【正文】 式沉淀池，易于建造，且沉淀效率較高。沉淀池停留時(shí)間最小不應(yīng)小于 2h，對(duì)于屋頂徑流（去除初期徑流后）等較清潔的雨水在沉淀后能去除 70％的懸浮物、40％的有機(jī)污染物質(zhì)。值得一提的是，雨水存儲(chǔ)設(shè)施也具有一定的沉淀功能，可以去除部分懸浮物質(zhì)。 過濾可進(jìn)一步去除前處理中剩余的懸浮物固體顆粒、膠體物質(zhì)、濁度及有機(jī)物等，提高出水水質(zhì)。雨水在過濾之前應(yīng)去除初期雨水，否則濾池極易堵塞。雨水過濾池設(shè)計(jì)一般采用單層濾池和雙層濾池，單層濾池濾料可采用細(xì)紗，濾料粒徑以 ～ 為宜，也可粗至 ～，濾層厚度為80～ 120mm。雙層濾池濾料采用無煙煤和細(xì)砂濾料粒徑與厚度與單層濾池接近。由于使用效率低及操作簡易的考慮，雨水過濾一般不設(shè)反沖洗裝置，而是通過定期清理更換上層濾料的做法防止濾池堵塞。第三章 屋面雨水收集利用32國內(nèi)目前尚無專門針對(duì)屋面雨水利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但可根據(jù)屋面雨水的利用目的，使用相應(yīng)的用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，總的來說，沖廁、洗車和灌溉等市政與生活雜用應(yīng)符合《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 （CJ － 89） ，回用于景觀用水水質(zhì)應(yīng)符合《景觀娛樂用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 （GB12941－91 ） 。雨水用于空調(diào)系統(tǒng)冷卻水、采暖系統(tǒng)補(bǔ)水等其它用途時(shí)，水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《空調(diào)用水及冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB131/T143－94） 。 存儲(chǔ)池設(shè)計(jì)存儲(chǔ)池是整個(gè)屋面雨水利用工程中重要的組成部分之一，在工程總投資中占較大比例，發(fā)揮著儲(chǔ)存雨水，削減徑流和沉淀顆粒物的作用。原則上如果工程項(xiàng)目內(nèi)部或周邊有水景觀時(shí)，應(yīng)優(yōu)先利用景觀水池作為屋面雨水的儲(chǔ)存容器。沒有景觀水池時(shí)，則需建設(shè)雨水調(diào)蓄池。雨水調(diào)蓄池應(yīng)建在室外地下，為防止對(duì)建筑地基造成影響，一般距離建筑物或構(gòu)筑物 3m 以上。近年來房地產(chǎn)開發(fā)商往往以大型水景作為賣點(diǎn)，某市的眾多大型住宅小區(qū)建設(shè)了大量的景觀水體，同時(shí)廣場、公共綠地和公園內(nèi)也都建有大型的水景，這些景觀水體通常都以自來水作為補(bǔ)充水源，根據(jù) 2022 年 7 月公布的《某市建設(shè)項(xiàng)目節(jié)約用水方案技術(shù)設(shè)計(jì)審查要求》 “人工景觀水體的補(bǔ)充用水嚴(yán)禁使用自來水，應(yīng)采用雨水、再生水或自然水體” 。如果這部分景觀水體用來作為屋面雨水的存儲(chǔ)池，可能獲得一舉兩得的功效：①不需另外建設(shè)存儲(chǔ)池，而且可以提高集蓄；②利用屋面雨水解決了景觀水池部分的補(bǔ)充水源，節(jié)約了水資源。同時(shí)由于景觀水通常都設(shè)有自己的處理設(shè)施，如此設(shè)置還可以在新建水景時(shí)統(tǒng)籌考慮，已有設(shè)施適當(dāng)改造，將雨水和景觀水一并處理，節(jié)省了雨水處理設(shè)施。