机场飞行区雨水排放与综合利用的应用研究

涂夏明 姚 倩

(上海国际机场股份有限公司，上海 201207)

1 概述

民航机场一般分为空侧区域和陆侧区域，空侧区域主要包含跑道、滑行道、联络道、机坪及停机位等航空器活动区域，陆侧区域主要包括航站区、工作区、交通中心等区域。机场建设过程中高强度的开发，对原有的自然水文特征和水生态环境改变较大，极端暴雨天气下，可能导致排水不畅，出现机场飞行区内积水、局部“被淹”等内涝情况，给机场安全稳定运行带来隐患[1]。为避免上述问题发生，机场飞行区内通常采取强排的方式快速将雨水排入周边水域，解决机场内涝问题。

从长期来看，飞行区雨水周边水域会造成大量相对优质的水资源直排浪费，同时雨水挟带的污染物进入周边水域会对水质环境造成危害。因此，对飞行区收集的雨水进行适当处理后再利用是有必要的，既能够实现机场水资源的综合利用，又可改善机场周边水域环境，满足绿色机场规划导则关于统筹利用各种水资源，减少雨水排放量的要求[2]。本文主要通过介绍机场飞行区雨水的排放方式及其综合利用的途径，为绿色机场建设过程中水资源的综合利用提供参考。

2 雨水排放

飞行区域内的雨水排放涉及航空器活动的安全运行，机场设计建造过程中均会重点考虑。目前，机场飞行区域的雨水排放主要采用一级或多级形式的排水系统组成，实现雨水的快速排放，确保飞行区域运行安全。同时，针对飞行区不同区域的功能差异和突发环境事件的要求，需对飞行区的雨水进行分区、分类收集，考虑局部污染物组分复杂的初期雨水和事故废水的合理收集与处置，减少雨水外排所携带的污染物和后续雨水资源再利用的处理成本。

2.1 排放形式

为解决空侧区域内涝问题，机场通常采取一级或多级排水形式组成的排水系统，通过不同排水设施的错峰调蓄，实现雨水有序排放，具体的排水形式主要由沟渠、管涵、调蓄水池、景观湖(人工湖)、泵站等设施组成。因飞行区域占地面积大，雨水排放一般采用分区收集、分区排放的方式，各区域内的雨水通过排水沟渠或管涵的形式汇入调蓄水池或生态水塘进行雨水调蓄，最终通过泵站强排的方式进入周边水域；如局部汇聚雨量不大，通过排水沟渠也可直排；对于降雨量丰富、雨水排放量大的机场，可能采用两级或多级的排水形式，实现雨水错峰排放和径流总量控制的目的，避免洪涝灾害的发生。华东某国际机场采用两级排水体系实施雨水错峰排放，通过在飞行区跑道两端设置调蓄水池，收集不同区域内汇集的雨水，在调蓄水池内部实现雨水的错峰缓冲，通过泵站排入河道，最后通过河道的缓冲和泵闸外排，很好的解决了飞行区雨水排放问题，国内青岛新机场、成都新机场及北京大兴机场均采用此类似的雨水排放设施，既可避免内涝，又可为后续的雨水综合利用创造条件。

2.2 注意事项

考虑到飞行区雨水的排放和回收再利用，需尽量减少雨水径流时携带的污染物。针对除冰坪、飞机清洗等区域，应考虑雨水和污水独立排放系统。专用除冰坪和飞机清洗区域的初期雨水因含大量污染物需进入污水管网，经弃流的后期雨水进入雨水排放管网。Jaiyeola研究表明[3]，通过对收集机场径流中含除冰液的溶液进行分析测试可知，其溶液中BOD5的浓度达到24 500 mg/L，除冰液使用时须有除冰液回收装置，避免大量除冰液进入雨水管网，对水环境系统造成危害。专用除冰坪和清洗区域初期雨水的弃流可以考虑通过雨污水管线阀门自动切换的形式实现，通过关闭雨水阀门开启污水阀门将初期雨水切换至雨水管网，弃流后的雨水通过开启雨水阀门关闭污水阀门的形式进入雨水管网。针对客货机坪区域，此区域涉及飞机加油、登机桥及特种设备和车辆的使用及维修，机坪地面可能存在大量油渍的风险；同时，为保障飞机正常安全运行，机位除冰作业仍有发生，因此客货机坪区域的初期雨水可以考虑在雨水管网中间设置截流缓冲池暂存初期雨水，弃流后的雨水进入雨水沟渠排放，暂存的初期雨水经隔油预处理后进入污水管网处理或经处理后达标排放或回用。

