建筑与小区雨水利用

1、建筑与小区雨水利用一、雨水利用的总体要求1 . 雨水利用的目标、系统类别见表1雨水利用的目标和系统类别表1 2 . 雨水利用径流量(l雨水利用与控制径流总量可根据式(1简化计算: (1-1式中W 雨水设计径流总量(m3;c 雨量径流系数,按表2取值;h y 设计降雨厚度(mm;F 汇水面积(hm2。其中径流系数表2 式中的设计降雨厚度降雨厚度以日为单位计算。降雨厚度资料应根据当地近期l0年以上降雨量统计确定,各地常年最大24h降雨厚度参见图1。 (2设计降雨重现期雨水入渗系统不宜小于2年。雨水收集回用系统宜为12年。雨水调蓄排放系统宜为2年。(3汇水面积汇水面积为小区内的所有硬化面面积,包括屋

2、面、路面、广场、停车场等。另外,景观水体面也包括在内。汇水面积按汇水面水平投影面积计算,即按照建筑给水排水设计规范的要求执行。(4雨水设计流量应按照下式来计算Q=m qF (1-2式中Q 雨水设计流量(L/s;m 雨量径流系数;q 设计暴雨强度(L/(s·hm2;F 汇水面积(hm2。公式(1-1雨水利用与控制径流总量为汇水面上在设定的降雨时间段内收集的总径流量;公式(1-2雨水设计流量为汇水面上降雨高峰历时内汇集的径流流量。二、雨水收集回用1 . 雨水收集回用设施的构成与选用雨水收集回用设施的构成与选用表3 图2雨水收集回用系统组成示意 2 . 回用雨水的水质标准回用雨水的COD

3、Cr和SS指标应满足表4的规定,其余指标应符合国家现行相关标准的规定。雨水处理后COD Cr和SS指标表4 当处理后的雨水同时用于多种用途时,其水质应按最高水质标准确定。3 . 雨水收集系统(1屋面雨水收集系统的设计和计算可按雨水排除系统方法,但需注意以下不同点:1屋面雨水系统中设有弃流设施时,弃流设施服务的各雨水斗至该设施的管道长度宜相近。2当雨水蓄水池设在室内时,雨水收集管道上应设置能重力排放到室外的超越管,超越转换阀门宜能实现自动控制。(2向室外蓄水设施输送屋面雨水的室外输水管道,可用检查口替代检查井,管道设计流量的降雨重现期可按雨水蓄水池的设计重现期取值。(3向景观水体排水的室外雨水排

4、水系统,管道系统的设计与计算可按室外排水系统的方法处理。4 . 初期径流雨水弃流(1弃流设施的技术特性(见表5。弃流设施技术特性表5 (2屋面雨水宜进行初期径流弃流。在屋面雨水用做景观水体补水时,若水体设有完善的水质保持措施,可不做弃流(3初期径流弃流量应按照下垫面实测收集雨水的COD Cr、SS、色度等污染物浓度确定,当无资料时,屋面弃流可采用2 - 3 mm径流厚度,地面弃流可采用3 - 5mm径流厚度。当采用雨量计式弃流装置时,屋面弃流降雨厚度可取4 - 6mm。(4初期径流弃流量按下式计算: 式中W i设计初期径流弃流景(m3;初期径流厚度(mm;F汇水面积(hm2。(5弃流雨水可采用

5、下列方式之一处置:排入绿地;土壤入渗;排入雨水排水管道;排入污水管道,并采取措施确保污水不倒灌回弃流设施内。5 . 粗过滤粗过滤设施主要去除固体漂浮物或颗粒物。粗过滤装置见图3 粗过滤一般分为两个步骤:第一步,雨水中体积较大的杂物在第一个过滤室内沉淀和拦截;第二步,雨水经过装有多个过滤器的隔离墙流入第二个过滤室。第二个过滤室内进行的是沉淀物与漂浮物的二次分离。较为干净的雨水出流进入蓄水池中,这样可减少池中的沉积物。粗过滤装置维护方便,清洗时只需将过滤壁上提取出,然后将沉淀物清除。6.雨水蓄存(1常用的雨水贮存设施有:景观水体、钢筋混凝土水池、形状各异的成品水池水罐等,图4为成品水池和水罐 图4

