基本信息
- 項目名稱：
- 建筑小區(qū)雨水利用系統(tǒng)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品設計了建筑小區(qū)雨水利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過降雨模擬、雨水收集、貯存、處理和回用等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)建筑小區(qū)雨水再利用。本系統(tǒng)通過屋面、道路和地面分別對雨水進行收集，收集系統(tǒng)用塑料蓄排水盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)的卵礫石作為排水層，收集的道路雨水和屋面雨水的初期徑流經(jīng)棄流管進入市政管網(wǎng)的檢查井，經(jīng)城市排水管網(wǎng)排至污水廠，隨后收集的雨水水質較高，經(jīng)混凝、過濾、消毒后便可作為生活雜用水使用。
- 詳細介紹：
- 濟南市某居住小區(qū)，位于濟南市東部，小區(qū)規(guī)劃總用地面積25.14×104m2，其中居住區(qū)用地21.36×104m2，規(guī)劃道路用地3.78×104m2；居住總戶數(shù)2277套，總建筑面積31.93×104m2，，綠地面積12.57×104m2，小區(qū)內水景兩處，水域面積0.38×104m2。該小區(qū)是以住宅為主的中檔社區(qū)。 該居住小區(qū)雨水利用方案包括雨水收集系統(tǒng)、貯存系統(tǒng)、處理系統(tǒng)。 （1） 雨水收集系統(tǒng) 某居住小區(qū)屋面雨水和道路雨水可利用原設計的雨水管進行收集。小區(qū)內車庫為半地下大型車庫，車庫地面雨水收集方面的設計是很重要的。根據(jù)車庫的平面圖、剖面圖、土地利用情況及地表水匯流特點，為了避免雨水、澆灌水下滲，并有效保證雨水的排蓄和植被的正常生長，車庫頂部整體的排水及收集系統(tǒng)設計如圖1的結構。從上到下依次為植被、覆土、過濾層、排水蓄水層、防水層、找坡層等。 1）過濾層：可以選擇有防根穿透作用的無紡布。透水無紡布對調節(jié)水分與空氣的流動具有重要作用，并可以防止土壤顆粒的下滲。 2）排水蓄水層：傳統(tǒng)的人工滲排水結構由粗砂濾層、礫石排水層和盲管(溝)組成?，F(xiàn)在常用塑料蓄排水盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)的卵礫石作為排水層，如圖2所示。在收集排水的同時還可以在凹處蓄積一部分雨水，具有保持土壤濕潤、通氣的作用。還兼具防水作用，進一步保護頂板免受水的滲透與浸泡。頂板要根據(jù)周邊的環(huán)境和自身特點采取不同的排水措施，選擇不同規(guī)格的排水板，如圖3（a）所示。根據(jù)建筑物與周邊工程的排水情況，確定排水路徑和坡度處理。利用找坡層對車庫頂部進行匯水分區(qū)，以利于排放收集，如圖3（b）所示。當無法作出整體找坡時，可以在最不利部位作局部找坡，消除積水點和排水的死角。同時考慮防水與排水問題，與建筑構造技術、防水材料和施工技術方面結合起來，進行統(tǒng)一考慮。 （2） 貯存系統(tǒng) 雨水收集后可利用小區(qū)的人工湖進行雨水的存儲，或修建地下貯存池。雨水貯存池容積估算，首先確定一場雨的降雨量，考慮到濟南市區(qū)降雨特點，選用一場雨的降雨量H為20mm，利用小區(qū)建筑屋頂、道路、綠地等匯水區(qū)域的面積、徑流系數(shù)、等數(shù)值，估算得出雨水貯存池的容積為1472 m3。 （3）處理系統(tǒng) 小區(qū)的雨水利用主要用于綠化澆溉、澆灑道路和景觀補充水等方面，通過對濟南市城區(qū)和郊區(qū)不同地點的雨水水質監(jiān)測與分析，棄去前十分鐘的初期徑流雨水后水質指標接近景觀用水水質（GB/T 18921—2002 ）和城市雜用水水質（GB/T 18920—2002）的標準[5]，可采用常規(guī)處理工藝，工藝流程如圖4。過濾和消毒池可以與貯存池合建。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本作品旨在在小區(qū)中通過雨水的收集、貯存和處理，對降水資源進行有效的回收利用，為建筑小區(qū)節(jié)約自來水資源，為解決城市的水資源短缺提供一條新的設想。 本系統(tǒng)通過屋面、道路和地面分別對雨水進行收集，收集系統(tǒng)用塑料蓄排水盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)的卵礫石作為排水層，收集的道路雨水和屋面雨水的初期徑流經(jīng)棄流管進入市政管網(wǎng)的檢查井，經(jīng)城市排水管網(wǎng)排至污水廠，隨后收集的雨水水質較高，經(jīng)混凝、過濾、消毒后便可作為生活雜用水使用， 在地面收集系統(tǒng)中，通過過濾層、排水蓄水層實現(xiàn)雨水的過濾收集，其中過濾層使用有紡根穿透作用的無紡布，排水蓄水層使用塑料蓄排水盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)的卵礫石作為排水層，排水的同時還可以在凹處蓄積一部分雨水，保證雨水可以順利下滲的同時，保持土壤濕潤、空氣暢通。 本系統(tǒng)收集的雨水，要求屋面雨水CODcr的濃度將小于20mg/L，SS的濃度小于50mg/L，，地面雨水的CODcr的濃度不大于50mg/L，SS的濃度小于350mg/L，總氮的濃度在2~6mg/L之間，總磷濃度在0.05~0.2mg/L之間。