飞行区域内占地面积较大，不同区域的雨水进行分类、分区收集排放，通过雨、污水的切换，实现局部污染较严重区域的初期雨水进入污水管网的目的，降低雨水外排时携带的污染物含量，减少后续雨水综合利用的生产成本。

2.3 应急事故池

机场飞行区作为保障客、货运等航空器进出港的重要活动区域，各类操作均有特别要求，特别是消防安全要求。一般民航机场飞行区内消防设置需满足民航运输机场消防安全的特别要求。在满足消防安全要求的同时需考虑飞行区出现突发事故后对环境产生的影响，特别是事故废水的排放，此部分废水一旦进入雨水系统将会对周边水域环境产生巨大危害。因此，机场飞行区应结合雨、污水管网的设计，考虑在飞行区合理位置设置事故应急水池，如出现事故灾害，产生的事故废水可以进入应急水池临时存储，等待后续合规处置，减轻事故对环境的损害，提升事故应急管理水平。

事故水池规划设计时也可考虑具有接收初期雨水的功能，特别是机坪区域的初期雨水，事故水池收集的初期雨水可以排入市政污水管网或自建的污水处理厂达标处理后排放或回用。

3 雨水回收再利用

3.1 雨水组分

天然雨水具有硬度低、有机污染物少等优点。雨水降落后进入屋面和地面形成屋面和地面雨水，受地表冲刷和径流等影响，雨水中会含有悬浮物和少量其他污染物质，但相对生活和工业污水等其他水资源利用来说仍较为优质。彭晶等[4]分析天津滨海机场航站楼收集的雨水可知，屋面雨水水质较好，可直接用于杂用水使用。胡先琼等[5]通过对深圳机场收集的5场雨水取样分析可知，初期雨水相比后期雨水来说较差，但总体雨水水质较好，其中雨水不同时间段的COD平均浓度为52 mg/L，BOD5平均浓度为4.4 mg/L，氨氮平均浓度为0.42 mg/L，总磷浓度均值为0.25 mg/L，石油类小于0.5 mg/L。

3.2 处理工艺

通过上述雨水检测指标浓度可知，雨水水质总体较好，参照GB/T 18920—2002城市污水再生利用城市杂用水水质标准和GB/T 18921—2019城市污水再生利用 景观环境用水水质标准的回用水指标要求，采用常规物化工艺处理即可满足回用标准要求。地表收集的雨水经排水管线汇入调蓄水池，水池水体接收面积增大，流速降低，雨水携带的大量悬浮颗粒物在此沉淀下来，经初步净化后的雨水进入集水池进行调蓄均质，通过后续加药絮凝沉淀和深度过滤后，最终进行消毒后出水，用于机场杂用水或景观水等非与人身接触的日常用水，也可用于空调循环冷却系统的补水，雨水回用可大大节省市政用水量，实现水资源的循环利用。具体处理工艺流程如图1所示。某机场雨水经上述工艺处理后的出水水质用于城市杂用水，其水质浊度为1.16 NTU，BOD5质量浓度为0.80 mg/L，氨氮质量浓度小于0.1 mg/L，溶解性总固体质量浓度为550 mg/L，其他出水指标均满足杂用水水质回用标准的要求。

