雷海濤 趙 丹
1.甘肅省建材科研設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司
2.甘肅省嘉峪關(guān)市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局
校園作為國家基礎(chǔ)教育的重要載體,是社會培養(yǎng)未來接班人的搖籃,體現(xiàn)了城市時代的風(fēng)貌,有著深遠(yuǎn)的社會影響。根據(jù)中國教育部公布的2015 年教育統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全國現(xiàn)有普通小學(xué)19.05萬所、初中階段學(xué)校5.24萬所、普通高中學(xué)校2.49萬所、中等職業(yè)教育學(xué)校1.12萬所、普通高等學(xué)校2560所,全國中小學(xué)校舍建筑面積總量超過25.9 億平方米。目前校園數(shù)量多、人口稠密、校園建筑設(shè)施量大面廣,能源消耗極大。另據(jù)調(diào)查,北京大學(xué)評選出的校園八大浪費(fèi)現(xiàn)象,其中以浪費(fèi)水居首。由此可見,既有校園綠色改造的重要性,而建設(shè)節(jié)水型校園,提高校園水資源綜合利用又是既有校園綠色改造的重要環(huán)節(jié)。
(1)對場地雨水的有組織排放不夠重視。甘肅河西走廊地區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候,常年干旱少水,蒸發(fā)強(qiáng)烈。以嘉峪關(guān)市為例年均氣溫在6.7℃~7.7℃之間,自然降水量年平均85.3 毫米,主要集中在6~10 月。由于年降雨量少,對校園區(qū)域豎向設(shè)計(jì)不夠重視。近年來,該地區(qū)降水量逐年增多,短時降雨量增大,局部地區(qū)過程累計(jì)降雨量達(dá)44.3mm。凡遇降雨天氣,校園排水、積水問題突出,雨水經(jīng)道路全部匯集到中間的北縱三路,恰是師生由教學(xué)區(qū)進(jìn)入生活區(qū)的主要通道,導(dǎo)致師生無法通行。(2)為了美化和裝點(diǎn)環(huán)境,建成區(qū)修建了水景工程,由于該地區(qū)蒸發(fā)量較大,年蒸發(fā)量達(dá)2149mm,使用城市供水系統(tǒng)對其補(bǔ)給浪費(fèi)極大。(3)校區(qū)建設(shè)重硬化,輕綠化,硬化區(qū)域忽視了雨水的滲透問題,綠化區(qū)域制作了凸緣,且填土過高,雨水無法流入。
如何提高校園水資源綜合利用?這就要求我們深入要了解綠色校園和綠色建筑建設(shè)理念,提高節(jié)水和水資源綜合利用意識,在校園節(jié)水的基礎(chǔ)上,結(jié)合海綿城市建設(shè)理念,既要考慮“山水林田湖”的“大海綿”問題,還要考慮低影響開發(fā)這些分散的如校園、醫(yī)院、小區(qū)、場院等“小海綿”的建設(shè),使其在適應(yīng)環(huán)境變化和自然災(zāi)害等方面具有彈性,因地制宜地探索“區(qū)域海綿體”水資源綜合利用和技術(shù)途徑。使水資源從收集、截污、儲存、過濾、滲透、提升、回用均得到有效控制和綜合利用。
以嘉峪關(guān)市某中學(xué)既有校園綠色改造為案例,重點(diǎn)關(guān)注既有校園綠色改造過程中,雨水收集利用、污水收集治理和中水回用的技術(shù)措施。
(1)加強(qiáng)屋面路面的有組織排水。關(guān)鍵是加強(qiáng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)場地的豎向設(shè)計(jì),對場地地形進(jìn)行豎直方向的調(diào)整,充分利用和合理改造自然地形,合理選擇設(shè)計(jì)標(biāo)高,使之滿足建設(shè)項(xiàng)目的使用功能要求,科學(xué)設(shè)置雨水的收集區(qū)域,排放路徑,避免形成雨水匯積。(2)充分發(fā)揮綠化帶、滲水磚的下滲功能。