海绵城市建设中雨水回收利用系统的运用

海绵城市建设中雨水回收利用系统的运用
发表时间：2019-08-01T16:47:40.407Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年8期作者：冼汉方
[导读] 本文就海绵城市展开讨论，分析系统设计指标，重点阐述其建立雨水回收系统的相关思路。

肇庆市鼎湖区建设项目办公室广东肇庆 526000
摘要：科技发展推动社会进步，近年来我国城市化进程明显加快，但洪涝、干旱等灾害随之而来，为解决此问题国家提出了海绵城市建设理念。

这是一种新型雨洪管理理念，将城市比喻为海绵，在洪涝季节能快速引流水分并完成存储，在干旱时节为人类生活输送水源，可见海绵城市在应对自然灾害方面有较大弹性。

本文就海绵城市展开讨论，分析系统设计指标，重点阐述其建立雨水回收系统的相关思路。

关键词：城市建设；自然灾害；雨水回收；海绵城市
水循环系统的正常运行，是城市平稳发展的重要基础，将水资源价值充分发挥出来，对改善城市环境有重要意义。

本文以海绵城市建设为指导思想，设计一种嵌入式系统，此系统能完成雨水收集和处理，实现水源和泥沙等杂质的分离，向城市提供灌溉、清洁等类型用水。

并对系统进行仿真试验，对系统可行性进行验证，通过仿真结果可知，此嵌入式系统能作为城市雨水收集系统正常使用。

1.海绵城市指标点及技术要求
1.1城市规划要求
对城市进行生态化建设，通过建设让城市逐渐向海绵城市靠拢，海绵城市建设是针对整个城市的改造，工程规模较大且施工周期较长。

设计建造完善的雨水回收系统是建设海绵城市的第一步，海绵城市要求绿地面积占总面积30%，且雨水处理系统不能占用过多的城市用地。

城市打造的住宅区尽量集娱乐、餐饮等项目为一体，让水资源循环利用，提升雨水净化技术，减小城市对自然水源的消耗，达到生态环保目的。

1.2雨水回收系统指标点分析
建设海绵城市必须达到以下几个指标点：1.年平均径流总量必须严加控制，控制率达到80%才满足海绵城市建设要求。

2.统计每年的城市径流污染削减率，将其控制在50%以上。

3.严格把控调蓄容积，以单位面积衡量调蓄容积，对于正在设计建筑，需要测量单体屋面正投影面积，若面积未超过2000m2，按照1000m2为单位，单位不透水面积需要修建的蓄水设施最小为25m2。

4.下沉式绿地在新建小区中或多或少都会存在，此类型绿地至少要占到总绿地量的50%。

5.除机动车道外，其它地面都要进行硬化，且需要将透水铺装率控制在75%以上。

6.建筑屋面需设置绿化面，且屋面绿化面积要占到总绿化面积的20%。

达到上述要求，则说明雨水收集系统满足海绵城市建设需求。

1.3主要技术措施
首先采用雨水渗透技术，设计下沉式绿地，配合相应的雨水引流系统，将雨水汇集到绿地中。

其次采用雨水滞留技术，该技术针对屋面积水，利用屋面绿化带发挥积水价值。

最后是雨水调蓄利用技术，将屋面、地面等雨水收集起来，经过沉淀、消毒等步骤净化后，将雨水作为灌溉、洒扫之用。

以下举例说明根据技术参数制定技术措施，硬质屋面面积为1568.36m2，按照上述要求需要建造的蓄水设施容积为50m2，绿地实际下沉深度为50mm，由径流量公式计算得到，该市在完成海绵城市建设后，年径流总量的控制率达到84.5%，满足控制率不小于将80%标准[1]。

表一海绵建设后径流系数、调蓄量计算值（单位：m2）
2.雨水回收系统设计思路
2.1收集系统功能设计
分析雨水性质可知，雨水中含有杂质，其污染程度为轻度。

收集系统设计前先对集水方式进行划分，本次设计系统分成屋面、路面和
绿地收集系统。

按照城市年降雨量，合理设计雨水管渠，管道水流量用Q表示，其计算公式如下：
2.2除污综合利用系统设计
进入系统后的雨水必须进行净化处理才能使用，本次设计融入两种水处理技术，处理系统结构如图一所示。

