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【摘 要】西安市为缺水城市，应尽快开展雨水利用，雨水的有效利用有利于节水，蓄洪滞洪，修复水环境.本文着重对城市小区雨水利用方案进行了分析，并对某小区方案进行了设计探讨。
【关键词】城市小区；雨水利用；方案；设计
Discussion on Design Scheme of Rainwater Utilization in Urban District of Xi'an
Xu Xue-jiang
（Shaanxi Huarui survey design limited liability company Xi'an Shaanxi 710000）
【Abstract】Xi 'an for water shortage city， rainwater to use， should be undertaken as soon as possible to the utilization of rainwater is conducive to saving water， flood storage flood detention， repair the water environment. This article emphatically to the urban district rainwater utilization plan were analyzed， and the design scheme of a district.
【Key words】Urban area；Rainwater utilization；Xcheme；Design
1. 雨水利用及其意義
从20世纪80年代到90年代约20年时间，随着城市化带来的水资源短缺和生态环境恶化，现代城市雨水利用受到越来越多的重视，许多国家开展了相关的研究和不同规模的工程应用，在技术上领先的国家已进入到标准化和产业化的阶段。中国城市雨水利用起步较晚，但也显示出良好的发展势头，北京在这方面已走到全国前列。回收利用雨水成为一种既经济又实用的水资源开发方式，城市小区雨水资源利用可以节省生活用水，减少水费和排污费，避免内涝，改善小区生态环境。在夏季西安雨量集中，同时城市绿化、道路广场浇洒、冲厕需水量增大，水面蒸发量也大，完全可以根据这一特点来开展城市小区的雨水回收利用。
2. 西安市雨水的特点
2.1 降雨特点。
西安市处于干湿气候的过度带，属半干旱地区， 西安市全市多年平均降雨量583.7 mm左右，西安主要降水季节5～10月，占全年的78%，其中7～9月的雨量占全年的47%，年最大降雨量903.2mm（1983年），年最小降雨量312.2mm（1995年），降水在年际和年内分布不均。
2.2 雨水水质。
一般来说，对于城区雨水主要有屋面、道路、绿地3种汇流介质，在这3种汇流介质中，地面径流雨水水质较差，绿地径流雨水基本以渗透为主，可收集的雨量有限，相比较而言屋面雨水水质较好，径流量大，便于收集利用，其利用价值最高。对西安地区的研究表明，不同材料屋面及不同等级路面的初期雨水径流的污染程度相差较大，如SBS防水卷材的屋面径流污染比刚性屋面、架空板屋面严重，城市道路径流比小区内道路污染严重。所以在雨水利用设计时，往往将初期污染严重的雨水弃流，优先利用屋面雨水，并在雨水落水管上添加筛网等以保证水质。
3. 城市小区雨水利用设计方案的确定
3.1 小区雨水利用系统。
（1）雨水利用一般由土壤入渗系统、收集回用系统、蓄存排放系统三种基本系统组成。土壤入渗系统由雨水收集、入渗设施等组成，把雨水转化为土壤水、地下水；收集回用系统由雨水收集、贮存和处理、回用供水管网组成，将雨水进行收集、储存、净化，用于小区杂用等。蓄存排放系统由雨水收集、贮存设施和排放设施等组成，将雨水暂时储存起来，削减峰量，延长排放时间。
（2）系统之间可任意组合利用。因而小区雨水利用系统可能的方案有：土壤入渗、收集回用、蓄存排放、土壤入渗+收集回用、土壤入渗+蓄存排放。
