閆宇飛，張仁慧，解 宏

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127;2.陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站，陜西 西安 710054)

生態(tài)小區(qū)水資源利用系統(tǒng)研究

閆宇飛1，張仁慧1，解 宏2

(1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127;2.陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站，陜西 西安 710054)

我國是一個(gè)水資源相對(duì)短缺、人均水資源嚴(yán)重不足的國家，高效的利用水資源，是解決我國水供需矛盾的根本方法。通過查閱大量資料，對(duì)以居住小區(qū)為單位的水集約利用系統(tǒng)進(jìn)行研究，構(gòu)建了生態(tài)小區(qū)水利用的模式框架，并對(duì)各個(gè)功能單元進(jìn)行了詳細(xì)區(qū)分，通過對(duì)雨水收集利用、中水回用、景觀水的相關(guān)問題研究，分析了西安市實(shí)行小區(qū)生態(tài)化用水的可行性。

生態(tài)小區(qū);雨水利用;中水回用

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市群的形成，人類對(duì)自然的作用程度越來越高。人類活動(dòng)范圍的擴(kuò)大必將使人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步取代完全自然的生態(tài)系統(tǒng)，這是無可改變的現(xiàn)實(shí)和趨勢。把生態(tài)學(xué)理論引入人工環(huán)境，以期達(dá)到人類與自然的和諧共處，是人類主動(dòng)為未來的發(fā)展模式求索的一個(gè)嘗試。生態(tài)城市的建設(shè)就是這樣一種在集中體現(xiàn)人類文明的地區(qū)對(duì)人類生態(tài)學(xué)體系的實(shí)踐。而作為生態(tài)城市的“細(xì)胞工程”［1］，生態(tài)小區(qū)也逐漸成為研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

房地產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅猛，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要意義。隨著人們對(duì)居住環(huán)境的要求以及環(huán)境意識(shí)的不斷提高，人們不僅關(guān)注住房本身的舒適度，而且也漸漸開始關(guān)注整個(gè)小區(qū)的人居環(huán)境以及整個(gè)小區(qū)是否舒適、節(jié)能、環(huán)保。生態(tài)小區(qū)的建設(shè)正是符合這兩種趨勢的重要手段之一。

生態(tài)小區(qū)的建設(shè)無疑會(huì)樹立一個(gè)良好的行業(yè)標(biāo)桿，技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能低碳的項(xiàng)目建設(shè)會(huì)帶來企業(yè)整體形象的提升同時(shí)增加了住宅產(chǎn)品的附加值，帶來更大的收益，對(duì)開發(fā)商來說，建設(shè)生態(tài)小區(qū)具有一定吸引力和開發(fā)動(dòng)力;

近年來低碳概念受到熱捧，國家已經(jīng)把低碳社會(huì)建設(shè)提到了前所未有的高度，建設(shè)生態(tài)小區(qū)，也是響應(yīng)國家政策，創(chuàng)造社會(huì)效益的一大方式;

對(duì)大眾來說，生活品質(zhì)在不斷提升，能夠居住到環(huán)境優(yōu)美、節(jié)能節(jié)水、生活舒適的小區(qū)已經(jīng)成為一種客觀需求，形成了潛在的市場，生態(tài)小區(qū)的建設(shè)正好填補(bǔ)了這一空缺。

所謂生態(tài)小區(qū)，是指通過調(diào)整人居環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)，使小區(qū)成為具有自然生態(tài)和人類生態(tài)、自然環(huán)境和人工環(huán)境、物質(zhì)文明和精神文明高度統(tǒng)一、可持續(xù)發(fā)展的理想城市居住區(qū)［2］。

具體來說生態(tài)小區(qū)要在全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)節(jié)約資源與能源、減少環(huán)境負(fù)荷和創(chuàng)造健康舒適居住環(huán)境，與周圍生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)［3］。而區(qū)位環(huán)境、節(jié)能與能源應(yīng)用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、水環(huán)境和建筑材料與資源消耗都是生態(tài)小區(qū)建設(shè)應(yīng)該考慮的重點(diǎn)方面。其中水環(huán)境包括了用水節(jié)水規(guī)劃、給排水、污水處理與再生利用、雨水等水源利用、綠化和景觀用水等［3］。在居住區(qū)生態(tài)中，水，不僅是維持生命的必要元素，而且兼具日常使用、消防綠化、美化環(huán)境的重要作用，所以，做好居住區(qū)水環(huán)境的規(guī)劃和管理，是體現(xiàn)現(xiàn)代生態(tài)住宅和小區(qū)核心理念的重要途徑。