科學性、先進性
- 屋面雨水利用雨水斗和雨水管收集；道路雨水利用小區(qū)的雨水口、雨水管道進行收集；其他地面雨水通過地面透水層（或植被）、覆土、過濾層等滲透系統(tǒng)、通過排水蓄水層、防水層、找坡層等收集系統(tǒng)被收集通過雨水管道輸送到貯水池中儲存，雨水貯水池一般設計為地下式，這樣可節(jié)約用地，也可利用小區(qū)的人工湖等水景池來貯存雨水；根據(jù)利用方向，雨水還需要經(jīng)過簡單的處理，處理系統(tǒng)可采用過濾和消毒技術，工藝簡單，處理費用低；處理后的雨水可用于小區(qū)沖廁、綠化、澆灑道路、洗車、景觀用水等用途。 該系統(tǒng)將大大緩解水資源的供需矛盾，同時還能有效減輕城市排水和防汛的壓力。所以雨水利用具有廣闊的應用前景，有非常廣闊的市場開拓。并且整套系統(tǒng)成本低，約200萬左右，年節(jié)約50萬左右，經(jīng)濟可行性極高。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 已完成
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型，圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 對于年降雨量360mm左右的城市，年雨水利用潛力為35516.7 m3 ，雨水資源擁有著廣闊的空間和潛力。 以占地約99萬m2的小區(qū)為例，水處理系統(tǒng)設備投資114萬元，雨水利用管線投資110萬元。若年降雨量可達700mm，則每年收集雨水約20萬m3，全年電費87600元，人員工資10000元，藥劑費4380元，節(jié)約自來水水費20×104×2.5元/m3= 50萬元，一年可得雨水利用效益：50-(8.76+1.0 +0.438)=39.8萬元。
同類課題研究水平概述
- 20世紀80年代雨水集流系統(tǒng)得到迅速的發(fā)展，主要供農(nóng)村生活、灌溉庭院作物和部分農(nóng)田以及有些地區(qū)補充用水。德國、日本、北歐、美國、加拿大、印度、以色列、韓國等約40多個國家和地區(qū)開展了不同規(guī)模的雨洪利用研究[11-14]。這些國家的雨水利用在法律、法規(guī)和技術等方面都比較成熟，應用廣泛。 我國對雨水資源的利用自古即有，但大多應用于農(nóng)業(yè)方面。進入20世紀90年代以來，利用雨水資源的熱潮在我國各地再次興起，主要集中于干旱半干旱地區(qū)的人畜飲水和集雨灌溉上。近年來，北京、上海、西安等許多大城市相繼開展城市雨洪控制與利用的研究，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ捎谌彼蝿輫谰?，北京市開展的步伐較快[30]。1998年北京建筑工程學院和北京市城市節(jié)約用水辦公室聯(lián)合開展了城市雨水利用的研究。到2000年，北京正式啟動“城市雨洪控制與利用”工程，總投資6000萬元，將雨水用于沖洗廁所、噴灑路面、灌溉綠地、涵養(yǎng)地下水等，該工程推廣實施后，城區(qū)將有30%的雨水得到有效利用。2003年3月北京市規(guī)劃委員會和水利局又聯(lián)合發(fā)布經(jīng)市政府同意的“關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規(guī)定”。2005年5月，市政府辦公大院中建成了一個雨水收集利用系統(tǒng)，收集雨水用于綠化，取得了良好效果。中德合作研究項目“北京市水資源可持續(xù)利用—城區(qū)雨洪控制及利用”已開始實施，并在北京水利水電學校、雙紫小區(qū)、豐臺體育場等地建立了雨水利用的示范基地。2008年北京奧運場館建設中充分利用了雨水。北京市的城市雨水利用已進入示范與實踐階段，已經(jīng)成為我國城市雨水利用技術的龍頭[31]。 目前，建設部和部分城市已經(jīng)頒布了雨水利用的相關法律條文，這一系列措施對雨水利用和雨水徑流污染控制步入法制軌道起到了重要的推動作用。但隨著雨水利用項目的不斷增多和建設的進一步深入，新的問題（如過分追求經(jīng)濟效益、管理部門多頭而且效率低下、時有應付做法等）不斷出現(xiàn)，亟待完善相關政策法規(guī)，對雨水利用和雨水徑流污染控制等工作加以規(guī)范。我國對城市雨水資源化及其應用方面的研究尚處于起步階段[32]，雖然特大城市的許多建筑物已建有較完善的雨水收集系統(tǒng)，但由于對待雨水問題在整體上還停留在舊觀念上，傾向依靠“排與疏”、“雨污分流”等措施來解決雨洪控制與污染問題，基本沒有與雨水收集系統(tǒng)相配套的雨水處理與回用系統(tǒng)。
