城市建筑雨水利用分析
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1雨水生态利用技术
城市公共建筑中收集的雨水属于较洁净的微污染水资源，因此，设计者常采用一些生态技术处理并加以利用。现在国内外已有的先进技术包括湿地处理技术、稳定塘处理技术、MR系统、局部生态区域雨水综合利用系统等等。随着人们对生态建筑的认识不断加深，建筑中的雨水利用方式也在不断的扩大，如在低能耗建筑当中的雨水利用等。
1.1人工湿地雨水处理系统
人工湿地常可应用于城市公共建筑的雨水处理。它包括一个前处理系统和一个主体湿地:前处理系统通过自然沉淀去除较重颗粒和浮渣，降低后续湿地的处理负荷，以保证其正常运行和使用寿命。主体湿地种植芦苇等挺水类植物，通过植物、微生物的降解作用以及土壤的吸附、渗透作用进一步处理雨水。以英国世纪弯顶为例川，作为环保措施的一部分，泰晤士河公司在该弯顶安装了大型的中水回用装置，其中弯顶收集的雨水为建筑内的厕所冲洗提供100耐/d的回用水。收集的雨水首先通过三级湿地预处理系统。由于场地限制，最大人流量为1oom3/d，其余过量雨水排人泰晤士河。雨水依次通过一级芦苇床、泻湖及三级芦苇床。芦苇床的面积各为乃0扩，泻湖的容积为粼刃衬。芦苇床深0.6m，坡度为0.5%，为防止冲刷，湖床底铺河卵石，直径在5一ro~之间，同时种植当地高耐盐性的芦苇。该处理系统不仅利用自然的方式有效的预处理了雨水，同时很好的融人到世纪弯顶的景观建设当中。经过预处理的雨水与地下水、轻度污染生活污水一同通过膜深度处理系统后回用。
1.2MR系统
MR系统，又称“水洼一渗透渠组合系统”，是德国近十年发展起来的雨水处理技术川。该系统多安装于公共建筑场所及道路附近，通过雨水的分散控制来缓解城市排水管网的负担，并涵养地下水资源。系统由上至下可分为两层，上层为种植草类植物的浅水洼，下层为渗透渠。通常，水洼层铺设活土，深度不超过0.3m，通过土壤与植物的处理作用净化雨水，同时种植的植被绿化可以很好的融人到建筑周围的生态景观当中。下层渗透渠一般填充高渗透性的棱柱状颗粒，例如砾石或熔岩颗粒等，可储存大量雨水，并逐渐将雨水释放以补充地下水，多余的雨水通过排空管排走。汉诺威世博会KIDnsberg城区的雨水利用工程中成功的应用了该系统[a]。该城区建设工程占地150万扩。区内通过全新的雨水处理方法，完整的保持了自然水资源。在公共街道，雨水流人MR系统，依靠该系统强大的蓄水能力保留雨水并逐步渗透地下，多余的雨水依靠排水管排放;在居住区域，屋顶和铺筑地面的雨水则被引人池塘等开放水系。通过一系列恰当的设计，MR系统与各种水环境共同创造了良好的生态环境及高质量的开放空间。
1.3低能耗建筑中的雨水生态利用
随着城市建筑越来越强调创造低能耗、可持续发展的建筑空间理念，生态环保技术开始在城市建筑设计中大量应用，其中雨水作为一种自然的洁净资源也逐渐受到设计师的关注。英国的B二layc耐HQ是当代低能耗办公建筑中的优秀作品之一〔‘〕。由于该建筑内有2300名员工办公，加上大量使用电子设备，导致夏季室内热负荷偏高。该建筑利用大面积的屋顶收集雨水，并集中储存到位于该建筑北侧的一个大面积人工湖。雨水在人工湖中通过自然的方式得到处理，同时创造了良好的建筑外部空间;由于在建筑内设计了一条gm宽的长条形中庭，人工湖面潮湿的凉风得以不断进人建筑，携带室内的热空气后再由中庭向上排出建筑，这种自然热循环方式有效的降低了室温;另外，在天花板中设计了抽风与送风循环管道，当气温过高时，可通过该管道将热空气抽送至人工湖，通过湖中巧一16oC的凉水冷却热空气，经过冷却的空气再循环进人建筑。
