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雨水利用方案范文1
关键词：雨水资源；节能；海绵城市；环保
中图分类号：TU984
文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10017802
1 引言
近几十年来，我国水利事业高速发展，全国各地出现了大大小小的水库电站。然而这些水库电站只能对在空间上已经相对集中的水资源进行利用，而相对不集中的城市降水却没有很好地给人们带来方便，反而在某种程度上形成危害。以2016年为例，南方地区先后出现20多次强降雨过程，全国降水量比往年同期多23%，最大点日雨量达493 mm。虽然我国具有丰富的雨水资源，年均总量超过6万亿m3。然而，我国大部分城市大量雨水资源白白流失，雨水利用率竟不到1%。甚至，我有40%以上的人口生活在缺水地区，有400多座城市缺水，其中108座严重缺水，1.6亿人的城市居民受影响。任何活动都离不开水的参与，水资源不能好好控制并加以利用，已是一个关系到未来国家命脉的问题。
事实上，我国尤其是南方有着丰富的降水，平均年降水量在800 mm以上，而浙江、福建、海南、广东等部分地区的年降水量甚至超过1600 mm。如果能将这些丰富的雨水资源充分利用，将是一笔不菲的经济收入。同时，这种直接利用自然资源的方式，基本不会对环境产生负面影响，对我国的能源结构优化也起着一定的作用。针对这种雨水资源泛滥，却不能有效利用的现象，提出了一种有效利用雨水资源的方案，实现了雨水的多层次利用。
2 城市雨水综合利用方案
2.1 方案原理
2.1.1 能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变。在地球与雨水组成的封闭系统中，当雨水从高处下落时，引起系统势能的减少，根据能量守恒定律，雨水势能的减少必然会引起其他能量的增加。
2.1.2 发电设备工作原理
水轮机是一种水力机械，也就是在液体和固体之间进行机械能的转换。水轮机以水作为工作介质，主要将水的动能和势能转变为水轮机的旋转机械能，这种机械能再通过主轴传递出去[1]。
2.1.3 海绵城市
建海绵城市首先要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系，也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些海绵体“下渗、滞蓄、净化、回用”，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而可有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力。
2.2 方案详细说明
该方案采用的主要载体由集水装置、照明系统、灯柱、发电设备、储电设备、集水系统六大部分组成（图1）。在灯柱顶端设集水装置，并将灯杆设置为空心圆柱，在空心圆柱底端设置有将机械能转化为电能的装置及储电设备，并且在柱底设置集水管道，将雨水二次利用于灌溉等。集水装置收集到的雨水从上端下泄时具有足够的机械能，当其到达底端时，使发电装置产生一定的电能，将这部分电能存储在蓄电池中供路灯照明（图2）。
2.2.1 集水装置
集水装置整体为漏斗状，有一定的集水体积，为了具有一定的美观性并改善照明情况，可以将漏斗四周设计为荷叶片状。漏斗下端设有出水口，相当于冲击式水轮机的喷嘴。出水口处有开合装置，该装置受感应装置控制，当集水达到一定的高度，压力达到设定值时，出水口开放，水流高速下泄，冲击水轮机叶片，带动发电。
2.2.2 灯柱改进
与传统灯柱比较，在空心圆柱内部设有细长圆管，用与引导雨水下泄，空心灯柱的管径厚度需满足强度要求。为方便发电设备和储电设备的安放并且增大路灯的稳定性，可适当增大灯柱下部直径，对于灯柱高度，同一街道灯具安装高度必须一致（发光中心到地面高度）[2]。
2.2.3 发电设备
发电设备为微型水力发电机，安装在灯柱底部。集水漏斗至灯柱底部有一定的水头落差，从引水管道出来的射流沿转轮圆周切线方向冲击轮叶，驱动转轮旋转，将动能转换为旋转机械能。针对不同水头水源，从10 m左右到100 m的水头都可以，水量相对要求不大。根据水头落差并且配合对应的水管要求，可以达到多种功率。使用蓄电池将降雨时产生的电能储存起来，在需要时供路灯照明。
2.2.4 集水系统
在每个灯柱底部设有出水管道，将发电后的雨水收集，统一进入储水设备。下降的雨水通过集水系统汇集进入蓄水池，或者与“海绵城市”工程地下管道系统相通。收集的雨水用于日常绿化带的灌溉、公共厕所冲水、洒水车取水等，当降雨量超过蓄水池容量时，通过感应开关打开池底阀门，将多余的雨水排入城市排水系统。
3 海绵城市系统
“海绵城市”是以“自然积存、自然渗透、自然净化”为特征，字里行间反映出与传统的工程思维下“水适应人”的治水思路截然不同。城市应该是一种“人适应水”的景观，即“水适应性景观”。 “海绵”即是以景观为载体的水生态基础设施完整的土地生命系统，自身具备复杂而丰富的生态系统服务功能，这是“生态系统服务”理论的核心思想，聚焦到“水问题”上，这一理论表明，城市的每一寸土地都具备一定的雨洪调蓄、水源涵养、雨污净化等功能，这也是“海绵城市”构建的基础。它提供给人类最基本的生态系统服务，是城市发展的刚性骨架。从水安全格局到水生态基础设施，它不仅仅维护了城市雨涝调蓄、水源保护和涵养、地下水回补、雨污净化、栖息地修复、土壤净化等重要的水生态过程，而且它是可以在空间上被科学辨识并落地操作的。所以，“海绵”不是一个虚的概念，它对应着的是实实在在的景观格局[3]。城市雨水综合利用方案与海绵城市系统巧妙结合，解决了城市降水量时空分布不均带来的不利影响。
4 雨水利用综合效益分析
首先，该方案将发电设备和日常公共设施相结合，将雨水的能量充分利用，转化为电能，并且雨水这一天然资源，有着无尽的供应来源，天然环保零成本，且收集方便，无需处理即刻利用；其次，发电后的雨水通过收集二次利用，增加了废水的利用价值，实现了水源的可循环利用；再者，结合“海绵城市”系统，实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。这样既产生了一部分电能，又节约了大量的水资源，实现了雨水资源的多次利用，符合当前我国提倡的经济、环保、绿色的发展理念[4]。
参考文献：
[1]
李方方. 水轮发电机组智能控制研究[J]. 华北水利水电学院，2007（4）.
