【正文】 式沉淀池，易于建造，且沉淀效率較高。沉淀池停留時間最小不應小于 2h，對于屋頂徑流（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％的有機污染物質。值得一提的是，雨水存儲設施也具有一定的沉淀功能，可以去除部分懸浮物質。 過濾可進一步去除前處理中剩余的懸浮物固體顆粒、膠體物質、濁度及有機物等，提高出水水質。雨水在過濾之前應去除初期雨水，否則濾池極易堵塞。雨水過濾池設計一般采用單層濾池和雙層濾池，單層濾池濾料可采用細紗，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國內目前尚無專門針對屋面雨水利用的水質標準，但可根據(jù)屋面雨水的利用目的，使用相應的用水水質標準，總的來說，沖廁、洗車和灌溉等市政與生活雜用應符合《生活雜用水水質標準》 （CJ － 89） ，回用于景觀用水水質應符合《景觀娛樂用水水質標準》 （GB12941－91 ） 。雨水用于空調系統(tǒng)冷卻水、采暖系統(tǒng)補水等其它用途時，水質應達到《空調用水及冷卻水水質標準》（DB131/T143－94） 。 存儲池設計存儲池是整個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)揮著儲存雨水，削減徑流和沉淀顆粒物的作用。原則上如果工程項目內部或周邊有水景觀時，應優(yōu)先利用景觀水池作為屋面雨水的儲存容器。沒有景觀水池時，則需建設雨水調蓄池。雨水調蓄池應建在室外地下，為防止對建筑地基造成影響，一般距離建筑物或構筑物 3m 以上。近年來房地產開發(fā)商往往以大型水景作為賣點，某市的眾多大型住宅小區(qū)建設了大量的景觀水體，同時廣場、公共綠地和公園內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充水源，根據(jù) 2022 年 7 月公布的《某市建設項目節(jié)約用水方案技術設計審查要求》 “人工景觀水體的補充用水嚴禁使用自來水，應采用雨水、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池，可能獲得一舉兩得的功效：①不需另外建設存儲池，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充水源，節(jié)約了水資源。同時由于景觀水通常都設有自己的處理設施，如此設置還可以在新建水景時統(tǒng)籌考慮，已有設施適當改造，將雨水和景觀水一并處理，節(jié)省了雨水處理設施。第三章 屋面雨水收集利用33某城區(qū)利用景觀水池存儲屋面雨水可以分以下兩種情況進行實施： 新建、改擴建大型公共設施、公共綠地、公園、生活小區(qū)、工業(yè)廠房、會展與體育場館、商業(yè)用房、辦公樓宇項目，尤其是位于濱湖新區(qū)、湖畔或涉湖的新開發(fā)地區(qū)，如果項目內部規(guī)劃建設景觀水池作為屋面雨水儲存設施，有效容積應符合后述存儲池設計方法所計算的體積，同時還需統(tǒng)籌考慮初期雨水棄流設施、景觀水體本身的水深要求、溢流排水設施，有防止水質劣化的措施。 對于已建項目，可以對原有景觀水池進行必要的改造，將其作為雨水的儲存空間，由于已建景觀水池的容積和深度已很難改變，因此原則上不對容積和深度進行控制，改造的主要內容是增加棄流、溢流裝置和水處理設施，使進入的雨水水質能夠滿足景觀水體的水質要求以及組織超過存儲容積的雨水的溢流排放。存儲池設計是雨水集蓄工程設計的關鍵環(huán)節(jié)，它的設計好壞直接影響整個雨水利用工程的成本和收集效率。 存儲池容積設計存儲池設計中最主要的部分便是確定存儲池的容積。在確定雨水儲存池容積時，通常應考慮下列影響因素和原則：(1) 考慮可收集和儲存的雨水量，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) 雨水調節(jié)儲存有無滲透功能；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，進行水量平衡分析；(5) 選用多種形式進行對比、篩選，按投入產出比等經(jīng)濟指標確定最佳容積。存儲池的容積設計中，常用的實用計算方法有降雨量估算法、降雨強度曲線計算法和統(tǒng)計降雨頻率累計法。其中概率統(tǒng)計方法略顯復雜，但比較符合實際情況，是一種科學的存儲池容積設計方法。以下詳細介紹該方法的原理和具體計算步驟。