江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院副教授

基于低影響開發(fā)理念，結(jié)合區(qū)域氣候、水資源、給排水工程等客觀情況，構(gòu)建雨水收集綜合利用系統(tǒng)，是實現(xiàn)節(jié)約水資源與控制雨洪的一個重要途徑。

在水資源短缺和水資源污染日益嚴(yán)峻的形勢下，雨水綜合利用作為實現(xiàn)節(jié)約水資源與控制雨洪的一個重要途徑，已越來越受到社會的廣泛關(guān)注。高校校園作為城市生態(tài)系統(tǒng)中一個獨立而完整的子系統(tǒng)，一般占地面積大，人員密集，用水量大，具有雨水匯水面積較大、水質(zhì)較好的特點，在雨水利用方面具有較大的必要性和可行性。高校作為科研開發(fā)和技術(shù)推廣的前沿陣地，對雨水進(jìn)行收集和綜合利用的研究和實踐相對較多。尤其是20世紀(jì)后期綠色校園的理念引入我國后，各高校在建設(shè)綠色校園的實踐中更是加強了對作為非常規(guī)水源——雨水綜合利用的研究。江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院(簡稱江蘇建院)作為一所建設(shè)類的高職院，在以“綠色校園”為總體目標(biāo)的新校區(qū)建設(shè)中，結(jié)合區(qū)域氣候、水資源、給排水工程等客觀情況，對雨水收集綜合利用及生態(tài)水處理技術(shù)進(jìn)行了全面深入的研究和實踐。

一、江蘇建院雨水綜合利用項目概況

1.氣候、水資源概況

常州地區(qū)年降雨量在1062.4毫米左右，屬于多雨區(qū)；氣候?qū)儆谀媳睔夂蜻^渡帶，降雨時空分布不均，降雨量在年際之間變化大，年內(nèi)降雨又集中在夏季。降雨量大的月份與需水量的時段相吻合，具有雨水利用的自然條件。

2.給排水概況

（1）給水

新校區(qū)處于常州市區(qū)邊界，目前距離最近的一路市政供水管位于常金路，供水量和壓力均難以滿足本校區(qū)使用要求。根據(jù)殷村職教園區(qū)總體規(guī)劃，未來將敷設(shè)DN600供水管一路接至校區(qū)附近可供接管使用，如對雨水資源進(jìn)行充分利用，將大大減少新校區(qū)對自來水的需求量。

（2）排水

新校區(qū)內(nèi)采用雨、污分流的排水體制，雨水綜合利用項目對教學(xué)核心區(qū)約14萬平方米用地范圍地表及建筑屋面雨水進(jìn)行收集利用。校區(qū)內(nèi)的生活污水排至殷村職教園區(qū)新建的污水處理站，出水水質(zhì)達(dá)到《城市污水再生利用—城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)標(biāo)準(zhǔn)中道路澆灑、綠化、沖廁以及景觀用水等指標(biāo)最高的標(biāo)準(zhǔn)，供新校區(qū)內(nèi)中水系統(tǒng)使用，并可為雨水綜合利用系統(tǒng)提供補水水源。

3.雨水綜合利用項目概況

江蘇建院新校區(qū)規(guī)劃總面積約54公頃，新校區(qū)建設(shè)前大部分是農(nóng)田，新校區(qū)的開發(fā)建設(shè)勢必造成下墊面不透水層的增加，導(dǎo)致降雨后徑流量增大。新校區(qū)在規(guī)劃、設(shè)計和施工階段按照低影響開發(fā)理念以及《綠色校園評價標(biāo)準(zhǔn)》中“采用多種滲透措施增加雨水滲透量，降低地表徑流及合理設(shè)置雨水收集利用和調(diào)蓄系統(tǒng)”的要求，構(gòu)建了校園雨水生態(tài)收集利用系統(tǒng)，使雨水景觀湖水質(zhì)達(dá)到地表Ⅲ類以上，實現(xiàn)了雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化和可持續(xù)水循環(huán)。

（1）低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的建立

新校區(qū)根據(jù)項目的地形特點和氣候、水資源情況，并與校園交通、園林、給排水與建筑規(guī)劃設(shè)計相結(jié)合，建立了校園雨水收集和綜合利用系統(tǒng)。在新校區(qū)中心環(huán)路內(nèi)即圖書館、1-7號教學(xué)樓周邊場地范圍設(shè)置雨水收集系統(tǒng)，收集的屋面和場地雨水進(jìn)入雨水管道后排放至校園景觀湖A中貯留。