[2]周 晖，王建锋，聂引飞.公路路灯设计探讨[J].中国西部科技，2009（8）.
雨水利用方案范文2
我国钢铁企业的能源消耗约占全国能源总消耗的10%～15%，而我国钢铁企业对能源的利用率低，远远低于发达国家的水平。目前，国内多数钢铁企业通常采用水淬冲洗方式处理熔融态铁渣，处理工艺中未设置独立的余热回收装置，冲渣水直接排放。不仅导致大量的资源的浪费；且产生含腐蚀性气体的蒸汽对厂内的设备造成破坏。对冲渣水的余热回收是钢铁企业一个亟需解决的问题。
现阶段，钢铁企业冲渣水余热回收利用主要有集中供暖和低温余热发电两种方式。本文以北方某钢铁企业1#高炉冲渣水余热资源为例，分别采用集中供暖和余热发电（本文选用有机工质朗肯循环发电）两种方案展开计算，对比了两种方案的项目投资、投资收益、投资回收期以及节能减排综合社会效益，可为今后钢铁企业余热回收利用提供参考。
1、余热利用方案的计算与比较
北方某钢铁企业1#高炉冲渣水量为2650m3/h，冲渣后水温为85℃，平均每天冲渣12小时。
方案一：集中供暖
冲渣水经过沉淀和过滤，由循环水泵经长距离供热管网输送至采暖用户。因管网散热损失，冲渣水实际进入采暖用户的温度比冲渣后水温低15℃左右，采暖用户的供回水温差通常为15℃，根据公式（1）可计算出冲渣水提供的有效热量：
Q=hG（Tg-Th） （1）
式中，Q为有效热量，KW/h；h为单位换算系数，取h=1.16；G为冲渣水流量，kg/h；Tg、Th分别为管网供水、回水温度，℃。
可供采暖的建筑面积S由式（2）计算：
方案二：低温有机朗肯循环（ORC）发电利用
图1为对应的ORC循环T-s图，如图所示，工质在蒸发器内定压吸热（4-1过程），然后在膨胀机内绝热做功（1-2过程），乏汽在冷凝器内定压放热（2-3过程），最后在工质泵内绝热压缩（4-1过程），再回到蒸发器，完成整个ORC动力循环。
（
两种方案的综合社会效率按国家发改委提供的数据计算：工业锅炉煤燃烧一吨标准煤产生二氧化碳2620kg，二氧化硫8.5kg，氮氧化物7.4kg，烟尘58.7kg。
从表1可知，对钢铁企业冲渣水进行余热回收，采用集中供暖的方案无论在经济效益还是在社会效益上都要优于余热发电方案。且经计算发现，有机朗肯循环余热发电的效率不高，只有15%左右。因此，钢铁企业冲渣水余热回收应优先考虑采用集中供暖的方案。
2、结论
雨水利用方案范文3
[关键词]汾河流域，污染治理，环境生物修复技术，人工湿地
中图分类号：TM92.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0326-01
1 引言
汾河为山西境内最大河流，也是黄河第二大支流，其由北至南贯穿大半个山西，流域面积约39471平方公里。汾河作为山西人民的母亲河，孕育了三晋大地悠久的文化，哺育了无数三晋大地的儿女。时至今日，随着工业化进程不断推进和煤炭资源的大规模开采利用，汾河两岸工厂增多，加上人们环保意识的的淡薄、有关部门监管不力以及历史因素的制约，工业化在带动山西经济大发展的同时，也给汾河造成了严重的污染。汾河污染情况以中下游地区尤为严重，个别地区河水发黑发臭，水生生物大量死亡。针对汾河流域沿岸生态环境的严重恶化，汾河水质的急剧下降，山西省委省政府提出了“千里汾河，清水复流”的口号，并以生态治理、生态恢复为基本手段。
从“生态治理”的基本理念出发，汾河治理应该以汾河流域各区段实际情况为基本出发点，分地区、时区建立相对应人工工程，以引导生态系统自动修复功能的最大限度发挥，而不是毕其功于一役的面子工程，唯此方能成功建立起良性循环、可持续的汾河治理工程。
2 流域概述
汾河为黄河第二大支流，全长713公里，流域面积约39721平方公里，北起山西神池县，一路向南，贯穿大半个山西后，于山西省万荣县汇入黄河。汾河支流众多，流域内各种水利设施星罗棋布，其中大型水库（库容量1亿立方米以上）3座，各N中小型水库、灌区、机电泵站数不胜数，具有灌溉、发电、工业和城市居民用水等多种功能。
汾河上游地区水质相对正常，但是中下游地区的污染问题以及流域内生态环境破坏问题较为突出和明显，应作为污染治理和生态修复的重点地区，通常意义的汾河中下游地区指汾河二库坝下到万荣县入河口，流经太原、晋中、吕梁、临汾、运城五市。本篇主要对山西省吕梁市文水县段实际情况提出针对性治理和修复方案。
文水县境内汾河主要指汾河主要支流之一的文峪河，古称文谷河，又名文水，据历史数据显示，其基本情况见表1。
文峪河流域内地形较为复杂，其中山区3203平方公里，平川区909平方公里，地上地下河污染情况均较为严重，本次调研也得到当地村民（邢家堡村、贯家堡村）的积极响应以及村镇领导的大力支持，当地居民都迫切希望有汾河污染情况得到积极治理和改善。
3 生态环境破坏情况简述
3.1 河水污染严重
汾河在流经太原大同等中大型城市和介休、霍州等工矿城市，每年都要接受大量的工业生活废水达3.33亿吨，占到整个山西省的48%。据2008年时山西省水环境检测中心对汾河水质的评定显示，山西省河流污染程度进一步加重污染形势十分严峻。在评价河段中，84%的河段被严重污染，河流污染主要超标项目为：氨氮、化学需氧量、石油类、溶解氧、挥发酚和生物需氧量等。总体来看汾河上游污染较轻，城市附近和各主要工业城市附近污染较重，且污染项目多、超标倍数大。汾河主要河流水质状况见表2。
3.2 水资源严重短缺
据近几年观测数据显示，汾河中下游地区水流量正在减少，甚至个别地区已经出现断流情况，从汾河流域各区间资料整体对比，汾河河段总体呈衰减演变的趋势，2001-2013年段水资源量较1956-1979水资源量减少近30%，造成这种情况的主要原因有：气候变化导致降水量减少；工业和农业生产对地下水的严重开采浪费；污水处理水平低下，中水回收规模小；中上游植遭到严重破坏，土地蓄水能力下降；煤炭资源的大量开采利用，造成汾河下垫面变化，地下水深度进一步下降。
