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論文導(dǎo)讀：虹橋綜合交通樞紐雨水綜合利用的必要性。雨水直接利用。雨水間接利用。雨水直接利用，虹橋綜合交通樞紐雨水收集與利用。
關(guān)鍵詞：虹橋綜合交通樞紐，雨水直接利用，雨水間接利用

　　1．虹橋綜合交通樞紐雨水綜合利用的必要性
　　隨著城市化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)的雨水收集和快排管理方式顯現(xiàn)出很多弊端，如雨水徑流系數(shù)提高、洪水流量過(guò)程線變陡、排澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)加大、初期雨水徑流污染加重等，相應(yīng)的設(shè)施建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用也隨之增加，同時(shí)引發(fā)了地面沉降、水資源短缺等水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。上海虹橋綜合交通樞紐作為集軌、路、空三位一體的超大型交通樞紐中心，在區(qū)域建設(shè)過(guò)程中也遇到上述雨水問(wèn)題。
　　上海虹橋綜合交通樞紐為我國(guó)最大的綜合交通樞紐，規(guī)劃面積約26.26km2。為滿足樞紐建設(shè)的需要，區(qū)域內(nèi)土地規(guī)劃和各分區(qū)用地性質(zhì)都發(fā)生了根本性的變化，不透水面積比例高達(dá)80%，區(qū)域內(nèi)河道水系調(diào)整后基本分布在外圍，河道水面率不到5%。可以預(yù)見(jiàn)的是，虹橋樞紐建成后，區(qū)域內(nèi)雨水下滲量小、排水量大、面源污染威脅大、水體調(diào)蓄能力較弱、區(qū)域洪澇風(fēng)險(xiǎn)較大，其所屬的淀北片區(qū)域除澇壓力增大[1,2]。
　　另一方面，樞紐區(qū)域內(nèi)用于綠地灌溉和道路、廣場(chǎng)澆灑的雜用水量，將超過(guò)16000m3/d;能源中心的冷卻水用量預(yù)計(jì)達(dá)到13700m3/d。論文大全，雨水直接利用。市政自來(lái)水達(dá)到深度處理出水要求，而澆灌、噴灑、冷卻水等雜用水的水質(zhì)要求較低，大量采用自來(lái)水，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面均不合理。
　　加強(qiáng)雨水收集利用，一方面開(kāi)拓了非傳統(tǒng)水源的利用，另一方面可削峰蓄谷，減輕排水系統(tǒng)壓力和面源污染負(fù)荷，符合“節(jié)流優(yōu)先，治污為本，多渠道開(kāi)源”的城市水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用戰(zhàn)略和建設(shè)和諧社會(huì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略。作為上海市重大建設(shè)工程，虹橋綜合交通樞紐在雨水綜合利用方面作出了有益的嘗試，包括對(duì)雨水徑流的收集、調(diào)蓄和凈化后的直接利用以及通過(guò)低勢(shì)綠地、景觀性蓄滲設(shè)施增加雨水入滲的間接利用。
　　2．雨水直接利用
　　2.1 概況
　　虹橋機(jī)場(chǎng)在擴(kuò)建工程中建立了雨水回用系統(tǒng)，將機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓和新建機(jī)場(chǎng)跑道上收集的雨水，經(jīng)過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾處理后作為綠化澆灌、道路澆灑、能源中心冷卻水和航站樓沖廁用水。
　　虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建區(qū)域總面積約5.6km2，包括2號(hào)航站樓、停機(jī)坪、跑道、工作區(qū)等，分為南北兩個(gè)雨水分區(qū)，雨水系統(tǒng)由排水明渠、調(diào)節(jié)水池和泵站組成。此次雨水回用工程中，采用的雨水收集調(diào)蓄設(shè)施為北部雨水分區(qū)的調(diào)節(jié)池，匯水面積約為2.3km2。
　　2.2 水量和水質(zhì)
　　2.2.1 水量平衡分析
　　（1）可利用雨水量計(jì)算
　　匯水區(qū)域內(nèi)主要下墊面為屋面、停機(jī)坪、跑道等硬質(zhì)材料，綜合徑流系數(shù)以0.9計(jì)算。虹橋機(jī)場(chǎng)位于上海市閔行區(qū)，根據(jù)該區(qū)多年月平均降水量、綜合徑流系數(shù)和匯水面積，計(jì)算匯水區(qū)域月平均可收集徑流雨水總量如表1所示。
