基于年径流总量控制率的雨水回收利用系统方案设计
——以池州某住宅小区为例

张举，程海峰，赵晓康

（安徽建筑大学，安徽 合肥 230022）

0 前言

作为皖江城市带承接产业转移示范区的核心区域，池州市经济飞速发展，近年来“三生”（居民生活、工农业生产及生态环境）用水对水资源的需求量日趋增加，对水质及水环境的要求也越来越高。近年来，池州市政府相继提出了“海绵城市”、“国家生态市”以及“创建国家环境保护模范城市”口号，突出了当地打造生态城市以及节水型社会现金城市的理念[1]。

依据《安徽省节水用水条例》《安徽省城镇供水条例》《安徽省城市节约用水管理办法》《池州市城市节约用水管理办法》等相关文件，制定了《池州市节水型社会建设“十三五”规划》。

为响应国家和池州市相关政策，本文一方面采取有效的节水措施，另一方面场地雨水就地消纳利用，防止径流外排在其它区域形成水涝和污染。

1 工程概况

本项目位于安徽池州齐山大道以东，陵阳大道以南、纬三路以北，处于从高速公路进入站前区和池州市区的门户区域，区位优势和景观地位明显。总用地面积为176642.78m2，总建筑面积为170656.1m2。容积率为0.81，绿化率为37%，建筑密度25%。

2 雨水专项规划设计

图1 项目鸟瞰图

2.1 雨水利用方案

本项目为住宅小区，结合工程实际情况，屋面和硬质铺装面积较大，可以通过收集屋面雨水和透水铺装等被动措施有效地进行雨水综合利用，合理规划地表与屋面雨水径流途径，减少地表径流，增加雨水渗透量。同时采用雨水回用系统，收集屋面、场地雨水，收集后的雨水用于场地绿化灌溉和道路铺装冲洗等。

图2 建议雨水回收区域示意图

2.2 雨水收集及用水量计算

2.2.1 雨水收集量

本项目雨水收集后用于场地绿化喷灌、道路浇洒、洗车用水。根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）规定雨水设计径流总量公式：

W=（0.6～0.7）10ΨchyF

式中：Wya——年用雨水量（m3）；

Ψc——雨水径流系数；依据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-20064.2.2条规定选取。

F——计算汇水面积（h㎡）；

hy——常年降雨厚度（mm）；

0.6～0.7——除去不能形成径流的降雨、弃流雨水等外的可用系数，本项目取值0.7。

池州市降雨量参照合肥市年平均降雨量为1038mm。

地块雨水汇水面积和径流量统计表 表1

雨水收集利用系统可收集的雨水总量为20578.79m3，其他损失水量按收集的10%计算。

考虑到道路收集的雨水水质较差、绿地雨水不宜收集，让雨水通过绿地、透水铺砖自然入渗和调蓄；主要收集屋面雨水用于场地绿化灌溉及道路冲洗等用处。

2.2.2 年用水量计算

①绿化灌溉用水

绿地需浇灌区域面积共36837.06㎡，草坪以暖季型为主，搭配少量冷季型，采用一级养护，按照《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010）[2]中5.1.8条规定，绿化灌溉的年均灌水定额取0.28m3/m2·a，日均浇水定额取2L/（㎡·d）。浇洒月份为4～11月，其他月份植物处于休眠期，不需要浇洒。

绿化灌溉日用水量Q1=0.001×2×36837.06=28.25m3/d

绿化灌溉年用水量Q绿化=0.28×36837.06=10314.37m3/a

②道路冲洗用水

需要冲洗道路、铺装区域面积约50519.40㎡，按照《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010）中5.1.9条规定，浇洒道路用水定额取0.5L/（m2·次），年浇洒次数按30次计。

地块年均用水量平衡 表2

道路冲洗日用水量Q2=0.5×50519.40×0.001=25.25m3/次

道路冲洗年用水量Q道路=Q2×30=757.79m3/a

③地下车库冲洗用水

地下车库面积约46953㎡，按照《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010）中5.1.9条规定，地下车库冲洗用水定额取2L/（m2·次），年冲洗次数按30次计。

地下车库冲洗一次用水量Q3=2×46953×0.001=93.90m3/次

地下车库冲洗年用水量Q车库=Q3×30=2817.18m3/a

3.2.3 水量平衡计算

年均水量平衡计算见表2。

从表2可以看出，理论计算收集量大于总用水量，因此，收集的雨水可满足室外绿化浇灌、道路冲洗。

由于一年中车库冲洗次数较少，为保证蓄水池水质，减少初投资，并且根据逐月计算可知，所有月份都有较充足的雨水富余量，故仅在雨量充足时进行车库冲洗，不另算用水量，减少蓄水池容积。

2.3 蓄水池容积及位置

按《建筑小区雨水收集利用工程规范》（GB50400-2006）[3]确定蓄水池容积，通过计算绿化浇洒日用水量、道路浇洒日用水量最高用水量之和，确定日用水总量。根据一次雨水收集量可供三天至七天用水量，考虑到实际降雨频率及持续干旱时间的间隔，雨水储存池有效容积按3d的回用雨水用量计算：

V=（28.25+25.25）×3=160.5m3

考虑到水量损失和蓄水池的有效容积，雨水收集区域蓄水池的容积取170m3。本次雨水收集的范围为用地红线范围内，综合考虑地块内的雨水规划和自然地势，蓄水池位置靠近道路市政接口，便于溢流和弃流,因此建议根据雨水排水情况设置两个蓄水池。