4 环境生物修复技术的可行性探讨
4.1 环境生物修复技术概述
环境生物修复技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新型交叉学科，指直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，也指能够将环境中有害物质吸收并转化为有用物质的人工技术系统。该技术在污染治理方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，为从跟本上解决突出环境问题创造了条件。
目前，环境生物修复技术在许多河流流域污染治理已得到应用，并初步取得了一系列成果，针对汾河流域实际污染情况，可综合利用污水生物净化技术（高效微生物固定化技术）、污染土壤生物修复技术和人工湿地技术。
4.2 污水生物净化技术
造成汾河污染的物质主要包括酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛醇等。微生物通过自身的生命活动可以解除污染物的毒害作用，并同时将之转化为有益的无毒物质。现在大多采用的是生物净化技术为固定化酶和固定化细胞技术（高效微生物固定化技术）。固定化酶技术指通过物理吸附或化学键合法和固态不溶性载体结合沉降，而微生物细胞是一个天然固定化酶反应器，该种方法可以高效处理废水中的有机污染物和无机重金属。
此技术在国外成功范例很多，近几年在国内也取得了较大进展，但应用还相对较少，可以通过在汾河各主要河段以及库区建立生物沉降池，同时发挥本省学术优势，在菌种培育方面加大投入。
4.3 污染土壤生物修复技术
由于煤炭等矿产资源的大规模开采利用，汾河许多地区土壤污染严重，已不适合植物生长并进而产生一系列恶劣后果，造成土壤污染的主要的物质为无机重金属盐离子，该物质对活性细胞具有巨大杀伤力。污染土壤的生物修复技术的主要原理为：通过生物作用（如酶促反应）改变重金属在土壤中的化学形态，使之被固定或解毒，降低其移动性，与此同时增加土壤中有机物含量，激发微生物活性，由此改善土壤生态结构，这有助于土壤的固定、遏制风蚀水蚀等作用，防止水土流失。
5 结语
汾河流域存在的河流污染、水资源短缺现和生物多样性急剧下降现象十分严重，针对汾河的大规模治理已经刻不容缓，而综合考虑汾河流域实际情况，环境生态修复技术是最为行之有效的技术手段之一，其中人工湿地具有较强实用性和环境技术优势，可作为主要技术。为实现源头、干流以及各支流的全流域综合治理，应该具体到每一区段环境，合理制定相关的环境生物修复技术方案和规划，针对性落实各项修复工程举措，同时也需要各个部门和各地政府的积极配合，加大环保宣传力度，全社会共同参与，实现“千里汾河浊复清”的总体战略目标。
参考文献
[1] 蔡金丽.汾河河道生态治理思路与措施[J].水利建设与管理，2011（1）：73- 74，46.
雨水利用方案范文4
1、工程概况
顺义新城位于北京市顺义区老城区以北，距首都国际机场约10公里，距北京市区32公里。其东临潮白河，西至京承铁路，南侧为城北减河，北临牛栏山，开发面积约10平方公里，区内有京密路、白马路及顺安路联络线，还有未来将要建设的轻轨、高速公路通过，交通较为便捷。现况顺安路与白马路将整个顺义新城分为四个片区，用地大体呈现北高南低，高程差达15米，北片以现状顺安路为界，用地向东西两侧倾斜。南片西高东低，赛马场以南，顺安路形成谷地，东西两侧均向顺安路倾斜。新城东南地区有京郊大型赛马场及高尔夫球场，城东宽阔的潮白河是2008年奥运会的水上运动项目赛艇和皮划艇比赛场地。
2、规划城市定位、城市规模
2003年1月获北京市规划委员会审批通过的《顺义卫星城马坡组团（顺义新城）总体规划（2002―2010）》中确定城市长远发展目标定位为：顺义新城是北京市重要的中高档休闲健身、旅游度假基地，也是北京市专项体育运动比赛训练中心，以及承接着北京市区人口扩散的远郊中高档居住组团，同时顺义新城也是顺义卫星城重要的组成部分，顺义区新的政治文化中心。
顺义新城规划用地面积977公顷，规划居住人口约8.3万人，区内规划有主干道路8条、次干道路5条、支路30条。
二、 排水现状和排水体制
1、排水现状
规划区内现状排水是雨污分流和合流并存。
现况污水管主要沿白马路东段、滨河路及其部分支路分布，设施分散，未成网络。现况污水流至滨河路与华中路路口南侧的现况提升泵房后，经提升后沿路边明沟排放至减河。顺安路以西，白马路南北也有现况合流管，下游经现况京承铁路涵管，向西排放，并沿现况排水土沟向南排至减河上游。
现况雨水主要靠铁路和现况顺安路、滨河路、白马路两侧的明沟，以及区内现况自然排水沟排放，没有系统的管道体系。
2、排水系统体制
（1）城市排水体制的分类
目前在我国城市排水系统的规划设计中，一般常采用截流式合流制排水系统或分流制排水系统两种体制。
截流式合流制排水（如图1），该系统可以保证晴天的污水全部进入污水处理厂，雨季时，通过截流设施，截流式合流制排水系统可以汇集部分雨水至污水处理厂，当雨-污混合水量超过截流干管输水能力后，其超出部分通过溢流井泄入水体。这种体制对带有较多悬浮物的初期雨水和污水都进行处理，对保护水体是有利的，但另一方面雨量过大，混合污水量超过了截流管的设计流量，超出部分将溢流到城市河道，不可避免会对水体造成局部和短期污染。并且，进入处理厂的污水，由于混有大量雨水，使原水水质、水量波动较大，势必对污水厂各处理单元产生冲击，这就对污水厂处理工艺提出了相当高的要求。
分流制排水系统（如图2），由于实施雨、污水分流，可以将污水全部引至污水处理厂进行处理，从根本上杜绝了污水直接排放对水体的污染。同时，由于雨水不进入污水处理厂，处理水的水质水量可维持较小的变化范围，保证出水水质的相对稳定，容易做到达标排放。
