屋面雨水收集利用與建筑中水系統聯合運行
隨著城市化進程加快，水資源匱乏、生態環境惡化等問題的出現，城市雨水作為水資源利用迅速在世界各地得到發展。許多發達國家如日本、澳大利亞和德國等都很關注雨水的利用，如日本結合已有的中水工程，在城市屋頂修建雨水澆灌的“空中花園”，在樓房中設置雨水收集裝置與中水道工程共同發揮作用；德國在八十年代末就把雨水的管理與利用列為九十年代水污染控制的三大課題之一，修建了大量的雨水收集裝置來截流、處理及利用雨水，并盡可能利用天然地形地貌及人工設施來截流、滲透雨水，削減雨水的地面徑流，減輕城市洪澇。我國是一個水資源嚴重短缺的國家，人均水資源量僅為世界人均占有量的1／4，而且我國水資源分布存在顯著時空不均。因此近年我國為緩解北方嚴重缺水的局面正著手進行南水北調工程，該項目工程量大、工期長。作為缺水地區不能坐等外源調水，應充分開發和回收利用當地一切可能的水資源，其中城市雨水就是長期忽視的一種水資源。目前我國對城市雨水的利用率很低，與發達國家相比，可開發利用的潛力很大。總之，通過雨水的合理收集與利用，補充地下水源，削減城市洪峰流量，有效控制地面水體的污染，對改善城市的生態環境、緩解水資源緊張的局面有重要的現實意義。
1雨水利用的方法
雨水利用主要有以下兩種方法:
1)間接利用
滲透回灌以補充地下水是雨水的間接利用方法。一些國家的雨水設計體系已把滲透和回灌列入雨水系統設計的考慮因素。但目前我國城鎮雨水的設計體系仍是“直接排放水體”的模式，無法獲得削減徑流量、減輕污染負荷、補充地下水源、改善生態環境等綜合效益。
2)直接利用
將雨水收集處理后直接利用。主要用于城市的綠地澆灌、路面噴灑、景觀補水等，可有效地緩解城市供水壓力。本文主要探討雨水用作中水補充水源與建筑中水系統聯合運行的存在問題。
2雨水水量及水質特點
2．1雨水水量分析
我國地域遼闊，降雨存在時空分布不均，不同地區降雨量及降雨歷時差異較大，且同一地區不同年份降雨形成的徑流量也有較大的出入。我國北部地區特別是西北地區，土地遼闊，總面積占全國的4O%，但水資源不足全國的lO%，且降雨年內分配不均，多集中在6～9月，并以暴雨的形式出現，造成水土流失。南方地區雖降雨較多，但降雨分配也不均。雨水在實際利用時還要受到許多其它因素的制約，如氣候條件、降雨季節的分配、雨水水質、地形地質條件以及特定地區建筑的布局和構造等。因此，在雨水利用時要根據利用的目的，通過合理的規劃，
在技術和經濟可行的條件下使降雨量盡可能多地轉化為可利用雨量對于城區雨水主要有屋面、道路、綠地三種匯流介質。研究表明，屋面可利用雨水徑流量大、水質較好、便于收集利用，其利用價值最高。建筑屋面可利用雨量可按下式計算：
Q=ｆ•a•h•A•(H•10-3)
式中：Q一屋面年平均可利用雨量(1T1)；ｆ__徑流系數(取0．9)；
h -季節折減系數；初期棄流系數；A——屋面水平投影面積(m2)；
H——年平均降雨量(n1m)。
其中季節折減系數a考慮了當地氣候、季節等因素的影響。初期棄流系數j3根據當地降雨和水質資料確定。對北京可分別取0．85和0．87。
2．2屋面雨水的水質概況
通過對北京部分屋面雨水水質分析測定，發現屋面徑流污染也比較嚴重。這里僅以COD隨降雨歷時的變化規律為例。
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圖1為2000年北京某院校部分屋面徑流雨水COD隨降雨歷時的變化情況。由圖可見，每場降雨的水質出入較大。雨水水質不僅與降雨強度有關，也與屋面材料、空氣質量、氣溫、兩次降雨間隔時間等因素有關。而且從圖可以看出初期徑流水質較差，水質渾濁、色度大。故雨水利用時應考慮初期棄流，初期棄流量可定為二mn：同時通過對屋面雨水水質的可生化性分析，一般BOD／COD的值在0.1--0.15，由此可見，屋面雨水可生化性較差，宜采用物化處理。
3屋面雨水用作中水補充水源與建筑中水系統聯合運行存在問題分析3．1中水水源水質分析對住宅小區而言，中水水源一般可分為生活污水、雜排水(除沖廁之外的其它生活污水J、洗浴發水三種，其水質逐次漸好：目前實際工程中中水源主要是后兩種水源。對以大型公共建筑為主{本的城市建筑小區設置中水系統，可優先采用集中的洗浴污水做水源：我國及日本不同中水水源的水質情況詳見表l：3．2現行中水系統運行情況分析
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八十年代以來，我國在建筑中水工程方面也做了大量研究與工程實踐。現有建筑中水系統采用的處理流程分別以生化、物化兩種方法為主，其中又以根據已有研究表明，中水設施的建設與運行仍存在著許多問題，并已影響到中水回用技術的推廣。這些問題包括：
1)水量平衡計算不合理，從而使設計與實際處理規模相差較大，運行成本高。
2)調節池容積偏小，在運行中必須交替進行中水溢流和自來水補充。
3)水質不達標，所選工藝流程的處理能力有限，使出水不理想。其中水量平衡是目前中水系統設計與運行不佳的一個主要問題.