土壤入渗：对土壤渗透性要求较高。可以采取低绿地、渗透浅沟、渗透井、渗透塘等多种措施。此方案用于小区绿地、林带较为合适。
（3）收集回用：将雨水收集后作为中水水源。此种方案适用于用水要求的缺水地区。
（4）蓄存排放；将一定重现期的暴雨雨水暂时加以储存，以达到削峰目的。适用于暴雨频繁区，有天然蓄存条件的区域。
（5）土壤入渗+收集回用：将部分雨水收集回用，多余的雨水按渗透来设计，适用于有用水要求的缺水地区，收集水量大于回用需水量的小区。
（6）土壤入渗+蓄存排放：将在一定重现期下雨水按渗透进行设计，超过渗透能力的进行蓄存后排放或直接排放，达到安全排放暴雨的目的。适用于土壤渗透能力较好，无回用水要求的小区。
（7）在设计渗透设施时，还应对该地区污染的敏感程度和地基承载情况进行论证，必要时要对雨水水质、地下水位和水质进行监测。根据不同情况，也可进行初期雨水弃流、截污、沉淀、植被缓冲带等控制措施。西安市是缺水地区，应充分利用雨水资源。西安市区土壤主要以黄绵土为主，土层深厚，质地均匀，透水性好，具有很好的蓄水保水功能；西安地区地下水埋藏较深，多数地区大于10米，这是采用雨水渗透的有利条件，不利条件西安多数地区土质是湿陷性黄土，研究表明黄土湿陷的内因是黄土本身的微观结构、颗粒组成及矿化结构，外因是在水溶作用和压力共同作用下，导致粘粒的胶结强度降低，因而在湿陷性黄土地区建筑物附近采用渗透方案要慎重，设计时要严格遵守湿陷性黄土设计规范。
3.2 小区雨水利用方案的选择。 雨水系统是小区给排水系统中的一个子系统，方案选取时应做水量平衡分析，其目的是根据水量盈亏平衡情况对雨水收集利用、渗透、排放等进行合理分配，从而确定各部分的设计规模。水量平衡分析可以按年、月或雨季两场雨之间平均间隔天数等来分析计算。在水量平衡的基础上还应进行技术经济分析，因地制宜地采用雨水利用的措施。主要因素有：小区的水源及用水量、地下水位、地形、水文地质情况。
3.3 雨水处理工艺和规模的选定。
（1）研究表明，城市雨水径流因径流表面材料、气温、降雨量、降雨强度、降雨间隔时间等条件不同而变化；不同的用途也要求不同的水质标准和水量，故应根据收集雨水水质和用水水质标准来确定净化工艺和规模，在试验的基础上进行技术经济分析比较后确定。典型的工艺有：
（2）屋面雨水→滤网→初期雨水弃流→蓄水池自然沉淀→过滤→消毒→供水调节池
3.4 可收集的雨水量计算。
Q=Ψ×α×β×A×（H×10-3）
式中 Q——年平均可利用雨量
Ψ——径流系数，屋面、地面取0.9，绿地取0.15
α——季节折减系数
β——初期弃流系数
A——集雨面积，（m2）
H——年平均降雨量，（mm）
α取0.78，在西安市因为5～10月降雨量大，占全年78%；β取0.86，β=1-初期弃雨量×年利用降雨次数/年平均降雨量=1-2×40/583.7=0.86
4. 北郊某小區城市雨水利用方案探讨
4.1 工程概况：该小区位于北郊太华路，小区东南地势较低。规划有28栋高层5栋，小高层5栋，六层砖混21栋，分三期实施。该小区规划占地面积102900m2，其中建筑占地31000m2，绿化占地36015m2，道路、广场占地 34285 m2，水面占地1600 m2。小区多层屋面为SBS卷材屋面，高层屋面为刚性屋面。
4.2 水量平衡分析：
按一年进行水量平衡分析，按4.4公式计算。
（1）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小区杂用水考虑。
根据相关定额，绿化用水取2.0 L/（m2.次），浇洒道路用水定额取1.0 L/s/（m2.次），都按每天一次考虑，计算需水量，结果见表1：
表1
可收集雨量（m3） 需雨水量（m3） 总需水量（m3）
屋面 路地面 共收集雨量绿化喷洒道路10924128022300612965 6171 19136
从表中可以看出，总需水量大于屋面可收集雨水量，而小于屋面与路面可收集雨量之和。
（2）按屋面雨水回用景观用水考虑。