（2）排水体制的选择
排水体制的选择是一项很复杂很重要的工作，是城市排水系统规划和设计的重要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市规划和环境保护影响深远，同时影响排水工程的总投资和初期投资费用以及维护管理费用。
新城发展目标定位为中高档居住组团、顺义卫星城重要的组成部分，顺义区新的政治文化中心，因而对水资源和环境保护的要求比较高，应提高污水的处理率，创造良好的生态环境；经统计，顺义新城已建成地区比例不超总建设规模的20%；在建成区内有部分现况污水管道可以利用；需要改造的合流管道不多；新城地势平坦，常年少雨、气候干燥；区域内有潮白河和减河流过，水环境有一定的容量和自净能力；新城规划建设的道路横截面有足够的位置，允许必要的市政管线的铺设；基于以上因素，经技术经济分析,笔者综合考虑确定区内雨污水宜采用分流制排水系统，新城完全能够随着城市的彻底建设将合流制改为分流制。
三、 排水方案设计
1、 雨水设计方案
（1）雨水下游出路的确定
城市雨水的下游应是稳定的有规划水位水质标准的水体，因此顺义新城的雨水下游确定为潮白河与减河，应根据潮白河和减河的主管部门提供的设计基础资料进行雨水管道设计计算。
（2）雨水管线流域分区
《控规》将白马路以北顺安路以西大面积的雨水均由北向南排放，干线设置于花园西路上；东部地区雨水在潮白河向阳闸上设置两个出口。笔者认为将新城近一半流域面积内的雨水由北向南排除，流域面积过大，导致雨水管渠断面大，加大投资和实施难度。从地势上分析，现况南北地势高程差别显著，大量雨水汇集新城南部，这对原本排水不利的低洼地区又增加了雨水排放量，对城市防洪排涝安全不利。因而重新划分流域分区：1、顺安路以西、白马路以北的雨水汇集后经现况铁路涵洞向西排放至小中河；2、顺安路以东、白马路以北部分雨水向南再向东排入潮白河；3、顺安路以西、白马路以南的雨水向南排至减河；4、顺安路以东、白马路以南、滨河路以西范围内的雨水向南排至减河。5、另外，滨河路东侧紧邻新城的高尔夫球场，球场内的雨水沿其场内的现况排水沟排至减河。
（3）低洼地区的防洪与排涝
根据当地近几年水文实测资料分析，城区降雨强度只要达到每小时30毫米以上，部分易淹地区就将出现积水受淹现象，新城白马路以南至减河地势低洼，历史以来就是待机排水区，针对此地块的排水安全和防洪，设计中提出如下工程措施：
道路竖向设计的要求，即按照潮白河20年一遇规划洪水位自排来控制道路标高，保证暴雨水位增高时，排水管渠内的水位线不可高出地面而造成河水倒灌，要满足道路雨水自排要求。
在有条件的局部新建地区，将地坪填高至不低于潮白河20年洪水位以上0.5米；
在城区易淹地区及低洼地区，采用水泵抽升排水方式解决小范围的雨水排除；
因减河常水位淹没排水管渠不是很深，在下游出口附近的雨水管渠内设置阻水堰来防止雨水管渠内常年存留河水。
在下游出口检查井修叠梁闸槽，适河道水位高低，放置叠梁闸板或者在排水出口上安装无需人工开启的橡胶止回阀（俗称鸭嘴阀）和浮箱式自动翻板闸门。
如发生潮白河洪峰和与减河相关的小中河洪峰相遇的情况，减河水位在设计重现期内可能超出管道设计标准（即20年规划洪水位）。建议当地水利部门采取措施，从该地区的整体防洪角度考虑在减河入潮白河出口处设置防洪排涝设施，保证减河水位不超标。
（4）雨水利用
城市雨水利用技术在发达国家已经逐步进入到标准化和产业化阶段。比如1989年德国出台了雨水利用设施标准，对住宅、商业和工业领域雨水利用设施的设计、施工和运行管理，过滤、储存、控制与监测4个方面制定了标准。1992年“第二代”雨水利用技术问世。又经过近10年的发展与完善，目前已是“第三代”雨水利用技术――设备的集成化。即从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。雨水利用在我国虽然历史远久，但过去主要应用于缺水的农村地区。现代意义上的城市雨水利用技术在我国发展较晚，它主要是随着城市化带来的水资源紧缺和环境与生态问题而引起人们重视的。城市雨水的利用不是狭义的利用雨水资源和节约用水,它还包括减缓城区雨水洪涝和地下水位的下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛的意义。
新城雨水利用的总体思路是“构建水景＋渗透回灌地下水＋排放”。考虑分散布置3处人工湖，把收集的雨水蓄积在内，作为景观用水；为加大渗入量，减少排放，尽可能的减少封闭路面；所有的道路路面均高于绿地60mm，保证道路雨水先进入绿地进行渗透处理。因为绿地是一种天然的渗透设施，对雨水中的一些污染物具有较强的截流和净化作用；增设人造透水地面，尽量多选用透水性混凝土路面，在人行道、休闲区域等用多孔的嵌草砖，碎石地面。
（5）雨水设计内容
奥运大道以北，顺安路以西新城部分流域面积，并包括新城范围以北1.3km2，经花园西路拟建雨水干线2-2000×1600～2-3200×1600方沟穿铁路向西排放至现况小中河支沟；并沿现况沟（顺义新城外）排至减河上游；奥运大道以南，顺安路以西流域面积的雨水经花园西路、龙苑路、顺安路上拟建雨水干线D1400～2-3600×1600方沟，向南排入减河；华中路以南段的花园西路道路排水沿花园西路拟建雨水管D700～D800，直接向南排入减河；顺安路以东，马场东路以北流域面积的雨水，分别向南向北排至奥运大道上的拟建3800×2000雨水方沟后向东最终由潮白河向阳闸下出口入潮白河；奥运大道及马场东路以南，顺安路以东部分流域面积的雨水经滨河路拟建雨水干线D1000～2-2400×1600方沟向南排入减河。泵站：道路规划下挖立交处，其雨水需设雨水泵房抽升排放，立交泵房规模还需结合道路设计深化确定。奥运大道与花园西路立交拟建雨水泵房粗估规模Q＝1.0立方米/秒，拟占地1000平方米，花园北路和减河北路与花园西路的两个立交，拟建雨水泵房粗估规模均为Q＝0.6立方米/秒，拟占地600平方米。本方案设计雨水管总长38.3公里，投资估算1.38亿元。
