葛全國，夏均鳳

（1 濟(jì)寧市兗州區(qū)源匯規(guī)劃設(shè)計(jì)院；2 山東聯(lián)誠精密制造股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272100）

我國人口眾多，用水需求量大，加上用水效率低等原因，導(dǎo)致目前水資源緊缺情況較為嚴(yán)重。為了節(jié)約水資源，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，需積極探索新的道路，雨水回收利用近些年極受關(guān)注，相關(guān)研究也越來越多。經(jīng)過處理后，回收的雨水可作為非飲用水，用于綠化、沖廁等，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，是未來水資源利用的重要方向。

1 雨水回用系統(tǒng)

雨水回收利用系統(tǒng)是指根據(jù)需求收集雨水并進(jìn)行過濾處理，最終使處理后的雨水達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，具有良好的節(jié)水效益和環(huán)境效益，在現(xiàn)代社會(huì)應(yīng)用越來越多。系統(tǒng)涵蓋了雨水收集的整個(gè)過程，可分為五個(gè)環(huán)節(jié)，即雨水收集管道收集雨水—棄流截污—雨水收集池存儲(chǔ)雨水—過濾消毒—凈化回用，當(dāng)前主要由棄流過濾、蓄水、凈化三個(gè)子系統(tǒng)組成。

雨水收集主要來自屋面和地面，建筑雨水經(jīng)過雨水立管排到室外淺草溝，經(jīng)雨水管道流向雨水回用井，最終匯集在蓄水池；地面雨水經(jīng)過簡單過濾處理后流入蓄水池。蓄水池建設(shè)可根據(jù)最大月降雨量折算到日進(jìn)行設(shè)計(jì)，以免儲(chǔ)水容積不足，池內(nèi)設(shè)置水位控制傳感器，實(shí)時(shí)控制水位，超出警戒值后排出多余的雨水。

降雨初期的雨水含有雜質(zhì)和污染物，多會(huì)選擇棄流，但需要對(duì)其加以處理，以減少污染。通常會(huì)選擇使用棄流裝置，比如，雨水截污初過濾裝置可以收集雨水中的雜物；浮力式雨水截流裝置，自身預(yù)留有進(jìn)管、出管和排污管接口，適用于初期棄流和后期干凈雨水的收集，使用非常方便；過濾器則起到過濾雜質(zhì)的作用，以減少后端蓄水池的沉淀物。凈化系統(tǒng)具有消毒、過濾、去污等功能，是系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，經(jīng)過凈化，水質(zhì)達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后才能使用。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1 節(jié)水效益

建設(shè)雨水回收利用系統(tǒng)，可以節(jié)約市政供水，從而減少經(jīng)濟(jì)支出，其經(jīng)濟(jì)效益與回收利用的雨水量有著直接關(guān)系。所以，首先要計(jì)算出當(dāng)?shù)氐挠晁偭?，再?jì)算出能夠利用的雨水量，求得節(jié)約的市政供水量，最后轉(zhuǎn)化為具體經(jīng)濟(jì)效益。

雨水收集主要來自地面和屋頂，地面雨水雜質(zhì)較多，棄流過濾后，經(jīng)過沉淀才能排入蓄水系統(tǒng)，屋頂雨水相對(duì)干凈，污染物源沒有那么復(fù)雜，棄流過濾后可直接排入蓄水系統(tǒng)。雨水設(shè)計(jì)徑流量一般按照公式進(jìn)行計(jì)算，其中，Ψ 為雨水設(shè)計(jì)徑流系數(shù)，α 為每年降雨總量，F(xiàn)為匯水面積，W 為降雨設(shè)計(jì)徑流總量。而在實(shí)際降雨過程中，初期的雨水徑流中含有雜質(zhì)和污染物，如果當(dāng)?shù)赜泄S，加上汽車排放的尾氣進(jìn)入雨中，導(dǎo)致降雨含有某些化學(xué)污染物，不符合用水標(biāo)準(zhǔn)。因此，降雨初期的徑流量通常會(huì)被棄掉，以減少污染，節(jié)約處理成本，只收集中后期的雨水徑流量。棄流雨水總量可按照公式進(jìn)行計(jì)算，其中，β 為初期棄流的徑流厚度。W 和W1之差即為可回收利用的雨水總量，進(jìn)而可得公式，其中，Y 是每年節(jié)約的經(jīng)濟(jì)效益，η 為雨水回收利用率，P 是當(dāng)?shù)禺?dāng)年的水價(jià)。

