甘肃河西地区既有校园绿色改造水资源综合利用技术研究

雷海涛 赵 丹

1.甘肃省建材科研设计院有限责任公司

2.甘肃省嘉峪关市住房和城乡建设局

1 引言

校园作为国家基础教育的重要载体，是社会培养未来接班人的摇篮，体现了城市时代的风貌，有着深远的社会影响。根据中国教育部公布的2015 年教育统计数据，全国现有普通小学19.05万所、初中阶段学校5.24万所、普通高中学校2.49万所、中等职业教育学校1.12万所、普通高等学校2560所，全国中小学校舍建筑面积总量超过25.9 亿平方米。目前校园数量多、人口稠密、校园建筑设施量大面广，能源消耗极大。另据调查，北京大学评选出的校园八大浪费现象，其中以浪费水居首。由此可见，既有校园绿色改造的重要性，而建设节水型校园，提高校园水资源综合利用又是既有校园绿色改造的重要环节。

2 校园排水系统的现状和存在的问题

（1）对场地雨水的有组织排放不够重视。甘肃河西走廊地区属温带大陆性干旱气候，常年干旱少水，蒸发强烈。以嘉峪关市为例年均气温在6.7℃～7.7℃之间，自然降水量年平均85.3 毫米，主要集中在6～10 月。由于年降雨量少，对校园区域竖向设计不够重视。近年来，该地区降水量逐年增多，短时降雨量增大，局部地区过程累计降雨量达44.3mm。凡遇降雨天气，校园排水、积水问题突出，雨水经道路全部汇集到中间的北纵三路，恰是师生由教学区进入生活区的主要通道，导致师生无法通行。（2）为了美化和装点环境，建成区修建了水景工程，由于该地区蒸发量较大，年蒸发量达2149mm，使用城市供水系统对其补给浪费极大。（3）校区建设重硬化，轻绿化，硬化区域忽视了雨水的渗透问题，绿化区域制作了凸缘，且填土过高，雨水无法流入。

3 绿色改造的思考和技术路径

如何提高校园水资源综合利用？这就要求我们深入要了解绿色校园和绿色建筑建设理念，提高节水和水资源综合利用意识，在校园节水的基础上，结合海绵城市建设理念，既要考虑“山水林田湖”的“大海绵”问题，还要考虑低影响开发这些分散的如校园、医院、小区、场院等“小海绵”的建设，使其在适应环境变化和自然灾害等方面具有弹性，因地制宜地探索“区域海绵体”水资源综合利用和技术途径。使水资源从收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用均得到有效控制和综合利用。

4 校园水资源综合利用实践

以嘉峪关市某中学既有校园绿色改造为案例，重点关注既有校园绿色改造过程中，雨水收集利用、污水收集治理和中水回用的技术措施。

（1）加强屋面路面的有组织排水。关键是加强规划区域内场地的竖向设计，对场地地形进行竖直方向的调整，充分利用和合理改造自然地形，合理选择设计标高，使之满足建设项目的使用功能要求，科学设置雨水的收集区域，排放路径，避免形成雨水汇积。（2）充分发挥绿化带、渗水砖的下渗功能。针对需要硬化的区域，要求铺设渗水砖或植草砖，设置下沉式绿化带，或在绿化带凸缘部分设置排水孔，方便雨水流入，严格控制绿化带填土高度，便于雨水流入。（3）有效消减路面雨水径流。减小路面坡度，设置格栅，阻断雨水地面径流，设置收集池，经初步沉淀、过滤后，排至景观河。屋面雨屋面有组织导入落水管，排至教学楼周围绿化带内。减少向校园道路排放，控制路面雨水径流总量。（4）利用下沉式广场、运动场临时调蓄雨水，设置下沉广场和运动场，或在广场和运动场凸缘部分设置排水孔，方便雨水流入，周边设置排水沟排及收集池，经初步沉淀、过滤后，排至景观河或景观湖。（5）设置水景工程作为永久调蓄设施。校区规划建设了景观河或景观湖，雨水通过收集和临时调蓄，经初步沉淀、过滤后排入，但该地区年降雨量不足200mm，蒸发量却高达2149mm。仅考收集存蓄雨水作为水景工程的补给水源，难以为继。需考虑使用非传统水源。（6）加强校区污水收集处理能力。本项目选用膜-生物反应器（MBR）技术。在艺术楼北侧空地上建造一座日处理量为200m3/天的污水处理站。MBR工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池，占地面积小，同时，活性污泥浓度可以大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应和降解。膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能。（7）以中水作为水景工程的主要补给水源。该校新校区现有师生3000余人，根据GB 50015—2010《建筑给水排水设计规范》中对公共建筑生活用水定额及小时变化系数的要求，本工程中教学楼每人每日最高生活用水定额40L，小时变化系数Kh=1.5，每天使用时间8h，生活用水排放量为153m3/d，因小时变化系数较大，每天使用时间较短，故选择处理能力为200m3/d的一体化污水处理设备。教学区生活污水经处理后的中水需达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，方可排至景观湖中。处理后的中水流量稳定，补给充足，多余时，还可用于绿化用水。

5 结束语

通过对项目案例研究，可得出以下结论，供今后甘肃河西地区新建绿色校园或既有校园绿色改造，乃至海绵城市建设作为借鉴。

（1）高度重视区域场地的竖向设计，充分利用和合理改造自然地形，提倡铺设渗水砖或渗水路面，提高雨水下渗能力，设置雨排装置，消减雨水径流，避免形成雨水汇积。（2）高度重视场地内雨水临时调蓄设施建设，提倡设置下沉式绿化带、广场和运动场。但需考虑临蓄雨水的沉淀、过滤和排出。（3）在有非传统水源补给的条件下，可规划建设水景工程，统筹建设雨水收集利用系统，构建“区域海绵体”，强化区域水资源综合利用，通过“区域海绵体”使降雨就地消纳和利用，减小城市水体污染和雨污排放处理压力。

基金项目：

嘉峪关市科技计划项目（17-67）。