第三章 屋面雨水收集利用
好的费用效益。为此，对不同存储池容积下的费用效益进行核算，评估存储池集蓄效率的提高所带来的经济效益能否弥补池体增大所消耗的投资、运行费用，以期确定最佳的存储池容积。同时还应按照雨水系统的运行要求，依成本要素法分析雨水收集系统的年运行成本。项目运行费用包括动力、药剂和人工费等；雨水售价按同期自来水预期价格考虑，但雨水回用具有减少面源污染造成的损失、减少城市排水设施的投资与运行费用等间接经济效益，因此可适当考虑雨水利用的间接效益。最后，对系统进行动态和静态经济效益分析，获得最优的经济效益。 3.4.2 存储池的泥区容积、超高与溢流
除具有高防洪能力的多功能调蓄外，雨水调蓄一般均应设计溢流设施。以雨水直接利用为主要目的的雨水调节储存池，除了按以上方法计算有效调蓄容积外，还应考虑池的泥区容积、超高与溢流。 1、存储池的泥区容积
通常在存储池底部设有淤泥存放的区域(泥区) 。泥区容积的大小应根据所收集雨水的水质和排泥周期来确定。对封闭式存储池，可以参照污水沉淀池设置专用泥斗以节省空间；对敞开式调节储存池，排泥周期相对较长，泥区深度可按200～300 mm 来考虑。当排泥确有困难时，应设搅拌冲洗管道，搅拌冲洗水源宜采用池水，并与自动控制系统联动。 2、存储池的超高
雨水存储池一般应考虑超高，封闭式不小于0.3m ，开敞式不小于0.5m。 当雨水存储池设置在地下，有人孔或检查井与其相连时，可以将溢流管设在池顶板以上的人工或检查井侧壁上，此时调节储存池的实际调蓄容积将会加大，可以利用该部分作为削峰调节容积。当无结构、电气、设备等要求时也可不设超高。开敞式调蓄和多功能调蓄也可不受此限制，根据周边地形、景观等灵活掌握。 3、雨水调蓄设施的溢流
为了保证系统的安全性，雨水存储池一般都设有溢流管(渠)，在水池积满水时启用，以免造成溢流灾害。特别是采用地下封闭式调节储存池或调节储存池与建筑物合建时更应仔细设计，确保安全溢流。雨水存储池的溢流可以在池前溢流，也可在池后溢流。根据溢流口和接入下游点的高程关系，溢流可以是重力直接溢流，也可是通过水泵提升溢流，排至下游管(渠)或河道等水体。重力溢流运行简
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第三章 屋面雨水收集利用
单，安全可靠，基建投资和运行成本均较低，应优先考虑使用。重力溢流时溢流管高度在有效储存容积的上方。如果高程不允许重力溢流，则应采用自动检控阀门控制方式来实现及时自动溢流。但一般为了安全起见，应配有手动切换控制功能，以备发生机械故障时使用。当室内蓄水池的溢流口低于市政道路路面时，应设置自动提升设备排出溢流雨水。室内地下蓄水池上游的雨水收集管道上应设置超越管，并确保超越管能重力排放到室外。
3.5 无锡市屋面雨水利用规模分析
无锡市暂时没有降雨特性参数的详细统计资料，无法对无锡市的雨水存储池体积和集蓄效率进行计算，为了更好地说明无锡市屋面雨水利用规模，本研究中以上海2010年世博会世博园区屋面雨水收集利用方案作为类比对象，对无锡市不同利用规模进行费用－效益分析，供后续的项目决策参考。 3.5.1 降雨特性参数统计
上海市对1985－2004年的降雨自记资料进行了详细统计，采用降雨自记纸数字化处理系统对资料进行数据转换，得到近二十年的小时降雨资料。按照我国规定，划分两场雨的最小时间间隔IETD为2小时。城市暴雨管理中，一般将雨量大于0.5mm的降雨算作一场降雨事件。按上述条件编制计算机程序，将二十年的小时降雨资料划分为独立降雨事件，共计2220场，年均降雨次数为111。统计每场雨的降雨量、降雨历时以及降雨间隔时间，并计算各参数的数学期望值和变差系数。各参数的频率分布见图3-3～3-6，降雨参数分布特征采用指数分布函数来描述，计算结果见表3-2。
0.400.350.300.250.200.150.100.050.00104070100降雨历时（h）0.700.600.500.400.300.200.100.000.010.040.070.1降雨强度(mm/min)图3-3 降雨间隔的概率密度分布 图3-4 降雨量的概率密度分布
频率29
频率第三章 屋面雨水收集利用
0.300.250.200.150.100.050.0010200400600800间隔时间(h)0.450.400.350.300.250.200.150.100.050.0054090140220降雨量（mm）
频率图3-5 降雨强度的概率密度分布 图 3-6 降雨历时的概率密度分布
表3-2 上海市降雨特性统计(1985－2004)
统计量 平均值 变差系数 均值倒数 指数概率密度函数 降雨量 历时 降雨间隔 10.72(mm) 1.612 0.093 频率6.87(h) 0.929 0.146 71.36(h) 1.529 0.014 fV(v)?0.093e?0.093v fT(t)?0.146e?0.146t fB(b)?0.014e?0.014b
