赵世明--雨水收集利用讲义

海绵城市之雨水资源化——雨水收集利用赵世明 顾问总工程师 国务院特殊津贴专家 中国建筑设计院 2015-12,深圳目录一、雨水资源化利用在海绵城市建设 中的意义 二、雨水入渗利用 三、雨水收集回用 四、入渗和收集回用组合系统《海绵城市建设技术指南》摘录●海绵城市建设应统筹低影响开发雨水系统、城 市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。●低影响开发(Low Impact Development, LID)指在场地开发过程中采用源头、分散式措 施维持场地开发前的水文特征 ●其核心是维持场地开发前后水文特征不变， 包括径流总量、峰值流量、峰现时间等《海绵城市建设技术指南》摘录注意是对场次降雨控制低影响开发水文原理示意图《海绵城市建设技术指南》摘录●从水文循环角度，要维持径流总量不变，就要采 取渗透、储存等方式，实现开发后一定量的径流量 不外排；要维持峰值流量不变，就要采取渗透、储 存、调节等措施削减峰值、延缓峰值时间。●发达国家人口少，一般土地开发强度较低，绿化率较高，在场地源头有充足空间来消纳场地开发后径流的增量(总量和峰值)《海绵城市建设技术指南》摘录低影响开发理念的提出，最初是强调从源头控制径 流，但随着低影响开发理念及其技术的不断发展， 加之我国城市发展和基础设施建设过程中面临的城 市内涝、径流污染、水资源短缺、用地紧张等突出 问题的复杂性，在我国，低影响开发的含义已延伸 至源头、中途和末端不同尺度的控制措施。︿﹀年径流总量控制率概念示意图︿ 海 绵 城 市 建 设 技 术 指 南 ﹀ 摘 录《海绵城 市建设技 术指南》 摘录低影响开发控制目标示意图雨水资源化利用 入渗 雨水收集雨水储存 回用目录一、雨水资源化利用在海绵城市建设 中的意义 二、雨水入渗利用 三、雨水收集回用 四、入渗和收集回用组合系统[!--empirenews.page--]雨水资源化利用之入渗雨水入渗表面入渗埋地入渗雨水入渗表面入渗下凹绿地 透水铺装 植被浅沟与洼地 生物滞留 入渗池塘 绿化屋面埋地入渗拦污雨水口 泥沙分离装置 渗透管沟(渠) 渗透管-排放系统 埋地入渗池 入渗井雨水入渗工程要素： 储水容积 (设计日雨量) 入渗面积 (24h渗完) 入渗面和地下水位间的土壤厚度≥1m表面入渗-下凹绿地表面入渗-下凹绿地6.2.1下凹绿地应接纳上游硬化面的雨水，并应符 合下列要求： 1 下凹绿地应低于周边地面或道路，下凹深度应 为50mm~100mm,下凹部分应储存雨水； 2 下凹式绿地植物应选用耐淹品种； 3 下凹绿地的有效储水容积应按溢水排水口标高 以下的实际储水容积计算。表面入渗-透水铺装储存 自身 雨水 并入 渗透水铺装地面表面入渗-透水铺装6.2.2透水铺装地面的透水性能应满足1h降雨45mm 条件下，表面不产生径流，并应符合下列要求： 1透水铺装地面宜在土基上建造，自上而下设置透水面层、找平层、基层和底基层； 2 透水面层的渗透系数应大于1×10-4m/s。透水面砖的有效孔隙率不应小于8%,透水混凝土的有效孔隙率不应小于10%。表面入渗-透水铺装 3找平层的渗透系数和有效孔隙率不应小于面层。 4基层和底基层的渗透系数应大于面层。 5 透水铺装不宜接纳周围地面雨水。表面入渗植被浅沟与洼地储存客地雨水 并入渗表面入渗-植被浅沟与洼地[!--empirenews.page--]表面入渗-植被浅沟与洼地表面入渗-植被浅沟与洼地6.2.3植被浅沟与洼地入渗应符合下列要求： 1 地面绿化在满足地面景观要求的前提下, 宜设置 浅沟或洼地； 2 积水深度不宜超过300mm; 3 应采用平沟，能储存雨水。 有效储水容积：按积水深度内的容积计算。表面入渗-入渗池塘表面入渗-入渗池塘6.2.9入渗池(塘)应符合下列要求： 1 底部应为种植土，植物应在接纳径流之前成型， 植物应既能抗涝又能抗旱，适应洼地内水位变化； 2 有效储水容积：按设计水位和溢流水位之间的 容积计； 3 入渗面积：水平投影面积+侧壁面积/2表面入渗-生物滞留(浅沟渗渠组合)表面入渗-生物滞留(浅 沟渗渠组合渗透)表面入渗-生物滞留(浅沟渗渠组合渗透)6.2.4 生物滞留(浅沟渗渠组合渗透)设施： 浅沟应能储存雨水，蓄水深度不宜大于300mm; 浅沟沟底表面的土壤厚度不应小于100mm,渗透 系数不应小于1×10-5m/s; 有效储水容积：根据浅沟的蓄水深度计算； 入渗面积：水平投影面积+侧壁面积/2表面入渗-绿化屋面和透水铺装类似， 消纳自身雨水雨水入渗表面入渗下凹绿地 透水铺装 植被浅沟与洼地 生物滞