1.4技术特点
城市公共建筑中雨水生态处理利用技术利用并强化了各种自然的过程与属性，依靠土壤、植物、微生物组成的生态系统净化雨水，从而避免了人工处理雨水带来的能源、资源消耗;通过恰当利用雨水的各种自然属性，降低了城市发展对自然系统的破坏，保持了建筑乃至城市的自然生态性;构建的生态处理系统创造了良好的城市自然景观。在德国柏林Polsd~r广场Daimle二hrysler区域的生态小区雨水综合利用系统就取得了良好的经济、生态与社会效益[5J。目前，该技术较符合我国实际情况，可广泛应用于以生态建设为目标的城市。但是，这种技术完全依赖自然的净化机理处理雨水，它需要占用较多的城市空间，无法适应建筑密度高且改建困难的城市;另一方面，由于该技术对雨水的净化效果有限，所以当对雨水回用水质要求较高时，就必须经过进一步的深度处理才能使用。
2雨水深度处理技术
城市公共建筑中的雨水深度处理技术一般可分为吸附、膜分离、消毒等工艺，通常可取得良好的处理效果。如活性炭吸附处理可以去除95%以上BODS和SS，并清除水的异味及有机污染物。采用微滤(MF)膜、超滤(UF)膜深度处理雨水可去除绝大多数的细菌、病毒、胶体等颗粒物质。消毒工艺采用药剂包括臭氧、紫外线、氯、二氧化氯等。其中紫外线消毒是一种非常有效的杀菌与净化方式。Fujioka在夏威夷进行的实验表明，利用太阳能紫外线设备可去除集蓄水中99.9%以上的细菌[6J。在实际应用当中，为保证处理效果，可采用多种工艺相组合的方式处理雨水。
2.1悉尼奥运会场馆雨水深度处理
由于澳大利亚水资源短缺，在悉尼奥运会场馆设计中充分考虑了水资源的节约和开发。悉尼组委会将奥运会场区的雨水收集和处理系统根据地形和地势分为3个收集系统和一个主体育场的雨水收集处理利用系统。收集的雨水首先通过一系列的氧化塘进行自然生物处理，接着与经过二级处理的场区污水混合后进人深度处理系统处理，出水达到回用标准后回用。该系统的中水回用工艺主要采用微滤膜技术，微滤膜采用聚丙烯中空纤维材料，孔径为0.2卿左右，可以去除水中的悬浮物和病原菌。在此之后，根据回用水质含盐量的要求，再采用反渗透技术进行除盐处理。反渗透出水加氯消毒后用于冲洗厕所，而反渗透剩余水则用于场馆绿地灌溉。回用水厂的处理能力为70以)m3/d，同时处理污水处理厂出水和储存塘中的雨水。
2.2MBR系统
MBR雨水处理技术是现在国际上比较流行的一种中水回用处理技术。该工艺是曝气生物滤池与膜分离器相结合的组合工艺，充分发挥了滤池的生物降解作用与膜的高效分离作用。雨水首先通过曝气生物滤池以去除水中绝大多数sS与有机物量，从而确保接下来的膜反应器不受污染;接着雨水再通过膜分离器去除剩余的微细颗粒与溶解性物质。该组合工艺的优点在于占地面积小，维护较为方便，处理水质好。在南京聚福园小区中MBR雨水处理技术的应用取得了很好的效果。
2.3技术特点
雨水深度处理技术是多数雨水回用前必须采取的处理措施，它强调了对高科技的应用。该技术占地面积小、处理时间短，可极大提高雨水水质，避免雨水简单回用所带来的卫生隐患。如日本国技馆雨水处理工艺采用微细网过滤器去除直径100卿以上的污染物，并定期投加次抓酸盐消毒，快速处理后即可安全用作厕所冲洗水等川;该技术发展相对成熟，许多厂商都有成套的处理设备，安装使用方便。但是由于它过于依赖人工的手段强化雨水质量，故无论是设备购买还是运行维护成本都远较生态处理技术为多，且对能源、物质的依赖过高，经济性较差。同时，雨水如果仅依靠深度处理技术处理，由于它的非自然性，不易融人到城市建筑的生态环境中，也可能造成回用的不安全。
3适合国情的雨水利用技术探讨