用于观赏的水景面积1600m2，按池深1米，溢流水位0.5米考虑，5～10月每月换水2次考虑，每次换水量1/2，换水量需9600 m3，，水景可调蓄水量800 m3。。
屋面雨水量大于景观换水量，是可以满足夏季水景补水的。路地面收集的雨水量虽然也可以满足景观补水，但径流水质相对较脏，一般不直接利用。
（3）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小区杂用和景观补水考虑。
可收集水量23006 m3小于需水量28736 m3。，显然不能满足。
4.3 雨水利用方案的选取：
（1）该小区东南地势较低，对雨水的收集极为有利。小区地下水位较低，可土质为自重Ⅱ级湿陷性黄土，建筑物附近的雨水入渗要慎重考虑。根据水量平衡分析结果，有三个方案可供选用，1、屋面雨水收集回用于景观用水，路地面雨水排入小区雨水管网，入渗方式仅考虑绿地的自然入渗；2、屋面雨水和路地面雨水全部收集，净化后用于小区绿化、浇洒、洗车等，其余的雨水充分利用绿地净化和贮蓄的能力，向绿地汇集，超出绿地调蓄和渗透能力的雨水溢流排入市政排水管，水面可调蓄大于重现期的暴雨；3、屋面雨水和除停车场外的路地面雨水全部收集，净化后用于小区绿化、浇洒等，其余的雨水直接排入市政排水管，仅考虑绿地的自然入渗，水面可调蓄大于重现期的暴雨。显然，方案一投资最为经济，最终方案和处理工艺的选取要经过全面的技术经济比较和对小区雨水水质的分析后做出。
（2）以方案一为例，将屋面用水于景观用水的水量为9600 m3，以西安市自来水价2.45元/ m3，可节约资金23520元。
5. 结语
5.1 西安市是缺水性城市，早日启动雨水利用，可以节约用水，蓄洪滞洪，修复城市水环境和改善城市生态环境，可部分解决城市水资源短缺，推动水资源的可持续发展。
5.2 在城市雨水汇流面中，由屋面雨水水质较好，应优先收集利用。其中架空板、刚性屋面水质优于卷材屋面。
5.3 西安市5～10月份的降雨量比较集中，小区雨水可以就地收集利用，以满足小区绿化、浇洒道路、冲洗汽车、景观用水。
5.4 城市小区方案选取要根据因地制宜，经过水量平衡分析和技术经济比较，以优化雨水收集处理系统。
5.5 国家应尽快出台雨水利用方面的规范，以方便工程人员。
【关键词】城市小区；雨水利用；方案；设计
Discussion on Design Scheme of Rainwater Utilization in Urban District of Xi'an
Xu Xue-jiang
（Shaanxi Huarui survey design limited liability company Xi'an Shaanxi 710000）
【Abstract】Xi 'an for water shortage city， rainwater to use， should be undertaken as soon as possible to the utilization of rainwater is conducive to saving water， flood storage flood detention， repair the water environment. This article emphatically to the urban district rainwater utilization plan were analyzed， and the design scheme of a district.
【Key words】Urban area；Rainwater utilization；Xcheme；Design
1. 雨水利用及其意義
从20世纪80年代到90年代约20年时间，随着城市化带来的水资源短缺和生态环境恶化，现代城市雨水利用受到越来越多的重视，许多国家开展了相关的研究和不同规模的工程应用，在技术上领先的国家已进入到标准化和产业化的阶段。中国城市雨水利用起步较晚，但也显示出良好的发展势头，北京在这方面已走到全国前列。回收利用雨水成为一种既经济又实用的水资源开发方式，城市小区雨水资源利用可以节省生活用水，减少水费和排污费，避免内涝，改善小区生态环境。在夏季西安雨量集中，同时城市绿化、道路广场浇洒、冲厕需水量增大，水面蒸发量也大，完全可以根据这一特点来开展城市小区的雨水回收利用。
