大学校园雨水收集与利用可行性研究

赵庆玲+赵瑜+叶惠珠+李海荣

摘要：通过对云南师范大学文理学院新校区可收集利用雨水量进行分析计算，在合理考虑雨水收集利用率前提下，得出了校区年可收集利用雨水52879 m3，可节约一定自来水用量，同时也弥补了职教园区供水不足带来的用水问题。

关键词：大学校园；雨水收集；雨水利用

中图分类号：TU986

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）17-0045-02

1 引言

由于大学生多为住校制，学习和生活都在校园内，因此大学校园用水量较大。而大学校园具有大面积的屋面、广场、道路，有较大的汇水面积；且校园内环境良好、污染较少，雨水受污染程度较轻，是较好的杂用水水源。将雨水进行收集、储存、回用，具有较好的经济效益与社会效益。笔者将以云南师范大学文理学院新校区雨水收集与利用系统规划为例，说明大学校园雨水收集和利用的可行性。

2 项目概况

云南师范大学文理学院新校区位于云南省嵩明县杨林职教园区，学校现有在校学生15000余人，一期用地500亩，扩建后达570亩，有教学楼、实训楼、办公楼、图书馆、体育馆、学生宿舍、后勤楼等，总建筑面积达到222500 m2。

3 可收集雨水量计算

杨林镇境内气候受大陆和海洋的影响，年平均气温14.1℃，日照1971.2 h，多年平均降雨量866.7 mm，雨水集中在5～10月，各月年平均降雨量数值见表1。

量，m；A为径流面积，m2；α为季节折减系数，取0.85；β为初期雨水弃流系数，取0.87。

根据云南师范大学文理新校区校园雨水排放现状、地形地势、用地情况、规划布局，将校园划分为了3个汇流区域。区域1主要为教学活动、办公区域，包括了教学楼、实训楼、后勤办公楼、综合楼等建筑，以及红旗广场，总汇水面积为140050 m2，本区域主要为建筑和硬化路面，综合径流系数取值0.7；区域2主要为图书馆、食堂、1～8栋学生公寓、绿地，总汇水面积为11850 m2，本区域有大面积绿地，因此综合径流系数取值为0.5；区域3主要为9～16栋学生公寓、体育馆、运动场、绿地，总汇水面积为126258 m2，本区域有大面积绿地和田径运动场地，因此综合径流系数取0.35。逐月计算各区域可收集雨水量，计算结果如表2。

4 雨水用量计算

由于职教园区供水不足，经常发生断水，本次规划考虑将雨水作为生活杂用水（主要作为教学楼和办公楼等建筑冲厕、拖地）、园林灌溉用水。

根据《建筑给水排水设计规范》[2]第3.1.10条规定，高等院校教学楼、实验楼每生生活用水量为40～50L/d，取50L/d，杨林校区学生人数为10000人，按每年用水天数270考虑，则教学楼年生活用水量为：50×10000×270÷1000=135000 m3，每月用水量为15000 m3，每日用水量为500 m3。

校园内绿化面积为162300 m2，根据《室外给水设计规范》[3]规定，浇洒草坪、绿化年平均灌水定额取1.5 L/（m2·d），按每年6个月、每月按30 d计算。则校园年绿化用水量为：1.5×162300×6×30÷1000=43820 m3，每月用水量为7300 m3，每日用水量為250 m3。

5 雨水收集和利用措施

在考虑雨水收集时，尽量做到低影响、低成本。校园内排水体制为雨污分流制，已有雨水暗沟收集教学楼、宿舍楼、食堂等建筑的雨水，可加以利用。收集道路雨水可在道路两侧增加雨水口及雨水管道。在每个区域地势较低点安置储水池，可做到重力收集。

国外已有较多雨水回用于生活杂用水、浇洒绿地的案例[4]，国内也逐渐加强对雨水收集利用的研究。初期雨水一般汉污染物浓度较高，采用弃流装置对初期雨水进行弃流。校园雨水水质总体较好，但也因地表类型不同也有所区别，屋面雨水水质优于道路广场雨水水质，COD含量为20～40 mg/L，SS含量25～50 mg/L，氨氮含量1.5～2 mg/L ，pH值6～7[5]。根据《污水再生利用工程设计规范》[6]、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》[7]，生活杂用水和绿化用水水质标准如表3所示。

可见雨水水质比回用水标准略超标，采用简单的处理办法去除部分COD和采用投加絮凝剂、沉淀的方法处理后即可达到使用要求。处理流程如图1所示。

6 雨水回用经济效益分析

6.1 投资成本分析

本系统增加了部分雨水收集管道、调节池、滤罐、储水池、回用水泵、消毒设备等。增加管道长度约1.4 km，管径为DN400～DN700；区域1收集到的雨水用于教学区域的生活杂用水，按储存两日生活杂用水量考虑，储水池容积为1000 m3；教学区域生活用水按每日用水12 h，时变化系数取2.0[2]，则回用水泵流量100 m3/h，扬程40 m。区域2收集到的雨水用于校园绿化、浇洒道路，考虑储存两日绿化用水量，储水池容积为540 m3，回用水泵流量40 m3/h，扬程30 m。区域3由于没有空地建雨水收集利用系统，此流域雨水外排至校园外市政雨水管网。增加沉淀池、紫外线消毒器等设备，本项目总投资约90万元。

6.2 运行成本分析

本项目运行费用主要为回用水泵电耗、紫外线消毒器电耗、絮凝剂费用。年耗电量约为31620 kW，按0.5元/kW电费考虑，电费及药剂费约为1.6万元。设备每年的维护费按工程投资的1%考虑，则设备维护费为1.1万元。本项目操作简单，可考虑由学校设备中心人员兼职，管理人员工资按8000元/年计，则本项目年运行成本为3.5万元。

6.3 效益分析

由于降水的不均衡性，收集利用雨水时需考虑径流雨水利用率，日降雨量大于1000 m3（储水池容积）时，多于雨水将通过溢流装置排放出去，由杨林镇降雨资料分析，径流雨水利用率按0.7考虑，区域1年产生雨水量为51552 m3，则雨水有效收集利用量为36086 m3；区域2年产生雨水量为23990m3，则雨水有效收集利用量为16793 m3，所以年节约用水量为52879 m3，按2.0元/m3水价计算每年节约水费10.6万元，扣除运行成本之后，年节约用水成本7.1万元，运行13年可收回成本，实现盈利。

7 结语

校园内利用地形高差，合理划分排水流域，可实现重力收集雨水；雨水水质较优，经过简单处理即可实现回用。在学校规模逐渐扩大、水资源日益短缺的情况下，加强雨水的利用具有较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]余占环，丁志斌.苏州某厂区雨水收集利用方案设计[J].给水排水，2008，34（5）：42～46.

[2]中国工程建设标准化协会组织.建筑给水排水设计规范：GB50015-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]上海市政工程设计院.室外给水设计规范：GB50013-2016[S].上海：中国计划出版社，2016.

[4]【美】H·K·莱瓦里奥.吴俊奇译.雨水设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[5]陈淑芳，王雪峰，校园雨水水质分析及处理回用技术试验[J].净水技术，2017，36（7）：62～66.

[6]住房城乡建设部.污水再生利用工程设计规范：GB50335-2016[S].北京：中国标准出版社，2016.

[7]中国建筑设计研究院.建筑与小区雨水利用工程技术规范GB50400-2016[S].北京：中国标准出版社，2016.endprint