第三章 屋面雨水收集利用33某城區(qū)利用景觀水池存儲(chǔ)屋面雨水可以分以下兩種情況進(jìn)行實(shí)施： 新建、改擴(kuò)建大型公共設(shè)施、公共綠地、公園、生活小區(qū)、工業(yè)廠房、會(huì)展與體育場館、商業(yè)用房、辦公樓宇項(xiàng)目，尤其是位于濱湖新區(qū)、湖畔或涉湖的新開發(fā)地區(qū)，如果項(xiàng)目內(nèi)部規(guī)劃建設(shè)景觀水池作為屋面雨水儲(chǔ)存設(shè)施，有效容積應(yīng)符合后述存儲(chǔ)池設(shè)計(jì)方法所計(jì)算的體積，同時(shí)還需統(tǒng)籌考慮初期雨水棄流設(shè)施、景觀水體本身的水深要求、溢流排水設(shè)施，有防止水質(zhì)劣化的措施。 對(duì)于已建項(xiàng)目，可以對(duì)原有景觀水池進(jìn)行必要的改造，將其作為雨水的儲(chǔ)存空間，由于已建景觀水池的容積和深度已很難改變，因此原則上不對(duì)容積和深度進(jìn)行控制，改造的主要內(nèi)容是增加棄流、溢流裝置和水處理設(shè)施，使進(jìn)入的雨水水質(zhì)能夠滿足景觀水體的水質(zhì)要求以及組織超過存儲(chǔ)容積的雨水的溢流排放。存儲(chǔ)池設(shè)計(jì)是雨水集蓄工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的設(shè)計(jì)好壞直接影響整個(gè)雨水利用工程的成本和收集效率。 存儲(chǔ)池容積設(shè)計(jì)存儲(chǔ)池設(shè)計(jì)中最主要的部分便是確定存儲(chǔ)池的容積。在確定雨水儲(chǔ)存池容積時(shí)，通常應(yīng)考慮下列影響因素和原則：(1) 考慮可收集和儲(chǔ)存的雨水量，是否常年蓄水，蓄水的主要用途和蓄水量要求；(2) 雨水收集后的使用頻率和用水量；(3) 雨水調(diào)節(jié)儲(chǔ)存有無滲透功能；第三章 屋面雨水收集利用34(4) 充分考慮其他水源和蒸發(fā)、漏失等損失水量，進(jìn)行水量平衡分析；(5) 選用多種形式進(jìn)行對(duì)比、篩選，按投入產(chǎn)出比等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)確定最佳容積。存儲(chǔ)池的容積設(shè)計(jì)中，常用的實(shí)用計(jì)算方法有降雨量估算法、降雨強(qiáng)度曲線計(jì)算法和統(tǒng)計(jì)降雨頻率累計(jì)法。其中概率統(tǒng)計(jì)方法略顯復(fù)雜，但比較符合實(shí)際情況，是一種科學(xué)的存儲(chǔ)池容積設(shè)計(jì)方法。以下詳細(xì)介紹該方法的原理和具體計(jì)算步驟。一般而言，雨量超過設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積越多，則集蓄效率越低；兩場降雨之間的間隔越大，池內(nèi)積存的水量越小，則雨水的收集效率越高。因此本地區(qū)的多年降雨資料統(tǒng)計(jì)是概率統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)存儲(chǔ)池容積的基礎(chǔ)。在掌握了降雨特性參數(shù)及其概率密度函數(shù)之后，便可進(jìn)一步推導(dǎo)一場降雨的徑流量可能超出儲(chǔ)存池容積發(fā)生溢流的概率密度函數(shù)，進(jìn)而求解被收集的水量和集蓄效率。最后，對(duì)不同存儲(chǔ)池容積下的費(fèi)用效益進(jìn)行核算，評(píng)估存儲(chǔ)池集蓄效率的提高所帶來的經(jīng)濟(jì)效益能否彌補(bǔ)池體增大所消耗的投資、運(yùn)行費(fèi)用，以期確定最佳的存儲(chǔ)池容積。具體計(jì)算步驟如下：(1) 降雨特性參數(shù)統(tǒng)計(jì)根據(jù)規(guī)定將連續(xù)降雨資料劃分為獨(dú)立降雨事件，然后求出劃分條件下降雨參數(shù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及變差系數(shù)；統(tǒng)計(jì)每場降雨的降雨量、降雨歷時(shí)以及降雨間隔時(shí)間，并求出各參數(shù)的數(shù)學(xué)期望值，得到一組數(shù)值平均意義上的描述。