1 生態(tài)小區(qū)水源與水利用模式分析

目前，居住小區(qū)中水源供給大多來源于傳統(tǒng)市政供水，經(jīng)使用后大多直接排放到市政污水管網(wǎng)中，而排放污水絕大多數(shù)水質(zhì)是較好的，在住宅小區(qū)中，優(yōu)質(zhì)排水占總排水量的70%左右。這一部分水污染小，作一些簡單的處理就可以用于沖廁、綠化、消防等雜用水。而雜用水占總用水量的50%左右［4］。所以，在傳統(tǒng)的供水和用水模式下，很難對(duì)水資源充分利用，從而造成了隱性的浪費(fèi)。

而生態(tài)小區(qū)技術(shù)要求中規(guī)定小區(qū)節(jié)水率要大于15%，再生水利用率要達(dá)到25%，并且提供了多樣化的非常規(guī)水源以及不同與以往的用水模式:

(1)用水規(guī)劃:水量平衡方案應(yīng)該滿足高質(zhì)水用，低質(zhì)水低用的原則，并提高非自來水的應(yīng)用比例，且節(jié)水率≥15%。

(2)給排水系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)生活，綠化、景觀分質(zhì)供水，并規(guī)劃生活污水、雨水、空調(diào)冷凝水的收集和再生利用系統(tǒng)。

(3)污水處理系統(tǒng):要采用節(jié)能高效的污水處理系統(tǒng)，保證再生水質(zhì)量，其利用率≥25%。

(4)雨水利用:擁有雨水收集和處理利用措施。

(5)綠化和景觀用水:綠化及景觀用水應(yīng)使用非自來水，并采用節(jié)水灌溉，并保證水質(zhì)。

除此之外，盡量采用節(jié)水馬桶等節(jié)水器具和設(shè)施也是對(duì)生態(tài)小區(qū)節(jié)水很好的補(bǔ)充。

由此可得出常規(guī)“供 －用－排”的水利用模式與生態(tài)小區(qū)水利用模式的差異:

圖1 傳統(tǒng)用水模式

圖2 生態(tài)小區(qū)用水模式

其中，虛線部分表示可按需要和具體運(yùn)營情況進(jìn)行添加的可選處理過程，例如雨水可作為洗衣用水;回用水用于沖廁需單獨(dú)鋪設(shè)管線，所以列為可選;景觀用水和處理后的劣質(zhì)污水如達(dá)到要求，可進(jìn)入回用系統(tǒng)進(jìn)行處理。

此過程為生態(tài)小區(qū)水應(yīng)用的一般模式，可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。

2 生態(tài)小區(qū)水利用技術(shù)

2.1 生態(tài)小區(qū)用水配置

由于加入了非常規(guī)水源，所以生態(tài)小區(qū)用水配置是統(tǒng)領(lǐng)全局的重要問題，尤其對(duì)于規(guī)模較大，用水方式較復(fù)雜的小區(qū)來說，合理配置水資源，可以解決水資源浪費(fèi)，和利用率低下的問題。

合理配置水資源，首先要明確用水量(污水量按照用水定額85% ～90%計(jì)算［5］)，可收集雨水量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。用水量可按照城市居民生活用水定額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算［6］。

表1 城市居民生活用水定額

以陜西省2009年實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為例，人均用水量為93 L/人·d，關(guān)中地區(qū) 80% 家庭用水量在 51～150 L/人·d［7］符合實(shí)際情況，改建小區(qū)還可以按照具體統(tǒng)計(jì)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

澆撒道路和場地用水量為 1.0～1.5L/(m2·次)，綠化則為 1.5 ～ 2.0 L/(m2·次)［8］，另外洗車用水、景觀水蒸騰，管線損失水也應(yīng)該予以考慮。

可收集的雨水量計(jì)算［9］

式中:Q為年平均可利用雨量;ψ為徑流系數(shù)，屋面、地面取0.9，綠地取0.15;α為季節(jié)折減系數(shù);β為初期棄流系數(shù);A為集雨面積，(m2);H為年平均降雨量，(mm)。

結(jié)合具體的水處理設(shè)備工程參數(shù)，可估算出考慮污水回用以及雨水利用情況下所需要的市政供水量。

2.2 雨水處理與利用

在居住小區(qū)中，雨水作為小區(qū)用水的可選水源之一，其收集按集水方式可分為屋面匯水收集和地表徑流收集，根據(jù)水質(zhì)和用途的不同，目前的雨水處理、利用可分為兩類單元:

2.2.1 滲透設(shè)施

分為地面和地下滲透兩類［10］，地面滲透設(shè)施主要有綠地、地面滲透溝、池以及透水性地面等;地下滲透設(shè)施主要為滲透井，埋地渠、池等。雨水滲透是補(bǔ)充地下水源最快、效率最高的辦法［11］，可減輕和緩解因地下水超采造成的地面沉降，同時(shí)減少地表徑流和積水。