2. 西安市雨水的特点
2.1 降雨特点。
西安市处于干湿气候的过度带，属半干旱地区， 西安市全市多年平均降雨量583.7 mm左右，西安主要降水季节5～10月，占全年的78%，其中7～9月的雨量占全年的47%，年最大降雨量903.2mm（1983年），年最小降雨量312.2mm（1995年），降水在年际和年内分布不均。
2.2 雨水水质。
一般来说，对于城区雨水主要有屋面、道路、绿地3种汇流介质，在这3种汇流介质中，地面径流雨水水质较差，绿地径流雨水基本以渗透为主，可收集的雨量有限，相比较而言屋面雨水水质较好，径流量大，便于收集利用，其利用价值最高。对西安地区的研究表明，不同材料屋面及不同等级路面的初期雨水径流的污染程度相差较大，如SBS防水卷材的屋面径流污染比刚性屋面、架空板屋面严重，城市道路径流比小区内道路污染严重。所以在雨水利用设计时，往往将初期污染严重的雨水弃流，优先利用屋面雨水，并在雨水落水管上添加筛网等以保证水质。
3. 城市小区雨水利用设计方案的确定
3.1 小区雨水利用系统。
（1）雨水利用一般由土壤入渗系统、收集回用系统、蓄存排放系统三种基本系统组成。土壤入渗系统由雨水收集、入渗设施等组成，把雨水转化为土壤水、地下水；收集回用系统由雨水收集、贮存和处理、回用供水管网组成，将雨水进行收集、储存、净化，用于小区杂用等。蓄存排放系统由雨水收集、贮存设施和排放设施等组成，将雨水暂时储存起来，削减峰量，延长排放时间。
（2）系统之间可任意组合利用。因而小区雨水利用系统可能的方案有：土壤入渗、收集回用、蓄存排放、土壤入渗+收集回用、土壤入渗+蓄存排放。
土壤入渗：对土壤渗透性要求较高。可以采取低绿地、渗透浅沟、渗透井、渗透塘等多种措施。此方案用于小区绿地、林带较为合适。
（3）收集回用：将雨水收集后作为中水水源。此种方案适用于用水要求的缺水地区。
（4）蓄存排放；将一定重现期的暴雨雨水暂时加以储存，以达到削峰目的。适用于暴雨频繁区，有天然蓄存条件的区域。
（5）土壤入渗+收集回用：将部分雨水收集回用，多余的雨水按渗透来设计，适用于有用水要求的缺水地区，收集水量大于回用需水量的小区。
（6）土壤入渗+蓄存排放：将在一定重现期下雨水按渗透进行设计，超过渗透能力的进行蓄存后排放或直接排放，达到安全排放暴雨的目的。适用于土壤渗透能力较好，无回用水要求的小区。
（7）在设计渗透设施时，还应对该地区污染的敏感程度和地基承载情况进行论证，必要时要对雨水水质、地下水位和水质进行监测。根据不同情况，也可进行初期雨水弃流、截污、沉淀、植被缓冲带等控制措施。西安市是缺水地区，应充分利用雨水资源。西安市区土壤主要以黄绵土为主，土层深厚，质地均匀，透水性好，具有很好的蓄水保水功能；西安地区地下水埋藏较深，多数地区大于10米，这是采用雨水渗透的有利条件，不利条件西安多数地区土质是湿陷性黄土，研究表明黄土湿陷的内因是黄土本身的微观结构、颗粒组成及矿化结构，外因是在水溶作用和压力共同作用下，导致粘粒的胶结强度降低，因而在湿陷性黄土地区建筑物附近采用渗透方案要慎重，设计时要严格遵守湿陷性黄土设计规范。
3.2 小区雨水利用方案的选择。 雨水系统是小区给排水系统中的一个子系统，方案选取时应做水量平衡分析，其目的是根据水量盈亏平衡情况对雨水收集利用、渗透、排放等进行合理分配，从而确定各部分的设计规模。水量平衡分析可以按年、月或雨季两场雨之间平均间隔天数等来分析计算。在水量平衡的基础上还应进行技术经济分析，因地制宜地采用雨水利用的措施。主要因素有：小区的水源及用水量、地下水位、地形、水文地质情况。
3.3 雨水处理工艺和规模的选定。
（1）研究表明，城市雨水径流因径流表面材料、气温、降雨量、降雨强度、降雨间隔时间等条件不同而变化；不同的用途也要求不同的水质标准和水量，故应根据收集雨水水质和用水水质标准来确定净化工艺和规模，在试验的基础上进行技术经济分析比较后确定。典型的工艺有：