針對需要硬化的區(qū)域,要求鋪設(shè)滲水磚或植草磚,設(shè)置下沉式綠化帶,或在綠化帶凸緣部分設(shè)置排水孔,方便雨水流入,嚴(yán)格控制綠化帶填土高度,便于雨水流入。(3)有效消減路面雨水徑流。減小路面坡度,設(shè)置格柵,阻斷雨水地面徑流,設(shè)置收集池,經(jīng)初步沉淀、過濾后,排至景觀河。屋面雨屋面有組織導(dǎo)入落水管,排至教學(xué)樓周圍綠化帶內(nèi)。減少向校園道路排放,控制路面雨水徑流總量。(4)利用下沉式廣場、運(yùn)動場臨時調(diào)蓄雨水,設(shè)置下沉廣場和運(yùn)動場,或在廣場和運(yùn)動場凸緣部分設(shè)置排水孔,方便雨水流入,周邊設(shè)置排水溝排及收集池,經(jīng)初步沉淀、過濾后,排至景觀河或景觀湖。(5)設(shè)置水景工程作為永久調(diào)蓄設(shè)施。校區(qū)規(guī)劃建設(shè)了景觀河或景觀湖,雨水通過收集和臨時調(diào)蓄,經(jīng)初步沉淀、過濾后排入,但該地區(qū)年降雨量不足200mm,蒸發(fā)量卻高達(dá)2149mm。僅考收集存蓄雨水作為水景工程的補(bǔ)給水源,難以為繼。需考慮使用非傳統(tǒng)水源。(6)加強(qiáng)校區(qū)污水收集處理能力。本項(xiàng)目選用膜-生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)。在藝術(shù)樓北側(cè)空地上建造一座日處理量為200m3/天的污水處理站。MBR工藝是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住,省掉二沉池,占地面積小,同時,活性污泥濃度可以大大提高,水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)可以分別控制,而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)和降解。膜-生物反應(yīng)器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能。(7)以中水作為水景工程的主要補(bǔ)給水源。該校新校區(qū)現(xiàn)有師生3000余人,根據(jù)GB 50015—2010《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中對公共建筑生活用水定額及小時變化系數(shù)的要求,本工程中教學(xué)樓每人每日最高生活用水定額40L,小時變化系數(shù)Kh=1.5,每天使用時間8h,生活用水排放量為153m3/d,因小時變化系數(shù)較大,每天使用時間較短,故選擇處理能力為200m3/d的一體化污水處理設(shè)備。教學(xué)區(qū)生活污水經(jīng)處理后的中水需達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn),方可排至景觀湖中。處理后的中水流量穩(wěn)定,補(bǔ)給充足,多余時,還可用于綠化用水。
通過對項(xiàng)目案例研究,可得出以下結(jié)論,供今后甘肅河西地區(qū)新建綠色校園或既有校園綠色改造,乃至海綿城市建設(shè)作為借鑒。
(1)高度重視區(qū)域場地的豎向設(shè)計(jì),充分利用和合理改造自然地形,提倡鋪設(shè)滲水磚或滲水路面,提高雨水下滲能力,設(shè)置雨排裝置,消減雨水徑流,避免形成雨水匯積。(2)高度重視場地內(nèi)雨水臨時調(diào)蓄設(shè)施建設(shè),提倡設(shè)置下沉式綠化帶、廣場和運(yùn)動場。但需考慮臨蓄雨水的沉淀、過濾和排出。(3)在有非傳統(tǒng)水源補(bǔ)給的條件下,可規(guī)劃建設(shè)水景工程,統(tǒng)籌建設(shè)雨水收集利用系統(tǒng),構(gòu)建“區(qū)域海綿體”,強(qiáng)化區(qū)域水資源綜合利用,通過“區(qū)域海綿體”使降雨就地消納和利用,減小城市水體污染和雨污排放處理壓力。
基金項(xiàng)目:
嘉峪關(guān)市科技計(jì)劃項(xiàng)目(17-67)。