大型體育場雨水回收利用方案
本文分析體育場收集屋面和路面雨水作為體育場綠化、田徑場噴灌、跑到澆灑等水源的可行性，結(jié)果表明該體育場通過雨水回用達(dá)到綠色建筑節(jié)水率要求，并提高大型體育場水循環(huán)利用率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。
關(guān)鍵詞：雨水回用
我國淡水資源總理約為2.8X10(12)-m3，占全球水資源的6%。人均水資源量只相當(dāng)世界人均占有量的1/4，人均水資源嚴(yán)重匱乏。我國大多數(shù)城市面臨水資源短缺，但雨水資源卻未能有效利用。
目前國內(nèi)的雨洪利用從科研、實(shí)驗(yàn)到工程實(shí)踐均屬起步階段，雨洪利用的研究重點(diǎn)面向城市、流域等大面積范圍的水利規(guī)劃，居住小區(qū)也進(jìn)行了一定程度的實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用。對(duì)于大規(guī)模的單個(gè)公用建筑，由于工程具體情況往往差別很大，就必須因地制宜地針對(duì)具體工程進(jìn)行研究。
對(duì)于沖廁、綠化、場地澆灑等用水量較大的文化體育場，雨水利用系統(tǒng)對(duì)提高其水循環(huán)利用率和用水效率、實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展和利用具有重要的意義。本文結(jié)合某體育場，研究對(duì)其進(jìn)行雨水收集利用可行性分析，對(duì)大型體育場中的雨水回收利用方案設(shè)計(jì)進(jìn)行初步探討。
一、工程概況
雨水收集項(xiàng)目工程案例中某城市體育場及附屬設(shè)施包含主體育場、訓(xùn)練場、第一檢錄處及能源中心四部分。主體育場總座數(shù)8萬多座，總建筑面積為253670m2，占地面積419500m2。滿足田徑和足球比賽要求?？磁_(tái)投影儀面積為44508m2，比賽場地面積為20150m2。主體育場地上六層，地下一層，局部設(shè)有地下二層。一層綠地面積7240m2，二層平臺(tái)綠化面積1153.3m2，綠化率30.01%。
1、雨水水源
該城市屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，溫暖濕潤，雨水充沛，月均降雨量如表1所示。
該城市年均降雨量1449mm，降雨量季節(jié)性差異較大，一般春夏多雨，秋冬少雨。降雨多發(fā)于4-9月，一年中有6個(gè)月降雨量較多，最大月為9月179mm，降雨后，初期雨水棄流進(jìn)入市政污水管道后進(jìn)入城市污水處理廠，部分雨水通過地表徑流或市政雨水管道流入河道或湖塘內(nèi)，還有部分雨水通過綠地、透水地面等透水面滲入地下。
本項(xiàng)目考慮收集利用的雨水主要由屋面雨水和場地雨水二部分組成。雖然降雨呈現(xiàn)出季節(jié)性差異，但其較充沛的年降雨量為本項(xiàng)目設(shè)置雨水收集利用系統(tǒng)奠定了良好的自然基礎(chǔ)。
二、雨水回用的水量平衡分析
1、需水量
根據(jù)本項(xiàng)目體育場設(shè)計(jì)資料可知，本工程最高日自來水用量2541.4m3/d(其中包括：觀眾、體育活動(dòng)時(shí)相關(guān)人員、冷卻塔補(bǔ)水、田徑場噴灌、跑道澆灑及綠化等)，按平均日折減系數(shù)0.8計(jì)算，則平均日自來水用量為2033.12m3/d，年平均需水量約為742088.8m3/a。其中主要用于該體育場雜用水的平均日用需水量為607.52m3包括體育場內(nèi)綠化106.24m3/d、田徑場噴灌142.08m3/d、跑道澆灑100.8m3/d、體育場外綠化201.44m3/d和車庫區(qū)沖洗1.73m3/d，并考慮10%的不可預(yù)見用水量。這些水可考慮使用非傳統(tǒng)水源代替。
2、可利用雨水量和雨水水資源利用率
體育場可收集雨水量V和可使用時(shí)間T計(jì)算公式如下：
V=月平均降雨量X雨水收集面積X徑流系數(shù)(1)
T=V/平均日用水量(2)
式中：月平均降雨量見表1，項(xiàng)目占地面為419500m2，非傳統(tǒng)水源需用水量(即雨水平均日用水量)為607.52m2。
設(shè)定兩個(gè)雨水猴急回用方案：
方案一：收集該體育場綠地、屋面。路面的雨水回用。
雨水收集面積為419500m2，根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》，計(jì)算得出該體育場綜合雨量徑流系數(shù)為0.52。則該體育場實(shí)際收集雨水量和使用時(shí)間見表2。
由表2可知，方案一所收集雨水全年可使用332d作用，雨水可利用總量為202634m2，除了1月、11月和12月的收集的雨水量達(dá)不到每月每天的使用要求，其余9個(gè)月，雨水全部收集利用均能達(dá)到使用要求。估算方案一的雨水水源利用率約為27.3%。
方案二：收集屋面的雨水回用。
該體育場屋面面積為44508m2，屋面雨量徑流系數(shù)，0.9.根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算得到體育場可收集雨水量和可使用時(shí)間見表3。
