趙明華， 葉長(zhǎng)青

(1.合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院，安徽 合肥 238000； 2.安徽省建筑節(jié)能與科技協(xié)會(huì)，安徽 合肥 230091)

0 引 言

隨著城市的持續(xù)發(fā)展和生活水平的提高，建筑能源消耗造成的碳排放呈上升趨勢(shì)。因此，如何節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、降低碳排放，實(shí)現(xiàn)建設(shè)領(lǐng)域綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展日益成為重要的課題。發(fā)展綠色建筑、建設(shè)海綿城市就是實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展新模式的重要途徑，而雨水收集和循環(huán)利用就是極其重要的方面。

城市建設(shè)的高速發(fā)展以及人口數(shù)量的不斷增加，一方面導(dǎo)致城市用水量的增大，另一方面導(dǎo)致城市路面、硬質(zhì)景觀、建筑外墻等大量非滲透性表面的增加，加上對(duì)江河湖泊等天然水域的填埋、對(duì)河流大部分進(jìn)行了硬質(zhì)化處置等，城市中原有的生態(tài)也遭受到了前所未有的影響[1]。由于經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，雨水作為一項(xiàng)可利用資源，環(huán)境污染輕，對(duì)調(diào)理補(bǔ)充城市的水資源、完善城市生態(tài)環(huán)境有著重要意義?，F(xiàn)代城市雨水應(yīng)用是一項(xiàng)新型的交叉型科學(xué)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)節(jié)水、資源利用和環(huán)境保護(hù)、有效控制城市地表徑流與水澇、減少環(huán)境污染和改善城市自然環(huán)境等巨大功能[2-3]。

利用模塊式雨水回收處理系統(tǒng)蓄水、科學(xué)利用雨水、降低徑流污染、增強(qiáng)城市排澇功能等都具有很大的意義。工程施工現(xiàn)場(chǎng)模塊降雨采集系統(tǒng)可以有效地對(duì)收集到的雨水進(jìn)行預(yù)處理、采集、貯存。存儲(chǔ)的水資源在經(jīng)過(guò)設(shè)備的加工處理之后，還可以應(yīng)用沖廁、帶路沖洗、綠化澆灌、景觀和冷卻補(bǔ)水、消防用水等。而近年來(lái)，模塊式雨水收集處理系統(tǒng)也愈來(lái)愈多地使用于各類市居民小區(qū)、市政廣場(chǎng)和工業(yè)廠房。

1 施工方案

1.1 施工工藝流程

施工工藝流程為：挖坑→找平→鋪土工膜→安裝反沖洗設(shè)備→安裝模塊主體→安裝模塊側(cè)板→安裝側(cè)向及頂面復(fù)合土工布型HDPE膜及防護(hù)層→安裝進(jìn)出水管→擺放圍擋→鋪設(shè)回填保護(hù)板→回填土方→管路鋪設(shè)設(shè)備安裝→系統(tǒng)調(diào)試→地面恢復(fù)。施工工藝的主要環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1 施工工藝流程實(shí)景圖

1.2 主要環(huán)節(jié)操作技術(shù)要點(diǎn)

1.2.1 土方開(kāi)挖-找平(澆筑底板)-鋪土工膜

土方開(kāi)挖前采用井點(diǎn)降水法降水或者鋼板樁圍護(hù)法，具體選用哪種方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖情況決定。按照原工程設(shè)計(jì)圖紙挖溝槽。邀請(qǐng)五方主體負(fù)責(zé)人在基坑開(kāi)挖后對(duì)基坑進(jìn)行集體檢驗(yàn)，驗(yàn)槽合格后開(kāi)始施工。施工時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

(1) 基礎(chǔ)底部平整，平整公差為±10 mm/10 m。

(2) 鋪設(shè)雨水收集回用系統(tǒng)，所使用的無(wú)紡布HDPE土工膜材料應(yīng)盡可能采用寬幅材料，可以降低搭設(shè)和黏接的工作量。

(3) 采用復(fù)合土工膜的建筑施工應(yīng)做好雙面的防護(hù)，亦可采用焊接方式。焊接完成后要嚴(yán)密檢測(cè)焊縫的焊接質(zhì)量，防止有滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)。復(fù)合土工布型HDPE膜的攤鋪應(yīng)盡可能均勻地展開(kāi)，雨水存儲(chǔ)模塊應(yīng)緊密包裹。

