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滨州市雨水集蓄利用现状与实践
2013-09-13 09:19:11   来源:   评论:0 点击:

滨州市当地水资源量为101593万m3,当地水资源人均占有量270m3,仅及全国人均水资源量的1/10,属资源性缺水地区,并且地下水超采,出现了地下水漏斗,超采区面积并逐年扩大。因此,要在全市范围内开展“封井并网,水源转换”工程,开展雨水集蓄利用工程任重而道远。
1 滨州市雨水集蓄利用现状及目标
1.1 滨州市雨水集蓄利用现状
滨州市在市区规划建设“72湖”集雨工程,通过城区雨污分流排水系统,将雨水收集于人工湖,简单处理后用于市区绿化、环境用水等方面。该集雨工程与城区内河道及四环河连通,汛期可方便调蓄水量,减轻防洪压力。至2008年底,已完成飞龙湖、卧龙湖、濯缨湖等23个湖的建设,水面总面积达到240.21ha,蓄水量达542.86万m3,年利用雨水量300万m3;同时开展屋顶雨水收集试点工程,盟威集团高新技术工业园区的屋顶集雨工程已投入运行;无棣县北部的屋檐窖工程年集蓄雨量5万m3,用于居民生活、牲畜饮用水;其余县区基本无雨水集蓄利用工程,雨水集蓄利用在滨州市有着很大的发展潜力。
1.2 滨州市雨水集蓄利用目标
近期(2011年~2015年)改造旧城区排水系统,全面实现雨污分流和城区雨水收集,全面开展屋顶雨水收集工程,除简单处理满足城区绿化、环境用水等要求外,对雨水进行进一步的处理,用于工业或生活供水,并进一步探索雨水集蓄利用新技术。
至2015年,市区完成“72湖”集雨工程,总水面面积529.09ha,总蓄水量1313.26万m3,年利用雨水量800万m3,主要用于小区内绿化用水、居民楼及办公楼冲厕用水、景观用水等方面;邹平县发展农业雨水利用,在田间建设水窖及其配套工程用于农田灌溉,年集蓄利用雨水量136万m3,计划投资1378.17万元;无棣县城区发展雨水集蓄利用工程,年集蓄水量约300万m3,雨水利用量约200万m3,计划投资1000万元,用于绿化及洗车等清洁行业。博兴县城区雨水集蓄工程,年集蓄水量400万m3,雨水利用量290万m3,计划投资500万元,用于绿化及洗车等清洁行业;预备河南雨水集蓄工程,年集蓄水量25万m3,雨水利用量10万m3,计划投资30万元,用于绿化、洁厕等方面。
2 雨水集蓄利用示范工程实施方案
2.1 典型工程概况
滨州市城区规划的“72湖”现状年已建成近23座,通过比较选取滨州学院内的濯缨湖为典型工程。滨州学院位于滨州市中心城区,占地面积86.7万m2。濯缨湖位于滨州学院内,是滨城区“72湖”之一,该湖建成于2004年,水面面积4万m2,平均水深2.1m,汇水面积46万m2,库容约为8.4万m3。区域内绿化面积18万m2,硬化路面14万m2,屋面集雨面积14万m2。主要集蓄学院中心路以南校区的屋面和路面雨水,用于景观、绿地浇灌、冲厕等方面。
2.1.1 区域内年降水总量
Q=A×H×10-3
式中:Q—年降雨总量,m3;
A—汇水面积,A=460000m2;
H—年平均降雨量,H=575.4mm。
经计算,可得Q=264684m3
2.1.2可收集雨量
Qh=ΣΨi×α×β×Ai×Η×10-3
式中:Qh—年平均可利用雨量,m3;
Ψi—径流系数,屋面、硬化及路面取0.9,绿地取0.15;
α—季节折减系数;
β—初期弃流系数;
Ai—集雨面积,m2;
Η—年平均降雨量,mm。
α取0.75,在滨州市因为6~9月降雨量大,占全年75.6%;
β=1-初期弃雨量×年利用降雨次数/年平均降雨量=l-2×30/575.4=0.89,β取0.89。
经计算,可得Qh=10.4万m3。具体计算成果见表2-1。
表2-1 可收集雨量计算表