3．3屋面雨水用作中水補充水源存在問題分析雨水用作中水補充水源、納入中水系統與其聯合運行從技術上是可行的，但實際操作時，仍存在以生化處理工藝居多。中水常用的工藝流程見圖2和圖3。其中圖2多用于雜排水為水源時，圖3多用于洗浴污水為水遇到以下問題。
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1)加劇中水系統的水量波動。如上所述，水量平衡計算不合理是中水設施設計與運行不佳的主要問題之一，而且由于目前中水工程的使用對象主要是賓館、飯店等大型建筑，中水的來源隨著客流量和時間的分布明顯不同，常有較大集中來水和完全斷流的情況。使水量平衡的難度增加。而雨水的季節波動性和隨機性也很大，如將雨水與建筑中水系統聯合運行，將會加劇中水系統的水量波動。
2)在聯合運行的情況下，要使系統正常運行，必須增大調蓄設施以容納雨水，同時大部分缺水地區的雨量少且相對集中，所以擴容后的系統在旱季通常不能滿負荷運行，降雨時，系統又很難把所有的雨水收集處理，雨水進入中水系統往往造成中水原水的溢流，從而造成雨水代替中水，并未真正增加水資源量。
3)對大多數賓館飯店而言，由于有效的建筑屋頂面積有限，可收集的屋面雨水量與中水水量相比也有限，雨水進入中水系統使系統的復雜性和投入相對增加，意義不大。同時賓館或飯店因本身占地有限，主體建筑多為高層塔樓，中水系統常建在擁擠的地下設備層，采用龐大的調蓄和處理設備通常有一定困難。
4)因屋面雨水可生化性較差，而中水系統又以生化處理為主，聯合處理會影響中水生化系統的正常運行：既使以洗浴污水為中水水源時多采用物化處理方法，兩者聯合運行也會存在穩定性問題。綜上分析，屋面雨水不宜與建筑中水系統聯合
運行：但是對占地面積相對較大，尤其是建筑屋面較為集中的住宅小區或其它大型公共建筑，可利用的屋面雨水量較多，應進行充分的收集利用，并進行不同方案比較或考慮設置獨立雨水收集利用系統。
4獨立的雨水收集利用系統根據初期棄流后的屋面雨水水質的情況和實驗結果，采用以下處理流程，其出水水質可滿足《生活雜用水水質標準》要求。屋面雨水一雨落管一初期棄流裝置一貯水池一泵一加藥裝置一濾池一中水池一消毒裝置一中水利用在流程中，屋面雨水經雨落管進入初期棄流裝置：經初期棄流后的雨水通過貯水池收集，貯水池容積大小根據當地的暴雨強度公式，繪出不同歷時的雨量曲線來確定。處理后的雨水可用于小區各種生活雜用水，如綠化、噴灑路面等。
5小結
1)在目前水資源緊張、水污染加重、城市生態環境惡化的情況下，城市雨水作為補充水源加以開發利用，勢在必行。
2)在不同介質匯流的雨水中以屋面雨水利用價值最高。但屋面初期徑流雨水污染較重，收集利用時應考慮初期棄流，初期棄流量約為2mm。根據實驗研究結果表明屋面雨水水質可生化性較差，宜采用物化處理。
3)不同中水水源采用工藝及投資不同。現行建筑中水系統自身仍存在諸多問題。
4)考慮到雨水水量水質以及建筑中水系統的特點，雨水不宜與建筑中水系統聯合運行，宜單弛收當然，小區雨水利用過程應包括雨水的收集、處理和利用相對獨立的三個部分，同時考慮到雨水的季節和時間波動性很大，且往往無法預測。因此既要考慮盡可能充分地利用雨水，又應兼顧經濟可行．并對不同方案做技術經濟分析。同時中水回用以及雨水利用要與區域性水資源利用結合起來，與域市規劃及其景觀設置統籌考慮，通過全面規劃、合理布局達到協調統一，避免重復投資，體現規模效益。
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