建筑與小區(qū)雨水利用

1、建筑與小區(qū)雨水利用一、雨水利用的總體要求1 . 雨水利用的目標(biāo)、系統(tǒng)類別見表1雨水利用的目標(biāo)和系統(tǒng)類別表1 2 . 雨水利用徑流量(l雨水利用與控制徑流總量可根據(jù)式(1簡化計(jì)算: (1-1式中W 雨水設(shè)計(jì)徑流總量(m3;c 雨量徑流系數(shù),按表2取值;h y 設(shè)計(jì)降雨厚度(mm;F 匯水面積(hm2。其中徑流系數(shù)表2 式中的設(shè)計(jì)降雨厚度降雨厚度以日為單位計(jì)算。降雨厚度資料應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟趌0年以上降雨量統(tǒng)計(jì)確定,各地常年最大24h降雨厚度參見圖1。 (2設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期雨水入滲系統(tǒng)不宜小于2年。雨水收集回用系統(tǒng)宜為12年。雨水調(diào)蓄排放系統(tǒng)宜為2年。(3匯水面積匯水面積為小區(qū)內(nèi)的所有硬化面面積,包括屋

2、面、路面、廣場、停車場等。另外,景觀水體面也包括在內(nèi)。匯水面積按匯水面水平投影面積計(jì)算,即按照建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范的要求執(zhí)行。(4雨水設(shè)計(jì)流量應(yīng)按照下式來計(jì)算Q=m qF (1-2式中Q 雨水設(shè)計(jì)流量(L/s;m 雨量徑流系數(shù);q 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度(L/(s·hm2;F 匯水面積(hm2。公式(1-1雨水利用與控制徑流總量為匯水面上在設(shè)定的降雨時間段內(nèi)收集的總徑流量;公式(1-2雨水設(shè)計(jì)流量為匯水面上降雨高峰歷時內(nèi)匯集的徑流流量。二、雨水收集回用1 . 雨水收集回用設(shè)施的構(gòu)成與選用雨水收集回用設(shè)施的構(gòu)成與選用表3 圖2雨水收集回用系統(tǒng)組成示意 2 . 回用雨水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)回用雨水的COD

3、Cr和SS指標(biāo)應(yīng)滿足表4的規(guī)定,其余指標(biāo)應(yīng)符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。雨水處理后COD Cr和SS指標(biāo)表4 當(dāng)處理后的雨水同時用于多種用途時,其水質(zhì)應(yīng)按最高水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定。3 . 雨水收集系統(tǒng)(1屋面雨水收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算可按雨水排除系統(tǒng)方法,但需注意以下不同點(diǎn):1屋面雨水系統(tǒng)中設(shè)有棄流設(shè)施時,棄流設(shè)施服務(wù)的各雨水斗至該設(shè)施的管道長度宜相近。2當(dāng)雨水蓄水池設(shè)在室內(nèi)時,雨水收集管道上應(yīng)設(shè)置能重力排放到室外的超越管,超越轉(zhuǎn)換閥門宜能實(shí)現(xiàn)自動控制。(2向室外蓄水設(shè)施輸送屋面雨水的室外輸水管道,可用檢查口替代檢查井,管道設(shè)計(jì)流量的降雨重現(xiàn)期可按雨水蓄水池的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取值。(3向景觀水體排水的室外雨水排

4、水系統(tǒng),管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算可按室外排水系統(tǒng)的方法處理。4 . 初期徑流雨水棄流(1棄流設(shè)施的技術(shù)特性(見表5。棄流設(shè)施技術(shù)特性表5 (2屋面雨水宜進(jìn)行初期徑流棄流。在屋面雨水用做景觀水體補(bǔ)水時,若水體設(shè)有完善的水質(zhì)保持措施,可不做棄流(3初期徑流棄流量應(yīng)按照下墊面實(shí)測收集雨水的COD Cr、SS、色度等污染物濃度確定,當(dāng)無資料時,屋面棄流可采用2 - 3 mm徑流厚度,地面棄流可采用3 - 5mm徑流厚度。當(dāng)采用雨量計(jì)式棄流裝置時,屋面棄流降雨厚度可取4 - 6mm。(4初期徑流棄流量按下式計(jì)算: 式中W i設(shè)計(jì)初期徑流棄流景(m3;初期徑流厚度(mm;F匯水面積(hm2。(5棄流雨水可采用