　　表1月平均可收集徑流雨水總量（m3）
　　Tab. 1 Mensal average runoff rainwater quantity（m3）
　　

（2）用水量計(jì)算
　　虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建區(qū)域內(nèi)的雨水回用水主要將用于工作區(qū)內(nèi)的綠化、場(chǎng)地澆灑、能源中心補(bǔ)給水以及航站樓衛(wèi)生潔具沖洗用水。
　　根據(jù)能源中心、航站樓的最終設(shè)計(jì)方案，能源中心冷卻補(bǔ)給水量（僅炎熱季節(jié)使用，每年5月～9月）為4300m3/d，航站樓（遠(yuǎn)期）衛(wèi)生潔具沖洗用水量為1650 m3/d，兩者的高峰小時(shí)用水量分別為180m3/h、190 m3/h。考慮到夏季多雨，機(jī)場(chǎng)內(nèi)綠化、場(chǎng)地澆灑可直接利用降水，其它季節(jié)由于降雨較少，需利用中水進(jìn)行澆灑作業(yè)，而此時(shí)能源中心基本不需補(bǔ)給水。為此處理站的規(guī)模擬確定為航站樓衛(wèi)生潔具沖洗用水水量與能源中心冷卻補(bǔ)給水量之和，約為6000 m3/d。
　　根據(jù)供水規(guī)劃，場(chǎng)內(nèi)道路廣場(chǎng)用地約7.2hm2，倉(cāng)儲(chǔ)用地約15 hm2，綠化面積約1.99hm2，地面沖洗用水量為2～3 L/（m2·次），綠化澆灑用水量為2～3 L/（m2·次），按每天沖洗澆灑2次計(jì)，場(chǎng)內(nèi)道路、綠化用水量約為1452m3。為此非夏季用水量為3105m3/d。
　　未預(yù)見(jiàn)用水量均以10％計(jì)，則炎熱季節(jié)（5月～9月）設(shè)計(jì)用水量為6600m3/d，非炎熱季節(jié)（10月～4月）設(shè)計(jì)用水量為3400m3/d。
　�。�3）水量平衡分析
　　本工程中可利用雨水量和用水量的比較如圖1所示。論文大全，雨水直接利用。
　　
　　圖1虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程中水回用系統(tǒng)可利用雨水量和設(shè)計(jì)用水量比較
　　Fig. 1 Comparison of available and designrainwater quantity of water reuse system in Hongqiao Airport expansion project
　　由圖1可知，在5月、10～12月，可利用雨水量略少于設(shè)計(jì)用水量，而降雨本身具有時(shí)空分布差異和不確定性，因此，為保障用水安全，應(yīng)選擇備用水源。通過(guò)對(duì)備用水源位置、水質(zhì)、水量等綜合因素的考慮，選擇擴(kuò)建區(qū)域北側(cè)的張正浦作為備用水源。論文大全，雨水直接利用。
　　（4）調(diào)蓄水量分析
　　水源水量除了與降水條件有關(guān)，還與雨水調(diào)蓄池的容積密切相關(guān)。本工程中雨水調(diào)蓄池采用北區(qū)雨水系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池有效水深為2.8m，池容約18.4萬(wàn)m3，如考慮調(diào)蓄容積占有效容積的30％，則可調(diào)蓄水量為5.52萬(wàn)m3，即炎熱季節(jié)可儲(chǔ)存8天用量，非炎熱季節(jié)可儲(chǔ)存16天用量，基本能保障匯水區(qū)域內(nèi)可利用雨水量得到最充分的調(diào)蓄回用。
　　2.2.2 水質(zhì)
　�。�1）用戶對(duì)水質(zhì)的要求
　　本工程潛在再生水用戶為航站樓衛(wèi)生潔具的沖洗用水、園林綠化用水、道路澆灑等市政用水和能源中心冷卻水補(bǔ)水等。
　　根據(jù)以上用水方向，按照《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920－2002）的要求，確定再生水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。
　　表2 再生水水質(zhì)指標(biāo)（mg/L）
　　Tab. 2 Quality standard of reclaimed water（mg/L）
　　

（2）水源水質(zhì)
　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)場(chǎng)雨水調(diào)節(jié)池尚未建成，因此，以浦東機(jī)場(chǎng)調(diào)節(jié)水池作為替代。由于兩座機(jī)場(chǎng)采用相同的排水體制（均為由排水明渠、調(diào)節(jié)水池、泵站組成的獨(dú)立排水系統(tǒng)），同時(shí)兩座機(jī)場(chǎng)周邊均無(wú)大型工業(yè)企業(yè)外排污水，因而不存在污水通過(guò)土地滲流影響周邊水體的情況，兩者水質(zhì)差異不大。
