大型体育场雨水回收利用方案

本文分析体育场收集屋面和路面雨水作为体育场绿化、田径场喷灌、跑到浇洒等水源的可行性，结果表明该体育场通过雨水回用达到绿色建筑节水率要求，并提高大型体育场水循环利用率，实现水资源的可持续利用。

关键词：雨水回用

我国淡水资源总理约为2.8X10（12）-m³，占全球水资源的6％。人均水资源量只相当世界人均占有量的1/4，人均水资源严重匮乏。我国大多数城市面临水资源短缺，但雨水资源却未能有效利用。

目前国内的雨洪利用从科研、实验到工程实践均属起步阶段，雨洪利用的研究重点面向城市、流域等大面积范围的水利规划，居住小区也进行了一定程度的实验和工程应用。对于大规模的单个公用建筑，由于工程具体情况往往差别很大，就必须因地制宜地针对具体工程进行研究。

对于冲厕、绿化、场地浇洒等用水量较大的文化体育场，雨水利用系统对提高其水循环利用率和用水效率、实现水资源的可持续发展和利用具有重要的意义。本文结合某体育场，研究对其进行雨水收集利用可行性分析，对大型体育场中的雨水回收利用方案设计进行初步探讨。

一、工程概况

雨水收集项目工程案例中某城市体育场及附属设施包含主体育场、训练场、第一检录处及能源中心四部分。主体育场总座数8万多座，总建筑面积为253670m²，占地面积419500m²。满足田径和足球比赛要求。看台投影仪面积为44508m²，比赛场地面积为20150m²。主体育场地上六层，地下一层，局部设有地下二层。一层绿地面积7240m²，二层平台绿化面积1153.3m²，绿化率30.01％。

1、雨水水源

该城市属亚热带季风性气候，温暖湿润，雨水充沛，月均降雨量如表1所示。

该城市年均降雨量1449mm，降雨量季节性差异较大，一般春夏多雨，秋冬少雨。降雨多发于4-9月，一年中有6个月降雨量较多，最大月为9月179mm，降雨后，初期雨水弃流进入市政污水管道后进入城市污水处理厂，部分雨水通过地表径流或市政雨水管道流入河道或湖塘内，还有部分雨水通过绿地、透水地面等透水面渗入地下。

本项目考虑收集利用的雨水主要由屋面雨水和场地雨水二部分组成。虽然降雨呈现出季节性差异，但其较充沛的年降雨量为本项目设置雨水收集利用系统奠定了良好的自然基础。

二、雨水回用的水量平衡分析

1、需水量

根据本项目体育场设计资料可知，本工程最高日自来水用量2541.4m³/d（其中包括：观众、体育活动时相关人员、冷却塔补水、田径场喷灌、跑道浇洒及绿化等），按平均日折减系数0.8计算，则平均日自来水用量为2033.12m³/d，年平均需水量约为742088.8m³/a。其中主要用于该体育场杂用水的平均日用需水量为607.52m³包括体育场内绿化106.24m³/d、田径场喷灌142.08m³/d、跑道浇洒100.8m³/d、体育场外绿化201.44m³/d和车库区冲洗1.73m³/d，并考虑10％的不可预见用水量。这些水可考虑使用非传统水源代替。

2、可利用雨水量和雨水水资源利用率

体育场可收集雨水量V和可使用时间T计算公式如下：

V=月平均降雨量X雨水收集面积X径流系数（1）

T=V/平均日用水量（2）

式中：月平均降雨量见表1，项目占地面为419500m²，非传统水源需用水量（即雨水平均日用水量）为607.52m²。

设定两个雨水猴急回用方案：

方案一：收集该体育场绿地、屋面。路面的雨水回用。

雨水收集面积为419500m²，根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》，计算得出该体育场综合雨量径流系数为0.52。则该体育场实际收集雨水量和使用时间见表2。