3.3 雨水再利用

Isabella等[6]研究表明大型机场的年用水量相当于一个小镇的年用水量，随着旅客吞吐量的不断增加，机场的耗水量将会给市政供水带来巨大压力。目前，机场供水主要集中用于航站楼、办公楼、空调冷却系统、生活用水、绿化灌溉、消防及其他用途，其中杂用水、景观用水等不与人直接接触的用水量大，且用水水质要求不高，满足回用标准即可，这为雨水资源的再利用提供条件[7]。

3.3.1冲厕用水

航站楼作为旅客进出港的人员密集型场所，厕所冲洗水用量较大，作为非接触式用水，完全可以采用处理后满足杂用水标准的雨水代替市政水用于卫生间的冲厕使用，考虑雨水季节性，市政用水作为备用水源。为避免雨水和市政用水的混淆，可以借鉴浦东机场添加蓝色食用色素的办法，在用于冲厕的回用雨水中添加食用色素，避免使用时的混乱和旅客产生不适感。当然具备条件的办公区域同样可以采用处理后的雨水冲厕。

3.3.2绿化和道路浇洒用水

机场区域内占地面积大，为保证区域内绿化和市容卫生环境，需使用大量水用于绿化浇灌和道路浇洒，满足杂用水水质标准的雨水完全可以作为绿化和道路浇洒使用，达到水资源节约和循环利用的目的。

3.3.3冷却系统用水

机场能源保障的空调冷却系统运行时因水分蒸发、飘溢、定期排污等因素造成的水量损失较大，需大量补充市政用水，特别是夏季高温期间。根据GB 50555—2010民用建筑节水设计标准关于雨水作为非传统水源再利用的要求可知，满足相应循环水水质要求的雨水，可作为建筑空调冷却系统运行时的补充用水，飞行区内收集处理后的雨水一旦用于冷却系统的补水可大大节省市政用水量。

3.3.4其他用途

机场区域内其他的非与人身接触的用水均可考虑采用回用雨水替代，比如：一般民航中大型机场飞行区内均需设置环形的消防供水管网，当火灾事故发生后，启动消防稳压泵，满足消防救援需求，经处理后满足需求标准的雨水可以供给消防救援的补水和应急使用，提升消防保障能力。飞机降落时会在跑道上面残留胶泥，跑道停航后需定期进行清理，常用跑道除胶的方式主要为车载式高压水冲洗，此用途对水质要求不高，且作业频繁，完全可以考虑使用经处理后的雨水作为高压水的来源；机场内特种车辆及办公车辆较多，如有设置洗车区域，汽车冲洗用水同样可以使用回收的雨水，还包括景观水池用水等。

当然，机场雨水资源的再利用需结合当地降雨量、飞行区安全运行等因素共同考虑，特别是旱季雨水较少时调蓄水池雨水资源不足的情况；法兰克福机场通过采用收集的雨水和河道湖水作为双向水源来解决旱季雨水较少时的水资源综合利用问题[8]。

4 结论与建议

飞行区雨水资源的再利用是实现机场水资源综合利用的重要方式，通过设置调蓄水池、景观湖等方式实现雨水错峰调节，既达到了解决飞行区内涝问题的目的，又可实现水资源的合理收集和综合利用，大大降低市政用水量，还保护了机场周边水域的环境质量，具有较好的社会经济效益，同时也符合绿色机场和四型机场对水资源的规划要求。因此，飞行区雨水资源的再利用具有较大的利用潜力。

飞行区雨水资源再利用还处在初步阶段，作为民航机场的敏感区域，需结合机场安全运行、雨水供给端及使用端进行综合考虑，在进行雨水资源再利用工程时可先行局部试点项目，特别是南方年均降雨量较大且有条件的机场可考虑先行先试，针对新建机场可以考虑参照海绵城市建设的理念，利用低影响开发原则进行雨水排放和综合利用的规划，为民航机场的绿色可持续发展提供保障。