2、污水设计方案
鉴于顺义新城规模不大，综合考虑各方面因素，采用集中处理方案，做到适度集中，以便节省污水收集、处理、再生利用整套系统的投和日常能耗，降低再生水成本。
（1）污水量参数
污水量设计标准：
设计人口为新城内现状人口1.68万人，规划人口为8.5万人，考虑到流动人口和暂住人口及比赛时增加的观众等因素，本次设计人口按10万人计。服务面积为新城总用地面积977公顷，其中服务面积859.4公顷。由此得出综合用水量：中规院《控规》给水规划：人均综合用水量指标取500升/人・日，《室外给水设计规范》中二类地区中小城市综合平均日用水量为189～449升/公顷・日，本设计考虑新城用地性质及城市职能本次设计人均综合用水量按照500升/人・日计算。基于《控规》中按照用地指标法计算，我们预测用水量为，人均指标法校核后预测新城规划区用水量为5万吨/日，城市污水排放系数控制在0.9。
污水管道设计标准：
综合考虑以下因素，本次方案设计确定新城污水管道设计标准为90立方米/日・公顷。这些因素分别为：污水管道的设计使用年限将高于控规的规划年限，污水管的设计标准应高于以上两种方法所得的计算值；考虑到部分地下水位较高的地区存在地下水渗入；城市人口增长；区内燕京啤酒厂其用水增加量等不确定因素；参考了相似地区的设计标准。
以此标准可反算出新城可服务的人口极限值为90×859.4×1000÷（500×0.9）＝17.2万人。则新城内人口密度为17.2×10000÷859.4≈200人/公顷，此人口密度已相当于大型城市的人口密度。此污水量设计标准90立方米/日・公顷为新城内平均污水量标准，在污水方案设计中注意要在保证整个新城污水量平衡的前提下对不同区域性质不同人口密度地区适当增减污水量标准的数值。
（2）污水设计内容
本设计内容如下：沿减河北路、顺安路、奥运大道向西，设计污水干线D800-1400；分别沿花园西路和花园中路设计污水支干线D400-600；沿龙苑路和向阳路至奥运大道设计污水次干线D900-1000；沿丰乐路和向阳路设计污水支干线D400-900；东西向道路包括花园北路、丰乐北路、花园大道、金宝北路、华中路等规划污水支线D400，沿地形分别排入花园西路、花园中路、向阳路、丰乐路的次干线。本方案设计污水管总长21.3公里，投资估算0.5亿元。
2001年以来，顺义新城为迎接奥运会新建了大量市政基础设施，建成道路都已经实现“九通一平”，并且通过了行业验收。实际的应用效果表明工程的规划到位、设计合理，是一项使用安全的奥运优质工程。作为市政基础设施的主要专业，排水专业经过数年的使用检验，证明规划的原则、设计的方案达到了一流工程的标准。
排水方案设计不能只简单的遵循规划，应结合工程实际，深入分析研究并进一步完善。尽量利用现有地形和周围排水条件，合理选择排水体制，划分流域分区，安全排除。雨水要做到充分蓄积和多途径利用，并注意防止城市周围天然河道在雨季对管道雨水的顶托和内涝。力求使排水方案设计最大程度满足当地排水需要，为城市发展带来良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]给水排水设计手册第5册，城镇排水[M].北京:中国建筑工业出版社，2004.
[2]《城市排水工程规划规范》GB50318-2000
雨水利用方案范文5
关键词：雨水利用；设计参数；屋面径流；雨水存储池
中图分类号： TU823.6 文献标识码： A 文章编号：
Discussion on the Critical Design Parameters of Rainwater Utilization Project of Shanghai Expo Center．WANG Biao, ZHANG Mingwei
(Shanghai Tongji Construction Science & Technology Co. Ltd, Shanghai 200092, China)
Abstract: To ensure the feasibility of the design plan of the rainwater utilization project of Shanghai Expo Center，22 rainfall runoff events of a large-area roof near Expo park were examined. It was found that both of pollution degree and first flush effect are much weak, which suggests a good condition of rainwater utilization without initial runoff diversion. Furthermore, in combination with local conditions of Shanghai, a new design method to determine the suitable volume of rainwater tank was introduced. The design volume in accordance with this method is obviously smaller than that of national code, which enhances remarkably the project economic performance.