5、下列方式之一處置:排入綠地;土壤入滲;排入雨水排水管道;排入污水管道,并采取措施確保污水不倒灌回棄流設(shè)施內(nèi)。5 . 粗過濾粗過濾設(shè)施主要去除固體漂浮物或顆粒物。粗過濾裝置見圖3 粗過濾一般分為兩個步驟:第一步,雨水中體積較大的雜物在第一個過濾室內(nèi)沉淀和攔截;第二步,雨水經(jīng)過裝有多個過濾器的隔離墻流入第二個過濾室。第二個過濾室內(nèi)進(jìn)行的是沉淀物與漂浮物的二次分離。較為干凈的雨水出流進(jìn)入蓄水池中,這樣可減少池中的沉積物。粗過濾裝置維護(hù)方便,清洗時只需將過濾壁上提取出,然后將沉淀物清除。6.雨水蓄存(1常用的雨水貯存設(shè)施有:景觀水體、鋼筋混凝土水池、形狀各異的成品水池水罐等,圖4為成品水池和水罐 圖4

6、成品水池和水罐(2景觀水體宜作為雨水貯存設(shè)施,水面和水體溢流水位之間的空間作為蓄存容積。(3雨水蓄水池、蓄水罐宜設(shè)置在室外地下。室外地下蓄水池(罐的人孔或檢查口應(yīng)設(shè)置防止人員落人水中的雙層井蓋。(4蓄水池可兼作自然沉淀池,兼做沉淀池時,應(yīng)滿足:進(jìn)水端均勻布水;出水端避免擾動沉積物;進(jìn)、出水管的設(shè)置不使水流短路。(5雨水蓄水池應(yīng)設(shè)溢流。設(shè)在室內(nèi)且溢流水位低于室外地面時,應(yīng)設(shè)置自動提升設(shè)備排除溢流雨水,溢流提升設(shè)備的排水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按50年降雨重現(xiàn)期5min降雨強(qiáng)度沒計(jì),并不得小于集雨屋面設(shè)計(jì)重現(xiàn)期降雨強(qiáng)度,同時溢流水位應(yīng)設(shè)報(bào)警。雨水蓄水池宜和中水原水調(diào)節(jié)水池分開設(shè)置。(6蓄水池貯水容積根據(jù)式(1計(jì)算,

7、其中降雨厚度取設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的最高日(24h降水厚度(7把式(1計(jì)算的雨水徑流總量與雨水回用系統(tǒng)的最大日用水量進(jìn)行比較,當(dāng)最大日用水量不足雨水徑流總量的40%時,則雨水蓄存量可減少,按雨水回用系統(tǒng)的日用水量的3倍取值。(8當(dāng)蓄水池設(shè)計(jì)貯水容積小于式(1計(jì)算的雨水徑流總量時,蓄水池的溢流水應(yīng)進(jìn)行入滲。入滲能力可按徑流總量與水池容積的差值計(jì)算。當(dāng)小區(qū)的外排雨水徑流沒有限量要求時,溢流水可不做入滲利用。7 . 雨水處理(1屋面雨水水質(zhì)處理根據(jù)原水水質(zhì)可選擇下列工藝流程:1雨水(初期徑流棄流景觀水體。2雨水初期徑流棄流雨水蓄水池沉淀雨水清水池植物澆灌、地面沖洗。3雨水初期徑流棄流雨水蓄水池沉淀過濾消毒雨水

8、清水池沖廁、車輛沖洗、娛樂性水景。4當(dāng)雨水用于冷卻塔補(bǔ)水或用戶對水質(zhì)有較高的要求時,增加相應(yīng)的深度處理措施。(2雨水用于景觀水體時,水體宜優(yōu)先采用生態(tài)處理方式凈化水質(zhì)、(3雨水消毒可參考中水系統(tǒng)。(4雨水凈化處理裝置的處理水量按式(3確定 (3式中Q y設(shè)施處理水量(m3/h;W y雨水供應(yīng)系統(tǒng)的最高日用雨水量(m3;T雨水處理設(shè)施的日運(yùn)行時間(h,可取24h當(dāng)無雨水清水池和高位水箱時,Q y可按回用雨水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)秒流量計(jì)8 . 雨水供應(yīng)系統(tǒng)(1管網(wǎng)的最高日雨水用量可參照中水章節(jié)的數(shù)據(jù)計(jì)算、(2雨水供應(yīng)系統(tǒng)必須設(shè)置補(bǔ)水,且應(yīng)符合下列要求:1應(yīng)設(shè)自動補(bǔ)水,補(bǔ)水來源可采用中水,也可采用生活飲用水(