我国许多城市(如北京、上海、南京等地)都已展开关于雨水利用的研究或是实际应用。此处以上述的国际、国内较为流行的雨水利用技术为基础，以经济相对发达的大中型城市(特别是上海)的实际情况为背景，尝试探讨适合国情的大型公共建筑中的雨水利用技术。
3.1结合生态城市建设契机，推进雨水生态利用技术的发展
生态城市的建设是当今城市建设的重要内容。通过大型公共建筑生态雨水利用技术的应用，特别是类似高负荷湿地或稳定塘等占地面积较小同时生态景观较好的技术，在不占用太多城市空间的前提下，可以很好的将雨水利用工程同城市已有或改造的水体系统相结合，在提高城市生态景观建设的同时处理并利用雨水，从而促进生态城市的建设。
3.2体现可持续发展的生态建筑理念，发展节能型雨水利用技术
作为生态城市的组成部分，可持续发展的生态建筑受到了人们的关注。在可持续发展生态建筑中，能源消耗量的多少是评价建筑生态性的一个重要指标。通过在建筑中采用恰当的低能耗生态雨水利用方法并连同其他技术，在美化建筑周边生态环境的同时，可以很好的降低雨水处理系统以及建筑对能源消耗的需求，从而构建可持续发展的低能耗生态建筑。如上述英国B二坷c耐HQ办公建筑就是一个很好的范例。
3.3充分利用雨水资源，积极应对水资源妞缺危机
国内各大城市普遍水资源短缺，通过恰当应用适合国情的雨水深度处理技术可以促进中水回用，减少城市对洁净水的依赖，并减少城市水生态系统破坏的可能性。同时，许多城市(如北京、上海等)由于地下水开采过量，导致地下水资源日益减少，甚至造成地面沉降等严重问题。而类似人工湿地、MR系统等的生态雨水处理、利用技术，不仅可以依靠土壤的自然渗透净化作用净化水质，同时，经过收集处理的雨水还将逐步渗透地下，补充地下水，从而保证城市可以持续而充分的利用地下水资源。
3.4结合城市特点，优选雨水处理利用技术
由于自然、历史等原因，导致各城市发展情况各异。以上海为例，上海地处长江下游，降雨丰沛，年均降雨量可达到1(XX)~以上;水体众多，水体表面占全市总面积的n%。大面积的水体表面为建设人工湿地等大型公共建筑生态雨水利用系统提供了可能性。而大量的降雨也保证了这些系统的正常运行，防止因为水量过少而导致补充大量洁净水所造成的水资源浪费。另一方面，许多国内大中城市建设已有相当规模，城市中心容积率较高，绿化水平低，给生态雨水技术的利用带来诸多困难，在这些地方可以适当的应用类似MR系统的雨水处理技术，在不占用很多城市用地的前提下减少了径流量，并保证了城市绿化。
3.5经济可行性分析
近二十年来，我国国民经济取得长足发展，但是相对于发达国家来说，仍然处于一个较低的水平，由于经济条件的限制，使得价格因素成为我们在雨水利用技术选择时重要的一部分，而雨水生态处理技术主要是依靠自然的方式处理并利用雨水，无论一次性投资成本还是运行成本都比较低廉。
3.6总结
综上所述，在我国的现有国情下，城市大型公共建筑中以生态技术为基础的雨水技术应用将有较大的发展空间。它不仅是建筑生态环境的一部分，也是整个城市生态建设的一部分。即在改造建筑微观环境的同时达到改善城市宏观生态环境的目的;它不仅通过改善环境质量改善人们的生活质量，而且通过对自然条件的恰当利用促使建筑减少对能源、物质的消耗，从本质上保证了生态系统的稳定，使人们的生活得到持续健康的改善;它不仅依赖于简单的自然生态处理系统，同时也将结合经济的、低能耗的深度处理技术，以满足中水回用需要，节约了资源。所以，这种雨水利用技术可统称为可持续发展的生态雨水利用技术。它将是适应各地区现有的自然生态情况，以保持城市生态系统可持续发展为目的，以生态处理技术为主、深度处理技术为辅的灵活组合的雨水利用技术，并将成为我国大型公共建筑雨水利用技术发展的一个方向。