2.2 綜合成本

雨水回收利用系統(tǒng)需要各方面都有足夠的投入，從設(shè)計(jì)到建設(shè)，再到運(yùn)行后的維修管理，直至報(bào)廢，

整個(gè)過程都牽涉經(jīng)濟(jì)效益，所以需要分析綜合成本?？傮w來講，成本主要可分為建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、管理幾大部分，在建設(shè)完成投入使用后，隨著社會(huì)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平提升，還需考慮資金的時(shí)間價(jià)值和營運(yùn)期間成本的上漲，進(jìn)而更加準(zhǔn)確地計(jì)算出成本。正常情況下，雨水回收利用系統(tǒng)建設(shè)成本較高，即早期投入比一般建筑投入多，投資回收期長，需從長遠(yuǎn)考慮。成本費(fèi)用可參照公式進(jìn)行計(jì)算，其中，T 是當(dāng)年的綜合成本，T1是建設(shè)初始投資，T2是年運(yùn)營費(fèi)，T3是年維護(hù)費(fèi)，T4是年管理費(fèi)，R 是設(shè)備殘值。計(jì)算時(shí)，因?yàn)樯婕暗诫娰M(fèi)、維護(hù)費(fèi)、人員工資、銀行貸款利率等費(fèi)用項(xiàng)目，各地每年都有一定程度的調(diào)整，所以要結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r具體考慮?？傊?，從理論上講，雨水回收利用系統(tǒng)還具有節(jié)約市政供水、保護(hù)環(huán)境等社會(huì)效益和環(huán)境效益，在此只考慮其經(jīng)濟(jì)效益，主要體現(xiàn)在節(jié)水效益上。

因是長期投資，變動(dòng)的因素較多，進(jìn)行成本分析時(shí)需采取動(dòng)態(tài)投資回收期的方法，即根據(jù)每年的凈現(xiàn)金流量折成現(xiàn)值后再推算投資回收期，牽涉各地水價(jià)，需結(jié)合過去和當(dāng)前的水價(jià)預(yù)估未來價(jià)格，另外，還要預(yù)估未來的運(yùn)營管理成本，是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作。

3 實(shí)際工程案例

3.1 工程項(xiàng)目實(shí)例

某居住小區(qū)位于我國北方A 市，占地總面積為12 萬m2，住宅建筑用地為6.5 萬m2，綠地率約為35%。小區(qū)內(nèi)共有住戶1300 戶，由東向西依次布置，住宅均為平屋頂，便于雨水收集?；厥盏挠晁饕糜诰G化、洗車、小區(qū)內(nèi)景觀池，系統(tǒng)建設(shè)成本投入約為210 萬元，設(shè)研究期為20 年，通過對(duì)未來20 年該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益情況，來分析項(xiàng)目是否可行。

3.2 節(jié)水效益計(jì)算

水價(jià)直接影響到節(jié)水效益，我國各地的水價(jià)并不一致，且每年可能都有調(diào)整，加上不確定性因素較多，也很難找出特定規(guī)律明確定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國水資源短缺現(xiàn)象非常明顯，國家提倡節(jié)約用水、環(huán)保用水，為防止過度浪費(fèi)，未來的水價(jià)很有可能會(huì)逐年上漲，所以有必要運(yùn)用時(shí)間序列法對(duì)未來的水價(jià)趨勢進(jìn)行大致預(yù)估。