1.2.2 儲(chǔ)水模塊組裝

安裝時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

(1) 裝配前檢驗(yàn)組裝部件的產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于損壞的產(chǎn)品應(yīng)剔除。

(2) 所有安裝模塊的人員必須接受施工安全教育，并且要認(rèn)真學(xué)習(xí)安裝演示錄像及配置圖，在技術(shù)人員的指導(dǎo)下規(guī)范操作。

(3) 模塊的定位與碼放應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)人員測(cè)量放線的定位碼放，相鄰模板之間不能留有間隙。

(4) 碼放工作人員嚴(yán)禁穿帶釘鞋子作業(yè)，嚴(yán)禁在HDPE土工膜或無(wú)紡布上面推動(dòng)模板到位。

(5) 上模塊的頂部時(shí)在操縱時(shí)應(yīng)行動(dòng)輕緩，以避免動(dòng)作過(guò)大而踩壞模板.

(6) 頂部處理時(shí)，HDPE土工布可采取搭接處理，搭設(shè)時(shí)應(yīng)用膠布加固，以免在回填時(shí)移位。

(7) 連接雨水管道與雨水蓄存系統(tǒng)時(shí)，連接部分應(yīng)采用預(yù)制HDPE薄膜套管結(jié)構(gòu)，平面部分直接連接在系統(tǒng)主體的HDPE薄膜上，套管部分采用不銹鋼卡箍雙箍卡緊。

(8) 分段澆筑安裝完畢后須經(jīng)檢測(cè)及并及時(shí)回填處理，在回填碎石的部分不需要處理，回填河砂、混合土?xí)r模板側(cè)面應(yīng)加固密實(shí)，在作業(yè)中HDPE土工膜或無(wú)紡布側(cè)面須采用擋板防護(hù)，以避免因機(jī)械設(shè)備的誤作業(yè)而損傷HDPE土工膜或無(wú)紡布。

1.3 設(shè)備安裝

主要設(shè)備安裝順序?yàn)椋喊惭b流量型初期棄流裝置→安裝提升泵、回用泵、排污泵→紫外線消毒裝置→安裝補(bǔ)水裝置。

2 工藝及特點(diǎn)

雨水收集回用系統(tǒng)是指一個(gè)綜合雨水收集、凈化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用的復(fù)雜系統(tǒng)。本文根據(jù)場(chǎng)地的不同規(guī)律對(duì)造型與規(guī)格進(jìn)行布置，施工過(guò)程簡(jiǎn)單、安全、快捷，規(guī)范化模塊互相連接拼裝過(guò)程中無(wú)須大中型機(jī)械設(shè)備，勞動(dòng)效率較高，且建設(shè)期節(jié)約，一般的施工周期時(shí)間大約為15 d。該雨水模塊收集回用系統(tǒng)特點(diǎn)：

(1) 與建筑同壽命。PP模塊由再造聚丙稀原材料制成，與眾不同的形狀和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具備強(qiáng)有力的縮小特性、耐用性、可持續(xù)性和50年以上的使用壽命[4]。

(2) 綠色建造。PP模塊由再制造新型環(huán)保材料制成，能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境，易于維護(hù)，可以進(jìn)行回收利用。

3 施工中存在的問(wèn)題

3.1 系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜、維護(hù)成本高

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單會(huì)導(dǎo)致收集過(guò)程中有大量的雜質(zhì)混入收集系統(tǒng)中，使系統(tǒng)頻繁阻塞，不利于使用。雨季前至少進(jìn)行一次設(shè)備維護(hù)、反沖洗等，而在雨季時(shí)期，需要定時(shí)檢查設(shè)備是否有堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，這些都將使得維護(hù)成本將大大地增加。

3.2 雨水回收的經(jīng)濟(jì)效益低下及人員認(rèn)識(shí)不足

當(dāng)雨季雨量較大時(shí)，儲(chǔ)水池內(nèi)的積水超出負(fù)荷時(shí)，大多數(shù)經(jīng)過(guò)處理的雨水因受限于儲(chǔ)水模塊的容積而溢流至雨水管道或者附近的水體中，這就大大降低了整套設(shè)備帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，居民對(duì)雨水回用的認(rèn)識(shí)不夠全面，非常擔(dān)心其安全性和可靠性，故而很少選擇雨水來(lái)回收利用。這些問(wèn)題無(wú)疑會(huì)嚴(yán)重制約這項(xiàng)科技的進(jìn)展，因此亟待解決。