2.2.2 回用設(shè)施

目前雨水回用主要是收集水質(zhì)較好的屋面雨水進(jìn)行進(jìn)一步的處理、回用，處理方式涵蓋了物理、化學(xué)、生物以及土地處理等傳統(tǒng)水處理方式。系統(tǒng)一般包括雨水匯集區(qū)、輸水管系、截污棄流裝置、儲(chǔ)存、凈化和配水等幾部分［12］。用途主要為沖廁、消防、綠化、洗車等生活雜用水［13］和景觀用水，此外，也有將雨水作為洗衣用水的探索［8］。由于地面徑流污染物含量較高，對(duì)其利用要結(jié)合較復(fù)雜的處理系統(tǒng)，或者結(jié)合優(yōu)質(zhì)雜排水合并處理，或者將其簡單收集作為觀賞景觀用水等低水質(zhì)要求用水。

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范［14］對(duì)工藝進(jìn)行組合、優(yōu)選，例如對(duì)于雨量充沛地區(qū)可收集滲透設(shè)施多余水量，作為回用水，或作為景觀用水，而對(duì)于缺水地區(qū)則應(yīng)該以多平面收集，地下處理和儲(chǔ)存為主。歸納小區(qū)雨水利用的典型過程為:

圖3 生態(tài)小區(qū)雨水利用過程

2.3 污水處理與中水回用

污水處理主要針對(duì)優(yōu)質(zhì)雜排水，如洗澡、洗衣、洗菜用水，和劣質(zhì)雜排水，如沖廁水、廚房用水，對(duì)新建生態(tài)小區(qū)應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)兩種水排放系統(tǒng)的分離，可大大節(jié)省后續(xù)處理費(fèi)用?；赜盟粗饕詢?yōu)質(zhì)雜排水為主，劣質(zhì)排水經(jīng)化糞池等簡單處理符合排放標(biāo)準(zhǔn)即可排入市政污水管網(wǎng)?；赜盟幚硪话阈柽M(jìn)行三級(jí)處理［8］，水質(zhì)需達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。核心工藝以生物法、膜技術(shù)為主，另外還有很多適合居住區(qū)采用的成熟新型技術(shù)，如日本凈化小型槽［15］等。

在中水處理污工藝上，應(yīng)該力求簡單實(shí)用，運(yùn)行簡易，設(shè)備性能穩(wěn)定，成熟度高;平面布置上要緊湊，充分利用地下空間，節(jié)省用地;由于生活污水波動(dòng)性較大，處理構(gòu)筑物對(duì)水力負(fù)荷和有機(jī)物負(fù)荷的適應(yīng)范圍也要相應(yīng)較大，使系統(tǒng)有較好的承受負(fù)荷變化沖擊的能力。

在住宅小區(qū)設(shè)置中水回用系統(tǒng)，可節(jié)省生活用水30%～50%［16］，這對(duì)于水資源缺乏的地區(qū)來說，意義是巨大的。中水回用，充分體現(xiàn)了生態(tài)小區(qū)技術(shù)先進(jìn)的特征。

2.4 景觀用水

在生態(tài)小區(qū)中，水景營造主要有噴泉、水池、人工湖、濕地、溪流等方式，居住小區(qū)中的水景應(yīng)該盡量與雨水、中水調(diào)蓄、處理相結(jié)合，而不僅僅是簡單的觀賞作用。其具體模式應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、降雨以及?jīng)濟(jì)技術(shù)條件進(jìn)行合理規(guī)劃，對(duì)于缺水和少雨地區(qū)，應(yīng)該以收集利用為主，減少大面積水面的存在;對(duì)于降水量許可的地區(qū)，應(yīng)該將雨水滲濾池，中水濕地處理，雨水調(diào)蓄池與景觀水體相結(jié)合，構(gòu)建以水景觀為核心的生態(tài)小區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)［17］。

2.5 節(jié)水設(shè)備

相比較整體的工程投資，節(jié)水型器具有投資小、見效快、大眾認(rèn)可程度高的特點(diǎn)，目前適合居住小區(qū)使用的節(jié)水器具主要有節(jié)水馬桶、節(jié)水龍頭、節(jié)水洗車設(shè)備、綠化節(jié)水澆灌設(shè)備等，另外，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)用水設(shè)施的智能化管理，配合遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障報(bào)警等功能，也能起到節(jié)水的作用。

3 實(shí)行小區(qū)水資源生態(tài)化利用的可行性探討

3.1 水資源緊缺的現(xiàn)實(shí)