类型 绿地 屋面 路面硬化 收集雨量(万m3)
面积万(m2) 18 14 14 10.4
径流系数 0.15 0.9 0.9
季节折减系数α 0.75
初期弃流系数β 0.89
滨州学院濯缨湖湖面面积4万m2,降雨直接落入湖中雨量为2.24万m3。
根据滨州市滨城区多年实测降雨及蒸发资料分析,得出滨城区多年平均降雨量、蒸发量,见表2-2。
表2-2 滨城区多年平均降雨量、蒸发量月分配表
月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年
雨量(mm) 0.0 3.9 0.0 31.4 9.1 117.6 135.1 100.8 57.3 58.4 38.7 7.8 560.1
蒸发量(mm) 28.3 42.4 87.9 139.2 166.9 174.4 139.1 119.4 107.0 82.2 47.9 29.4 1160.4
(注:表中蒸发量已换算为水体蒸发量。)
水库蒸发损失水量,采用上表所列蒸发量乘水库水面面积,经计算全年濯缨湖蒸发损失水量为4.64万m3。雨水渗透属于涵养地下水源,也是雨水可利用的用途之一,因此,渗透量忽略不计。则濯缨湖年收集雨量为7.97万m3,滨州学院濯缨湖库容基本满足集蓄雨量的要求。
2.2 雨水水质分析及利用工艺流程
濯缨湖目前集蓄的雨水主要是靠屋面和路面集流。屋顶材料以瓦质屋面和水泥混凝土屋面为主。屋顶集流系统主要由四部分组成:屋顶集流面、汇流槽、下水管和蓄水井。蓄水井内的雨水再经过地下管道输送到湖内。校区内路面主要为硬化广场及砼硬化路面,雨水经路面汇流再通过管道在出口处经简单水质处理后流入湖内。集蓄的雨水经水泵提升进入绿化等用水管道,用于校区内绿化等景观用水。
屋面材料对雨水水质的影响很大。雨水降落至屋面时通常为酸性,pH值一般不超出3.5~5.5。陶瓦屋面表面光滑、化学稳定性好,因此对雨水pH 值无影响。混凝土屋面因混凝土中含CaCO3 ,Ca (OH) 2会中和雨水中含Cl - 、S2 - 、N- 酸性化合物,会提高雨水pH 值。
路面材料同样对雨水pH 值、悬浮物与沉淀物含量具有很大的影响。
上述影响雨水水质的情况说明,降雨初期水质较差,若把这部分雨水抛弃,能减少收集到的雨水中有害物含量;根据水质检测报告分析,也可以看出降雨初期水质较差,可以弃流,流入市政污水管道;待水质较稳定时再进入雨水集蓄管道将雨水收集处理利用。
屋面集水初期雨水弃流装置采用分散式处理方式,即在单个雨漏管或道路雨水收集管下安装分离设备。这种方法可去除粒径大于0.25mm的物质。
在弃流装置内设有浮球阀,随着水位的升高,浮球阀逐渐关闭;当收集到一定雨量后,浮球阀完全关闭;弃流后的雨水沿旁通管流至雨水收集管道。已收集的初期雨水,在降雨结束后打开放空管上的阀门将其排入污水管道。
道路及广场集水初期雨水处理方式:滨州学院实行了雨污分流,雨水管道兼做集水管道。在入湖的两个入水口处建有闸阀,初始降雨2mm以内,闸阀关闭,雨水经管网或提水强排入西侧的新立河,雨量达2mm后,停止强排,打开闸阀,雨水汇集于闸阀后的沉淀池,沉淀池出口设拦污栅,沉淀池后修建10m3贮雨池,经过pH调节、简单的次氯酸钠杀菌,然后放入濯缨湖,兼做景观用水和绿地浇灌用水。
2.3 规划目标
目前,滨州学院濯缨湖只是收集了中心路以南校区的路面及屋面雨水,中心路以北校区的雨水通过雨水管网直接排入了市政污水管道,规划2015年,中心路以北校区的雨水收集入湖,实现雨水的充分利用。目前,年利用雨量7.97万m3。规划2015年,年利用雨水量可达12万m3左右。估算,学院内年绿化用水15万m3左右,绿化只需一少部分的自来水就可满足用水要求,极大提高水资源的优化配置。
3 效益分析
3.1经济效益
滨州学院校园内的绿化面积比较大,是用水的大户,校园内收集的雨水主要利用方向就是绿化用水。学院内绿化面积共41.5万m2,绿地多为生命力较强的草和当地树种,绿化用水可按每天2L/m2,每年6个月计算,共需水14.94万m3。目前,集蓄的雨水除用作景观用水外,还可以通过雨水利用管道用于绿化。经计算可知,年利用雨量7.97万m3,用于绿化即可节约7.97万m3的自来水,每年可节省水费21.92万元。规划2015年,可节省30万元。
3.2环境效益
1)雨水利用工程可减少降雨外排流量,削减洪峰,延迟洪峰出现时间,提高防洪能力,避免或减轻水灾损失。
2)增加地下水补给量、涵养水源、缓解缺水局面。雨水下渗一方面补充土壤水供植物生长;另一方面补充地下水,有利于缓解地下水水位下降趋势,改善小区水文地质环境。
3)营造水景观、改善学校生态环境。
4 结语
雨水集蓄利用不仅可以解决绿化用水,而且能减轻城市排水压力、改善生态环境等多种用途,解决城市绿化用水、清洁公路及其他环境用水,可在一定程度上优化水资源配置,缓解水资源的供需矛盾。此外,还可以通过城市绿地、城市水系、交通道路网的透水路面、道路两侧专门用于集雨的透水排水沟、生活小区雨水集蓄利用系统、公共建筑集水入渗回补利用系统等,进行地下水回灌。

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