第三章 屋面雨水收集利用
通过表3-5的数据以及图3-8的曲线可以看出，设计容量为10mm，即存储池体积为685m3时，动态、静态效益费用比值均最大，可获得最优的经济效益，此时的集蓄效率约为43％，年集蓄水量可达3.13×104 m3。从充分利用水资源角度考虑，在设计容量20mm、存储池容积1370m3条件下，雨水的利用效率超过64％。按上述财务分析条件，工程仍可以实现动态效益大于费用。 3.5.2 无锡市屋面雨水利用规模分析
假设无锡市的降雨特性参数与上海相似，则不同的屋面雨水收集存储规模与对应的集蓄效率也与上海基本一致，通过上例分析，集蓄能力SA为10mm和20mm时，集蓄效率和效益费用比较为合理，在这两种集蓄能力情况下，除雨水售价按3.0元/m3计外，其余成本和效益均按上例水平考虑，分别对无锡市不同屋面雨水利用规模进行费用效益分析，结果见表3-6、表3-7和图3-9。
从下列图表可见，随着屋面雨水利用规模的增加，效益费用比也逐步增加，但是增加的幅度逐步减小，而总投资额基本同步增长，况且由于单体屋面面积有一定限度，增加利用规模势必会增加参与雨水收集的建筑物数量，而这样又会增加大量的地面雨水收集管道，不但管线布置较为困难，而且进一步增加了投资额。因此，从工程经济的角度出发，近阶段无锡市雨水利用规模不宜过大，且以收集利用大型单体建筑物屋面雨水为宜。
表3－6 SA为10mm时不同屋面雨水利用规模费用效益分析
屋面面积 (m2) 5000 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 贮存 年集 池体 蓄水量 积/m3 /万m3 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0.23 0.45 0.90 1.36 1.81 2.26 2.71 3.16 3.61 4.07 4.52 总投 年运 资额 行费用 /万元 /万元 22.5 28 40 51 62 74 85 96 107 118 129 0.07 0.14 0.27 0.41 0.54 0.68 0.81 0.95 1.08 1.22 1.36 年总 效益 /万元 0.92 1.8 3.6 5.44 7.24 9.04 10.84 9.49 10.84 12.20 13.55 寿命期 寿命期 动态效 内总费 内总效 益费用 用现值 益现值 比值 PV/万元 EV/万元 EV/PV 23.47 29.79 43.38 55.81 68.00 80.98 92.77 109.27 122.17 135.06 147.96 12.87 25.18 50.36 76.10 101.28 126.46 151.64 132.72 151.68 170.64 189.60 0.55 0.85 1.16 1.36 1.49 1.56 1.63 1.21 1.24 1.26 1.28
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第三章 屋面雨水收集利用
表3－7 SA为20mm时不同屋面雨水利用规模费用效益分析
屋面面积 (m2) 5000 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 贮存 年集 池体 蓄水量 积/m3 /万m3 100 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0.34 0.68 1.36 2.03 2.71 3.39 4.07 4.74 5.42 6.10 6.78 总投 年运 资额 行费用 /万元 /万元 30 41 63 85 107 127 149.6 171.2 192.8 214.4 236 0.10 0.20 0.41 0.61 0.81 1.02 1.22 1.42 1.63 1.83 2.03 年总 效益 /万元 1.02 2.03 4.07 6.10 8.13 10.17 12.20 14.23 16.27 18.30 20.34 寿命期 寿命期 动态效 内总费 内总效 益费用 用现值 益现值 比值 PV/万元 EV/万元 EV/PV 31.42 43.84 68.69 93.53 118.38 141.22 166.67 191.11 215.56 240.00 264.45 14.22 28.45 56.89 85.34 113.79 142.23 170.68 199.12 227.57 256.02 284.46 0.45 0.65 0.83 0.91 0.96 1.01 1.02 1.04 1.06 1.07 1.08
1.401.20效益费用比值1.000.800.600.400.200.000100002000030000400005000060000700008000090000100000屋面面积（m2）SA10mm动态费用效益比SA20mm动态费用效益比
图3-9 不同屋面雨水利用规模费用效益分析
3.5.3 无锡市屋面雨水利用实例分析
无锡某居民区建筑面积5万m2，其中屋顶面积为1.2万m2，绿地占地1.8万m2，道路用地0.8万m2；居民私家车为400辆；由本章上述内容可知，当存储池集蓄能力SA取10mm和20mm时，集蓄效率和效益费用比较为合理，因此对SA为10mm和20mm的两种情况分别进行分析。
由存储池设计可知，当集蓄能力SA为10mm或20mm时，对应的集蓄效率为
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第三章 屋面雨水收集利用