對(duì)以上統(tǒng)計(jì)得到的降雨量、降雨歷時(shí)和降雨時(shí)間間隔的序列，可求出各參數(shù)的概率密度函數(shù)。為便于后面的計(jì)算，一般可用指數(shù)分布或Γ分布來描述概率第三章 屋面雨水收集利用35密度函數(shù)，由于指數(shù)分布參數(shù)少，故更常使用。(2) 求解被收集的水量和集蓄效率屋面雨水經(jīng)常表現(xiàn)出初期沖刷效應(yīng)，初期徑流水質(zhì)較差，不宜利用，需要進(jìn)行舍棄處理。雨水蓄存設(shè)施的有效蓄水容積可根據(jù)典型年逐日降雨量和逐日用水量經(jīng)模擬計(jì)算確定，當(dāng)資料不足時(shí)，可以按下式估算： ()10ycshFW????式中： s雨水凈產(chǎn)流量，m 3；yh設(shè)計(jì)日降雨量， mm；?初期雨水棄流厚度，mm；c?徑流系數(shù)；F匯水面積， m2。由于降雨徑流是不確定事件，每次降雨的雨量與發(fā)生事件不確定，對(duì)于給定的集水面積與存儲(chǔ)池容積，池子能夠集蓄的徑流水量與降雨特性密切相關(guān)。設(shè)雨水存儲(chǔ)池的集蓄能力為 AS(mm)( A的概念同降雨量，它與屋頂集水面積的乘積為存儲(chǔ)池體積)，泄空速率為 ?(mm/h)，則泄空時(shí)間 ??/AST(h)。規(guī)定的最小降雨間隔時(shí)間為 IETD，降雨間隔的統(tǒng)計(jì)值為 b，在 bIED?情況下，降雨發(fā)生時(shí)刻存儲(chǔ)池中仍有上次降雨存水；當(dāng) I?或 ?時(shí)，降雨發(fā)生時(shí)存儲(chǔ)池中無存積雨水。通過屋面產(chǎn)流、棄流分析得到可集蓄水量，結(jié)合上述關(guān)系式可知可能產(chǎn)生的溢流量，從而可以得到存儲(chǔ)池發(fā)生溢流時(shí)降雨量、降雨歷時(shí)和降雨間隔的取值范圍，即各參數(shù)值在哪個(gè)范圍可導(dǎo)致雨水不被集蓄。根據(jù)得到的取值范圍對(duì)降雨特性參數(shù)的概率密度函數(shù)進(jìn)行積分，即可得第三章 屋面雨水收集利用36到一場降雨發(fā)生超過存儲(chǔ)池體積產(chǎn)生溢流的概率 )(0PG。年均溢流量的概率密度函數(shù) )(Pf是 )(0G的負(fù)導(dǎo)數(shù)，計(jì)算降雨溢流量的期望值為dE][0???，與年均降雨次數(shù)相乘得年均溢流量。年均屋面雨水徑流量與年均存儲(chǔ)池溢流量之差為集蓄水量，其與年均徑流量的比值即為集蓄效率。(3) 確定最優(yōu)存儲(chǔ)池容積屋面雨水利用工程，要求在獲得較高的雨水利用效率的同時(shí)，保證工程有良好的費(fèi)用效益。為此，對(duì)不同存儲(chǔ)池容積下的費(fèi)用效益進(jìn)行核算，評(píng)估存儲(chǔ)池集蓄效率的提高所帶來的經(jīng)濟(jì)效益能否彌補(bǔ)池體增大所消耗的投資、運(yùn)行費(fèi)用，以期確定最佳的存儲(chǔ)池容積。同時(shí)還應(yīng)按照雨水系統(tǒng)的運(yùn)行要求，依成本要素法分析雨水收集系統(tǒng)的年運(yùn)行成本。項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用包括動(dòng)力、藥劑和人工費(fèi)等；雨水售價(jià)按同期自來水預(yù)期價(jià)格考慮，但雨水回用具有減少面源污染造成的損失、減少城市排水設(shè)施的投資與運(yùn)行費(fèi)用等間接經(jīng)濟(jì)效益，因此可適當(dāng)考慮雨水利用的間接效益。最后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)經(jīng)濟(jì)效益分析，獲得最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。 