校園內(nèi)相互連通的景觀湖A、B、C、D作為雨水系統(tǒng)的蓄水池，對收集入湖的雨水，項目采用生態(tài)水處理技術(shù)，通過種植挺水、沉水植物，培育繁殖魚、蝦、螺、貝等各種生物，構(gòu)建水體生態(tài)系統(tǒng)，凈化水質(zhì)、控制水體富營養(yǎng)化，使水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類以上，處理后的湖水用于校區(qū)綠化澆灌、道路澆灑等。

（2）低影響開發(fā)技術(shù)選擇

新校區(qū)在雨水綜合利用的實踐中，以雨洪控制和雨水生態(tài)利用為目標(biāo)，結(jié)合新校區(qū)的氣候、土壤、土地利用等條件，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并與其他專業(yè)密切配合，選用了適宜的低影響開發(fā)雨水技術(shù)和設(shè)施如表1所示：

表1 新校區(qū)雨水單項技術(shù)設(shè)施一覽表

二、雨水綜合利用項目技術(shù)分析

雨水控制利用工程技術(shù)按功能主要包括截污凈化技術(shù)、滲透技術(shù)、滯蓄技術(shù)、調(diào)節(jié)技術(shù)、轉(zhuǎn)輸排放技術(shù)及調(diào)蓄技術(shù)，綜合采用“滲、蓄、凈、用、排、補”等多種技術(shù)，提高對徑流雨水的滲透、調(diào)蓄、凈化、利用和排放能力，維持或恢復(fù)校園的“海綿”功能，很好地體現(xiàn)了低影響開發(fā)的理念。

1.雨水下滲技術(shù)

城市化造成的地面硬化改變了原地面的水文特征，從而引起雨水徑流速度加快、洪峰流量增大，洪水滯時和歷時縮短，并造成城市地下水從降水中獲得的補給量減少。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)遵循水文干擾最小化原則，強調(diào)優(yōu)先采用雨水入滲技術(shù)以達(dá)到源頭削減的目標(biāo)。新校區(qū)在開發(fā)建設(shè)中，通過以下途徑來增加入滲量：

（1）硬質(zhì)地面、廣場入滲

為增加雨水下滲率，新校區(qū)室外部分廣場采用透水磚鋪裝；校區(qū)地面停車場采用植草磚停車位；并沿校園景觀湖構(gòu)建了環(huán)湖親水步行道路系統(tǒng)，步行系統(tǒng)采用透水水泥混凝土鋪設(shè)。上述幾種透水性鋪裝兼具良好的滲水性及保濕性，它既兼顧了人們對于硬化地面的使用要求，又能達(dá)到補充地下水的目標(biāo)，并具有一定的峰值流量削減和雨水凈化作用。

（2）綠地入滲

為促進(jìn)雨水下滲，校園綠地標(biāo)高宜低于道路標(biāo)高，在校園綠地建設(shè)規(guī)劃時，采用下凹式綠地，將校園綠地建成天然的匯集池。下凹式綠地利用下凹空間充分蓄積雨水，顯著增加雨水下滲時間，具有滲蓄雨水、削減洪峰流量等優(yōu)點，是雨水利用的重要途徑之一。新校區(qū)在景觀設(shè)計中，結(jié)合環(huán)藝景觀設(shè)置了適宜的低勢綠地、淺草溝、仿自然沖溝、雨水花園等低沖擊雨水開發(fā)技術(shù)，增加雨水的下滲量，并具有削減洪峰流量和凈化水質(zhì)的功能。

（3）屋面雨水入滲

在屋頂種植植物，一方面達(dá)到美化校園景觀的目的，通過土壤吸收和滲濾作用，可以削減徑流洪峰流量、降低徑流總量，且經(jīng)過綠化的屋頂由于種植層的隔熱作用，對構(gòu)筑物具有一定保溫作用。但屋頂綠化對屋頂承重能力和屋頂防水性都有較高要求，因此新校區(qū)在一期工程中僅在三星綠色建筑乾元樓(行政與國際交流中心)進(jìn)行了屋頂綠化建設(shè)，在收集利用雨水的同時獲得了良好的景觀效果。