6、成品水池和水罐(2景观水体宜作为雨水贮存设施,水面和水体溢流水位之间的空间作为蓄存容积。(3雨水蓄水池、蓄水罐宜设置在室外地下。室外地下蓄水池(罐的人孔或检查口应设置防止人员落人水中的双层井盖。(4蓄水池可兼作自然沉淀池,兼做沉淀池时,应满足:进水端均匀布水;出水端避免扰动沉积物;进、出水管的设置不使水流短路。(5雨水蓄水池应设溢流。设在室内且溢流水位低于室外地面时,应设置自动提升设备排除溢流雨水,溢流提升设备的排水标准应按50年降雨重现期5min降雨强度没计,并不得小于集雨屋面设计重现期降雨强度,同时溢流水位应设报警。雨水蓄水池宜和中水原水调节水池分开设置。(6蓄水池贮水容积根据式(1计算,

7、其中降雨厚度取设计重现期的最高日(24h降水厚度(7把式(1计算的雨水径流总量与雨水回用系统的最大日用水量进行比较,当最大日用水量不足雨水径流总量的40%时,则雨水蓄存量可减少,按雨水回用系统的日用水量的3倍取值。(8当蓄水池设计贮水容积小于式(1计算的雨水径流总量时,蓄水池的溢流水应进行入渗。入渗能力可按径流总量与水池容积的差值计算。当小区的外排雨水径流没有限量要求时,溢流水可不做入渗利用。7 . 雨水处理(1屋面雨水水质处理根据原水水质可选择下列工艺流程:1雨水(初期径流弃流景观水体。2雨水初期径流弃流雨水蓄水池沉淀雨水清水池植物浇灌、地面冲洗。3雨水初期径流弃流雨水蓄水池沉淀过滤消毒雨水

8、清水池冲厕、车辆冲洗、娱乐性水景。4当雨水用于冷却塔补水或用户对水质有较高的要求时,增加相应的深度处理措施。(2雨水用于景观水体时,水体宜优先采用生态处理方式净化水质、(3雨水消毒可参考中水系统。(4雨水净化处理装置的处理水量按式(3确定 (3式中Q y设施处理水量(m3/h;W y雨水供应系统的最高日用雨水量(m3;T雨水处理设施的日运行时间(h,可取24h当无雨水清水池和高位水箱时,Q y可按回用雨水管网的设计秒流量计8 . 雨水供应系统(1管网的最高日雨水用量可参照中水章节的数据计算、(2雨水供应系统必须设置补水,且应符合下列要求:1应设自动补水,补水来源可采用中水,也可采用生活饮用水(

9、景观用水系统除外,中水补水的水质应满足雨水供水系统的水质要求。2补水流量应满足雨水中断时系统的用水量要求。3补水应在雨水供不应求时进行,控制方法参照中水系统补水的控制。(3雨水管网的供应用户范围应尽量地大,以便尽快降低雨水蓄水池的水位(4补水管道和雨水供水管道上均应设水表计量(5卫生安全措施:1雨水供水管道应与生活饮用水管道完全分开设置。2采用生活饮用水补水时,清水池(箱内的自来水补水管出水口应高于清水池(箱内溢流水位,其间距不得小于2.5倍补水管管径,严禁采用淹没式出水口补水;若向蓄水池(箱补水,补水管口应设在池外,用喇叭口管把补水导入池中。3供水管道上不得装设取水龙头,当设有取水口时,应设

