摘要：广州国际体育演艺中心工程是一项重要的亚运工程，为亚运会提供篮球赛事的场馆服务，其具有的超大平整屋面适于回收收集大量洁净雨水，通过雨水回收与再利用，达到绿色环保节能建筑的目的。通过这一实例，可以看出雨水回收系统在大型公共场馆的发展前景。
关键词：雨水回收 屋面雨水 大型公共场馆
前言：
由于水资源在时空分配上的不均匀，加之人类对水资源的不合理开发利用和严重浪费，以及城市发展中城市化、工业化程度的提高、对水污染的加重等，使得用水矛盾越来越突出。水资源的短缺已成为世界性的难题。中国是世界上13个严重缺水的国家之一，许多城市由于严重缺水，影响正常的工业生产和人们的日常生活。然而现在我国许多城市还没用意识到利用雨水这一宝贵资源。城区不断扩大和完善，不透水面积逐年增加，造成大量雨水资源的流失。
一、雨水的利用现状：
1、雨水具有以下特点：
1）雨水水质好，雨水中溶解氧接近饱和，有机污染物较少，且钙含量低，其硬度小，细菌和病毒的污染率低，因此简单处理就可以利用：
针对大型场馆中储存雨水的设备和水质处理的程度，其雨水主要用于景观水的补充，清洗路面，绿地的浇灌等方面。在雨季进行储水，则在枯水期时，储存的雨水作补充水来灌溉本小区的绿地，尤其是在夏季，气温高，可以用来起到降温作用。
2）雨水具有易收集、原水水质好、有利于城市市政排水和防洪等优点。
利用大型公共场馆所带的景观用水的溢流空间作为雨水的调蓄容积，可较好地解决雨水的可收集水量与需水量间的矛盾。采用经优化后的处理工艺，不仅可以使出水水质达到景观用水水质指标要求，而且兼具景观用水处理功能，水处理的直接成本远低于城市自来水的水价。
实践表明，在降雨量处于多水区域或过渡区的地区，积蓄雨水回用技术可行、经济适用、运行维护方便，具有较好的环境效益和经济效益。
广州正是处于多雨地区，有较为丰富的雨水资源；同时随着城市化的进一步扩大，对水的需求也在增大；然而污染日益严重，使得广州处于水质性缺水的局面。
2、广州降雨特点：
广州位于南亚热带季风气候区内，气候特点是气温高、降水多、霜日少、日照多、风速小、雷暴频繁。
年平均降水量1696.5mm，绝大多数年份的年降水量都在1380mm以上。年内4至9月份雨季各月的平均降水量都在150mm以上，5至8月份则超过220mm，其中5月份达到288.7mm。在10月至次年3月份的干季内，各月的平均降水量也不算太少，有40至60mm左右，即使在降水最少的12月份，也有24mm的平均月降水量。年平均暴雨日数63天，主要集中出现在5至9月份内，平均各月有1天。
总体而言，广州是一个降雨丰富的地区，即使是干季，也有一定量的降雨。
3、雨水回收利用于广州大型公共场馆的必要性与可行性：
1）雨水回收利用的必要性：
城市需水量增大，但地表水污染日益严重，地下水减少，迫使人们寻求其他水源；
将大量雨水形成的地面径流迅速排至雨水回收系统，可人为调节排入市政雨水排水系统的水量。大大减少了接纳水体发生洪涝灾害的可能性。
2）雨水回收利用的可行性：
1）由雨水的特性决定了雨水回收系统存在的可操作性：
雨水除前期降水水质较差外，后期降水水质污染物较少，不需建设太复杂的工艺，建设成本低。
2）由广州的降雨特点决定了雨水回收系统作用于广州大型公共场馆的可操作性：
降雨量丰富，便于雨水收集。
3）由广州对水资源的需求决定了雨水回收的必要性。
水质型缺水，大型场馆对水量需求亦大。
4）大型公共场馆一般具有大型、平整的屋面，便于雨水收集汇总。
二、雨水回收的方式
1、方式介绍
随着我国城市化快速发展，导致用水量的陡增，水资源短缺现象日益严峻，为了可持续城市发展的需要，雨水资源目前得到了广泛的利用。在雨水资源利时，应综合考虑雨水的水量、水质以及用水要求，选择适合的收集利用方法。