新校區(qū)通過對多種入滲技術(shù)的利用，保證了室外透水地面面積比大于40%，達(dá)到增加雨水滲透能力，補充地下水，減輕排水系統(tǒng)負(fù)荷，減少雨水外排流量的目的，并在下滲過程中，通過過濾、生物凈化原理對雨水起到凈化作用。

2.雨水調(diào)蓄技術(shù)

雨水調(diào)蓄技術(shù)指具有雨水調(diào)節(jié)和滯蓄功能的技術(shù)，為提高雨水設(shè)施的利用率，雨水調(diào)節(jié)設(shè)施宜與滲透塘、景觀水體/濕塘、人工濕地等滯蓄設(shè)施合建，構(gòu)建多功能調(diào)蓄設(shè)施。新校區(qū)將校園內(nèi)相互連通的景觀水域A、B、C、D兼作校園雨水系統(tǒng)的蓄水池，集蓄利用雨水，調(diào)節(jié)徑流總量和峰值，并通過水生生態(tài)系統(tǒng)對雨水進(jìn)行凈化處理。

3.雨水凈化技術(shù)

雨水截污凈化技術(shù)以水質(zhì)控制為主，包括初期雨水棄流設(shè)施、物理化學(xué)處理方法、生物處理方法，主要用于水質(zhì)預(yù)處理或基于不同回用目標(biāo)的深度處理。雨水經(jīng)景觀湖生態(tài)處理后用作澆灑道路和綠化用水，采用的凈化技術(shù)主要有初期雨水的棄流和雨水生態(tài)處理技術(shù)。

（1）初期雨水棄流

雨水污染主要來源于大氣中以及集流面上的雜質(zhì)，一般初降雨水中雜質(zhì)較多，《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》建議屋面棄流采用2～3毫米徑流厚度，地面棄流采用3～5毫米徑流厚度，一般常用初期雨水棄流裝置進(jìn)行控制，初期雨水棄流的方式主要有手動棄流、容積法棄流、小管棄流(水流切換法)以及自動初期棄流裝置等。《新校區(qū)水資源利用規(guī)劃》中采用棄流池對初雨進(jìn)行棄流，截流的初期雨水排入污水管道進(jìn)入園區(qū)污水處理廠進(jìn)行處理。

（2）雨水生態(tài)處理技術(shù)

雨水生態(tài)利用技術(shù)是依靠土壤、植物、微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)凈化雨水，避免了人工處理雨水帶來的能源、資源消耗，降低了城市發(fā)展對自然系統(tǒng)的破壞，同時構(gòu)建的生態(tài)處理系統(tǒng)也創(chuàng)造了良好的城市自然景觀。

新校區(qū)中的雨水花園、下凹式綠地除提高雨水下滲率外，植物根系和土壤中微生物對污染物進(jìn)行吸收和分解的物理、化學(xué)、生物等凈化作用其實質(zhì)也是雨水生態(tài)處理技術(shù)。本項目的雨水回用目標(biāo)是作為道路澆灑、城市綠化的雜用水，出水水質(zhì)達(dá)到GB/T 18920《城市污水再生利用—城市雜用水水質(zhì)》中的城市綠化用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)即可。但新校區(qū)是常州市未成年人社會實踐基地，又是江蘇省首個以校園為單位的建筑節(jié)能和綠色建筑示范區(qū)項目，為達(dá)到更好的景觀效果，并更好展示生態(tài)水凈化技術(shù)和生態(tài)水循環(huán)理念，本項目對收集入景觀湖的雨水，通過種植挺水、沉水植物，培育繁殖魚、蝦、螺、貝等各種生物構(gòu)建水生生態(tài)系統(tǒng)為主導(dǎo)，輔以一定物理循環(huán)設(shè)施使景觀湖水水質(zhì)得到凈化處理，使水質(zhì)達(dá)到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類以上，水體能見度不低于1.2米，保障景觀水體的娛樂與生態(tài)功能，并克服了傳統(tǒng)水處理系統(tǒng)運行成本高、易二次污染的弊端，充分體現(xiàn)了雨水生態(tài)利用的思想。