9、景觀用水系統(tǒng)除外,中水補(bǔ)水的水質(zhì)應(yīng)滿足雨水供水系統(tǒng)的水質(zhì)要求。2補(bǔ)水流量應(yīng)滿足雨水中斷時系統(tǒng)的用水量要求。3補(bǔ)水應(yīng)在雨水供不應(yīng)求時進(jìn)行,控制方法參照中水系統(tǒng)補(bǔ)水的控制。(3雨水管網(wǎng)的供應(yīng)用戶范圍應(yīng)盡量地大,以便盡快降低雨水蓄水池的水位(4補(bǔ)水管道和雨水供水管道上均應(yīng)設(shè)水表計(jì)量(5衛(wèi)生安全措施:1雨水供水管道應(yīng)與生活飲用水管道完全分開設(shè)置。2采用生活飲用水補(bǔ)水時,清水池(箱內(nèi)的自來水補(bǔ)水管出水口應(yīng)高于清水池(箱內(nèi)溢流水位,其間距不得小于2.5倍補(bǔ)水管管徑,嚴(yán)禁采用淹沒式出水口補(bǔ)水;若向蓄水池(箱補(bǔ)水,補(bǔ)水管口應(yīng)設(shè)在池外,用喇叭口管把補(bǔ)水導(dǎo)入池中。3供水管道上不得裝設(shè)取水龍頭,當(dāng)設(shè)有取水口時,應(yīng)設(shè)

10、鎖具或?qū)ｉT開啟工具4水池(箱、閥門、水表、給水栓、取水口均應(yīng)有明顯的“雨水”標(biāo)識5供水管外壁應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定涂色或標(biāo)識。【例】某小區(qū)有屋面面積3.45萬m2,其中70%的屋面做雨水收集,回用于小區(qū)的雜用水。雜用水管網(wǎng)系統(tǒng)最高日用水量為449.1m3,其中沖廁 206.6 m3,綠化澆灑210 m3,洗車32.5 m3、補(bǔ)水采用小市政中水、當(dāng)?shù)?a重現(xiàn)期最大日降雨量為55mm。要求確定工程規(guī)模?！窘狻?l日雨水徑流量根據(jù)表2,屋面雨量徑流系數(shù)c取0.9,則屋面雨水24h徑流總量為 (2棄流雨水量考慮2mm初期徑流雨水棄流,則棄流雨水量為 (3蓄水池容積蓄水池有效容積為 復(fù)核:雨水最高日用量為449.

11、1 m3,占蓄水池有效容積的比例為 最高日雨水用量近似達(dá)到了蓄水池雨水量的40%,說明蓄水池容積設(shè)置合理,取整為1150 m3(4雨水處理設(shè)備雨水用途有沖廁和洗車,需要過濾處理。過濾設(shè)備規(guī)模根據(jù)日用水量確定,為 取整數(shù)20 m3 /h選擇過濾設(shè)備。三、雨水入滲1 . 雨水入滲系統(tǒng)的組成與技術(shù)特點(diǎn)雨水入滲系統(tǒng)的組成見表6和表7地面滲透系統(tǒng)表 6 地下滲透系統(tǒng)表 7 2 . 地面雨水收集地面雨水收集管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算可按雨水排除系統(tǒng)方法,但需注意以下不同點(diǎn):(1雨水口應(yīng)采用具有攔污截污功能的成品雨水口。(2雨水收集與輸送管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期應(yīng)與入滲設(shè)施的取值一致3 . 固體分離裝置地面或屋面

