高校用水特性研究—以河北建筑工程学院为例

邓大鹏 赵志丽

(河北建筑工程学院,河北 张家口 075000)

0 引 言

河北建筑工程学院位于河北省张家口市,占地面积54万平方米,总建筑面积为28万平方米,在校教职工785人,学生14274人.该城市气候干燥,降水量较少,雨水利用效率较低;学校用水人群密集,用水时间规律,校园绿化率较高,用水消耗量大.依据校园智能数字化管理系统,总结校区用水规律以及找出存在的供水不平衡与漏水现象,提出完善节水的具体措施方案.

1 校园建筑用水数据

校园用水分为两部分:一部分是来自市政管网,这是生活用水的来源,另一部分是中水站处理后的中水,主要用于冲厕和绿化.

按照不同建筑的用途可将校园建筑分为以下几类:教学办公楼用水、宿舍用水、食堂用水、浴室用水、绿化用水、其他用水.通过读取具体各类的用水量和总用水量,计算各类用水的比例.调取河北建筑工程学院3月初到6月底的用水量,如表1,分析四个月以来的校园总体用水与每月用水,根据自来水与中水的利用两部分探讨用水比例结构.

表1 河北建筑工程学院3-6月用水量(单位m3)

2 校园建筑用水分析

2.1 自来水

2.1.1 校园总体用水分析

如图1所示,河北建筑工程学院的用水量占比最大的是绿化用水,占比58.5%,其次是宿舍用水,占比26%,食堂与办公楼用水相差不大,分别占比7.2%和7%,浴室占比1.3%,教学楼占比极少,基本可忽略不计.

图1 河北建筑工程学院用水占比

通过与其他地区高校用水比例进行对比,可知高校用水量最大的应是宿舍用水,在40%左右,而河北建筑工程学院的宿舍用水仅占比26%,绿化用水占比超一半以上,存在着用水比例不平衡的状况,办公楼、食堂及浴室用水情况在正常范围内.

2.1.2 逐日用水分析

对绿化用水、宿舍用水、食堂与办公楼用水进行逐日分析,用水量变化分别如图2、图3、图4、图5所示.

图2 绿化给水逐日用水量 图3 宿舍给水逐日用水量

图4 食堂给水逐日用水量图 图5 办公楼给水逐日用水量

由图2可以看出,绿化给水量每日用水量在1500～2000m3/d居多,从5月开始用水量下降,下降后用水量在500m3/d以内,与温度升高,夏天降雨增多及灌溉需水量减少有关.

由图3可以看出,宿舍给水每日用水在500m3/d上下,偶尔出现峰值,可能存在漏损,整体相对平稳.

由图4可以看出食堂给水每日用水量分布在100～125m3/d之间,总体相对均匀.

由图5可知办公楼给水每日用水基本在120m3/d上下,偶尔出现个别250m3/d以上的高峰.

2.2 中水

2.2.1 校园总体中水分析

如图1所示,河北建筑工程学院的中水占比最大的是宿舍用水,占比75.8%,一部分用于绿化,占比20.3%,其余建筑中水占比3.9%.宿舍是学生生活最聚集、时间最长的场所,中水主要用于冲厕,其中主要集中用于宿舍.中水站出的水量远远小于水表的记录水量,说明有大量的自来水用于冲厕补充,除去中水站处理废水的转化率低不足以供给使用之外,还存在着宿舍冲厕装置老化、不灵活现象,导致冲厕有一定的水资源浪费.绿化是该校用水占比最大部分,并且可以由中水灌溉,一部分中水用于绿化,可节约一定经济成本.

2.2.2 逐日用水分析

对宿舍中水、绿化中水进行逐日用水分析,用水量变化图分别如图6、图7所示.

图6 绿化中水逐日用水量 图7 宿舍中水逐日用水量

由图6可知,绿化中水用量在3月份出现低谷,4月开始在400m3/d左右,6月开始下降,与温度升高,夏天降雨,放假有关.

由图7可知宿舍中水用水量在18m3/h左右,相对稳定,晚上11点左右出现最高峰.

3 校园用水评价

完成用水量分析后,可知绿化用水是该校园用水最大用水,并超出一定标准.针对绿化灌溉,构建评价指标体系,结合实际情况,邀请行业相关人士对目前绿化浇灌从设施、后勤保障、信息化程度等多方面进行打分,全面、准确地对绿化用水做出评价,如表2.

表2 绿化给水用水评价

利用矩阵判断标度(1～9标度法)对指标进行两两打分,再做一致性检验.

一致性检验:由判断矩阵计算出相对重要性权重,再将特征向量进行一致性检验.

计算判断矩阵最大特征根:

(1)

检验偏离一致性CI:

(2)

一致性指标CR:

CR=CI/RI

(3)

当CR<0.1时,则一致性检验合格,否则重新计算到CR<0.1.

表3 准则层A对目标层O权重计算

表4 指标层B对目标层A1权重计算

表5 指标层B对目标层A2权重计算

表6 指标层B对目标层A3权重计算

通过两层权重计算,得到在绿化给水用水评价指标的综合权重.

表7 综合权重计算

4 校园节水措施

4.1 完善水表数据上传智慧管理平台

在分析数据过程中,发现管理平台有数据缺失现象,如4号宿舍楼中水、给水数据和副教的给水数据,而这些建筑中水表都已安装完毕并无损坏,数据却无法上传,需进一步排查原因.

平台计量体系存在数据重复、混乱现象.此现象在中水数据中尤为明显,主要是因为中水站产水数量不足以供给学校冲厕与绿化需求,补充了大量自来水;水表数据显示也存在重复计量现象,上传数据不够精准.

4.2 降低不合理用水量

现阶段高校皆是节水型高校,但仍存在设备不灵活现象.根据宿舍楼逐时变化图可知,夜晚偶会出现用水峰值,其原因为冲厕装备失灵,该现象目前在宿舍十分常见,更换冲厕设备可减少用水损失.

减少绿化用水可大大减少该校总用水量.由绿化给水用水评价可知,用水投资对绿化用水影响最大,其次为设备量测精度和设施覆盖度,可将用水投资适当减少用来维护、提升浇灌设施,进而减少绿化用水.

4.3 提高中水回用效率

目前河北建筑工程学院中水站采用厌氧-缺氧-好氧工艺(A-A-O)进行污废水处理,每日出水量远远小于需求量.不断提高中水回用效率是节水型绿色校园的追求,提高一个百分点即可增加不少用水量,从而减少自来水补充,达到节水目的.与此同时,可增加雨水回收利用,通过设计储水池等收集雨水并进行处理利用.

5 结 语

建设节水型绿色校园也是国家绿色发展重要组成部分,离不开技术与道德的共同提升.通过建立智慧管控平台记录用水数据、发现漏损现象是建设节水型校园的第一步;在合理范围内调整用水结构、加强用水管理、更换节水器具是下一步;提高中水站处理水平、提升灌溉效率、加强节水思想是长远战略.