在該工程項(xiàng)目中，搜集A 市從1990 年到2018 年的水價(jià)信息，從1990 年的0.12 元/噸，到2018 年的2.15 元/噸，可發(fā)現(xiàn)變化很大，期間基本一直呈上升趨勢。結(jié)合二次曲線、三次曲線、復(fù)合曲線等方法做綜合分析，可列出表示A 市水價(jià)和時(shí)間關(guān)系的公式，推算未來水價(jià)，再求得每年具體的節(jié)水效益。

計(jì)算雨水回收利用量需考慮A 市的氣候，該地為溫帶季風(fēng)氣候，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?0 年的降雨量統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，平均年降雨量為620mm，常年降水天數(shù)為103.6 天，集中在每年的6 ～9 月。雨水收集主要來自地面和屋頂，雨水徑流系數(shù)均取0.9，棄流量厚度取5mm，棄流次數(shù)取100 次，平均回收利用率在80%～90%，該工程取90%。根據(jù)前面公式可求得每年能夠回收利用的雨水總量約為37728m3。

3.3 綜合成本計(jì)算

該項(xiàng)目所建設(shè)的雨水回收利用系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)和良好的設(shè)備，具體包括取水泵、壓力泵、二氧化氯發(fā)生器、紫外線殺菌設(shè)備等，根據(jù)前面分析，運(yùn)營期間的費(fèi)用主要為電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、人員工資。A 市當(dāng)前電費(fèi)為1.15 元/kW·h，該工程每年大約耗電20000kW·h，考慮到電費(fèi)變動(dòng)，加入A市的電費(fèi)年上漲率為3%.每年的運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用設(shè)定為10000元，年上漲率同取3%.人員工資方面，系統(tǒng)建成投入使用后，安排2 名員工輪流值班，負(fù)責(zé)日常檢查維修工作，為節(jié)約成本，可令物業(yè)人員擔(dān)任，每人每月工作1000 元，則一年24000 元，年工資增長率取9%.根據(jù)公式可求出當(dāng)年的運(yùn)營成本，比如2020 年，運(yùn)營成本大約為25 萬元。同樣，可求得未來20 年內(nèi)每年的成本費(fèi)，前五年基本是效益低于成本，之后每年的經(jīng)濟(jì)效益不斷提高，現(xiàn)值也越來越多，最終計(jì)算出動(dòng)態(tài)投資回收期為11 年，可節(jié)約費(fèi)用約為65 萬元。加上各種間接效益，比如設(shè)備費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用降低，實(shí)際投資回收期可能更短。可見，該工程建設(shè)雨水回收利用系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有可行性，雖然初始投資和運(yùn)營成本較高，但該系統(tǒng)具還具有巨大的社會(huì)效益，應(yīng)從長遠(yuǎn)來看，為市民提供長期服務(wù)。

另外，需注意的是，雨水回收利用系統(tǒng)在年均降水量達(dá)到400mm 以上的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益比較明顯，但我國各地氣候差異較大，降水量亦是如此，比如，西北某些城市，年均降水量不足400mm，運(yùn)用以上方法分析，并不可行，該方法適用于年均降水量在400mm 以上的地區(qū)?？傊晁厥绽孟到y(tǒng)并非購買一些設(shè)備裝置就能建設(shè)，建設(shè)前還應(yīng)綜合考慮各地氣候、降雨量、水價(jià)以及其他因素，充分論證其可行性，然后再開展設(shè)計(jì)建設(shè)工作。

4 結(jié)語

雨水回收利用系統(tǒng)在我國當(dāng)前非常實(shí)用，既能節(jié)約市政供水，緩解水資源短缺的局勢，又能節(jié)約成本，具有極大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)此方面的研究，根據(jù)各地實(shí)際情況，考慮綜合因素，合理設(shè)計(jì)雨水回收利用系統(tǒng)，使其優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。