方案二所收集雨水全年可使用時(shí)間為95d，全年雨水可利用量58043m3。估算方案二雨水水源利用率7.82%。
按照國家GB/T50378-2006《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的節(jié)水要求，非傳統(tǒng)水源利用率要求為10%，對(duì)于該體育場非傳統(tǒng)水源只使用雨水水源，則方案一可以達(dá)到要求，即收集綠地、屋面。路面的雨水回用。
三、雨水利用系統(tǒng)
1、雨水儲(chǔ)存系統(tǒng)
該體育場在滿足綠色建筑節(jié)水要求的同時(shí)，為了有效的利用雨水資源，按方案一對(duì)該體育場綠地、屋面、路面的雨水儲(chǔ)存并回用，雨水儲(chǔ)存系統(tǒng)的大小按方案一種實(shí)際收集雨水水量設(shè)計(jì)，則雨水水源日平均需水量約為607.5m3/d。雨水儲(chǔ)存和凈化系統(tǒng)含調(diào)節(jié)池和雨水處理系統(tǒng)兩部分。調(diào)節(jié)池用于儲(chǔ)存雨水。該城市平均每月降雨天數(shù)約占每月總天數(shù)的42.5%，即每周平均有4.5d實(shí)際不下雨，平均有2.5d時(shí)間下雨。以儲(chǔ)水4.5d考慮，則雨水儲(chǔ)存池的有效容積為2734m3。
2、雨水水質(zhì)處理工藝
根據(jù)雨水不同的回用要求，可采用人工濕地、穩(wěn)定塘、MR系統(tǒng)(水柱-滲透渠組合系統(tǒng))等生態(tài)處理技術(shù)，或?qū)τ谝筝^高的水，可根據(jù)實(shí)際情況采用活性炭處理和膜技術(shù)等處理措施。由于人工濕地處理系統(tǒng)具有投資成本及運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，根據(jù)人工濕地的水流特征，分為表面流濕地和潛流濕地。潛流濕地比表面流濕負(fù)荷較大，占地面積較小，處理污水效率較高等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)該體育場回用水用途及經(jīng)濟(jì)性分析，本工程結(jié)合環(huán)藝設(shè)置了潛流失人工濕地雨水處理系統(tǒng)。
在室外場地設(shè)置集污掛籃雨水口，對(duì)經(jīng)過污污截流的雨水收集于雨水收集池，再經(jīng)人工濕地處理。為了減少雨水儲(chǔ)存池的水質(zhì)變質(zhì)造成污染，建議對(duì)雨水儲(chǔ)存池的水進(jìn)行人工濕地內(nèi)循環(huán)處理，潛流濕地的水深設(shè)置為1.5m，經(jīng)估算，所需人工濕地面的約為405m2，雨水回收利用流程見圖1。根據(jù)雨水收集回用地下車庫沖洗、綠化澆灑的使用要求，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)中城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
圖1雨水回收利用流程
四、效益分析
該體育場收集處理雨水量約為202634m3/a，以2.95元/t水價(jià)計(jì)算，可節(jié)約水費(fèi)59.78萬元/a。根據(jù)對(duì)全國多個(gè)已建人工濕地項(xiàng)目運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，人工濕地平均運(yùn)行費(fèi)用0.4元/m3，則該體育場人工濕地年運(yùn)行費(fèi)用約8.11萬元/a。根據(jù)市場詢價(jià)信息，該雨水處理系統(tǒng)包括人工濕地處理設(shè)備、控制系統(tǒng)和儲(chǔ)水池，總造價(jià)約337.15萬元，則該體育場雨水回用工程靜態(tài)經(jīng)濟(jì)回收期約為6.5年，而且每年節(jié)省水費(fèi)59.78萬元，直接經(jīng)濟(jì)效益明顯。
另外，雨水資源還可以就地回收再利用，在有效利用水資源的同時(shí)地減少該體育場外排雨量，有效地實(shí)現(xiàn)了雨量錯(cuò)峰排放，減輕市政雨水管網(wǎng)負(fù)荷，減少收集污水管道和擴(kuò)建城市排洪設(shè)施的政府資金投入，間接經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。
該體育場雨水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，管理維護(hù)簡單，年可節(jié)約自來水量20.26萬t，具有一定社會(huì)效益。
五、結(jié)語
根據(jù)該城市的氣候特點(diǎn)，體育館考慮通過手機(jī)綠地、屋面、路面的雨水，并通過人工濕地雨水處理系統(tǒng)處理后，回用于綠化、田徑場噴灌、跑道澆灑和車庫區(qū)沖洗等，利用量可達(dá)到GB/T50378-2006的節(jié)水妖氣，減少水資源的浪費(fèi)，雨水利用產(chǎn)生明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，在當(dāng)前水資源缺乏的情況下是非常必要的。