Key words: Rainwater Utilization, Design Parameter, roof runoff，rainwater storage tank
收集屋面径流用于道路喷洒、绿地浇灌和厕所冲洗等直接利用用途，在世界上许多国家（譬如德国和日本）应用广泛。在收集屋面径流的建筑中，大型公共建筑是重要的对象之一。国内外许多标志性的雨水利用工程均依托于大型公共建筑，典型的代表有德国的柏林波茨坦广场、慕尼黑国际展览中心和我国的国家体育馆“鸟巢”及上海浦东国际机场等。一方面，大型公共建筑通常是一个城市或地区的标志或象征，收集利用屋面径流的举措有利于宣传推动雨水利用技术，有助于绿色环保理念深入人心；另一方面，大型公共建筑屋面面积通常较大，能够收集大量的雨水资源，使雨水利用工程更具规模效应，从而降低雨水利用成本，有利于实现工程经济效益和环境效益的有效结合。因此，在世博中心进行屋面径流回收利用，具有显著的社会、环境效益，是推动上海城市屋面雨水利用的一个重要抓手。
然而，目前国内外已有相关研究很少针对大型屋面，所研究屋面汇水面积通常较小[1～6]。而汇水区域的大小对流域汇水过程具有重大影响，并进一步作用于受径流冲刷的污染物出流过程，造成屋面径流水质变化过程的不同，从而影响后续的屋面径流污染控制或雨水收集措施的制定。此外，屋面雨水污染程度也随当地大气状况、屋面材料、降雨特性等因素改变而改变。雨水利用工程的设计需要根据当地的地域特性选择合理的工艺与参数。
为保证上海世博中心屋面雨水利用工程设计方案合理可行，特选取世博园附近一处大型屋面作为研究对象，借助先进的流量计和自动采样仪，对该屋面径流进行长期的采样监测，调查大型屋面的水量水质特征，并以此为基础探讨雨水收集处理方式。最后，本文还将结合上海实际讨论屋面雨水利用工程重要构筑物-存储池的容积设计方法。
1材料与方法
1.1采样方法
大型屋面径流水质的调查对象为上海市浦东新区源深体育公园篮球馆屋面，取样的雨水立管汇水面积占整个大屋面的1/4，约为2100m2。屋面高度25m，距主干道张扬路约150m，距非主干道羽山路约120m。在屋面虹吸排水系统进入窨井的管道出口处设置采样点,使用面积速度流量计(美国ISCO 2150)监测流量并驱动自动采样仪(美国ISCO 6712)采集水样；降雨形成径流后,自动采样仪依据流量计的实测数据自动进行采样。通过设定的采样程序，第1－第8个采样瓶每出流1m3径流采集一个水样，第9-第24个采样瓶每2m3一个水样。同时在距采样点约200m处设置自计雨量计采集降雨数据。
1.2分析方法
样品采集后,尽快送实验室冷藏保存,并及时分析。分析项目包括总氮(TN),总磷(TP),悬浮物(SS)和化学需氧量(COD)。COD用HACH DR2100型COD测试仪测定。
1.3 数据处理方法
（1）污染物事件平均浓度EMC
屋面径流的EMC值计算方法见文献2。
（2）初期冲刷效应
目前评价初期冲刷效应的方法主要有以下三种：(1)M(V)曲线法;(2)差值法;(3)b值法。本研究采用b值法,其主要原理如下：
(1)
式中：
M-无因次累积污染负荷;
V-无因次累积流量;
b-待定参数。
式(2)两边取常用对数,可得到：
(2)
最后使用简单的一元线性回归,便可以得到b参数值。b值越小,初期效应越强。当时,表明降雨过程污染物浓度恒定。当时,无初期效应。
此外,数据的正态性检验使用matlab软件中的Lilliefors检验判别。
1.4监测降雨特征
从近一年时间内,共进行22次降雨径流采样。22场降雨的详细特征见表1。
表122次降雨事件主要特征
Table 1 The major characteristics of 22 rainfall events
2雨水水质
2.1 污染物事件平均浓度（EMCs）
根据文献3的计算方法，得出每场降雨径流各污染物事件平均浓度值，并列于表2中。
表2 22次降雨事件主要污染物EMC值
Table 2 EMCs of main pollutants in 22 rainfall events
经matlab软件lillietest正态性检验发现，在0.01的显著性水平上，TP、TN、COD和SS均符合正态分布，由此可认为其分别对应的均值（0.071mg/L、2.78 mg/L、18.9 mg/L和23.5mg/L）近似等于总体的数学期望值，能反映该屋面水质平均状况。这些数值低于或处于《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB 50400-2006）（以下简称《规范》）[7]推荐的经初期弃流后的经验值范围（CODcr 70~100mg/L, SS 20~40mg/L）的低端， CODcr值甚至低于规范中处理后雨水用于冲厕的标准值（30mg/L）。因此，无须弃流直接收集相关径流出水符合规范要求，雨水利用具备良好的水质条件。
此外，本课题组还在上海市2个雨污分流情况较好的住宅小区进行了多次庭院雨水管道出流水质状况调查。两个小区的庭院径流污染物多次调查的事件平均浓度的均值如下：（1）COD 44.8mg/L, SS 59.0 mg/L, TN4.08 mg/L, TP 0.33mg/L；(2) COD 35.2 mg/L, TSS 54.2 mg/L。与屋面径流相比，庭院雨水的污染物浓度明显较高，尤其是TSS超出了屋面雨水利用的设计标准值，考虑到多数情况下雨水管道存在一定程度的雨污混接，在缺水程度不是很严重的上海直接收集利用庭院雨水不一定合算；因此，建议庭院雨水不直接利用，可经渗滤净化后补充地下水或排放，达到削减径流污染和滞留洪峰的效果。
