸水管、通气管以及溢流管等[2]。

2.1.3 雨水处理系统

在住宅小区的雨水收集利用系统中，雨水处理系统是非常重要的，对系统的运行有着很大的影响。设计时，人们应该根据小区的实际工程情况，合理选择雨水处理系统的设计规模，确定好系统的设计工作时间，并且选用良好的过滤工艺对雨水进行处理。在雨水处理系统中，需要将调蓄池中收集的雨水运送到相应的雨水处理装置中进行处理，一般利用一级提升泵来完成雨水的运送。运送到处理装置中的雨水需要进行过滤处理，改善雨水质量，达到相关标准后将其流放到清水池中。同时，要利用反冲洗水泵对雨水处理装置进行定期清洗，用于冲洗的雨水需要就近排放到住宅小区的污水井中。通常情况下，住宅小区雨水收集利用系统需要将雨水处理装置设置于建筑的单独地下室中，根据系统的具体情况选择设备的数量和类型。

2.1.4 雨水回用系统

在雨水的回用系统设计中，需要考虑好清水池和雨水回用设施的设计。在进行清水池设计时，应该根据雨水回用系统的最高设计用水量确定清水池容积，并且准确计算出最高日设计用水量。系统设计还要考虑雨季的情况，出现无雨或者少雨情况时，应该适当扩大清水池的容积，储存更多的雨水。清水池一般采用的是钢制成品水池，并且放置在建筑的单独地下室中，人们要根据具体情况确定清水池的尺寸。雨水回用设施包括变频供水系统、二级提升泵和回用管线三部分。雨水回用系统是住宅小区雨水收集利用系统非常关键的一部分，必须加强对该系统的设计分析，确保住宅小区雨水收集利用系统能够正常运行，提高雨水利用率。

2.2 雨水处理工艺

2.2.1 雨水利用水质要求

雨水处理方式往往取决于其用途，用途不同，采取的处理方式也往往不同。本项目收集到的雨水主要用作绿化浇灌用水、道路广场冲洗用水，综合考虑雨水性质和用水水质要求，本项目收集的雨水经雨水过滤系统处理后可满足有关用水要求。经过初期弃流、沉淀过滤、净化处理后，雨水的CODCr≤20 mg/L，SS≤10 mg/L。

2.2.2 雨水收集利用系统

雨水收集回用系统一般包括以下几个步骤：收集→弃流→储存→处理水质→雨水回用。如果雨水比较干净，可以省略第二个步骤，即弃流。

汇集的雨水经弃流装置或弃流系统，用管道输送到雨水蓄水池中储存，超过设计利用标准的雨水量经溢流管排至市政雨水管网中，蓄水池的雨水经水质处理后输送至雨水清水池中储存，供小区的绿化浇灌、道路广场冲洗。

2.2.3 雨水弃流系统

弃流系统由分流井、弃流设备、初期过滤设备构成。本工程初期雨水包含屋面雨水和地面混合雨水，初期雨水应弃流至雨水排水管线，对于后期水质较好、比较干净的雨水进行收集与储存后，对其进行处理和回用，能够简化后期处理工序，节约处理费用。当雨水蓄水池达到高水位时，应停止收集，对多余的雨水量进行弃流。安全分流井主要作为连接雨水汇集管、雨水收集管以及弃流管的装置。雨水汇集管与弃流管标高相同，均高于雨水收集管[3]。

3 住宅小区雨水收集利用方案的效益分析

3.1 经济效益

住宅小区雨水收集与利用系统的造价和运营成本较低，能够减少市政水资源供给费用，降低城市给排水管道维护费用，所以可以在建筑物使用有效期内完成投资成本的回收。此外，屋面雨水收集可以减小城市雨水径流负荷，通过减小雨水管道、泵站设计流量，减少相应的投资和运行费用。在水资源较少的情况下，该方案有助于推动小区雨水收集和利用设备产业的发展，不仅可以使政府财政支出得到减少，也能推动城市经济增长，因此能够为城市带来一定的经济效益。

3.2 社会效益

当前，国家大力倡导建设海绵城市。住宅小区开展雨水收集利用，符合国家政策要求，有助于推进生态小区建设，改善城市面貌。伴随雨水收集利用产业的发展，城市经济活力将得到提升，吸引更多企业到城市投资，能够带来一定的社会效益。

3.3 生态效益

伴随城市化进程的不断加快，城市居民数量不断增加，居住小区用地也不断加大，造成城市下垫面硬质化，原本渗入地下的雨水多变为地表径流被排出。与此同时，地表水所受污染日渐严重，地下水则遭到无节制开采，容易引发地面沉降，造成城市防洪能力被削弱。住宅小区雨水收集利用，可以将蓄水池截留下的雨水回灌到地下层，通过绿地等形式渗入地下，起到涵养地下水资源的作用，促进城市水循环，保护城市生态环境[4]。

4 雨水利用发展建议

4.1 加强可行性分析

在进行雨水利用项目的投资前，要对项目进行可行性分析，进一步收集城区的降雨资料，对短历时的降水情况进行分析。核算区内可收集利用的雨水资源，对雨水市场进行预测和市场保证分析。综合考虑修建雨水收集设施对周边生态、居民生活、生产的影响，同时要考虑经济上是否可行，能否大面积推广使用，确定利用范围和程度。项目建设涉及城市基础设施、雨水利用基础理论技术、政策与管理等方面，要加强项目管理，与有关部门沟通协商，将雨水利用纳入城市规划。

4.2 彻底做到雨污分流

目前，我国实行的雨污合流制排水系统使原本水质较好的雨水水质变差，增加了后续雨水净化的难度。为了高效利用雨水资源，减少雨水在输送过程中的损失，各地可以因地制宜地改造雨水输送系统，实现雨污水彻底分流，分流的雨水可直接输送至净化设施。人们要根据雨水利用途径选择处理技术，或直接将雨水输送至景观用水点（如人工湖），改善城市水环境。

4.3 加大雨水利用的研究力度

现阶段，我国雨水利用技术仍不完善，缺乏充分的科学分析和指导。人们要完善各个集雨面的雨水径流水质监测系统，对多次不同类型的降雨(初期雨水、后期降雨)进行水质监测。在采样地设置雨量计，计算小区下垫面的初期雨水弃流系数，将雨水水质与降雨量结合起来考虑，设计出合理的雨水处理工艺。同时，在雨水收集系统的优化、储水设施防渗材料的选择等方面，仍需要组织有关部门的科技力量，进行专题攻关[5]。

5 结语

雨水收集及利用工程是一个综合项目，城市小区雨水收集和利用的规划建设需要因地制宜，人们要根据城市的年降雨量、水文地质、自然状况、建筑景观等各种条件，充分考虑各种雨水收集利用设施的优缺点及适用条件，并兼顾其社会效益和经济效益，通过水量平衡、技术经济分析来确定城市小区雨水收集及利用的最佳方案。随着国内外雨水收集及利用技术的不断更新，城市雨水收集及利用将为解决我国水资源短缺、改善城市生态环境、构建资源节约型社会做出巨大的贡献。