山東建筑大學(xué)新校區(qū)雨水資源潛力分析

山東建筑大學(xué)新校區(qū)雨水資源潛力分析

天然雨水具有硬度低、污染物少等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過處理和一定處理后，可用于各種水源和地下水的補(bǔ)充和恢復(fù)。大學(xué)校園區(qū)匯水面積大，水質(zhì)較好，是一種較理想的雨水源。目前我國(guó)大學(xué)校園區(qū)雨水的利用研究剛剛起步，還沒有一個(gè)較完善的雨水利用模式。本文以山東建筑大學(xué)新校區(qū)的雨水收集利用方案為例，為高校校園雨水利用提供參考。1學(xué)校建筑分布山東建筑大學(xué)位于山東省省會(huì)濟(jì)南，學(xué)校占地134.88hm2，建筑面積670000m2，建筑密度12.6%，學(xué)校有圖書館、計(jì)算中心、實(shí)驗(yàn)樓、辦公樓以及大學(xué)生活動(dòng)中心，田徑運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等占地面積比較大的建筑。2雨水集流介質(zhì)設(shè)計(jì)雨水資源理論潛力應(yīng)為該區(qū)域的降水總量，其計(jì)算公式為：式中：Rt——年雨水資源的理論潛力（m3）;由上式計(jì)算建筑屋頂、道路、綠地等雨水集流介質(zhì)的雨水資源理論潛力。其中濟(jì)南市多年平均降雨量為665mm，不同地面的雨水資源理論潛力數(shù)據(jù)見表1。雨水資源的開發(fā)必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，一方面，要滿足一定區(qū)域內(nèi)的需求；另一方面，開發(fā)規(guī)模要有一個(gè)合適的程度，決不能超過雨水資源的承載力。建筑屋頂、道路、綠化面積水資源開發(fā)程度分別為45%、45%、7.5%。據(jù)此，山東建筑大學(xué)校園建筑屋頂、道路、綠化面積雨水資源可開發(fā)潛力見表1。3年降水量目前雨水利用主要是滿足雜用水需求，即綠地澆灌、道路噴灑、汽車沖洗等。大學(xué)校區(qū)中的雜用水，主要是用于綠地澆灌和道路噴灑。根據(jù)校園綠地道路面積，按照《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》雜用水標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算其年用水量，每平方米每次用水1.5L，每年按6個(gè)月，每月按30天計(jì)算，具體計(jì)算過程如下：綠化年用水量：澆灑道路年用水量：年總雜用水量：山東建筑大學(xué)新校區(qū)雜用水年需水量108594m3，雨水資源理論潛力為每年341943m3，建筑屋頂、道路、綠化面積雨水資源可開發(fā)潛力為每年95595m3，基本可以滿足雜用水的需水量，不足部分可以配以中水站所處理的中水作為補(bǔ)給。4關(guān)于雨水綜合利用的研究4.1直接使用雨水4.1.1屋頂雨水利用屋面雨水水質(zhì)較好，徑流量大、便于收集利用。宿舍樓區(qū)、教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)等建筑屋面雨水在經(jīng)過初期棄流裝置將初期徑流排出后可采用絮凝沉淀工藝進(jìn)行處理，工藝簡(jiǎn)便、易操作且處理效果較好。處理后的雨水可用于道路噴灑、建筑周圍綠地澆灌等雜用。根據(jù)山東建筑大學(xué)校園雨污分流的排水體系，可在建筑物周圍的雨水集水井的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬地下空間，建造地下雨水貯水池。初期棄流后的屋面雨水經(jīng)雨水斗、雨水立管和過濾器過濾后注入貯水池，貯水池兼具有貯藏、調(diào)節(jié)、沉淀的作用。同時(shí)在地下設(shè)施中設(shè)置提升泵站，提升泵站將收集處理后的雨水打入中水集水井，作為中水的補(bǔ)給水源之一，用于樓宇前綠地澆灌和道路噴灑。屋頂雨水除了建立收集系統(tǒng)直接收集利用外，還可以通過建立屋頂綠化系統(tǒng)，直接凈化雨水，用于建筑內(nèi)沖廁、建筑周圍綠地澆灌等雜用。屋頂綠化就是利用建筑屋頂?shù)拿娣e覆土種植植物，形成屋頂庭院，是園林建設(shè)的形式之一。充分開發(fā)屋頂空間，實(shí)現(xiàn)屋頂綠化，建設(shè)花園式屋頂不僅有利于美化校園景觀，更有利于減少初期雨水徑流所造成的污染，同時(shí)可以一定程度上減少雨水構(gòu)筑物設(shè)施，如初期棄流裝置、雨水處理系統(tǒng)等設(shè)施，更有利于實(shí)現(xiàn)屋面雨水的綜合利用。