　　通過(guò)取樣分析機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)調(diào)節(jié)水池雨水水質(zhì)如表3所示。
　　表3 浦東機(jī)場(chǎng)調(diào)節(jié)水池水質(zhì)（mg/L）
　　Tab. 3 Water quality of equalization tank in PudongAirport
　　

備用水源張正浦的水質(zhì)如表4所示。
　　表4張正浦水質(zhì)（mg/L）
　　Tab. 4 Water quality of Zhangzhengpu river
　　

比較表2、表3和表4可知，雨水回用工程凈化處理的主要控制指標(biāo)為濁度和總大腸菌群。
　　2.3 效益分析
　　在雨水直接利用工程中，雨水調(diào)蓄池和雨水處理設(shè)施是主要工程構(gòu)筑物[3]。本工程利用機(jī)場(chǎng)雨水系統(tǒng)中原有的調(diào)節(jié)池作為雨水調(diào)蓄池，大大降低了雨水收集調(diào)蓄的投資成本，工程投資主要集中在雨水處理設(shè)施方面，約為1000萬(wàn)元。
　　處理裝置產(chǎn)水量按90%計(jì)，則年產(chǎn)水量為170.4萬(wàn)m3/a，雨水處理費(fèi)用成本按0.7元/m3計(jì)(不包括折舊)，自來(lái)水費(fèi)用按2.5元/m3計(jì)，每年節(jié)省自來(lái)水費(fèi)用276萬(wàn)元，按靜態(tài)投資計(jì)算，4年可回收成本，若同時(shí)考慮今后幾年水價(jià)上漲因素，可以給雨水利用留下更廣泛的空間。
　　3．雨水間接利用
　　3.1 概況
　　在樞紐青虹路高架（SN1路～SN3路）排水工程中，以削峰減排為設(shè)計(jì)理念，采用雨水淺層蓄滲技術(shù)，在近600m的高架道路下景觀隔離帶內(nèi)設(shè)置有效容積為1290m3的蓄滲裝置，可對(duì)13200m2高架道路全年80％的雨水徑流進(jìn)行就地蓄滲處理，實(shí)現(xiàn)了雨水資源化、處理就地化、系統(tǒng)生態(tài)化、成本最小化的雨水間接利用工程設(shè)計(jì)原則。
　　3.2蓄滲設(shè)施設(shè)計(jì)
　　淺層蓄滲[4]是結(jié)合城區(qū)的功能規(guī)劃要求，在人行道、廣場(chǎng)的輔裝層或綠化種植土以下，在地下水位以上用多孔材料堆徹成可供短暫貯存的雨水連通空間，在多孔材料底部用滲水材料以提高下滲速率。當(dāng)暴雨來(lái)臨時(shí)，雨水徑流經(jīng)初期棄流后，通過(guò)管道或溝渠方式進(jìn)入多孔材料空間內(nèi)短暫儲(chǔ)存，暴雨過(guò)后雨水繼續(xù)下滲，超過(guò)調(diào)蓄容量的雨水外排。論文大全，雨水直接利用。
本工程中，淺層蓄滲設(shè)施設(shè)置在高架景觀隔離帶下，分為截流池和蓄滲池兩部分。論文大全，雨水直接利用。
　　截流池采用小孔棄流原理，在DN200的蓄滲裝置進(jìn)水管管底設(shè)Ф100的棄流孔，將初期水質(zhì)較差的雨水截流于池中。截流池有效高度為0.4m，底部設(shè)粗砂墊層。雨水滲透至地下，而顆粒等雜質(zhì)可被截流。
　　淺層蓄滲裝置由上至下分別由植被層（草皮）、基質(zhì)層、隔離過(guò)濾層、貯水層、滲濾層等組成。
　　(1)植被層：主要考慮草皮、草坪、地被植物、攀援植物等，不包括小型喬木、灌木等下面不考慮設(shè)置貯水設(shè)施。
　　(2)基質(zhì)層：選擇滿足植物生長(zhǎng)條件，具有一定滲透性能、蓄水能力和空間穩(wěn)定性的材料。基質(zhì)改良土主要由田園土、排水材料、輕質(zhì)骨料和肥料混合而成，厚度30cm～60cm。
　　(3)隔離過(guò)濾層：一般采用既能透水又能過(guò)濾的聚酯纖維無(wú)紡布等材料，用于阻止基質(zhì)進(jìn)入排水層。隔離過(guò)濾層鋪設(shè)在基質(zhì)層下，搭接縫的有效寬度應(yīng)達(dá)到10cm～20cm。
　　(4)蓄水層：一般有混凝土、塊石、PE（聚乙烯）和HDPE（高密度聚乙烯）等材料類(lèi)型，利用材料之間的空隙在暴雨時(shí)短暫貯存雨水，暴雨過(guò)后再下滲，多余的雨水通過(guò)溢流外排。
　　(5)滲濾層：為促進(jìn)雨水的下滲，在蓄水層下設(shè)置級(jí)配下滲層，厚度約100mm，采用礫石，粒徑為8-16mm，以促進(jìn)雨水下滲，同時(shí)作為蓄水結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