一般而言，雨量超過設計調蓄容積越多，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)計是概率統(tǒng)計方法設計存儲池容積的基礎。在掌握了降雨特性參數(shù)及其概率密度函數(shù)之后，便可進一步推導一場降雨的徑流量可能超出儲存池容積發(fā)生溢流的概率密度函數(shù)，進而求解被收集的水量和集蓄效率。最后，對不同存儲池容積下的費用效益進行核算，評估存儲池集蓄效率的提高所帶來的經(jīng)濟效益能否彌補池體增大所消耗的投資、運行費用，以期確定最佳的存儲池容積。具體計算步驟如下：(1) 降雨特性參數(shù)統(tǒng)計根據(jù)規(guī)定將連續(xù)降雨資料劃分為獨立降雨事件，然后求出劃分條件下降雨參數(shù)的平均值、標準偏差以及變差系數(shù)；統(tǒng)計每場降雨的降雨量、降雨歷時以及降雨間隔時間，并求出各參數(shù)的數(shù)學期望值，得到一組數(shù)值平均意義上的描述。對以上統(tǒng)計得到的降雨量、降雨歷時和降雨時間間隔的序列，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，初期徑流水質較差，不宜利用，需要進行舍棄處理。雨水蓄存設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)模擬計算確定，當資料不足時，可以按下式估算： ()10ycshFW????式中： s雨水凈產流量，m 3；yh設計日降雨量， 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，對于給定的集水面積與存儲池容積，池子能夠集蓄的徑流水量與降雨特性密切相關。設雨水存儲池的集蓄能力為 AS(mm)( A的概念同降雨量，它與屋頂集水面積的乘積為存儲池體積)，泄空速率為 ?(mm/h)，則泄空時間 ??/AST(h)。規(guī)定的最小降雨間隔時間為 IETD，降雨間隔的統(tǒng)計值為 b，在 bIED?情況下，降雨發(fā)生時刻存儲池中仍有上次降雨存水；當 I?或 ?時，降雨發(fā)生時存儲池中無存積雨水。通過屋面產流、棄流分析得到可集蓄水量，結合上述關系式可知可能產生的溢流量，從而可以得到存儲池發(fā)生溢流時降雨量、降雨歷時和降雨間隔的取值范圍，即各參數(shù)值在哪個范圍可導致雨水不被集蓄。根據(jù)得到的取值范圍對降雨特性參數(shù)的概率密度函數(shù)進行積分，即可得第三章 屋面雨水收集利用36到一場降雨發(fā)生超過存儲池體積產生溢流的概率 )(0PG。年均溢流量的概率密度函數(shù) )(Pf是 )(0G的負導數(shù)，計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，保證工程有良好的費用效益。為此，對不同存儲池容積下的費用效益進行核算，評估存儲池集蓄效率的提高所帶來的經(jīng)濟效益能否彌補池體增大所消耗的投資、運行費用，以期確定最佳的存儲池容積。同時還應按照雨水系統(tǒng)的運行要求，依成本要素法分析雨水收集系統(tǒng)的年運行成本。項目運行費用包括動力、藥劑和人工費等；雨水售價按同期自來水預期價格考慮，但雨水回用具有減少面源污染造成的損失、減少城市排水設施的投資與運行費用等間接經(jīng)濟效益，因此可適當考慮雨水利用的間接效益。最后，對系統(tǒng)進行動態(tài)和靜態(tài)經(jīng)濟效益分析，獲得最優(yōu)的經(jīng)濟效益。 存儲池的泥區(qū)容積、超高與溢流除具有高防洪能力的多功能調蓄外，雨水調蓄一般均應設計溢流設施。以雨水直接利用為主要目的的雨水調節(jié)儲存池，除了按以上方法計算有效調蓄容積外，還應考慮池的泥區(qū)容積、超高與溢流。存儲池的泥區(qū)容積通常在存儲池底部設有淤泥存放的區(qū)域(泥區(qū)) 。泥區(qū)容積的大小應根據(jù)所收集雨水的水質和排泥周期來確定。對封閉式存儲池，可以參照污水沉淀池設第三章 屋面雨水收集利用37置專用泥斗以節(jié)省空間；對敞開式調節(jié)儲存池，排泥周期相對較長，泥區(qū)深度可按200～300 mm 來考慮。當排泥確有困難時，應設攪拌沖洗管道，攪拌沖洗水源宜采用池水，并與自動控制系統(tǒng)聯(lián)動。存儲池的超高雨水存儲池一般應考慮超高， 。當雨水存儲池設置在地下，有人孔或檢查井與其相連時，可以將溢流管設在池頂板以上的人工或檢查井側壁上，此時調節(jié)儲存池的實際調蓄容積將會加大，可以利用該部分作為削峰調節(jié)容積。當無結構、電氣、設備等要求時也可不設超高。