但屋頂花園式雨水利用工程需要綜合考慮屋頂承重能力及屋頂防水性等因素，就目前山東建筑大學(xué)校園內(nèi)已有的建筑而言并不適合采用屋頂綠化，因此建議在后期工程建設(shè)時(shí)要注意屋頂結(jié)構(gòu)尤其是其承重和防水能力的設(shè)計(jì)。4.1.2湖北側(cè)綠雨水生態(tài)處理大學(xué)校區(qū)校園道路雨水不同于城市道路雨水，污染物、油漬等物質(zhì)較少，處理工藝流程較為簡(jiǎn)單。山東建筑大學(xué)新校區(qū)地勢(shì)有一定的坡度，西南高東北低，便于道路雨水收集。道路雨水可在雨水口處過濾，攔截道路上的樹葉、煙頭、懸浮固體等雜物，并使之最終流入雨水貯水池。雨水貯水池依據(jù)地勢(shì)可建在映雪湖北側(cè)綠地處，將通過道路兩側(cè)用于收集排放雨水的管線進(jìn)行改造，直接將管線鋪至雨水貯水池下方；另外綠地溢流出的雨水經(jīng)下凹式綠地雨水明水溝排入雨水管線，與道路雨水一起進(jìn)入雨水貯水池，后經(jīng)過自然沉淀及混凝作用使雨水進(jìn)行初步處理，再利用泵站將貯水池內(nèi)的雨水提升至映雪湖南側(cè)入水口外，在湖水南側(cè)水域?qū)τ晁鲞M(jìn)一步的生態(tài)處理。具體做法如下：將南側(cè)湖域用隔水板分隔成若干小單元，在各個(gè)小型單元內(nèi)種植作用不同的水生植物以進(jìn)一步凈化雨水，根據(jù)工藝流程及觀賞效果的需要，分配布置植物優(yōu)勢(shì)種和點(diǎn)綴種，各植物床、植物塘單元以優(yōu)勢(shì)種命名，具體流程如圖1所示。其中芡實(shí)對(duì)CODcr、BOD5等有降解作用，睡蓮對(duì)CODcr等有降解作用，蘆葦、鳶尾、旱傘蓮、香蒲和水蔥等植物根系對(duì)重金屬具有吸收作用，荷花則對(duì)砷、汞、懸浮物等具有吸收作用。此外，在映雪湖大面積區(qū)域內(nèi)放養(yǎng)具有觀賞價(jià)值和具有水質(zhì)檢測(cè)作用的魚類，一方面增加生態(tài)效果另一方面檢測(cè)雨水水質(zhì)是否達(dá)到要求。4.2連續(xù)使用雨水4.2.1下凹式綠地草坪地面低于路面的入滲量比高于地面時(shí)多2～3倍。在相對(duì)標(biāo)高設(shè)計(jì)上采取“建筑物>硬化地面>綠地>排水口”的模式，即通常所說(shuō)的下凹式綠地。目前，各種綠地多為上凸式或平地式，為促進(jìn)雨水下滲，校園綠地標(biāo)高宜低于道路標(biāo)高，規(guī)劃建設(shè)下凹式綠地，將校園綠地建成天然的匯集池。下凹式綠地具有蓄滲雨水、削減洪峰流量、過濾水質(zhì)和防止水土流失等優(yōu)點(diǎn)，是雨水利用的重要途徑之一。下凹式綠地可以減少灌溉次數(shù)和灌溉量。此外，以往道路必備的大量配套雨水井和雨水管也可以大大減少。山東建筑大學(xué)新校區(qū)大多為上凸式或平地式綠地，對(duì)這兩種類型不同的綠地有著相似的改造方法，一是可在綠地邊緣或中央設(shè)置雨水明溝，以防止雨量較大時(shí)造成綠地雨水溢流至道路或人行道，另一種方法是選擇冷季性草坪或耐旱、耐踐踏及保持水土性較強(qiáng)的植被以增加雨水在綠地的滲透量。4.2.2基地系統(tǒng)鋪筑對(duì)于校園內(nèi)的地面鋪設(shè)，應(yīng)首先遵循一個(gè)原則，即盡量減少鋪地材料的使用面積，盡可能保留可滲透性的土壤或綠地，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同鋪地的性質(zhì)，選擇適宜的透水性鋪地。透水性鋪地是指能使雨水直接滲入路基的人工鋪筑路面，一般有較好的透水、透氣性能，雨水可直接滲透到地下。對(duì)植物而言，透水性鋪地能改善植物生長(zhǎng)條件和生存環(huán)境，增加根系生長(zhǎng)深度，加快植物的生長(zhǎng)速度，增強(qiáng)抗逆性，直接減少對(duì)人工灌溉的需求。透水性鋪地還能調(diào)節(jié)溫度和濕度，改善校園生態(tài)環(huán)境。大學(xué)校園可采用嵌草鋪地、植草磚鋪地、植草板鋪設(shè)、路面透水性鋪裝、滲透設(shè)施鋪設(shè)等方式，與下凹式綠地不同點(diǎn)在于這幾種雨水間接利用方式都需要人為鋪設(shè)雨水構(gòu)筑物以促進(jìn)雨水的下滲，植草磚、植草板需要設(shè)置適合當(dāng)?shù)厍闆r的孔徑以利于孔洞中草種的生長(zhǎng)，路面透水、滲透設(shè)施則需要設(shè)置以透水性混凝土和PVC管等為主要原料的滲透性鋪設(shè)以促進(jìn)雨水進(jìn)一步下滲。5校園雨水利用體系山東建筑大學(xué)新校區(qū)建筑屋頂、道路、綠化面積雨水資源可開發(fā)潛力為每年95595m3，而校園雜用水年需水量108594m3。因此，該校通過道路、綠地、屋面收集的雨水，可以基本滿足