由表2可知，方案一所收集雨水全年可使用332d作用，雨水可利用总量为202634m²，除了1月、11月和12月的收集的雨水量达不到每月每天的使用要求，其余9个月，雨水全部收集利用均能达到使用要求。估算方案一的雨水水源利用率约为27.3％。

方案二：收集屋面的雨水回用。

该体育场屋面面积为44508m²，屋面雨量径流系数，0.9.根据式（1）、式（2）计算得到体育场可收集雨水量和可使用时间见表3。

方案二所收集雨水全年可使用时间为95d，全年雨水可利用量58043m³。估算方案二雨水水源利用率7.82％。

按照国家GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》的节水要求，非传统水源利用率要求为10％，对于该体育场非传统水源只使用雨水水源，则方案一可以达到要求，即收集绿地、屋面。路面的雨水回用。

三、雨水利用系统

1、雨水储存系统

该体育场在满足绿色建筑节水要求的同时，为了有效的利用雨水资源，按方案一对该体育场绿地、屋面、路面的雨水储存并回用，雨水储存系统的大小按方案一种实际收集雨水水量设计，则雨水水源日平均需水量约为607.5m³/d。雨水储存和净化系统含调节池和雨水处理系统两部分。调节池用于储存雨水。该城市平均每月降雨天数约占每月总天数的42.5％，即每周平均有4.5d实际不下雨，平均有2.5d时间下雨。以储水4.5d考虑，则雨水储存池的有效容积为2734m³。

2、雨水水质处理工艺

根据雨水不同的回用要求，可采用人工湿地、稳定塘、MR系统（水柱-渗透渠组合系统）等生态处理技术，或对于要求较高的水，可根据实际情况采用活性炭处理和膜技术等处理措施。由于人工湿地处理系统具有投资成本及运行费用低等特点，根据人工湿地的水流特征，分为表面流湿地和潜流湿地。潜流湿地比表面流湿负荷较大，占地面积较小，处理污水效率较高等优点。通过对该体育场回用水用途及经济性分析，本工程结合环艺设置了潜流失人工湿地雨水处理系统。

在室外场地设置集污挂篮雨水口，对经过污污截流的雨水收集于雨水收集池，再经人工湿地处理。为了减少雨水储存池的水质变质造成污染，建议对雨水储存池的水进行人工湿地内循环处理，潜流湿地的水深设置为1.5m，经估算，所需人工湿地面的约为405m²，雨水回收利用流程见图1。根据雨水收集回用地下车库冲洗、绿化浇洒的使用要求，水质标准应满足GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水质》标准中城市杂用水水质标准。

图1雨水回收利用流程

四、效益分析

该体育场收集处理雨水量约为202634m³/a，以2.95元/t水价计算，可节约水费59.78万元/a。根据对全国多个已建人工湿地项目运行统计，人工湿地平均运行费用0.4元/m³，则该体育场人工湿地年运行费用约8.11万元/a。根据市场询价信息，该雨水处理系统包括人工湿地处理设备、控制系统和储水池，总造价约337.15万元，则该体育场雨水回用工程静态经济回收期约为6.5年，而且每年节省水费59.78万元，直接经济效益明显。

另外，雨水资源还可以就地回收再利用，在有效利用水资源的同时地减少该体育场外排雨量，有效地实现了雨量错峰排放，减轻市政雨水管网负荷，减少收集污水管道和扩建城市排洪设施的政府资金投入，间接经济效益更加明显。

该体育场雨水系统运行费用低，管理维护简单，年可节约自来水量20.26万t，具有一定社会效益。

五、结语

根据该城市的气候特点，体育馆考虑通过手机绿地、屋面、路面的雨水，并通过人工湿地雨水处理系统处理后，回用于绿化、田径场喷灌、跑道浇洒和车库区冲洗等，利用量可达到GB/T50378-2006的节水妖气，减少水资源的浪费，雨水利用产生明显的社会效益和经济效益，在当前水资源缺乏的情况下是非常必要的。