10、锁具或专门开启工具4水池(箱、阀门、水表、给水栓、取水口均应有明显的“雨水”标识5供水管外壁应按设计规定涂色或标识。【例】某小区有屋面面积3.45万m2,其中70%的屋面做雨水收集,回用于小区的杂用水。杂用水管网系统最高日用水量为449.1m3,其中冲厕 206.6 m3,绿化浇洒210 m3,洗车32.5 m3、补水采用小市政中水、当地1a重现期最大日降雨量为55mm。要求确定工程规模。【解】(l日雨水径流量根据表2,屋面雨量径流系数c取0.9,则屋面雨水24h径流总量为 (2弃流雨水量考虑2mm初期径流雨水弃流,则弃流雨水量为 (3蓄水池容积蓄水池有效容积为 复核:雨水最高日用量为449.

11、1 m3,占蓄水池有效容积的比例为 最高日雨水用量近似达到了蓄水池雨水量的40%,说明蓄水池容积设置合理,取整为1150 m3(4雨水处理设备雨水用途有冲厕和洗车,需要过滤处理。过滤设备规模根据日用水量确定,为 取整数20 m3 /h选择过滤设备。三、雨水入渗1 . 雨水入渗系统的组成与技术特点雨水入渗系统的组成见表6和表7地面渗透系统表 6 地下渗透系统表 7 2 . 地面雨水收集地面雨水收集管道系统的设计和计算可按雨水排除系统方法,但需注意以下不同点:(1雨水口应采用具有拦污截污功能的成品雨水口。(2雨水收集与输送管道系统的设计降雨重现期应与入渗设施的取值一致3 . 固体分离装置地面或屋面

12、雨水在进入埋地渗透设施之前,需要进行沉砂处理,去除树叶、泥砂等固体杂质。常用装置的隔离装置有截污雨水口、泥砂分离装置(图5等。 图5泥砂分离井4 . 雨水入渗设施(1渗透管沟(图61渗透管沟宜采用穿孔塑料管、无砂混凝土管或排疏管等透水材料。塑料管的开孔率不小于15%,无砂混凝土管的孔隙率不小于20%。渗透管的管径不小于150mm,检查井之间的管道敷设坡度宜采用0.01-0.02;2蓄水层宜采用砾石,砾石外层应采用土工布包覆;3渗透检查井的间距不应大于渗透管管径的150倍。渗透检查井的出水管标高宜高于入水管口标高,但不应高于上游相邻井的出水管口标高。渗透检查井应设0.3m沉砂室;4渗透管沟不宜设

13、在行车路面下,设在行车路面下时覆土深度不应小于0.7m;5地面雨水进入渗透管前宜设渗透检查井或集水渗透检查井;6地面雨水集水宜采用渗透雨水口;7在适当的位置设置测试段,长度宜为2-3m,两端设置止水壁,测试段应设注水孔和水位观察孔。 图6渗透管沟断面图示意图(a管沟横断面(b管沟纵断面(2渗透渠(图71一般采用镂空塑料模块拼装,空隙率高达95%,。2形状布置灵活,布置方法需在有品牌的供货商指导下进行 图7渗透渠(a镂空塑料模块拼装(b各种形式布置的渗透渠 图8镂空塑料模块渗透池3设在行车地面下时(承压10t/m2,顶面覆土深度不应小于0.8 m。(3渗透池(图81一般采用镂空塑料模块拼装,空隙

14、率高达95%。2设在停车场下时(承压10t/m2,顶面覆土深度不应小于0.8m。3池底设置深度遵从产品要求,但距地下水位不应小于1.0m。5 . 入渗面积计算(1入渗设施的有效渗透面积应为下列各部分有效渗透面积之和:1水平渗面按实际面积计算;2竖直渗透面按有效水位高度的1/2对应的面积计算;3斜渗透面按有效水位高度的1/2所对应的斜面实际面积计算;4地下渗透设施的顶面积不计。(2入渗设施的有效渗透面积应满足下式要求 (3设计雨水入渗量设计雨水入渗量根据式(1计算,其中降雨重现期不宜小于2年,降雨厚度按24h计,汇水面积F为小区内的总硬化面积扣除透水铺装地面面积。当设有雨水回用系统时,还要扣除该