3.5.2 上海世博园区雨水利用工程存储池容积估算 1、雨水存储池容积计算
世博园区拟收集主题馆、中国馆、演艺中心、会议中心等新建永久性建筑的屋面雨水，对应的屋面汇水面积约6.85×104m2。
按降雨损失与初期弃流各1mm计，假设存储池一次满蓄的泄空时间T为80h，给定不同的集蓄能力SA（mm），编程计算不同存储池体积下的集蓄效率E和年集蓄水量，结果见表3-3及图3-7。由图3-7可知：随着存储池容积的增大，屋面雨水的集蓄效率逐步提高，年均集蓄水量增多，然而增长的幅度趋缓。设计容量从5mm增至10mm时集蓄效率增长了近20％；而50mm增至60mm时，相应的增长幅度仅有3％。存储池容积的增大将增加投资，使得相应容积下雨水利用系统的经济效益有所降低，因此，需结合费用效益分析确定雨水存储池的合理容积。
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第三章 屋面雨水收集利用
表3-3 雨水存储池体积及相应集蓄效率
SA(mm) 存储池体积（m3） 集蓄效率（％） 集蓄水量（万m3/a） 5 343 25.38 1.85 10 685 43.11 3.13 20 30 40 50 60 1370 2055 2740 3425 4110 64.86 4.72 76.64 5.57 83.46 6.07 87.67 6.37 90.43 6.57 注：表中集蓄效率为扣除弃流及初损水量后的年均屋面雨水的集蓄效率及水量
100.0090.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.00020406080贮存池设计容量Sa（mm）100雨水集蓄效率（%）
图3-7 雨水存储池体积及相应集蓄效率
2、费用－效益分析 （1）投资分析
根据工程构筑物的造价估算，不同规模的雨水存储池投资估算见表3-4。
表3-4 不同规模存储池的投资估算表 （万元）
存储池 Sa=5mm Sa=10mm Sa=20mm Sa=30mm Sa=40mm Sa=50mm Sa=60mm 容量 343 m3 685m3 1370 m3 2055 m3 2740 m3 3425 m3 4110 m3 项目名称 土建工程费用 管道设备 建设投资合计 37 19 56 75 17 92 140 17 157 200 18 218 260 18 278 320 18 338 380 19 399
（2）费用效益分析
按照雨水系统的运行要求，依成本要素法分析雨水收集系统的年运行成本。
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第三章 屋面雨水收集利用
项目运行费用包括动力、药剂和人工费等，共折合0.3元/m3。雨水售价按同期自来水预期价格考虑，为2.6元/ m3。因雨水回用具有减少面源污染造成的损失、减少城市排水设施的投资与运行费用等间接经济效益，因此取雨水售价3.0元/ m3以反映间接效益。按设施的使用年限为30年，折旧残值取零，贴现率i为5.85％，进行静态、动态经济分析，计算结果见表3-5及图3-8。寿命期内总费
(1?i)n?1用现值为：PV?I?A，寿命期内雨水集蓄系统的总效益现值为：ni(1?i)(1?i)n?1EV?E。式中：I——雨水集蓄工程的总投资，元；A——雨水集蓄
i(1?i)n工程的年运行费用，元；E——雨水集蓄工程的年均总效益，元。
表3-5 不同规模存储池的雨水集蓄系统费用效益分析
贮存 年集 SA 池体 蓄水量 (mm) 积/m3 /万m3 5 10 20 30 40 50 60 343 685 1370 2055 2740 3425 4110 1.85 3.13 4.72 5.57 6.07 6.37 6.57 总投 年运 资额 行费用 /万元 /万元 56 92 157 218 278 338 399 0.55 0.94 1.41 1.67 1.82 1.91 1.97 年总 效益 /万元 5.55 9.39 14.16 16.71 18.21 19.11 19.71
2.5寿命期 寿命期 内总费 内总效 用现值 益现值 PV/万元 EV/万元 63.69 105.15 176.72 241.36 303.46 364.72 426.56 77.64 131.35 198.08 233.75 254.73 267.32 275.72 动态效 益费用 比值 EV/PV 1.22 1.25 1.12 0.97 0.84 0.73 0.65 静态总 效益费 用比值 2.30 2.34 2.13 1.87 1.64 1.45 1.29 效益费用比值21.510.500102030405060存储池设计容量Sa（mm）动态效益费用比值静态效益费用比值
图3-8 不同规模存储池的雨水集蓄系统费用效益分析
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