城区雨水主要有屋面、道路、渗透性地面三种汇流介质：
雨水利用规定了三种方式：土壤入渗、收集回用和调蓄排放。其中调蓄排放系统的功能主要是减轻城市洪涝，因此其适用场所：为削减城市洪峰或要求场地的雨水迅速排干时，宜采用调蓄排放系统。
主要应用于大型场馆的方式为土壤入渗，收集回收。
三种方式都已在国际上应用多年，属成熟技术。
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2、屋面雨水回收利用
屋面雨水资源量约占城区雨水资源量的65%左右，而且屋面受环境的影响比较少，水质比起路面径流要好，主要受屋面材料和地理位置的影响。
在大型场馆建设时要在屋面的用材上要加以选择和控制。选择对雨水污染比较小的材料。屋面的排水沟也要有适当的坡度，以利于及时排水。
屋面雨水的收集过程为屋面→雨落管→雨水井→雨水管→贮水池。
屋面雨水收集后，雨水回收利用工艺流程如图1所示：
由于屋面雨水水质相对清洁，故而简单处理后，可以直接接入雨水利用系统。
三、雨水回收系统在广州大型公共场馆应用实例
以广州国际体育演艺中心项目的雨水回收系统为例。该项目的雨水回收系统承接屋面虹吸雨水，贮存于架空层下三个雨水回收池内，经过紫外消毒，通入室外园林绿化系统，通过自动喷灌达到回收利用。同时，在干季少雨时，可以接通市政给水系统，使用自来水完成系统的绿化灌溉作用。
1、工程概况
广州国际体育演艺中心工程，位于广州市萝岗区中心区的南部，南邻开创大道，东北面为荔枝公园，北面临山。作为华南地区首个符合NBA和AEG标准的大型综合性体育场馆，可以举办一系列世界级的活动，例如篮球联赛、国际冰球比赛、大型音乐会以及大型演唱会等。本工程分为体育馆和停车楼两部分，总用地面积约65431.1平方米，总建筑面积为123266.3平方米。主场馆的主要布局为地下一层，地上四层；主体一层，局部五层。预计设立观众作为共18345个，具有较大的观众容纳量。是广州别具特色的大型公共场馆。
2、设计参数与原则
1）设计范围：将广州体育演艺中心屋面可收集的雨水全部收集，雨水经处理后用于绿化浇洒和景观用水，在雨水不充足的情况下考虑采用自来水补水。
2）雨水回收系统工程概况：该工程收集的场馆区内的屋面雨水分为3个区，可收集的屋面面积为18000平方米；该工程室外绿化景观用水约每天80立方米，按雨水储水可使用5天计，最大储水400立方米；雨水收集与利用系统共设3个蓄水池，每个可蓄水100立方米。该工程屋面雨水收集与利用系统降水设计重现期按2年计算。
3）设计原则：
雨水回收系统应力求投资省，运行费用低，充分结合景观设计，对雨水的利用起到节水、水资源保护、减轻城市排水和处理系统的负荷，改善城市生态环境的目的；力争减少面源污染；减小对建筑规划及建筑设计的影响。
4）选用管材：连接管材选用高密度聚乙烯（HDPE），热熔或电熔连接，管材及管件宜采用同一压力规格，其压力等级原则按PN4选取，并不得小于PN3。管材耐负压力原则按0.9公斤选取，并不得小于0.85公斤，管道的轴向回缩率不大于1.2%。
3、控制说明
1）原本提升泵由清水池和雨水集水池水位联合控制启停；清水变频泵由绿化用水和清水池水位控制启停。
2）雨水集水池进水电动阀由自动控制弃流装置和雨水集水池水位联合控制开闭；清水池进水电动阀由清水池水位控制开闭。
3）泵组单元与控制单元/自动补水单元应实现一体化，系统运行宜自动控制。
4）应对常用控制指标（水量、主要水位、pH值、浊度）实现现场检测。
4、注意事项：
1）弃流装置的设置