2.2 各污染物初期冲刷效应
根据1.3节的计算方法，得的所有监测降雨事件各污染物初期冲刷效应的b值(表3)。由表3可知,不仅各污染物的b值差别显著,且同一污染物在不同降雨事件的b值也有较大变化幅度,一些降雨场次的某些污染物质甚至未表现出初期效应。此外,对每种污染物的b值进行正态性检验也发现：在1%的显著性水平下,所有污染物的b参数值均符合正态分布。以上结果均表明初期冲刷效应受到众多随机因素的影响。
由于各污染物的b值符合正态分布,可认为所有降雨事件样本的b参数平均值近似等于正态分布总体的数学期望。TP、TN、COD和TSS的b参数平均值均较接近,分别为0.780、0.785、0.80和0.799。由式(2)计算可得，降雨前期20%的径流量对应的TP、TN、COD和TSS的累积负荷比例分布为28.5%、28.3%、28%和27.6%,各污染物初期冲刷效应均较弱。
表3 22次降雨事件主要污染物的b值
Table 3 b values for the major pollutants of 22 rainfall events
由于污染物初期效应微弱，初期弃流对降低后期径流污染物平均浓度作用有限，且监测屋面径流本身污染程度较轻，考虑到实施初期弃流需要专用装置或设备，将占据一定地下空间，俱增加维护管理难度，加大工程成本。因此，世博中心工程设计方案以不设置初期弃流设施为好。
3径流水量与存储池容积设计
上海世博中心的建设目标之一是获得美国绿色建筑认证评分体系LEED ( Leadership in Energy & Environmental Design) 标准金奖级认证；具体到雨水管理部分，需要获得针对新建和重大改建建筑的LEED-NC 2.2标准中的水量和水质控制得分点，这要求雨水利用工程截流并处理90 %的年均雨水径流量[8]。
《规范》建议，雨水储存设施容积设计采用以下2种设计标准：（1）有效储水容积不宜小于集水面重现期1~2年的日雨水设计径流总量扣除初期径流总量；（2）当资料具备时，可按日降雨量和日用水量进行逐日计算得出。《规范》认为该设计方法可以回收利用90%的雨水径流量。
实际设计时，由于设计单位较难得到日降雨量或日用水量的数据，因此，规范的第1种方法更易于被采用。然而，上海降雨充沛，查规范附图A.0.1可知，上海年均最大24h雨量为100mm，取屋面雨量径流系数为0.8，按该方法得出世博中心雨水利用工程的存储池容积约为汇水区域80mm的雨水量，即2400m3（世博中心屋面约为3×10-4m2），需要占用大量地下空间，造价昂贵。由于该方法几乎全部收集日雨水设计径流量，未考虑小雨占年降雨量的主要部分，使得大多数降雨并不需要如此大的容积收集，因此该计算方法偏保守。
为使存储池容积设计更加科学合理，适当降低容积值，本研究根据上海市20年的分钟降雨资料，详细统计了降雨量、历时和降雨间隔的分布特征；并按降雨初损和初期弃流各1mm，假设存储池一次蓄满泄空时间为80h（接近规范要求的3d排空要求），通过概率统计算法得出了存储池容积与雨水积蓄效率的关系（图1）[9]。
图1 不同设计容量雨水存储池的集蓄效率
Fig 1 the relationship between rainwater collection efficiency and design volume of rainwater tank
根据该关系，45mm的存储池容积可以控制87.5%的年降雨径流量；且进一步增加存储池容积不会显著提高雨水集蓄效率。考虑到本工程不进行初期弃流处理，实际工程的集蓄效率应明显大于87.5%，从而接近满足LEED控制90%径流水量的要求。本文采用的存储池设计方法明显减少了池体容积，能节省工程成本，提高工程经济性。将存储池收集的屋面径流净化处理后用作世博中心的杂用水,可满足LEED径流水质控制标准中SS去除效率达到80%的要求。
4 结论
（1）世博中心屋面径流污染程度较轻，TP、TN、COD和TSS的EMCS均值分别为0.071、2.78、18.9和23.5mg/L，因此，直接利用具有较好的水质条件；
（2）屋面主要污染物的初期冲刷较弱，20％的初期径流对应的TP、TN、COD和TSS污染负荷累积比例分别为28.5%、28.3%、27.6%和27.6%，建议雨水利用工程不采用初期弃流措施；
（3）结合上海降雨特征，建议存储池容积取45mm，可达到雨水年集蓄效率90%左右。
参考文献：
[1] 王力玉；秦华鹏；谭小龙,等. 深圳大气湿沉降对典型屋面径流水质的影响[J]. 环境科学与技术，2013,36（2）：60-64.
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[7] GB 50400-2006，建筑与小区雨水利用工程技术规范.
[8] 李田，马丽，张伯仑. LEED雨水管理标准及其在上海世博中心设计中的应用[J]. 给水排水, 2009, 35(11)：92-95.