西安是我國嚴(yán)重缺水的城市之一，人均可利用水資源處于"水資源緊缺指標(biāo)"的極度缺水程度;而作為"關(guān)中 －天水經(jīng)濟(jì)區(qū)"的重點(diǎn)城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢必會(huì)帶來大量人口的遷入，這將進(jìn)一步加劇西安人均用水不足的局勢，所以推廣對(duì)水資源的合理利用的意義顯而易見。

3.2 雨水資源具有利用優(yōu)勢

由于硬質(zhì)路面的采用，一旦遇到暴雨，城市道路積水嚴(yán)重，而大量的雨水資源也未得到充分利用就進(jìn)入了排水系統(tǒng)，增加了集中處理的負(fù)荷。

西安1996～2007年平均降水量為614.6 mm，在降水保證率為75%的條件下，年降水量達(dá) 521.9 mm［18］，均大于雨水回用的推薦值400 mm/a。根據(jù)年平均可利用雨量公式估算，西安地區(qū)每年可利用雨水約為0.35 m3/m2水泥匯水面積(不包括綠化滲透水和水面匯水)，而在實(shí)際情況中，可利用雨水量將大于此值。對(duì)于一般小區(qū)來說能夠完全滿足雜用水需求、或者滿足夏季景觀用水的水量［9］。

3.3 利用非自來水營造水景具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益

作為北方缺水地區(qū)，用自來水營造大型水景觀顯然不夠現(xiàn)實(shí)，如能回收雨水，加上回用中水，將足夠一般水景的用水。

西安地區(qū)實(shí)行水資源生態(tài)化利用具有必要性和可行性。結(jié)合不同地區(qū)的具體狀況，靈活配置用水模式，可最大程度的提高用水的集約性、合理性。

4 結(jié)語

分散型的水處理和回用不同于集中式的水處理模式，節(jié)省了管網(wǎng)鋪設(shè)和輸送能量，避免了長距離輸送中的污染和水損失問題。

以住宅小區(qū)為單位的水處理和回用，具有水質(zhì)、水排量規(guī)律穩(wěn)定，便于工藝選取和設(shè)備長期運(yùn)行的特點(diǎn)，而且相對(duì)于復(fù)雜的工業(yè)、生活混排污水，小區(qū)生活污水處理簡單，不存在重金屬污染等問題，便于中水以及水處理副產(chǎn)物的進(jìn)一步資源化應(yīng)用。

生態(tài)小區(qū)水利用模式不同于單純的水末端處理，具有一定的系統(tǒng)性和全局性，各種水質(zhì)水源的分質(zhì)應(yīng)用，各種工藝和措施的統(tǒng)籌組合，靈活而又高效的解決了水利用中的各種矛盾。

［1］史凱.生態(tài)小區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立及其在生態(tài)工業(yè)園中的應(yīng)用［D］.四川師范大學(xué)，2005.

［2］(美)理查德·瑞杰斯特.生態(tài)城市伯克利［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］HJ/T351－2007.環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 生態(tài)住宅(住區(qū))［S］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007.

［4］張嘯楚等.低密度住宅小區(qū)的中水回用［J］.山西建筑.2010.07，36(19):165 ～166.

［5］聶梅生等.中國生態(tài)住宅技術(shù)評(píng)估手冊(第三版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［6］GB/T 50331－2002.城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［7］張迪等.陜西省城鎮(zhèn)居民生活用水狀況調(diào)查研究［J］.給水排水，2009，35:90 ～93.

［8］王琳等.分散式污水處理與回用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［9］黃亞偉.西安市城市小區(qū)雨水利用設(shè)計(jì)方案的探討.陜西建筑，2006，136:7 ～9.

［10］李向軍.雨水利用在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.給水排水動(dòng)態(tài)，2009，8:17 ～20.

［11］宋進(jìn)喜.西安市雨水資源化及其利用的探索.水土保持學(xué)報(bào)，2002，16(3):103 ～105.

［12］賈金葉等.生態(tài)小區(qū)建設(shè)中雨水利用及其優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào).2008，26(4)，31 ～32.

［13］GB/T 18919－2002.城市污水再生利用標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［14］GB 50400－2006.建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［15］張力軍等.城鎮(zhèn)分散型水污染物減排實(shí)用技術(shù)匯編［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

［16］聞韻.有關(guān)住宅小區(qū)中水回用的探討［J］.西南給排水.2009，3(2):32～34.

［17］陳俊.生態(tài)小區(qū)水系統(tǒng)處理方案［J］.中國資源綜合利用，2006，24(12):28 ～29.

［18］宋令勇.西安市雨水收集潛力及利用模式研究［D］.西北大學(xué)，2010.

TV213.9

B

1004－1184(2012)01－0067－03

2011－10－20

閆宇飛(1986－)，男，陜西寶雞人，在讀碩士研究生，主攻方向:環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué) 。