4 案例分析

4.1 雨水收集回用的主要環(huán)節(jié)

雨水收集回用系統(tǒng)通常包括初期雨水棄流裝置、雨水水質(zhì)處理裝置、雨水收集裝置、雨水提升裝置以及再利用管網(wǎng)。而雨水收集系統(tǒng)的施工，需要與道路、排水、綠化、綜合管網(wǎng)等工程交叉施工，需要科學(xué)組織調(diào)度，否則后期會(huì)影響項(xiàng)目進(jìn)度?，F(xiàn)對(duì)合肥市包含的區(qū)、縣、市已建成的綠色建筑雨水收集回用項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果見(jiàn)表1[5]。

表1 雨水收集利用系統(tǒng)典型技術(shù)形式

4.2 雨水棄流

雨水棄流是雨水收集與回用技術(shù)中一項(xiàng)非常重要的部分。目前在工程中應(yīng)用較多的是雨量型雨水初期棄流，該型棄流裝置的設(shè)置如圖2所示。

圖2 雨量型棄流裝置設(shè)置

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，目前項(xiàng)目中所設(shè)置的初期降雨棄流設(shè)備發(fā)揮的作用相對(duì)較小，而棄流后的雨水水質(zhì)問(wèn)題也不能得以改善，這一問(wèn)題在設(shè)有棄流系統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目中也是普遍存在。剖析其成因，發(fā)現(xiàn)雨水的采集線路過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致采集表面降雨流動(dòng)的時(shí)段差別很大，最遠(yuǎn)點(diǎn)到棄流井的時(shí)段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于收集表面上的近點(diǎn)。由于流動(dòng)時(shí)間的差別使得棄流井真正棄流的雨水基本是較近區(qū)域的雨水，分為初始徑流和連續(xù)徑流。遠(yuǎn)距離地表徑流的初始雨水得不到排放棄流，而近距離區(qū)域中相對(duì)清潔的連續(xù)徑流水被排放棄流，最終致使高質(zhì)量的雨水反而流失，匯集后得到的雨水質(zhì)量沒(méi)有得到應(yīng)有的提升。

4.2.1 雨水處理

根據(jù)上述調(diào)研結(jié)果，很多工程項(xiàng)目因?yàn)榭紤]到物理、化工的工藝在水質(zhì)方面無(wú)法得到保障，因而轉(zhuǎn)向生物處理的解決方法，又或者使物化工藝更加復(fù)雜，但實(shí)際效果卻不佳。以項(xiàng)目一采用的雨水處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)為例，由于降雨的生化性能不好，流域的細(xì)菌不能產(chǎn)生絮凝效果，無(wú)法產(chǎn)生有效的生態(tài)處理效果。在項(xiàng)目四中，一個(gè)傾斜的沉淀池用于處理地下車庫(kù)的雨水，由于雨水的降雨過(guò)程不連續(xù)，整個(gè)降雨過(guò)程斷斷續(xù)續(xù)，斜管沉淀池的“淺池原理”功能并沒(méi)有得到充分發(fā)揮，反倒是因?yàn)樾惫艿母街院?，給蚊蟲(chóng)創(chuàng)造了滋生的環(huán)境條件，嚴(yán)重影響機(jī)房和地下空間的環(huán)境。

4.2.2 雨水溢流

這一類建設(shè)項(xiàng)目通常是在地下車庫(kù)中安裝雨水儲(chǔ)存設(shè)備，或在地下車庫(kù)安裝雨水溢漏設(shè)備，或利用溢流提升水泵將降雨排除，從而可能產(chǎn)生安全隱患。在強(qiáng)降雨的環(huán)境下，如果不及時(shí)合理地排出機(jī)房的溢出雨水，地下車庫(kù)就會(huì)被淹。在分析了問(wèn)題的根本原因后，據(jù)估計(jì)接收外部溢漏引起的暴雨的管網(wǎng)是根據(jù)正常排放條件(3～5年重現(xiàn)期)設(shè)計(jì)的。因此在強(qiáng)降雨環(huán)境下，戶外接收暴雨的管道均為滿管運(yùn)行，無(wú)法吸納由于暴雨機(jī)械間溢流引起提升泵啟動(dòng)所排放之雨水，從而導(dǎo)致外溢雨水不能有效排放。由此可見(jiàn)，“規(guī)范”關(guān)于排放雨水的規(guī)定不能保證安全排放雨水，因此需要改進(jìn)。

