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银城西堤国际小区雨水收集利用与景观水循环处理的设计研究

文章来源:海西给排水 发布时间:2018-08-01 08:16:05 阅读次数:1076 次 [关闭]

关丹桔

(南京城镇建筑设计咨询有限公司副总工程师 教授级高级工程师)


一、前言

银城.西堤国际位于南京河西新城核心区域,项目占地总面积约28.8万平方米,总建筑面积约70万平方米,毗邻奥体中心,整个社区被道路自然划分为6个组团。每个组团都设计了雨水收集系统,用于绿化、景观水补水,并设计晴天利用雨水处理设备对景观水进行循环处理。本文重点介绍银城•西堤国际第六区的雨水收集利用研究与景观水循环处理设计。

二、雨水利用可行性分析

  1)用地规模和景观用水量估算。用雨水作为景观用水水源的关键在于是否有足够的雨水量。银城•西堤国际第六区雨水主要来源于屋面、路面以及水景水面本身。根据小区规划,用地面积为40615平方米,屋面与路面面积之和约占用地面积的40%,绿化面积: 16107平方米,南京地区平均降雨量每年在1030mm左右,经计算,利用收集的雨水可完全满足3055平方米景观水面的补充需求,景观水面约占用地面积的7.5%。

 

2)雨水汇集半径。雨水收集过程为屋面→水落管→雨水井→雨水管道→调节池;或者路面→雨水口→雨水管道→调节池。不论雨水来自于屋面还是路面,进入雨水管道后,均以重力流汇入调节池。

3)景观水池水深。景观水面水深问题常常是由建筑、景观和工艺设计者之间协商解决。从建筑设计角度看,景观水池的使用功能是观赏,如果水面较大、水深过浅,则缺乏厚重感,会有一种一览无余的缺憾;如果水深过大,尤其在居住区内,往往会产生不安全因素。从工艺设计角度看,水深过浅,日照直射至池底,夏季容易滋生藻类,所以,倾向于水深大些,以使水体表面和底部产生温差,利于培养纵向生态环境。小区景观水池设计应兼顾管理安全性和景观观赏性,分上下二个池,上池深为0.3m至0.5m,景观水池“腰部”有一个跌水堰,跌水堰的下游水面深度略大,兼做雨水调蓄容积。

 

三、雨水的收集与调蓄

1)雨水收集系统设计

①配水和回水管道布置。本项目雨水收集直接利用小区雨水管道收集雨水。由雨水水落管收集屋面雨水,雨水口收集路面和绿地雨水。小区屋面防水材料为非沥青防水屋面,以避免造成雨水水质的污染。天沟和水落管采用UPVC塑料管材。小区道路两侧雨水口采用水篦,以拦截大块杂质,保持管道通畅。

景观用水采用循环处理的方式。配合水面景观设计,在一端设置入水口,在另一端设置回水口,尽可能地避免死水区。在回水总管末端设不锈钢格栅。格栅不宜过大,方便清理。

②阳台排水处理。小区建成后,有些居民将洗衣机设置在阳台上,并将洗衣排水通过水落管接入室外雨水系统。洗衣排水中,NH3-N、TP的含量较高,如果进入雨水处理系统,必将造成水中NH3-N、TP指标增大,极不利于景观水水质维护。为了避免住户在阳台设置洗衣机时有洗衣废水排入雨水管道,在进行管线综合时,将阳台排水管接入小区污水管网。 

2)雨水调蓄容积

一般情况下,雨水调蓄主要采用设置钢筋混凝土水池的方式。雨水水源补给具有一定随机性,不论水池建多大,都无法贮存所有降水。因此,结合景观水池的溢流容积贮存调蓄雨水可能是较好的贮水方式。本项目采取二个措施进行雨水水量调节:1、设置一个储水容积为300 m3的调节池; 2、景观中某个水面面积达855平方米,水深允许在1.0-2.0m


 

 

 

 