留 入渗池塘 绿化屋面埋地入渗渗透管沟(渠) 渗透管-排放系统 埋地入渗池 入渗井 拦污雨水口 泥沙分离装置埋地入渗埋地入渗—渗透管沟埋地入渗----模块入渗沟两种形式，一种 是穿孔管加外敷 砾石，一种是镂 空塑料模块。埋地入渗----渗透管-排放系统[!--empirenews.page--]埋地入渗—渗透管沟、模块沟6.2.5 渗透管沟设置： 采用塑料模块，也可采用穿孔塑料管、无砂混凝 土管等外敷砾石。砾石外或塑料模块外包覆透水 土工布； 地面雨水进入渗透管前宜设泥沙分离井渗透检查 井或集水渗透检查井； 储水空间：土工布包覆的容积计； 有效储水容积：储水空间容积与孔隙率的乘积； 渗透面积：沟底面积+侧壁面积/2埋地入渗----渗透管-排放系统6.2.6 渗透管—排放系统设置应符合下列要求： 设施的末端必须设置检查井和排水管，排水管连 接到雨水排水管网； 渗透管的管径和敷设坡度应满足地面雨水排放流 量的要求，且渗透管直径不小于200mm; 检查井出水管口的标高应高于进水管口标高，确 保上游管沟的有效蓄水；埋地入渗----埋地入渗池埋地入渗----埋地入渗池6.2.7埋地入渗池宜采用塑料模块或硅砂砌块拼装组 合： 池入水口上游宜应设泥沙分离设施； 池体强度应满足相应地面荷载及土壤承载力的要 求； 有效储水容积：入水口或溢流口以下的积水深度 计算； 入渗面积：底面积+侧面积/2埋地入渗----入渗井埋地入渗----入渗井埋地入渗----入渗井6.2.8入渗井： 井壁外应配置砾石层，硅砂砌块井壁外可不敷砾 石； 入渗井砾石层外应采用透水土工布或性能相同的 材料包覆； 有效储水容积：入水口以下的井容积； 入渗面积：底面积+侧面积/2入渗面积确定方法3.2.8 渗透设施的有效渗透面积： 水平渗透面按投影面积计算； 竖直渗透面按有效水位高度所对应的垂直面积的 1/2计算； 斜渗透面按有效水位高度的1/2所对应的斜面实际 面积计算； 地下渗透设施的顶面积不计。埋地入渗——拦污雨水口为国外产品，国内尚未见到埋 地 入 渗 │ 拦 污 雨 水 口[!--empirenews.page--]埋地入渗——泥沙分离装置泥 沙 分 离 井5.2.2 雨水收集应采用具有拦污截污功能的雨水口 或雨水沟，且污物应便于清理。 6.1.8 雨水入渗系统宜设置溢流设施；雨水进入埋 在地下的雨水渗透设施之前应经沉沙和漂浮物拦 截处理。雨水入渗设施的计算 目前低影响开发设施的讨论多停留于定性，缺少 定量。 欲深入、持续发展，必须定量。 目标：1、控制年降雨量的85%不外排； 2、控制常年最高日降雨径流峰值；目标2、控制常年最高日降雨径流峰值 此目标实现较难些，入渗工程用此目标要求需拦截的雨水厚度hy,取下面大者： 海绵城市指南表格值——小； 常年日降雨厚度(代表性好；控制峰值)——大径流系数Ψc(影响径流量)汇水面积F: 水平投影面积，不加竖墙面积 不透水硬化面 含水面 绿地不算 透水铺装面不算 外排径流系数限定值Ψ0: 当地政府或规划定，无有时按开发前目标2、控制常年最高日降雨径流峰值 入渗工程求解参数： 入渗面积； 雨水储水量 入渗面积：As = W /(α KJts) 雨水储水量或容积 ：Vs = max(Wc- α KJAstc)目录一、雨水资源化利用在海绵城市建设 中的意义 二、雨水入渗利用 三、雨水收集回用 四、入渗和收集回用组合系统雨水资源化利用入渗雨水收集 雨水储存 回用雨水资源化利用之收集回用收集回用工程求解参数： 雨水储水量或容积 ： 雨水用量 水质处理工艺 日处理量[!