開敞式調蓄和多功能調蓄也可不受此限制，根據(jù)周邊地形、景觀等靈活掌握。雨水調蓄設施的溢流為了保證系統(tǒng)的安全性，雨水存儲池一般都設有溢流管(渠)，在水池積滿水時啟用，以免造成溢流災害。特別是采用地下封閉式調節(jié)儲存池或調節(jié)儲存池與建筑物合建時更應仔細設計，確保安全溢流。雨水存儲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的高程關系，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。重力溢流運行簡單，安全可靠，基建投資和運行成本均較低，應優(yōu)先考慮使用。重力溢流時溢流管高度在有效儲存容積的上方。如果高程不允許重力溢流，則應采用自動檢控閥門控制方式來實現(xiàn)及時自動溢流。但一般為了安全起見，應配有手動切換控制功能，以備發(fā)生機械故障時使用。當室內蓄水池的溢流口低于市政道路路面時，應設置自動提升設備排出溢流雨水。室內地下蓄水池上游的雨水收集管道上應設置超越管，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 （ h）頻率 雨 強 度 (mm/min)頻率 某市屋面雨水利用規(guī)模分析某市暫時沒有降雨特性參數(shù)的詳細統(tǒng)計資料，無法對某市的雨水存儲池體積和集蓄效率進行計算，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 年世博會世博園區(qū)屋面雨水收集利用方案作為類比對象，對某市不同利用規(guī)模進行費用－效益分析，供后續(xù)的項目決策參考。 降雨特性參數(shù)統(tǒng)計上海市對1985－2022 年的降雨自記資料進行了詳細統(tǒng)計，采用降雨自記紙數(shù)字化處理系統(tǒng)對資料進行數(shù)據(jù)轉換，得到近二十年的小時降雨資料。按照我國規(guī)定，劃分兩場雨的最小時間間隔IETD為2小時。城市暴雨管理中，一般 的降雨算作一場降雨事件。按上述條件編制計算機程序，將二十年的小時降雨資料劃分為獨立降雨事件，共計2220場，年均降雨次數(shù)為111。統(tǒng)計每場雨的降雨量、降雨歷時以及降雨間隔時間，并計算各參數(shù)的數(shù)學期望值和變差系數(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，計算結果見表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 間 (h)頻率5 40 90 140220降 雨 量 （ mm）頻率圖 35 降雨強度的概率密度分布 圖 36 降雨歷時的概率密度分布表 32 上海市降雨特性統(tǒng)計(1985－2022)統(tǒng)計量 降雨量 歷時 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)雨水利用工程存儲池容積估算雨水存儲池容積計算世博園區(qū)擬收集主題館、中國館、演藝中心、會議中心等新建永久性建筑的屋面雨水，對應的屋面匯水面積約 104m2。按降雨損失與初期棄流各 1mm 計，假設存儲池一次滿蓄的泄空時間 T 為80h，給定不同的集蓄能力 AS（mm） ，編程計算不同存儲池體積下的集蓄效率E 和年集蓄水量，結果見表 33 及圖 37。由圖 37 可知：隨著存儲池容積的第三章 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。設計容量從 5mm 增至 10mm 時集蓄效率增長了近 20％；而 50mm 增至60mm 時，相應的增長幅度僅有 3％。存儲池容積的增大將增加投資，使得相應容積下雨水利用系統(tǒng)的經(jīng)濟效益有所降低，因此，需結合費用效益分析確定雨水存儲池的合理容積。表 33 雨水存儲池體積及相應集蓄效率注：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 計 容 量 Sa（ mm）雨水集蓄效率（%）圖 37 雨水存儲池體積及相應集蓄效率AS(mm) 5 10 20 30 40 50 60存儲池體積（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費用－效益分析（1）投資分析根據(jù)工程構筑物的造價估算，不同規(guī)模的雨水存儲池投資估算見表 34。表 34 不同規(guī)模存儲池的投資估算表 （萬元）存儲池 容量項目名稱Sa=5mm34