由于屋面雨水污染物主要来源为屋面材料分解，大气中的沉积物和天然降水。由于屋面径流雨水经常表现出初期冲刷效应，初期径流雨水中污染物浓度较高，水质混浊，随着降雨的持续，一旦冲刷效应完成，径流雨水的水质将明显提高。这一变化规律对雨水收集利用设计具有重要价值，若我们在雨水收集时弃流掉初期污染严重的径流雨水，便可以大大减轻后续处理构筑物的负担，节约投资，减少运行费用。据有关调查资料标明，初期径流雨水中所含的污染物占整个降雨径流中污染物含量的75％以上，因此在雨水收集利用系统中采用弃流掉初期径流雨水的方法具有相当大的经济效益。
因而，在广州国际体育演艺中心项目的雨水回收系统，特设置电动弃流阀，将初期80mm的雨水排入市政雨水井，从而保证雨水池中的雨水的洁净度。
2）利用虹吸进行雨水收集
该雨水回收系统与屋面雨水虹吸排水系统相结合。
屋面雨水虹吸排水系统利用“伯努利”定律，利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。开始时由于重力作用，使雨水管道内产生真空，当管中的水呈压力流状态时，充分利用屋面和地面的高度差的能量产生虹吸作用，使系统在满流状态下快速排泄雨水。在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以快速排放屋顶上的雨水。
利用雨水虹吸排水系统，能快速将屋面雨水有压地排入雨水回收池。
四、雨水利用的优势：
1、绿色环保
随着城市现代化的不断发展, 对居住建筑提出了更高的要求。现代建筑设计更多从节能、环保方面考虑，国家在2007年又制定了《绿色建筑评价标准》，从而使绿色建筑设计规范化、标准化。按照《绿色建筑评价标准》的标准，采用雨水回收再利用系统，可以把收集来的雨水用于浇灌绿化、冲洗马路、消防灭火等等。雨水的收集和利用还可以减少城市街道雨水径流量，减轻城市排水的压力, 同时有效降低雨污合流, 减轻污水处理的压力。
2、经济优势
水利用工程带来的经济效益主要体现在以下两个方面:
一是节省巨额市政投资。大型公共场馆无论日常维保抑或举行活动，其需水量都是巨大的。加设雨水回收利用工程可以减少需由政府投入的用于大型污水处理厂、收集污水管线和扩建排洪设施的资金。雨水回收利用实施后, 可以节省市政收集污水管线和扩建排洪设施的部分资金。
二是节省市政和场馆运营的用水开支。雨水利用运行费用低廉，经济效益突出。假如使用1m3的自来水费用(含污水处理费)为3. 00元，而从运行管理和小区用水费用支出分析，投入收集1m3雨水的年运行费用不足0. 10元，这样可以大大减少居民用水开支。
3、施工简单——安全、无难度
雨水水质洁净，不需要复杂的处理设备与构筑物，仅需管材及其构件、雨水收集池、水泵等常见给排水设备。施工工艺简单，工程无难度。
五、结语
屋面雨水回收系统建设规模小，设施简单，投资少，不占用太多建设面积，对原有设计影响不大，适合应用于大型的公共场馆。同时，其可以产生直接的经济效益，最大限度的节省了自来水的用量，缓解了城市水资源的短缺。减轻了地面雨水的径流量，减轻了城市防洪排水和处理系统的负荷，而且也极大的降低了污水处理的成本。长远看来，它给城市减少了污染，调节城市环境，改善生态等方面都起到了积极的作用。实现环境、经济、社会效益和谐统一，其意义深远。
参考文献：
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作者简介：
冯正瑛，女，1987年生，毕业于华南理工大学，给水排水工程专业，给排水助理工程师。2010年进入广州珠江工程建设监理有限公司从事机电工程监理工作。现为广州国际体育演艺中心工程监理员。