存儲(chǔ)池的泥區(qū)容積、超高與溢流除具有高防洪能力的多功能調(diào)蓄外，雨水調(diào)蓄一般均應(yīng)設(shè)計(jì)溢流設(shè)施。以雨水直接利用為主要目的的雨水調(diào)節(jié)儲(chǔ)存池，除了按以上方法計(jì)算有效調(diào)蓄容積外，還應(yīng)考慮池的泥區(qū)容積、超高與溢流。存儲(chǔ)池的泥區(qū)容積通常在存儲(chǔ)池底部設(shè)有淤泥存放的區(qū)域(泥區(qū)) 。泥區(qū)容積的大小應(yīng)根據(jù)所收集雨水的水質(zhì)和排泥周期來確定。對(duì)封閉式存儲(chǔ)池，可以參照污水沉淀池設(shè)第三章 屋面雨水收集利用37置專用泥斗以節(jié)省空間；對(duì)敞開式調(diào)節(jié)儲(chǔ)存池，排泥周期相對(duì)較長，泥區(qū)深度可按200～300 mm 來考慮。當(dāng)排泥確有困難時(shí)，應(yīng)設(shè)攪拌沖洗管道，攪拌沖洗水源宜采用池水，并與自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。存儲(chǔ)池的超高雨水存儲(chǔ)池一般應(yīng)考慮超高， 。當(dāng)雨水存儲(chǔ)池設(shè)置在地下，有人孔或檢查井與其相連時(shí)，可以將溢流管設(shè)在池頂板以上的人工或檢查井側(cè)壁上，此時(shí)調(diào)節(jié)儲(chǔ)存池的實(shí)際調(diào)蓄容積將會(huì)加大，可以利用該部分作為削峰調(diào)節(jié)容積。當(dāng)無結(jié)構(gòu)、電氣、設(shè)備等要求時(shí)也可不設(shè)超高。開敞式調(diào)蓄和多功能調(diào)蓄也可不受此限制，根據(jù)周邊地形、景觀等靈活掌握。雨水調(diào)蓄設(shè)施的溢流為了保證系統(tǒng)的安全性，雨水存儲(chǔ)池一般都設(shè)有溢流管(渠)，在水池積滿水時(shí)啟用，以免造成溢流災(zāi)害。特別是采用地下封閉式調(diào)節(jié)儲(chǔ)存池或調(diào)節(jié)儲(chǔ)存池與建筑物合建時(shí)更應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)，確保安全溢流。雨水存儲(chǔ)池的溢流可以在池前溢流，也可在池后溢流。根據(jù)溢流口和接入下游點(diǎn)的高程關(guān)系，溢流可以是重力直接溢流，也可是通過水泵提升溢流，排至下游管(渠)或河道等水體。重力溢流運(yùn)行簡單，安全可靠，基建投資和運(yùn)行成本均較低，應(yīng)優(yōu)先考慮使用。重力溢流時(shí)溢流管高度在有效儲(chǔ)存容積的上方。如果高程不允許重力溢流，則應(yīng)采用自動(dòng)檢控閥門控制方式來實(shí)現(xiàn)及時(shí)自動(dòng)溢流。但一般為了安全起見，應(yīng)配有手動(dòng)切換控制功能，以備發(fā)生機(jī)械故障時(shí)使用。當(dāng)室內(nèi)蓄水池的溢流口低于市政道路路面時(shí)，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)提升設(shè)備排出溢流雨水。室內(nèi)地下蓄水池上游的雨水收集管道上應(yīng)設(shè)置超越管，并確保超越管能重力排放到室外。第三章 屋面雨水收集利用3810 40 70 100降 雨 歷 時(shí) （ h）頻率 雨 強(qiáng) 度 (mm/min)頻率 某市屋面雨水利用規(guī)模分析某市暫時(shí)沒有降雨特性參數(shù)的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)資料，無法對(duì)某市的雨水存儲(chǔ)池體積和集蓄效率進(jìn)行計(jì)算，為了更好地說明某市屋面雨水利用規(guī)模，本研究中以上海2022 年世博會(huì)世博園區(qū)屋面雨水收集利用方案作為類比對(duì)象，對(duì)某市不同利用規(guī)模進(jìn)行費(fèi)用－效益分析，供后續(xù)的項(xiàng)目決策參考。 