12、雨水在進(jìn)入埋地滲透設(shè)施之前,需要進(jìn)行沉砂處理,去除樹葉、泥砂等固體雜質(zhì)。常用裝置的隔離裝置有截污雨水口、泥砂分離裝置(圖5等。 圖5泥砂分離井4 . 雨水入滲設(shè)施(1滲透管溝(圖61滲透管溝宜采用穿孔塑料管、無砂混凝土管或排疏管等透水材料。塑料管的開孔率不小于15%,無砂混凝土管的孔隙率不小于20%。滲透管的管徑不小于150mm,檢查井之間的管道敷設(shè)坡度宜采用0.01-0.02;2蓄水層宜采用礫石,礫石外層應(yīng)采用土工布包覆;3滲透檢查井的間距不應(yīng)大于滲透管管徑的150倍。滲透檢查井的出水管標(biāo)高宜高于入水管口標(biāo)高,但不應(yīng)高于上游相鄰井的出水管口標(biāo)高。滲透檢查井應(yīng)設(shè)0.3m沉砂室;4滲透管溝不宜設(shè)

13、在行車路面下,設(shè)在行車路面下時覆土深度不應(yīng)小于0.7m;5地面雨水進(jìn)入滲透管前宜設(shè)滲透檢查井或集水滲透檢查井;6地面雨水集水宜采用滲透雨水口;7在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置測試段,長度宜為2-3m,兩端設(shè)置止水壁,測試段應(yīng)設(shè)注水孔和水位觀察孔。 圖6滲透管溝斷面圖示意圖(a管溝橫斷面(b管溝縱斷面(2滲透渠(圖71一般采用鏤空塑料模塊拼裝,空隙率高達(dá)95%,。2形狀布置靈活,布置方法需在有品牌的供貨商指導(dǎo)下進(jìn)行 圖7滲透渠(a鏤空塑料模塊拼裝(b各種形式布置的滲透渠 圖8鏤空塑料模塊滲透池3設(shè)在行車地面下時(承壓10t/m2,頂面覆土深度不應(yīng)小于0.8 m。(3滲透池(圖81一般采用鏤空塑料模塊拼裝,空隙

14、率高達(dá)95%。2設(shè)在停車場下時(承壓10t/m2,頂面覆土深度不應(yīng)小于0.8m。3池底設(shè)置深度遵從產(chǎn)品要求,但距地下水位不應(yīng)小于1.0m。5 . 入滲面積計(jì)算(1入滲設(shè)施的有效滲透面積應(yīng)為下列各部分有效滲透面積之和:1水平滲面按實(shí)際面積計(jì)算;2豎直滲透面按有效水位高度的1/2對應(yīng)的面積計(jì)算;3斜滲透面按有效水位高度的1/2所對應(yīng)的斜面實(shí)際面積計(jì)算;4地下滲透設(shè)施的頂面積不計(jì)。(2入滲設(shè)施的有效滲透面積應(yīng)滿足下式要求 (3設(shè)計(jì)雨水入滲量設(shè)計(jì)雨水入滲量根據(jù)式(1計(jì)算,其中降雨重現(xiàn)期不宜小于2年,降雨厚度按24h計(jì),匯水面積F為小區(qū)內(nèi)的總硬化面積扣除透水鋪裝地面面積。當(dāng)設(shè)有雨水回用系統(tǒng)時,還要扣除該

15、系統(tǒng)的匯水面積。W s=KJA s t s (4土壤滲透系數(shù)土壤滲透系數(shù)可根據(jù)建筑區(qū)的地質(zhì)勘探資料或現(xiàn)場實(shí)測確定,現(xiàn)場測定應(yīng)取穩(wěn)定滲透系數(shù)。當(dāng)資料不具備時,可參照表8采用。土壤滲透系數(shù)表8 (5滲透時間入滲池、入滲井可按3d計(jì)其他地下滲透設(shè)施按24h計(jì)。6 . 貯水容積計(jì)算(1入滲池、入滲井的貯水容積應(yīng)不小于設(shè)計(jì)雨水入滲量(2其他埋地滲透設(shè)施的貯水容積應(yīng)滿足下式要求: (5-1 上式又可以稱為滲流設(shè)施產(chǎn)流歷時內(nèi)的蓄積雨水量應(yīng)按下式計(jì)算:W p=max(W c -W s(5-2W p產(chǎn)流歷時內(nèi)的蓄積水量m3,產(chǎn)流歷時經(jīng)計(jì)算確定,并宜小于120min;W c滲透設(shè)備進(jìn)水量,m3;滲透設(shè)施進(jìn)水量應(yīng)按