（2）屋面雨水→滤网→初期雨水弃流→蓄水池自然沉淀→过滤→消毒→供水调节池
3.4 可收集的雨水量计算。
Q=Ψ×α×β×A×（H×10-3）
式中 Q——年平均可利用雨量
Ψ——径流系数，屋面、地面取0.9，绿地取0.15
α——季节折减系数
β——初期弃流系数
A——集雨面积，（m2）
H——年平均降雨量，（mm）
α取0.78，在西安市因为5～10月降雨量大，占全年78%；β取0.86，β=1-初期弃雨量×年利用降雨次数/年平均降雨量=1-2×40/583.7=0.86
4. 北郊某小區城市雨水利用方案探讨
4.1 工程概况：该小区位于北郊太华路，小区东南地势较低。规划有28栋高层5栋，小高层5栋，六层砖混21栋，分三期实施。该小区规划占地面积102900m2，其中建筑占地31000m2，绿化占地36015m2，道路、广场占地 34285 m2，水面占地1600 m2。小区多层屋面为SBS卷材屋面，高层屋面为刚性屋面。
4.2 水量平衡分析：
按一年进行水量平衡分析，按4.4公式计算。
（1）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小区杂用水考虑。
根据相关定额，绿化用水取2.0 L/（m2.次），浇洒道路用水定额取1.0 L/s/（m2.次），都按每天一次考虑，计算需水量，结果见表1：
表1
可收集雨量（m3） 需雨水量（m3） 总需水量（m3）
屋面 路地面 共收集雨量绿化喷洒道路10924128022300612965 6171 19136
从表中可以看出，总需水量大于屋面可收集雨水量，而小于屋面与路面可收集雨量之和。
（2）按屋面雨水回用景观用水考虑。
用于观赏的水景面积1600m2，按池深1米，溢流水位0.5米考虑，5～10月每月换水2次考虑，每次换水量1/2，换水量需9600 m3，，水景可调蓄水量800 m3。。
屋面雨水量大于景观换水量，是可以满足夏季水景补水的。路地面收集的雨水量虽然也可以满足景观补水，但径流水质相对较脏，一般不直接利用。
（3）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小区杂用和景观补水考虑。
可收集水量23006 m3小于需水量28736 m3。，显然不能满足。
4.3 雨水利用方案的选取：
（1）该小区东南地势较低，对雨水的收集极为有利。小区地下水位较低，可土质为自重Ⅱ级湿陷性黄土，建筑物附近的雨水入渗要慎重考虑。根据水量平衡分析结果，有三个方案可供选用，1、屋面雨水收集回用于景观用水，路地面雨水排入小区雨水管网，入渗方式仅考虑绿地的自然入渗；2、屋面雨水和路地面雨水全部收集，净化后用于小区绿化、浇洒、洗车等，其余的雨水充分利用绿地净化和贮蓄的能力，向绿地汇集，超出绿地调蓄和渗透能力的雨水溢流排入市政排水管，水面可调蓄大于重现期的暴雨；3、屋面雨水和除停车场外的路地面雨水全部收集，净化后用于小区绿化、浇洒等，其余的雨水直接排入市政排水管，仅考虑绿地的自然入渗，水面可调蓄大于重现期的暴雨。显然，方案一投资最为经济，最终方案和处理工艺的选取要经过全面的技术经济比较和对小区雨水水质的分析后做出。
（2）以方案一为例，将屋面用水于景观用水的水量为9600 m3，以西安市自来水价2.45元/ m3，可节约资金23520元。
5. 结语
5.1 西安市是缺水性城市，早日启动雨水利用，可以节约用水，蓄洪滞洪，修复城市水环境和改善城市生态环境，可部分解决城市水资源短缺，推动水资源的可持续发展。
5.2 在城市雨水汇流面中，由屋面雨水水质较好，应优先收集利用。其中架空板、刚性屋面水质优于卷材屋面。
5.3 西安市5～10月份的降雨量比较集中，小区雨水可以就地收集利用，以满足小区绿化、浇洒道路、冲洗汽车、景观用水。
5.4 城市小区方案选取要根据因地制宜，经过水量平衡分析和技术经济比较，以优化雨水收集处理系统。
5.5 国家应尽快出台雨水利用方面的规范，以方便工程人员。