雨水利用方案范文6
【关键词】临沂市城区；雨水资源；收集；利用
1 国内外雨水手机利用发展情况
北方淡水资源匮乏，由于天然雨水具有硬度低、污染物少等优点，它在减少城市雨洪危害，开拓水源方面正日益成为重要主题。据悉，我国真正意义上的城市雨水的研究与应用开始于20世纪80年代，发展于90年代。总的来说技术还较落后，缺乏系统性，更缺少法律法规保障体系。随着近年来我国城市绿化事业的不断发展，绿地灌溉用水越来越紧张，充分利用雨水资源，研究并推广其利用模式对建设节约型园林意义重大。
雨水作为一种宝贵的资源，在城市水循环系统和流域水环境系统中起着十分重要的作用。由于人类的活动造成植被减少或破坏，城市发展中不透水面积的增加，导致雨水流失量增加和水循环系统的平衡遭到破坏，并引发一系列环境与生态问题。我国许多城市水资源严重不足，而大量雨水资源却白白流失，雨水利用率不到10%。国际上城市雨水利用研究比较广泛。东南亚的尼泊尔、菲律宾、印度、泰国，非洲的肯尼亚、博茨瓦纳、坦桑尼亚，以及日本、德国、澳大利亚、美国、新加坡、法国等国家都采取了多种技术开发和利用城市雨水。其中德国是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一。德国的城市雨水利用方式主要有三种：一是屋面雨水集蓄系统；二是雨水截污与渗透系统，道路用水通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。三是生态小区雨水利用系统。
2 临沂城区雨水资源状况
临沂市地处鲁东南，多年平均降雨量为818.9mm，主要集中在6-9月，按现在的临沂城区面积70平方公里计算，我市雨水资源总量为5732.3万吨。多年平均径流深267.0mm，接近降水量的1/3。我市的雨水资源十分丰富，应用潜力巨大。我市现有绿地面积约为70万m2，每平方米绿地每年需水1吨以上，这样估算我市每年的绿化用水量接近100万吨。而且这个数字还在不断增长，这么大的需求量如果都使用城市用水，势必对城市造成巨大的用水压力。合理、科学的疏导、收集雨水资源，完全可以满足绿地景观用水以及绿地养护用水，也可以提供其它城市公共用水需求。开展城市雨水利用途径研究对城市建设事业―尤其城市园林绿化事业―意义重大。
3 城市雨水利用途径研究
3.1 结合城市道路的雨水渗透、收集系统
城市道路雨水收集方式分为两种，一种就是结合现有道路雨水系统将雨水过滤后引入人工湖、蓄水池等设施。蓄水池应统一规划、合理布局，并设计溢流保护系统。另一种是沿着道路建设渗透浅沟，可以与道路绿化景观相结合，供雨水径流流过时下渗，超过渗透能力的雨水则进入雨水池或人工湿地，作为水景或继续下渗，浅沟表面或周围栽植草皮、亲水性植物，设置景石，形成特色道路景观。
3.2 与绿地地形及水景设计相结合的雨水渗透、收集系统
结合绿地尤其是大型绿地、游园的雨水收集系统，可以解决部分灌溉用水的需求，它主要分为两种：一种是地上雨水收集系统，就是利用地形、园路、明沟、景观水系等将雨水汇集于绿地设计的人工湖、水塘中，雨水一部分在径流过程中自然渗入地下，另一部分流入水塘、人工湖，干旱时作为灌溉用水。另一种方法是在绿地用地紧张，不适于建设水塘、人工湖的情况下，将收集的雨水通过过滤后引入地下蓄水池，供旱时抽取使用。
3.3 屋面雨水收集系统
利用屋顶做集雨面的雨水集蓄利用系统主要用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统，可节约饮用水，减轻城市排水和处理系统的负荷，减少污染物排放量和改善生态环境等多种效益。
该系统又可分为单体建筑物分散式系统和建筑群集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截污装置、储存、净化和配水等几部分组成。有时还设渗透设施与贮水池溢流管相连，使超过储存容量的部分溢流雨水渗透。
3.4 小区雨水综合收集系统
在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到更显著削减城市暴雨径流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果。因这种系统较大，涉及面更宽，需要处理好初期雨水截污、净化、绿地与道路高程、室内外雨水收集排放系统等环节和各种关系。
3.5 小结
城市道路雨水径流量大，而且利用成本相对来说最低，合理的收集利用道路雨水可以很好的补充城市淡水资源；在大型绿地、游园中设置雨水收集系统，要在绿地规划之初就统筹考虑，系统规划。以结合了地形、水景地上雨水收集系统为例，这一系统不会直接增加建设成本，而且可以补充水景用水、产生景观效益。以上两种雨水利用方式可行性高，利用成本低，对我市现有设施进行改造即可实现。屋面雨水收集系统和小区雨水收集系统相对成本较高，它的推广使用主要适合在新建生活小区、环境条件较好的城市园区，而且应该在小区或园区基础设施建设时同步完成，屋面雨水收集系统和小区雨水收集系统更注重长远的经济效益和生态效益。是今后城市住宅园区、现代化工业园区的节水利用趋势。
4 结论与讨论
对雨水利用途径的研究一直是近年来的热门，主要是因为城市水资源紧张以及人们意识到了雨水利用的巨大潜力，现阶段我市对雨水的主要利用途径包括：结合城市道路的雨水渗透、收集系统；与绿地地形及水景设计相结合的雨水渗透、收集系统；屋面雨水收集系统；小区雨水综合收集系统等。我们应该通过研究，继续寻找更好、更先进、更完善的雨水利用技术，以提高雨水利用率，同时还要在全社会推广雨水集蓄利用的观念、方法和先进经验，让雨水利用系统成为城市建筑、道路、公共绿地等基础设施配套的建设项目，形成全面开展雨水集蓄利用的大好局面，这也将会带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。开展雨水集蓄利用研究无论对节约型城市园林建设以及节约型社会建设都具有十分重要的意义。
现代城市雨水利用是一项涉及多学科的、复杂的系统工程，在选择雨水利用系统方案时，要特别注意地域及现场各种条件的差异，即使在同一个城市，由于项目间各种因素和条件的不同，宜采用的方案也可能完全不同。
中国是一个城市化快速发展的国家，雨水问题是城市水环境和水资源的主要制约因素，为了实现建立生态城市的目标，必须选择可持续发展的道路。城市雨水利用是解决城市水资源短缺、减少城市洪灾的有效途径，同时城市雨水径流污染控制也是改善城市生态环境的重要组成部分，应完善相关政策法规，将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相结合，应坚持技术和非技术措施并重，因地制宜，择优选用，兼顾经济效益、环境效益和社会效益，标本兼治，促进城市水资源和水环境的可持续发展。
【参考文献】