降雨特性參數(shù)統(tǒng)計(jì)上海市對(duì)1985－2022 年的降雨自記資料進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，采用降雨自記紙數(shù)字化處理系統(tǒng)對(duì)資料進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到近二十年的小時(shí)降雨資料。按照我國規(guī)定，劃分兩場雨的最小時(shí)間間隔IETD為2小時(shí)。城市暴雨管理中，一般 的降雨算作一場降雨事件。按上述條件編制計(jì)算機(jī)程序，將二十年的小時(shí)降雨資料劃分為獨(dú)立降雨事件，共計(jì)2220場，年均降雨次數(shù)為111。統(tǒng)計(jì)每場雨的降雨量、降雨歷時(shí)以及降雨間隔時(shí)間，并計(jì)算各參數(shù)的數(shù)學(xué)期望值和變差系數(shù)。各參數(shù)的頻率分布見圖33 ～36 ，降雨參數(shù)分布特征采用指數(shù)分布函數(shù)來描述，計(jì)算結(jié)果見表32。圖 33 降雨間隔的概率密度分布 圖 34 降雨量的概率密度分布第三章 屋面雨水收集利用3910 200 400 600 800間 隔 時(shí) 間 (h)頻率5 40 90 140220降 雨 量 （ mm）頻率圖 35 降雨強(qiáng)度的概率密度分布 圖 36 降雨歷時(shí)的概率密度分布表 32 上海市降雨特性統(tǒng)計(jì)(1985－2022)統(tǒng)計(jì)量 降雨量 歷時(shí) 降雨間隔平均值 (mm) (h) (h)變差系數(shù) 均值倒數(shù) 指數(shù)概率密度函數(shù) vVevf093..)(??.)(??bBebf014..)(?? 上海世博園區(qū)雨水利用工程存儲(chǔ)池容積估算雨水存儲(chǔ)池容積計(jì)算世博園區(qū)擬收集主題館、中國館、演藝中心、會(huì)議中心等新建永久性建筑的屋面雨水，對(duì)應(yīng)的屋面匯水面積約 104m2。按降雨損失與初期棄流各 1mm 計(jì)，假設(shè)存儲(chǔ)池一次滿蓄的泄空時(shí)間 T 為80h，給定不同的集蓄能力 AS（mm） ，編程計(jì)算不同存儲(chǔ)池體積下的集蓄效率E 和年集蓄水量，結(jié)果見表 33 及圖 37。由圖 37 可知：隨著存儲(chǔ)池容積的第三章 屋面雨水收集利用40增大，屋面雨水的集蓄效率逐步提高，年均集蓄水量增多，然而增長的幅度趨緩。設(shè)計(jì)容量從 5mm 增至 10mm 時(shí)集蓄效率增長了近 20％；而 50mm 增至60mm 時(shí)，相應(yīng)的增長幅度僅有 3％。存儲(chǔ)池容積的增大將增加投資，使得相應(yīng)容積下雨水利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益有所降低，因此，需結(jié)合費(fèi)用效益分析確定雨水存儲(chǔ)池的合理容積。表 33 雨水存儲(chǔ)池體積及相應(yīng)集蓄效率注：表中集蓄效率為扣除棄流及初損水量后的年均屋面雨水的集蓄效率及水量0 20 40 60 80 100貯 存 池 設(shè) 計(jì) 容 量 Sa（ mm）雨水集蓄效率（%）圖 37 雨水存儲(chǔ)池體積及相應(yīng)集蓄效率AS(mm) 5 10 20 30 40 50 60存儲(chǔ)池體積（m 3） 343 685 1370 2055 2740 3425 4110 集蓄效率（％） 集蓄水量（萬 m3/a） 第三章 屋面雨水收集利用41費(fèi)用－效益分析（1）投資分析根據(jù)工程構(gòu)筑物的造價(jià)估算，不同規(guī)模的雨水存儲(chǔ)池投資估算見表 34。表 34 不同規(guī)模存儲(chǔ)池的投資估算表 （萬元）存儲(chǔ)池 容量項(xiàng)目名稱Sa=5mm34