2.4 非传统水源利用率

非传统水源利用率是指采用再生水、雨水等非传统水源代替市政供水或地下水供给景观、绿化、冲厕等杂用的水量占总用水量的百分比。非传统水源利用率可通过下列公式计算：

Ru=Wu/Wt×100%

Wu=WR+Wr+WS+WO

式中，Ru——非传统水源利用率，%；

Wu——非传统水源设计使用量(规划设计阶段)或实际使用量(运行阶段)，m3/a；

Wt——设计用水总量(规划设计阶段)或实际用水总量(运行阶段)，m3/a ；

WR——再生水设计利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段)，m3/a ；

Wr——雨水设计利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段)，m3/a；

WS——海水设计利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段)，m3/a；

WO——其他非传统水源利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段)，m3/a。

非传统水源利用率统计表 表3

2.5 结论

本项目非传统水源利用率达到4.12%，绿化灌溉、道路冲洗、洗车用水采用非传统水源的用水量占其总用水量的比例为100%。

3 年径流总量控制

3.1 控制措施

主要的雨水径流控制措施有：透水铺装、下凹式绿地和雨水回收系统等。

3.1.1 透水铺装

本项目硬质铺装面积为50519.4㎡，硬质铺装中除车道和消防登高地外，均采用透水铺装：停车位采用镂空率大于40%的植草透水砖，人行道采用透水砖，透水铺装面积合计为33573.9㎡；硬质铺装地面中透水铺装面积的比例为66.46%。最大限度地增加雨水的自然渗透，补给地下水资源。

室外透水地面可以降低热岛效应，调节微气候；增加场地雨水与地下水涵养，改善生态环境及强化天然降水的地下渗透能力，补充地下水量，减少因地下水位下降造成的地面下陷；减轻排水系统负荷，以及减少雨水的尖峰径流量，改善排水状况。因此，建议本项目增加室外透水地面面积，比如增加植草砖的应用、增加地面绿化等措施。

图3 植草砖、透水砖铺装效果示意图

图4 透水砖做法示意图

图5 停车位植草砖做法示意图

3.1.2 下凹式绿地

近年来，随着经济的快速发展和城市建设步伐的加快，现代城市的地表多被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖，这些不透水的道路给城市的生态环境带来了许多负面的影响，城市的生态环境、城市水平衡系统受到严重破坏。

图6 下凹式绿地示意图

本项目通过设置下凹式绿地，使路面(地面)高于绿地，同时雨水口高于绿地而低于路面(地面)，雨水口不设在路面而设在绿地上。这样，绿地就形成下凹式，雨水均进入绿地，经绿地蓄渗后，多余的雨水才从雨水口流走。

采用下凹式绿地可以解决以下许多问题。

①雨后积水

下雨时，雨水能迅速汇流至绿地，不在道路聚集，雨水渗入地下，还原地下水，增大地表相对湿度，补充城区日益枯竭的地下水资源，可保住宝贵的水资源。保持了城市地下水位的稳定，极大的改善城市的生态和生活环境。

②市政管道的压力

长时间的大雨或是暴雨时，对于市政管道的压力很大。下凹式绿地雨水也能直接透过地面渗入地下，这样能减缓市政管道的压力，同时减少污染物流入江河，以防破坏水资源。

③用水循环系统，节约能源

在雨水通过地表渗入地下，储藏大量的地下水，可以与雨水循环系统相辅，将雨水转换为“中水”，可进行对树木的灌溉等等，降低了自来水的使用。

本项目绿地面积为36837.07㎡，项目西侧和北侧建筑物周边绿地均采用下凹式绿地，面积为14164.96㎡，下凹式绿地占绿地面积比例为38.45%。

下凹式绿地设计厚度5cc，可控制降雨量为14164.96×0.05=708.24m3。

图7 建议采用下凹式绿地区域示意图

3.1.3 雨水回收利用系统

一方面本项目尽可能多的利用雨水，将回用的雨水用于整个地块内绿化浇灌、道路冲洗，减少雨量外排；另一方面，本项目根据实际用量和排水规划，合理确定雨水收集区域，保证水量平衡。

3.2 年径流总量控制率计算

通过自然和人工强化的入渗、调蓄和收集回用，场地内累计一年得到控制的雨水量占全年总降雨量的比例。因此,通过建筑所在区域的降雨资料统计数据，可得出年径流总量控制率对应的设计控制雨量，部分地区年径流总量控制率对应的设计控制雨量见下述计算内容。

本项目占地面积为105248.77m2，其中硬质屋面面积为17892.29m2，硬质铺装面积为16945.5m2，透水铺装面积为33573.9m2，绿化面积36837.07m2，若设计需达到55%的年径流总量控制率（即设计控制雨量为10.5mm），则可采取多种措施实现。

建设项目场地内设计降雨控制量：V=10.5/1000×105248.77=1105m3。

硬质屋面径流系数取0.9、非透水硬质铺装径流系数取0.6、透水铺装径流系数取0.4、绿化区径流系数取0.15，本项目场地综合径流系数：

Ψ=（17892.29×0.9+16945.5×0.6+33573.9×0.4+36837.07×0.15）/105248.77=0.43

则认为场地入渗实现的控制率为57%，实现的降雨控制量为：V1=1105×57%=629.85m3。

则需通过主动措施实现的降雨控制量为：V-V1=1105-629.85=475.15m3。

其中雨水回用系统实现的降雨控制量为170m3，下凹式绿地实现的降雨控制量为708.24m3，高于需主动控制的降雨量，因此，可以满足年径流总量控制率达到55%。

4 结论

①对场地雨水实施减量控制，雨水设计协同场地、景观设计，采用透水铺装等措施降低地表径流量；

②根据项目的用水需求收集雨水回用，实现减少场地雨水外排的目标,保证场地年径流总量控制率达到55%；

③本项目非传统水源利用率达到4.12%，绿化灌溉、道路冲洗、洗车用水采用非传统水源的用水量占其总用水量的比例为100%。