43.11％和64.86％。根据无锡市年平均降水量（1048mm），可计算得出该小区年可利用屋面雨水总量。假设收集的雨水主要用于绿化用水[3L/(m2·次)]、道路浇洒用水[1L/(m2·次)]和洗车用水[100L/(辆·d)]。按平均每5天浇一次绿地、每2天清洗道路一次和每7天洗车一次估算需水量。经过计算的可利用屋面雨水量和回用水需求量如表3-8所示。
从表中可以看出，当SA为10mm时，收集的屋面雨水量可满足用水需求量的72.4％，每年可节约大量宝贵的自来水，缓解了供水压力。而当SA为20mm时，收集的屋面雨水有可能超出需求，因此，除非同时作为景观水池的补充用水，否则屋面雨水的直接利用规模较大时，用途仅限于室外杂用时，杂用水的需求可能不足。因此，小区雨水利用系统的规模无需按屋面的最大收集面积设计，而应当考虑雨水的用途与需求，选择技术经济合理的方案。
表3－8 屋面雨水供需统计表
SA 10mm 20mm
年可利用雨水量（m3/a） 需水量(m3/a) 屋面雨水占需水量比例（%） 5421.5 8156.8 7488 7488 72.4% 108.9% 35
第五章 绿地蓄渗削减地表径流
第四章 重污染区域初期雨水就地滞留
4.1 雨水就地滞留系统介绍
广义的雨水就地滞留包括了屋面雨水的收集储存，如第3章所述屋面雨水的收集。无锡城区屋面雨水收集的主要目是雨水利用，而本章讨论的对象集中于降雨产生的地表径流。对无锡市区而言这部分雨水基本没有利用价值，直流地表径流的主要目的是削减非点源污染负荷，兼具降低局部地区径流洪峰的作用。 4.1.1 雨水就地滞留系统的组成
雨水就地滞留系统通常包括就地排水收集系统、滞留池和滞留池排空系统，各自的功能如下：
? 就地排水收集系统：收集和输送雨水径流到达存储池。就地排水收集系统
可以是落水管、管道、渠道等，将雨水径流直接输送到滞留池存储。 ? 滞留池：降雨期间暂时存储雨水径流。滞留池可以是在地上的能够存储雨
水的设施（如景观水塘、植草洼地），也可以是地下存储池。对于人口密度与土地都比较紧张的无锡市区，滞留池宜采用封闭式地下池以截流初期径流，地下滞留池需要定期地清洗维护。
? 滞留池排空系统：配有相应管道系统和潜流泵，在降雨事件结束之后，用
潜流泵将存储池内存储雨水径流送往污水处理厂。 4.1.2 就地滞留池适用场合
就地滞留池适用于污染较为严重的局部区域，作为圩区排水模式的补充，滞留初期雨水径流，起到削减城区面源污染负荷，保护城市河网水质的作用。由于服务区域较为分散且单个池子服务范围不大，就地滞留池一般设计成为小型的、分散的池子，具体体积的大小可以根据所在地的交通密度、污染负荷、绿化面积、可供利用的地下空间等因素，综合考虑初期径流污染削减的需要进行确定。
污染较重、需要考虑建造就地滞留池的区域包括：餐饮密集区、大型洗车场、菜场、交通密集区、污染较重的工业区、垃圾中转站以及一些污染负荷较高的堆场等。对污染负荷高、面积大的区域，可以考虑采用管式滞留池。
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第五章 绿地蓄渗削减地表径流
4.2 无锡城区重点区域采用雨水就地滞留技术的必要性
不同用地类型、不同功能地块产生的雨水径流污染浓度存在极大差异。随着城市化进程的加快，不透水面积的增加，径流流量和污染负荷明显增加。尤其对于某些密集居住区域的菜场、垃圾中转站，交通密集区停车场、餐饮业集中区等区域，初期径流污染相当严重，整个降雨事件的径流平均浓度较高，严重超过水环境自净容量。即使分流制系统不存在雨污混接情况，雨天出流直接排入河道仍将破坏水生生态平衡，对水体影响较大。
事件平均浓度（EMC，Event Mean Concentration）是以流量为权求得一次降雨事件径流平均浓度，即以降雨事件总污染物负荷与总径流体积比值来表征径流污染。本课题组在上海根据居住密度、绿化比例、车流量密集程度以及商业和餐饮发达程度等，将采样点分为轻度污染区、中度污染区以及重度污染区三类，对地表径流进行了采样分析，对相关区域降雨径流事件平均浓度的研究发现，上海市地表径流污染严重，尤其是某些重度污染区域，降雨事件平均浓度非常高，大大超过地表水排放标准。相关研究结果如表4-1所示.
表4-1 3类用地地表径流事件平均浓度统计值（单位：mg/L）
径流类型 轻度污染区 污染物 平均值 中 值 变差系数 平均值 中度污染区 中 值 变差系数 平均值 重度污染区 中 值 变差系数 COD 127 97 1.15 247 191 0.69 588 326 0.97 BOD5 53 40 1.51 66 68 0.45 227 99 1.21 SS 99 83 0.49 354 320 0.61 295 248 0.75 NH3-N 2.41 1.63 1.03 3.29 2.95 0.65 8.03 5.99 0.68 TP 0.29 0.17 0.95 0.71 0.67 0.62 0.73 0.40 0.74 TN 4.71 4.71 0.48 7.17 7.31 0.46 12.76 10.99 0.58 在此基础上，根据Schueler(1987)建议的简单方法，取上海市年降雨量为1200mm，径流系数0.9，采用上表中的污染物中值浓度，估算上海市重度污染区域面源污染物负荷结果如下：COD为3168 kg/ha/a，BOD5为962 kg/ha/a，SS为2410 kg/ha/a，NH3-N为 58.2kg/ha/a，TP为3.9kg/ha/a，TN为107 kg/ha/a。由此可见，对于重度污染区域，无论是从冲击负荷强度，还是从年污染负荷量来看，降雨径流携带的污染负荷所造成的危害都相当高。若不采取相应措施，直接排放入河，必然对河道水体造成严重影响，破坏城区水体的环境质量。
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