16、下式計(jì)算,并不宜大于式(1中的日雨水設(shè)計(jì)徑流總量: (6式中F y 滲透設(shè)施受納的集水面積,hm 2F 0滲透設(shè)施的直接受水面積,hm 2,埋地滲透設(shè)施為0;t c 滲透設(shè)施的產(chǎn)流歷時,minq c 滲透設(shè)施的產(chǎn)流歷時對應(yīng)的暴雨強(qiáng)度,L/(s ·hm 2(3滲透設(shè)施的儲存容積宜按下式計(jì)算:kP s n W V V s 滲透設(shè)施的儲存容積,m 3;n k 填料的空隙率,不應(yīng)小于30%,無填料者取1。7 . 地面滲透設(shè)施的簡化計(jì)算(1硬化面上的雨水采用下凹綠地入滲時,可按硬化面積1:1配置下凹綠地,滲透面積和貯水容積可不再計(jì)算,視為滿足入滲要求。地下建筑頂面與覆土之間設(shè)有滲排設(shè)施時,地下

17、建筑頂面的下凹綠地也可按上述比例入滲硬化面雨水。(2透水鋪裝地面上的降雨視為能夠就地入滲,可不進(jìn)行計(jì)算。(3滲透池塘可按連續(xù)3日、7日或月降雨量平衡、計(jì)算雨水的貯存和滲透。8 . 計(jì)算例題北京某小區(qū)有1000m 2 (0.1hm 2的屋面雨水需要采用地下滲透,滲透設(shè)施為鏤空塑料模塊滲透渠,空隙率95%,土壤為粉土。試計(jì)算所需的滲透面積和設(shè)施總?cè)莘e。 解(1日雨水徑流量設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期取2年,北京市最大日降雨厚度為86mm,根據(jù)表2,屋面雨量徑流系數(shù)c 取0.9,則屋面雨水日徑流總量為 (2滲透面積設(shè)計(jì)雨水入滲量取日雨水徑流量,滲透時間取24h (24×3600s 查表8確定滲透系數(shù),取

18、5×10-6m/s ;綜合安全系數(shù)=0.6。則滲透面積為 滲透面積A s 按300 m 2設(shè)置(3滲透渠進(jìn)水量北京地區(qū)降雨強(qiáng)度公式 屋面流量徑流系數(shù)c 取1,滲透設(shè)施進(jìn)水量 設(shè)降雨歷時和滲透渠的進(jìn)水時間相等,當(dāng)為60min 時,有降雨強(qiáng)度 滲透渠進(jìn)水量 分別計(jì)算各個歷時的進(jìn)水量,填入表9第3欄。當(dāng)降雨歷時為155min 時,日降雨徑流量(77.4m 3全部進(jìn)入滲透設(shè)施中,不會再隨時間增加(4入滲量表9 中第4欄是滲透設(shè)施中的雨水入滲量,隨時間線性增長。當(dāng)t c 為60min 時,入滲量為 (5貯水容積表9中第5欄是滲透設(shè)施中累積起來的待滲雨水量,為進(jìn)水量與入滲量之差,隨著降雨歷時的增加,累積水量不斷增加,在155min 達(dá)到最大,為69.0m 3。根據(jù)式(5,貯水容積 由于貯存空間的空隙率為95%,需貯存容積為kP s n W V = 69.01/0.95=72.6(m 3 設(shè)計(jì)參數(shù)取73m 3滲透渠貯水量計(jì)算表 表9 四、雨水調(diào)蓄排放1 . 雨水的調(diào)蓄排放系統(tǒng)由雨水收集管網(wǎng)、調(diào)蓄池、排水管道組成。調(diào)蓄池應(yīng)盡量利用天然洼地、池塘、景觀水體等地面設(shè)施,條件不具備時,可采用地下調(diào)蓄池、地下調(diào)蓄池設(shè)有進(jìn)水口、出水口和人孔,見圖9