（3）雨水系統(tǒng)補水

由于雨水回用系統(tǒng)很難做到連續(xù)有雨水可用，因此必須設(shè)置穩(wěn)定可靠的補水水源在非雨季進(jìn)行補水。補水可以是生活飲用水，也可以是再生水。而學(xué)校新校區(qū)建有園區(qū)污水處理站，其出水用作道路澆灑、綠化、沖廁以及景觀用水補充水。出水水質(zhì)執(zhí)行《城市污水再生利用—城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)標(biāo)準(zhǔn)中道路澆灑、綠化、沖廁以及景觀用水等指標(biāo)最高標(biāo)準(zhǔn)，對補充景觀湖的中水通過人工濕地處理后達(dá)地表V類水水質(zhì)后排入景觀水系，由景觀水系水生態(tài)系統(tǒng)自凈后達(dá)到地表水III類標(biāo)準(zhǔn)。另外，在中水進(jìn)入景觀湖前設(shè)計了水平人工潛流濕地，利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三重協(xié)同作用來實現(xiàn)對污水的凈化作用，污水從一端水平流過填料床，床體填充基質(zhì)，床底設(shè)有防滲層。與自由表面流人工濕地相比，人工潛流濕地水力負(fù)荷較大，對BOD5（生化需氧量）、CODcr（重鉻酸鹽指數(shù)）、SS（固體懸浮物濃度）、重金屬等污染指標(biāo)的去除效果好，而且很少有惡臭和滋生蚊蠅現(xiàn)象。

新校區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)及景觀湖已按規(guī)劃設(shè)計方案進(jìn)行建設(shè)，但人工湖各生物要素構(gòu)建后，需要微生物群落把生產(chǎn)者、消費者進(jìn)行有機的整合以形成自凈系統(tǒng)，才能實現(xiàn)長效水質(zhì)凈化功能，這個穩(wěn)定過程需要兩年左右的時間。在水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定過程中，需要定期對項目水體水質(zhì)進(jìn)行檢測，采取針對性的措施，以使景觀水域生態(tài)系統(tǒng)趨于生態(tài)平衡。

三、江蘇建院雨水綜合利用項目效益分析

1.經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)計算，新校區(qū)雨水收集回用工程可利用雨水量54335立方米，實際利用雨水量36730立方米，收集和處理雨水進(jìn)行回用，雖然初期成本會增加，但建成后的未來綜合成本仍是其全壽命周期成本的重要構(gòu)成部分，從全壽命周期成本及增量成本分析，新校區(qū)的雨水綜合利用項目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.社會效益分析

項目在規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)過程中采用源頭削減、中途轉(zhuǎn)輸、末端調(diào)蓄等多種手段，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術(shù)，實現(xiàn)了區(qū)域良性水文循環(huán)，符合低碳、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的理念，并建設(shè)了優(yōu)美和諧的校園景觀，作為常州市青少年社會實踐基地及江蘇省建筑節(jié)能和綠色建筑示范區(qū)，其示范意義和教育意義顯著。同時，從科研教育角度出發(fā)，項目對多種集雨技術(shù)和雨水處理技術(shù)進(jìn)行了實踐和研究，具有科研示范意義，并起到良好的科普教學(xué)和專業(yè)教學(xué)效果。

3.環(huán)境效益分析

項目建立雨水收集、儲存和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，充分發(fā)揮了校園綠地、道路和水系對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，緊密結(jié)合校園道路交通、園林綠地和景觀水系建設(shè)，構(gòu)建了實現(xiàn)雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化和可持續(xù)水循環(huán)的低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)，減小了雨水徑流對水體的污染，達(dá)到了節(jié)約水資源、改善校園生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。儲存于景觀湖的雨水通過水系生態(tài)處理后獲得良好的水體景觀效果，有效提高校園水系水質(zhì)，改善校園水系環(huán)境。

在今后的雨水系統(tǒng)維護(hù)和二期工程建設(shè)中，可考慮對研發(fā)成熟的雨水成品設(shè)施加以應(yīng)用，并將景觀設(shè)計規(guī)劃與雨水利用很好地結(jié)合起來，建設(shè)不同景觀效果的屋頂花園、雨水花園和下凹式綠地。另外，在后期的水生生態(tài)系統(tǒng)的管理和維護(hù)中，應(yīng)定期對景觀湖水質(zhì)總氮、氨氮、總磷、糞大腸菌群、pH（酸堿度）、溶解氧、BOD5（生化需氧量）、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，并依據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果快速判斷水質(zhì)變化趨勢，從而采取相應(yīng)的水質(zhì)保障措施。

來源：全國節(jié)水網(wǎng)