4.3 施工原因?qū)е碌膯?wèn)題案例解析

通過(guò)對(duì)上述五個(gè)已完成的綠色建筑雨水收集回用工程項(xiàng)目開(kāi)展調(diào)查研究，并且對(duì)存在的普遍問(wèn)題進(jìn)行剖析，提出進(jìn)一步的優(yōu)化建議和應(yīng)對(duì)策略。對(duì)于在實(shí)際工程的雨水收集與回用施工中的雨水的棄流問(wèn)題、雨水的處理問(wèn)題、雨水的溢流問(wèn)題等，可采取相應(yīng)的措施加以解決。

目前大部分雨水棄流通常采取雨量型棄流，但這種棄流方法因?yàn)榱餍袝r(shí)段的不同，會(huì)使得棄流效果不佳。處理方法是調(diào)節(jié)排水立管上的沉淀排放流量，或者分段調(diào)節(jié)滲透型雨水棄流井來(lái)解決。水質(zhì)特點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)然是天然雨水污染指標(biāo)濃度較低，水質(zhì)良好。例如：在收集和使用地表水時(shí)，必須充分考慮到放棄最初的雨水徑流，因?yàn)樽畛踅涤曛械拇蠖鄶?shù)污染物是有機(jī)污染物和懸浮固體污染物，而其他污染物指標(biāo)含量相對(duì)較低。之后雨水中的懸浮物、COD、氨氮等含量會(huì)等隨著降雨時(shí)間的增長(zhǎng)而在減少，降雨后期的雨水的COD趨于穩(wěn)定，雨水質(zhì)量一般會(huì)較好。因此，地面雨水的收集和使用應(yīng)當(dāng)放棄最初的地表徑流，以降低對(duì)處理設(shè)備的危害，這也可以通過(guò)建立初始排放機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。在未對(duì)水質(zhì)處理之前不得使用機(jī)動(dòng)車道上的雨水[6]，人行道雨水可以沿道路直接流入綠地之中。高層建筑的屋面在經(jīng)過(guò)雨水匯集后的再處理過(guò)程中，除了能夠?qū)⒎课輼琼數(shù)挠晁右詫?dǎo)流外，其底位雨水沉砂池也能夠成為引流，同時(shí)還能夠?qū)τ晁练e物做出相應(yīng)的再處理，將處置過(guò)后的雨水注入蓄水池中并加以消毒，最后對(duì)其加以二次的再使用[7]。

部分建設(shè)項(xiàng)目的雨水處理工藝系統(tǒng)較為復(fù)雜，不但雨水處理效益沒(méi)有提高，相反可能會(huì)導(dǎo)致二次污染、能耗過(guò)大等影響生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題，因此建議在選擇處理工藝系統(tǒng)時(shí)，優(yōu)先選擇生態(tài)雨水管理設(shè)施，沒(méi)有條件的盡量選用能耗較低，且設(shè)備數(shù)量較少的沉淀、過(guò)濾等工藝。

如果雨水收集池設(shè)在室內(nèi)，因?yàn)橛晁苡锌赡芤绯鰰?huì)造成很大的危險(xiǎn)性，故而建議在條件良好的地區(qū)盡可能選擇地埋式雨水收集池。如果無(wú)法選擇室外地埋式的，且不符合重力流進(jìn)水要求時(shí)，則可在戶外設(shè)溢流井，利用水泵提升功能采集集水區(qū)雨水，防止內(nèi)溢。

5 工程質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 摒棄暴力施工確保土工膜的完整

對(duì)于土工膜盡量減少二次搬運(yùn)，在放置地點(diǎn)一定要避免高處墜入或地面的尖利物體使土工膜造成損壞。在施工時(shí)對(duì)地基周圍環(huán)境加以確認(rèn)，混凝土底板必須要清除渣土、銳利物體、石頭、鐵絲等，且底槽也要全部清掃完畢，以確保不會(huì)損壞土工膜。土工膜運(yùn)到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)當(dāng)采用人工卷鋪[8]。對(duì)鋪設(shè)完成的土工膜應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)， 以確定是否有損壞的部位，土工膜如有損壞必須及時(shí)修復(fù)。土工膜長(zhǎng)、短方向上標(biāo)識(shí)的中心點(diǎn)務(wù)必與底板的中心點(diǎn)重合，偏差控制在≤0.2 m，土工膜包裹時(shí)搭接相互之間直徑也不得低于0.5 m。