　　單元淺層蓄滲設(shè)施的平面布置圖和豎向布置圖分別如圖2和圖3所示。
　　
　　圖2單元淺層蓄滲設(shè)施平面布置圖
　　Fig. 2 Plan drawing of shallowinfiltration equipment
　　
　　圖3單元淺層蓄滲豎向布置圖
　　Fig. 3 Vertical drawing of shallowinfiltration equipment
　　3.3 蓄滲裝置計(jì)算
　　降雨過(guò)程中，蓄滲設(shè)施容納高架道路產(chǎn)生的雨水徑流，徑流發(fā)生集蓄、蒸發(fā)、下滲、溢流外排等多種水流運(yùn)動(dòng)，形成較為復(fù)雜的水量平衡體系，延緩高架道路徑流外排時(shí)間，增加雨水入滲補(bǔ)充地下水。
　　假設(shè)蓄滲設(shè)施及其服務(wù)區(qū)域是一個(gè)封閉區(qū)域，高架徑流通過(guò)滲透、蒸發(fā)、蓄積等途徑被處理，超出蓄滲能力的雨水排入市政管道。因此，計(jì)算時(shí)段內(nèi)，存在水量平衡關(guān)系如式（1）所示。論文大全，雨水直接利用。
　　（1）
　　式中：P0——降雨總量；
　　U0——初始蓄水量，在計(jì)算中取0；
　　D——徑流損失量，按1mm計(jì)；
　　E——蒸發(fā)量，較小，可忽略；
　　S——下滲量；
　　U1——結(jié)束時(shí)綠地蓄水量，即蓄滲設(shè)施的調(diào)蓄容量；
　　Q——溢流外排量。
　　下滲量S計(jì)算可通過(guò)式（2）計(jì)算。
　　S=60K∙J∙T（2）
　　式中：K——土壤穩(wěn)定入滲速率，m/s，本工程中取1×10-6m/s。J——水力坡度，垂直下滲，取J＝1；
　　T——計(jì)算時(shí)段，min。
　　青虹路(SN1路-SN3路)高架全長(zhǎng)600m，道路面積為13200m2，設(shè)計(jì)80％的高架道路雨水進(jìn)行蓄滲處理，根據(jù)上海市降雨特性，采用式（1）和式（2），計(jì)算得到調(diào)蓄雨水量U1為30mm，蓄水層有效高度取0.4m，孔隙率為0.8，所需蓄滲裝置面積為1238m2。
　　3.4 效益分析
　　本工程采用在高架道路地面景觀隔離帶下設(shè)置蓄滲裝置的方式，就地處理了5倍于裝置面積的高架道路全年80％的路面徑流，如擴(kuò)大雨水蓄滲的收集面積，可有效提高削減該區(qū)域徑流量，提高排水標(biāo)準(zhǔn)，減輕排水系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷。
　　4. 結(jié)語(yǔ)
　　雨水綜合利用的推廣，除了傳統(tǒng)理念的轉(zhuǎn)變和技術(shù)進(jìn)步外，關(guān)鍵在于政府相關(guān)政策的扶持，采取強(qiáng)制性和優(yōu)惠性并舉的措施，有利于雨水綜合利用工作的健康發(fā)展。
　　上海市政府目前尚未出臺(tái)有關(guān)雨水回用的政策，建議虹橋綜合交通樞紐等大型公共設(shè)施的管理部門(mén)可以先參考國(guó)內(nèi)外的一些做法[5,6]，結(jié)合區(qū)域建設(shè)的實(shí)際情況，推陳出新、因地制宜。
　　具體可包括：
　�。�1）區(qū)域內(nèi)新開(kāi)發(fā)建設(shè)的基建項(xiàng)目，在報(bào)建時(shí)，必須同時(shí)上報(bào)使用回用水的設(shè)計(jì)內(nèi)容，大型公共設(shè)施中可同時(shí)設(shè)置飲用水管和回用水沖廁水管，未提交以上內(nèi)容的基本建設(shè)規(guī)劃不予審查；
　�。�2）大型公共設(shè)施周邊的園林綠化澆灌、景觀水池水體置換、能源中心冷卻補(bǔ)充水、市政道路壓塵降溫用水等低水質(zhì)用戶必須使用回用水；
　　（3）在廣泛宣傳再生水的基礎(chǔ)上，利用經(jīng)濟(jì)杠桿，合理調(diào)整區(qū)域內(nèi)部自來(lái)水價(jià)格，給回用水的推廣有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的空間；
　�。�4）成立回用水運(yùn)作機(jī)構(gòu)，在政策的指導(dǎo)下，以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式，開(kāi)展回用水的運(yùn)作。
　�。�5）加大對(duì)回用水的宣傳力度，增強(qiáng)全民節(jié)水意識(shí)，有利于回用工作的開(kāi)展和建設(shè)生態(tài)城市。

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