四、景观用水循环与雨水回用工艺

小区水处理系统有三种工作模式,兼有雨水和景观用水循环处理双重功能。第一种模式:需要补给雨水时,可以从调节池中将雨水提升,进入水处理系统,对雨水进行处理,达到水质标准的雨水进入景观水池;第二种模式:不用补充雨水时,可以进行景观水循环处理,保证景观用水水质和景观效果,并且优化了工艺流程,使得景观水池回水直接回流至初沉池,省略一次提升过程,直接进入水处理系统,降低了运行费用;第三种模式:绿化用水时,直接启动专用绿化泵,经处理后的雨水直接进入绿化管网。

 

 

雨水流入调节池后,经潜水泵提升,以一定的流量进入沉砂池,去除大块的、比重较大的固体颗粒,然后进入曝气粗滤池,经循环水泵二次提升,由精密过滤设备完成处理过程,以有压流状态将处理后的水送入景观水池。

五、水处理工艺设计计算

1) 设计水量

 

 

景观水循环时间处理按图1设计,夏季高温季节,绿化需水量大、景观水易于滋生藻类,水处理设备每天需运行10小时;春秋季节,水处理设备运行时间每天减少4小时;冬季每天运行时间最短,仅为4小时。其运行规律与南京地区全年降雨量分布吻合。

10月下旬至次年4月上旬,景观用水按每6-10天循环一次计算,设计处理能力为50m3/hr,4月下旬至10月上旬按景观用水每3-5天循环一次(该项目为钢筋混凝土结构,无法利用水生生物净化或改善水质)设计处理能力为100m3/hr。绿化用水按照用水标准计算,每日需水量50m3,绿化供水能力为10m3/hr。

2)每日补充水量。按水面蒸发量与绿化用水量之和计算,即:10月下旬至次年4月上旬,为73.5 m3/d。4月下旬至10月下旬为(97+50)=147 m3/d。设计调节水量为855+300=1155m3,可满足夏季7.8天的景观补水和绿化用水。

3)回用雨水水量。雨水的收集主要有屋面、水面、路面、绿地四条途径,屋面、水面、路面收集雨水的径流系数ψ1取0.9,绿地的径流系数ψ2取0.15,综合径流系数ψ取0.555。经计算基地内每年降水量Q1为40620 m3,每年可收集雨水量Q2为22541 m3,每年回用雨水量Q3为11373m3。每年回用的雨水量占全年雨水总量的28.2%,占可收集雨水总量的50.8%。

4)回用雨水平衡

 

备注:q为南京市每月平均降水量(mm);ф为每月平均降水量占全年降水量之比(%);Q1为月平均降水量(m3);Q2为每月可收集的雨水量(m3);Q3为每月补水量,按水面蒸发量及不可预见损失水量与绿化用水量之和计算(m3)。

根据分析全年降雨量和可收集雨水量均多于用水量,仅在10月份二者数值成负数外,因此,在可调蓄7.8天的前提下,除极端气候条件外,均可满足景观水补水量和绿化需水量。

六、运行维护费用测算(按夏季运行6个月估算)

1)电费计算。

按0.80元/度(南京市商业用电)计算,每日电费:250元/日   

6个月电费:250×180d=45000元

2)人员工资:0.5人×6月×1000元/人、月=3000元

3)处理水量:夏季运行天数为180天,处理水量:90000+4500m3

4)处理1 M3水直接成本:0.50元

5)利用雨水量(夏季180天):10235 m3

经过精心设计小区雨水利用工程已经开始施工。经分析预测,该项目每年夏季(按180天估算),可以利用雨水10235m3,系统处理水量94500 m3,效益18.9万元,直接运行费用(电费和人工费)48000元,处理1m3水的运行费用0.50元,具有较好的经济效益和社会效益。

七、总结

水资源的缺乏已成为世界性的问题,在工业小区与民用小区建筑中,设计高效高质的雨水回收系统,即节约资源,又扩大了效益。本工程作为一项新的雨水利用生态工程,具有一定的创新性与示范性。

 

文章来源:作者投稿

作者简介:关丹桔,女,南京城镇建筑设计咨询有限公司副总工程师、教授级高级工程师,近30年设计、审查与技术管理经验。



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