韓瑞霞等

摘要以西北大學(xué)長安校區(qū)校園為例，對降雨期水質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)合水質(zhì)分析結(jié)果提出不同功能區(qū)雨水的利用方案，進(jìn)行了經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益分析，以期為實現(xiàn)校園雨水的綜合利用提供科學(xué)合理的方法。

關(guān)鍵詞校園；雨水資源化；利用方案；效益分析

中圖分類號S26文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07110-04

Study on Rainwater Resources Utilization Scheme in Changan Campus of Northwest University

HAN Ruixia et al （College of Urban and Environment， Northwest University， Xian， Shaanxi 710127）

Abstract Taking Changan campus of Northwest University as an example， water quality during flush period was analyzed. The utilization schemes of rainwater in different functional zone were put forward， the economic， social and environmental benefit was analyzed， so as to provide scientific and reasonable method for comprehensive utilization of campus rainwater.

Key words Campus； Rainwater resources； Utilization scheme； Benefit analysis

水是生命之源，全球可用于生活、生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)的淡水量僅占全球總水量的3%，且大部分以冰川形式貯存，難以取用；加之人類對水資源的不合理開發(fā)利用，以及水資源的時空分配不均，導(dǎo)致水資源緊缺成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。近些年來，為緩解用水緊張，我國采取了南水北調(diào)等大型輸水工程，一定程度上緩解了部分地區(qū)用水緊張的問題，但經(jīng)濟耗費巨大，與之相比，雨水資源化利用就顯得更為經(jīng)濟可行。

雨水是自然界水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，對調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、補充地下水等都起著極為重要的作用，而雨水資源的利用更是具有緩解供水緊張、減輕雨污管道系統(tǒng)壓力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等功能。

1研究區(qū)概述

西安市地處西北地區(qū)，位于渭河流域中部的關(guān)中盆地，地勢南高北低，南部為秦嶺，北部為沖積平原，屬于溫帶半濕潤性大陸季風(fēng)性氣候，四季分明，降水具有明顯的年內(nèi)分配不均的特性，7～9月為降水期，年平均降水量為507.7～719.8 mm，一次降水通常在63.2～118.2 mm，占年均降水量的12.5%～16.4%（數(shù)據(jù)由陜西省氣象局提供），易造成內(nèi)澇災(zāi)害。

2雨水資源化利用方案

城市雨水利用有廣義和狹義之分，廣義的城市雨水利用指在城市范圍內(nèi)，采取各種措施對雨水資源進(jìn)行保護(hù)和利用，包括收集、蓄積、凈化后直接利用以及通過各種自然水體、濕地、池塘、低洼地等對雨水徑流進(jìn)行調(diào)蓄、凈化和利用，以改善生態(tài)環(huán)境和城市水環(huán)境，還有利用各種自然或人工滲透設(shè)施使雨水下滲，補充地下水；狹義的城市雨水利用僅指對城市集水面產(chǎn)生的徑流的利用，包括收集、蓄積以及凈化后的利用。這里指的是廣義的城市雨水利用。

城市雨水利用是一項復(fù)雜的工程，不同的地形、地質(zhì)地貌以及降雨強度，其雨水利用途徑是有差異的。為使城市雨水利用更為合理，應(yīng)形成系統(tǒng)的雨水利用體系。通過“滲、蓄、用、排”有機協(xié)調(diào)，可以實現(xiàn)對城市雨水資源的有效綜合利用?！皾B”是指對地形平坦的路面采用透水性材料，使雨水下滲，補充地下水；“蓄”是針對降水季節(jié)分布不均的北方城市，建造地下或地上蓄水設(shè)施，將道路、屋面等不透水面的雨水蓄集，經(jīng)必要的物理、化學(xué)處理后進(jìn)行利用，緩解城市用水壓力；“用”分為兩部分，一部分雨水通過下滲、直接澆灌綠地、農(nóng)田等利用，另一部分雨水可以蓄集起來，經(jīng)一定處理后，作為城市雜用水或景觀用水進(jìn)行間接利用；“排”是指將初期棄流、使用過后的雨水通過市政管道排放到城市污水處理廠進(jìn)行處理，將“滲、蓄、用”之外的雨水直接排放到周圍的河流、湖泊中，提供生態(tài)用水等。區(qū)域性的雨水資源化利用可以根據(jù)區(qū)域降水特征，合理調(diào)配4個環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，以實現(xiàn)雨水資源利用的最大化[1]。

2.1屋面雨水利用方案

2.1.1屋面雨水水質(zhì)分析。西北大學(xué)長安校區(qū)建筑面積約64萬m2，而西安市多年平均降雨量為580.2 mm，則一年內(nèi)可收集的屋面雨水量可用下式計算[2]：

按照建設(shè)工程概算定額計算，成本約為33萬元，使用年限為20年，則每年平均投資1.65萬元。

蓄水池的運行費用主要包括雨水的簡單處理費用以及蓄水池和回水管道等的清理費用。根據(jù)相關(guān)研究[12]，1 m3雨水的運行費用為0.1元/a，則結(jié)合可收集的雨水量，計算得該校區(qū)每年雨水利用的運行費用約為22.42萬元。

綜上可知，蓄水池等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與運行費用的總和約為24.07萬元，則若進(jìn)行雨水資源化利用，該校區(qū)一年可節(jié)約14.44萬元。除此之外，收集的雨水還可以用于清洗道路和車輛，如果將收集的雨水充分利用起來，將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。