15、系统的汇水面积。W s=KJA s t s (4土壤渗透系数土壤渗透系数可根据建筑区的地质勘探资料或现场实测确定,现场测定应取稳定渗透系数。当资料不具备时,可参照表8采用。土壤渗透系数表8 (5渗透时间入渗池、入渗井可按3d计其他地下渗透设施按24h计。6 . 贮水容积计算(1入渗池、入渗井的贮水容积应不小于设计雨水入渗量(2其他埋地渗透设施的贮水容积应满足下式要求: (5-1 上式又可以称为渗流设施产流历时内的蓄积雨水量应按下式计算:W p=max(W c -W s(5-2W p产流历时内的蓄积水量m3,产流历时经计算确定,并宜小于120min;W c渗透设备进水量,m3;渗透设施进水量应按

16、下式计算,并不宜大于式(1中的日雨水设计径流总量: (6式中F y 渗透设施受纳的集水面积,hm 2F 0渗透设施的直接受水面积,hm 2,埋地渗透设施为0;t c 渗透设施的产流历时,minq c 渗透设施的产流历时对应的暴雨强度,L/(s ·hm 2(3渗透设施的储存容积宜按下式计算:kP s n W V V s 渗透设施的储存容积,m 3;n k 填料的空隙率,不应小于30%,无填料者取1。7 . 地面渗透设施的简化计算(1硬化面上的雨水采用下凹绿地入渗时,可按硬化面积1:1配置下凹绿地,渗透面积和贮水容积可不再计算,视为满足入渗要求。地下建筑顶面与覆土之间设有渗排设施时,地下

17、建筑顶面的下凹绿地也可按上述比例入渗硬化面雨水。(2透水铺装地面上的降雨视为能够就地入渗,可不进行计算。(3渗透池塘可按连续3日、7日或月降雨量平衡、计算雨水的贮存和渗透。8 . 计算例题北京某小区有1000m 2 (0.1hm 2的屋面雨水需要采用地下渗透,渗透设施为镂空塑料模块渗透渠,空隙率95%,土壤为粉土。试计算所需的渗透面积和设施总容积。 解(1日雨水径流量设计降雨重现期取2年,北京市最大日降雨厚度为86mm,根据表2,屋面雨量径流系数c 取0.9,则屋面雨水日径流总量为 (2渗透面积设计雨水入渗量取日雨水径流量,渗透时间取24h (24×3600s 查表8确定渗透系数,取

18、5×10-6m/s ;综合安全系数=0.6。则渗透面积为 渗透面积A s 按300 m 2设置(3渗透渠进水量北京地区降雨强度公式 屋面流量径流系数c 取1,渗透设施进水量 设降雨历时和渗透渠的进水时间相等,当为60min 时,有降雨强度 渗透渠进水量 分别计算各个历时的进水量,填入表9第3栏。当降雨历时为155min 时,日降雨径流量(77.4m 3全部进入渗透设施中,不会再随时间增加(4入渗量表9 中第4栏是渗透设施中的雨水入渗量,随时间线性增长。当t c 为60min 时,入渗量为 (5贮水容积表9中第5栏是渗透设施中累积起来的待渗雨水量,为进水量与入渗量之差,随着降雨历时的增加,累积水量不断增加,在155min 达到最大,为69.0m 3。根据式(5,贮水容积 由于贮存空间的空隙率为95%,需贮存容积为kP s n W V = 69.01/0.95=72.6(m 3 设计参数取73m 3渗透渠贮水量计算表 表9 四、雨水调蓄排放1 . 雨水的调蓄排放系统由雨水收集管网、调蓄池、排水管道组成。调蓄池应尽量利用天然洼地、池塘、景观水体等地面设施,条件不具备时,可采用地下调蓄池、地下调蓄池设有进水口、出水口和人孔,见图9