图一雨水收集处理系统结构
采用雨水气流和化学药剂净化两种技术，后者就是在雨水中加入净化物质，是水质净化中常用的一种措施，本次设计详细阐述雨水弃流技术。

此技术适用于雨水处理初期，能够处理掉水中的较小颗粒物，对水中存在的可溶性污染物也有一定的净化作用。

净化过程借助旋流分离器完成，旋流器高速旋转下，边壁和颗粒物分离，颗粒物直径过小会增加旋流器的分离难度，因此设计旋流器时要使其达到处理较小颗粒物的能力。

旋流器设计思路如下，首先确定进出口的高度，观察孔位置决定进出口位置，在距离观察口一倍距离下方设置进出口，距离顶部较远会出现水涌现象，因此进出口尽量设置在距离顶部4cm位置处。

其次确定分离直径，过流能力、分离力度都会受到分离直径的影响，随着直径的逐渐增大，系统过流能力逐渐将增大，分离力度也随之提升。

分离直径受进口直径影响，可按照D进口=（0.15-0.25）D直径此式进行计算。

最后设计分离器的总高度，通过大量实践表明，旋流器高度原告，旋流沉降线路随之加长，分离器对颗粒物的分离能力就越强，但其高度并不是越高越好。

确定高度过程中，需要对该城市雨水质量进行分析，得到水质净化需要的沉降路线，进而确定旋流分离器高度[3]。

此外，旋流分离系统还有多个组成部件，组件尺寸、规格等数据确定必须按照相应标准选择，各零件精度得到保证，才能确保系统质量，从而实现对雨水的高效率处理。

3.试验分析
3.1试验过程分析
将设计完成的雨水收集处理系统试运行，城市雨水收集效率有所提升，雨水利用率提高。

为进一步验证系统功能，进行如下两组试验。

试验一：在城市降雨充沛季节进行试验，利用传统雨水收集装置和新型设计装置，对城市两区域雨水进行收集，六月份是采用传统系统收集到的雨水量，七月和八月是新型系统收集到的雨水量，三个月的降雨量并无太大差别，系统集雨数据统计如表二所示。

表二降雨量充沛季节雨水收集量统计（m3）
由上表数据可知，6月的雨水收集总量远远少于将7月和8月，新型系统的雨水收集总量大致是传统系统的两倍，可见旋流处理系统收集雨水的强大功能，将集水系统更换后，每年城市纯净水用量大幅度减少。

试验二：将旋流分离系统、旧处理系统进行对照试验，采集相同雨水样品完成颗粒物分离试验[4]。

收集三组雨水样品进行试验，对进出口的悬浮固体浓度进行观察，并记录相应的将SS浓度数据，具体变化如图二所示。

左图为旋流分离系统图，右图为传统系统净化图。

图二两类系统处理方式比较
3.2结果分析
从旋流分离器对雨水样品的处理图中可看出，在时间的不断推移下，系统进出口颗粒物浓度呈现明显的下降趋势，说明处理系统对雨水有较强净化能力，通过旋流分离器处理的雨水，水质达到市政用水标准，可用于绿化、卫厕等多个方面。

与之相比及系统对雨水分离处理，随着时间变化雨水的浊度值下降缓慢，从系统中出来的雨水质量较低，在使用期间会造成容器内大量积垢，水罐车、管道等容器需要频繁进行清理，否则就会出现堵塞情况，影响城市正常用水。

经过两组对比试验，明显看出新型雨水收集处理系统工作效率较高，是城市水源净化的最佳选择。

利用嵌入式雨水处理系统，城市收集的雨水量成倍增长，净化能力不断加强，雨水用途不断拓宽，为城市节省大量的自然水源。

在汛期将雨水净化存储起来，使城市免受洪涝灾害，干旱时节通过管道将水源输送到需要区域，为城市绿化、卫生洁净作出巨大贡献。

本系统设计完全符合海绵城市标准，城市与自然和谐共处，有效提升城市对自然灾害的自动抵抗能力。

4.结束语
综上是对海绵城市建设的相关介绍，重点论述嵌入式雨水回收系统的设计过程，将雨水价值充分发挥出来。

现阶段生态建设是社会发展的大方向，雨水综合回收系统的建立，缓解城市用水压力，同时改善城市环境，在城市内部逐步形成生态微循环，让人类、自然和谐共处。

相信在科技的不断发展下，城市生态建设会更加迅速，雨水处理系统功能趋于多样化。

参考文献
[1]欧盛初.雨水回收利用系统在海绵城市建设中的应用[J].住宅与房地产，2017（17）：267.
[2] 高玄，祝猛，张胜军.海绵城市理念下校园雨水收集利用与景观设计[J].福建质量管理，2017（12）：237.
[3]何茜.海绵城市建设中嵌入式雨水收集系统设计研究[J].现代电子技术，2017（21）：149-152.
[4] 胡燕杰.海绵城市建设中城市道路雨水系统设计研究[J].建筑工程技术与设计，2018（12）：5188。