--empirenews.page--]收集回用工程求解参数 雨水储水量或容积 ：收集回用工程求解参数——雨水用量 3.2.1绿化、道路及广场浇洒、车库地面冲洗、车辆 冲洗、循环冷却水补水等的最高日用水量应按现 行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB 50015 执行，平均日用水量应按现行国家标准《民用建 筑节水设计标准》GB50555执行。 3.2.2各类建筑物最高日冲厕用水量按现行国家标准 《建筑中水设计规范》GB50336执行。 3.2.3景观水体补水量应根据当地水面蒸发量和水体 渗透量、水处理自用水量等综合确定。节 水过滤器 VRW 200 替代部分自来水 成本低于远距离调水 高水价城市效益明显处理后用于：水体补水； 绿地灌溉、 洗车、冲厕、 路面浇洒等； 冷却水补水收集回用 reusecool tower雨水资源化利用之收集回用收集回用工程求解参数： 雨水储水量或容积 ： 雨水用量 水质处理工艺 日处理量弃流水质处理工艺 雨

水进入蓄水储存设施之前宜利用植草沟、卵石 沟、绿地等生态净化设施进行预处理。当采用生 态净化设施预处理时，雨水收集回用系统可不设 初期径流弃流设施。预处理 泥 沙 分 离 井水质处理工艺 雨水用于景观水体时，宜采用下列工艺流程。景 观水体或湿塘宜配置水生植物净化水质。[!--empirenews.page--]雨水→初期径流弃流→景观水体或湿塘水质处理工艺 屋面雨水用于绿地和道路浇洒雨水→初期径流弃流→雨水蓄水池沉淀→管 道过滤器→浇洒 屋面雨水与路面混合的雨水用于绿地和道路浇洒雨水→初期径流弃流→沉砂→雨水蓄水池沉 淀→过滤→消毒→浇洒水质处理工艺 屋面雨水或其与路面混合的雨水用于空调冷却塔 补水、运动草坪浇洒、冲厕或相似用途雨水→初期径流弃流→沉砂→雨水蓄水池沉 淀→絮凝过滤或气浮过滤→消毒→雨水清 水池雨水资源化利用之收集回用收集回用工程求解参数： 雨水储水量或容积 ： 雨水用量 水质处理工艺 日处理量日处理量 1 当设有雨水清水池时，应按下式计算：Qy Wy TQy——设施处理能力(m3/h); Wy——回用系统的最高日用水量(m3); T——雨水处理设施的日运行时间(h)。 2 当无雨水清水池和高位水箱时，应按回用雨水 的设计秒流量计算。目录一、雨水资源化利用在海绵城市建设 中的意义 二、雨水入渗利用 三、雨水收集回用 四、入渗和收集回用组合系统入渗和收集回用组合系统 下列情况需要同时设置入渗和收集回用两种系统 当源头条件所限，配置的入渗面积As 少无法满足： 当源头条件所限，入渗设施的储水量少无法满足：As = W /(α KJts) 源头有雨水回用需求Vs = max(Wc- α KJAstc)目标2、控制常年最高日降雨径流峰值 入渗工程求解参数： 入渗面积； 雨水储水量 入渗面积：As = W /(α KJts) 雨水储水量或容积 ：Vs = max(Wc- α KJAstc)入渗和收集回用组合系统1. 应控制利用的设计径流量2. 储水容积 ◆入渗蓄水容积 ◆回用蓄水池容积 3. 雨水利用量配置 ◆配置雨水回用量 ◆配置入渗面积[!--empirenews.page--]雨水收集雨水储存雨水资源化储水容积雨水资源化利用工程的蓄水容积应为：(Vs+ Wx1)+V h≥WVs 、Vh :分别为入渗、收集回用设施的蓄水容积； Wx1:入渗系统在蓄水过程中渗透的雨水量。利用雨水量雨水资源化利用工程的利用量应为 KJAsts+ Σqinit =W KJAsts=W1 Σqinity =W2 ts——渗透时间，按24h计。渗透池和渗透井3d计。 ty——用水时间，取2.5d。当雨水主要用于小区景 观水体，并且作为该水体主要水源时，可取7d甚 至更长时间，但需同时加大蓄水容积； W1——入渗设施汇水面上的雨水设计径流量；W2——收集回用系统汇水面上的雨水设计径流量。