3.1.3雨水下滲的經(jīng)濟效益。相關(guān)研究表明[13]：鋪設(shè)透水性地面的成本要比傳統(tǒng)不透水的地面高出10%左右，但綜合考慮由于徑流量減小、地面集流時間加長而導(dǎo)致的雨水管道長度縮短、管徑減小等因素，則雨水系統(tǒng)的總投資可降低12%～38%，而且還可產(chǎn)生較大的社會及環(huán)境效益[14]。

3.2社會效益雨水資源化不僅具有經(jīng)濟效益，還存在著巨大的社會效益。雨水的收集和利用有效地減少了暴雨發(fā)生時的地表徑流量，在很大程度上降低了城市洪澇災(zāi)害的發(fā)生和危害程度，保障了社會的穩(wěn)定和人民的生命財產(chǎn)安全[15]。收集的雨水可以作為中水回用系統(tǒng)的水源，相當(dāng)于增加了城市水資源的可利用量，減輕了市政供水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高了城市水環(huán)境的承載能力，保障城市經(jīng)濟的快速發(fā)展和水資源的可持續(xù)利用[16]。此外，透水性鋪設(shè)的增加以及雨水的回灌保護(hù)和補充了地下水資源，防止地下漏斗的形成；對于沿海城市防止海水向陸域滲透具有尤其重要的意義[17]。校園具有一定的特殊性，其率先進(jìn)行雨水資源化能起到很好的示范作用，從而逐步從校園推廣到社會，實現(xiàn)真正意義上的雨水資源化。

3.3環(huán)境效益校園雨水資源化利用的環(huán)境效益主要表現(xiàn)在以下幾個方面：雨水的收集利用可以解決發(fā)生暴雨時校園內(nèi)部的積水問題，一定程度上減少地表徑流量，降低排水系統(tǒng)的壓力，從而對雨水起到調(diào)蓄作用；收集的雨水可以用作澆灌綠地，增加土壤的水分含量，改善綠化環(huán)境，從而起到調(diào)節(jié)小氣候、凈化校園空氣、減弱校園噪聲等作用；透水性地面的鋪設(shè)和回灌地下水還有利于改善水分循環(huán)，恢復(fù)自然水文循環(huán)狀態(tài)，緩解熱島效應(yīng)，促進(jìn)自然生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)；此外，雨水還可用作景觀用水，提供噴泉等循環(huán)使用，促進(jìn)水體景觀娛樂功能的發(fā)揮。

綜上所述，雨水資源的利用所帶來的收益遠(yuǎn)高于成本投入，巨大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益使其成為21世紀(jì)實現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4結(jié)語

校園雨水資源化的實現(xiàn)具有明顯的經(jīng)濟、社會及環(huán)境效益；小區(qū)域雨水資源化的實現(xiàn)，又能帶動整個城市雨水資源化的進(jìn)行；雨水資源化涉及工程措施，因此在進(jìn)行規(guī)劃時就需考慮，使雨水的利用與規(guī)劃有機地結(jié)合，使雨水利用成為切實可行的節(jié)水途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋進(jìn)喜，李琦，宋令勇.區(qū)域性城市雨水資源化利用有機協(xié)調(diào)體系的建立[J].中國給水排水，2010，26（24）：92-96.

[2] 曹秀芹，車武.城市屋面雨水收集利用系統(tǒng)方案設(shè)計分析[J].給水排水，2002（1）：13-15.

[3] 中國市政工程中南設(shè)計研究院.GB/T 18920—2002 城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[4] 中國市政工程華北設(shè)計研究院.GB/T 18921—2002 城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[5] 車武，汪慧珍，任超，等.北京城區(qū)屋面雨水污染及利用研究[J].中國給水排水，2001（17）：57-61. [10] 游春麗.城市雨水利用可行性研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2006.

[6] 顧正斌.北方城市道路雨水資源化利用及其效益分析研究[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2007：23-27.

[7] 何強，柴宏祥.綠色建筑小區(qū)雨水資源化綜合利用技術(shù)[J].環(huán)境工程學(xué)報，2008，2（2）：205-207.

[8] 李琴.基于雨水資源化的城市生態(tài)化水環(huán)境構(gòu)建——以西安市為例[D].西安：西安石油大學(xué)，2012：37-45.

[9] 北京市市政設(shè)計院.給水排水設(shè)計手冊第5冊·城市排水[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988.

[10] 中華人民共和國建設(shè)部.GB 50318-2000，城市排水工程規(guī)劃規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

[11] 鄧風(fēng)，陳衛(wèi).居住小區(qū)雨水濕地凈化及回用芻析[J].南京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2003，62（3）：28-32.

[12] 北京水利局中德合作雨洪利用項目辦公室.優(yōu)化城市水資源配置建設(shè)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)[J].北京水利，2003（3）：13-15.

[13] WUNG T C，LIN S H，HUANG S M.Rainwater reuse supply and demand response in urban elementary school of different districts in Taipei[J]. Resources， Conservation and Recycling， 2006，46：149-167.

[14] 任樹梅，周紀(jì)明，劉紅，等.利用下凹式綠地增加雨水滲蓄效果的分析與計算[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，5（2）：50-54.

[15] 趙彥偉，楊志峰.城市雨水生態(tài)化利用探討[J].中國水土保持，2005（7）：21-23.

[16] VILLARREAL E L，DIXON A.Analysis of a rainwater collection system for domestic water supply in Ringdansen， Norrkoping， Sweden[J].Building and Environment，2005，40：1174-1184.

[17] SELIM H M，SPARKS D L.Physical and chemical processes of water and solute transport in soil[J]. Soil Science Society of American Journal，2001，47：417-421.