5.2 應(yīng)避免模塊在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中野蠻操作

無(wú)論是運(yùn)輸過(guò)程還是施工過(guò)程都必須小心處理模塊，做到輕拿輕放，防止損壞。當(dāng)模塊拼裝完畢進(jìn)行回填時(shí)，應(yīng)避免重型的機(jī)械碾壓，確保成品的保護(hù)工作，對(duì)施工范圍做好分隔。在完成回填工作時(shí)，要嚴(yán)格根據(jù)施工回填的厚度范圍要求加以鞏固，在側(cè)面回填時(shí)，防護(hù)板也應(yīng)滿鋪，以確保不使模塊損壞。

5.3 回填土方應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

基坑基底處理和回填材料應(yīng)符合相關(guān)工程設(shè)計(jì)要求和施工標(biāo)準(zhǔn)。在基礎(chǔ)澆筑過(guò)程中應(yīng)當(dāng)分層夯實(shí)土層，夯實(shí)后測(cè)算干土質(zhì)量密度，合格率不得低于90%。環(huán)刀取樣的數(shù)量及方式應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)要求?；靥钔凉こ淘试S偏差值見(jiàn)表2[9]。

表2 回填土工程允許偏差

應(yīng)當(dāng)分層鋪攤回填土，壓實(shí)遍數(shù)和每層鋪土厚度要按照土質(zhì)、密實(shí)度和機(jī)具性能來(lái)確定。見(jiàn)表3[9]。

表3 每層鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù)

5.4 提升塑料儲(chǔ)水模塊質(zhì)量

雨水收集系統(tǒng)的水池大部分都是采用裝配式構(gòu)件，其質(zhì)量受模塊及其裝配水平影響很大，模塊的質(zhì)量和模塊產(chǎn)品工藝的合理性，也在很大程度上影響著工程整體質(zhì)量[10]。所以系統(tǒng)解決整體塑料儲(chǔ)水模塊的抗壓、抗剪強(qiáng)度，從材料、失穩(wěn)角度考慮，提升儲(chǔ)水模塊的質(zhì)量，確保雨水收集系統(tǒng)的具有穩(wěn)定、合理、可靠的性能。

5.5 創(chuàng)新工程施工工藝

施工工藝直接決定系統(tǒng)后期的效果，以及工程項(xiàng)目的耐久性、運(yùn)維的便捷性。故需要借鑒相關(guān)行業(yè)的施工工藝，結(jié)合行業(yè)既有要求與特點(diǎn)，研究與提升施工工藝?？刹捎蒙に囂幚砑夹g(shù)，對(duì)收集的雨水進(jìn)行處理，保證出水質(zhì)量，從而擴(kuò)大應(yīng)用范圍。建設(shè)項(xiàng)目建成后，關(guān)鍵技術(shù)方面應(yīng)當(dāng)滿足《建筑物與小區(qū)雨水控制及利用施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50400—2016)和《雨水利用施工技術(shù)規(guī)程》(DB 34/T5082—2018)的要求。并能在此基礎(chǔ)上解決水質(zhì)保鮮無(wú)異味，側(cè)向與豎向承壓分別達(dá)到150 kN/m2、400 kN/m2，原水與清水池清淤工藝改良，設(shè)計(jì)工藝有大幅度提升。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文系統(tǒng)研究與探討了雨水收集回用系統(tǒng)，其在實(shí)際工程項(xiàng)目中的運(yùn)用十分重要，具有重大的理論研究意義和工程實(shí)踐價(jià)值。本文主要通過(guò)剖析在雨水收集回用系統(tǒng)的具體工程建設(shè)中出現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，對(duì)模塊化雨水收集利用系統(tǒng)施工技術(shù)問(wèn)題進(jìn)一步優(yōu)化解析，使得這一項(xiàng)技術(shù)將更加趨于成熟，維護(hù)成本也將不斷降低，從而有效提高雨水收集回用技術(shù)和裝置在實(shí)際工程項(xiàng)目當(dāng)中的整體運(yùn)用效果，進(jìn)而有效提高雨水收集回用技術(shù)和裝備在具體工程中的應(yīng)用水平，更好地促進(jìn)具體工程獲得合理有序的實(shí)施。