倪睿周利华叶耀邦-郎溪城区-雨水集水-冲厕-系统可行性分析报告.doc

郎溪城区“雨水集水-冲厕”系统可行性分析报告作者：安徽省郎溪中学高二理（2）班 倪睿 周利华 叶耀邦指导老师：安徽省郎溪中学 胡燕平摘要：郎溪县地处皖东南，其城区 含经济开发区在内的县城区域。综合生活用水 指的是居民日常生活用水以及公共建筑和设施用水的总称。（以下简称“生活用水”）来自距城关东北5KM处的龙须湖水库。2011年，龙须湖水库向城区提供约500万方生活用水，基本满足城区生活用水需求。然而，随着经济社会的发展，城区规模的扩大，郎溪城区生活用水的缺口势必增大，在一定程度上将影响郎溪城区经济社会的可持续发展。笔者在结合郎溪县地理实际的基础上，提出在郎溪城区商住楼顶建造“雨水集水-冲厕”系统，并对该系统在郎溪城区建造的必要性和可行性进行分析；同时，就存在的问题进行说明，对该系统使用的前景进行展望。通过分析，本报告试图为郎溪城区生活用水提供一条有益的、必要的水源补充途径。关键词：郎溪县 城区 生活用水 “雨水集水-冲厕”系统 必要性 可行性正文：“雨水集水-冲厕”系统是在居民楼顶建造人工装置收集天然降水，并通过管道将收集的雨水输送到各楼层，实现冲厕的系统。笔者在走访郎溪县自来水厂、气象局等部门，并查阅相关资料的基础上，分析得出郎溪城区生活用水将面临严重缺口，在单纯依赖现有城区水源水库供水的前提下，缺口将进一步快速增大。为此，本报告提出在城区建设“雨水集水-冲厕”系统的设想，试图为郎溪城区生活用水提供一条有益的、必要的水源补充途径。1.必要性分析郎溪县地处皖东南， 2011年城区实际居住人口11.7万人，按城区人均生活用水130L/d计算，2011年城区生活用水总量应为555.2万方，而2011年龙须湖水库所能提供城区的生活用水总量仅约500万方，缺口达50余万方。城区生活用水停水和水压不足现象时有发生，对居民生活质量提高有一定的影响。随着经济社会的发展，郎溪城区人口将进一步增加，根据综合增长率法、经济相关分析预测法和城镇人口比例法预测，郎溪城区2015和2030年人口分别是20万和28万，届时城区人均生活用水预计分别是140L/d和160L/d， 2015和2030年郎溪城区生活用水总量将分别达到1022万方和1635.2万方。龙须湖水库受流域面积和流域降水量限制，其兴利库容 正常蓄水位至死水位之间的水库容积称为兴利库容，即调节库容。不会有大的变化，因而其对城区生活供水能力也不会有大的变化。假定2015和2030年，龙须湖对城区年生活供水能力仍为500万方，这将意味着2015和2030年龙须湖水库对于城区生活供水分别存在522万方和1135.2万方的缺口。尽管郎溪县县城给水工程专项规划（2013-2030）报批稿中明确提出新建第二水厂和第三水厂的设想，但是建造“雨水集水-冲厕”系统在一定程度上可缓解未来水厂供水和城区生活用水的压力，特别是在降水量少的枯水季节。2.可行性论证郎溪城区“雨水集水-冲厕”系统的可行性，是由城区建筑特点、县域气候条件等所决定。同时，结合项目成本，可以得出该系统在郎溪城区建设是可行的。2.1城区建筑特点2.1.1平均层数据郎溪县人民政府出台的郎溪县旧城区改造规划（2012年版）方案（武汉理工大学设计研究院2012年5月研制），旧城区改造后，未来旧城区的小高层和高层建筑（6层以上建筑）为52栋，占总商住楼栋数的五分之一，与现在新城区小高层建筑占商住楼比重基本相同。假定城区小高层和高层建筑平均楼层为16层，则可以推测整个城区平均商住楼层为8层。2.1.2楼顶特征据郎溪县旧城区改造规划（2012年版）方案，郎溪城区商住楼顶一半左右为平顶设计，与现在新城区这一比例基本相当，这为建造楼顶该系统的集水装置提供了可能。以2030年为例，届时郎溪城区人口达28万人，假定城区以户均人口值为2.9（据全国第六次人口普查资料，我国户均人口数为3.1人），户均面积110平米计算，则2030年郎溪城区居住建筑总面积约为1062.1万平米（S=2800002.9110）。结合平均层数和平顶所占比重，可以得出，2030年，城区可用于建造“雨水集水-冲厕”系统的楼顶总面积为66.4万平米。2.2冲厕需水量当前，家用旧式抽水马桶一般容积为9升，新式马桶许多已经缩减为4.8升，新式马桶由于其诸多优势的存在，将成为未来家庭选择的必然。假定2030年，郎溪城区抽水马桶平均容积为5升，户均1个，结合笔者在自己生活的小区走访的调查结果，户均每日冲厕7次计算，则2030年郎溪城区年均冲厕用水总量为123.3万方（V=2800002.90.0057365）。2.3气候条件郎溪县属亚热带季风气候，多年平均降水量为1143.2mm，降水丰富，且以降雨为主体，降雪等固态形式较少，几乎可以忽略不计。“雨水集水-冲厕”系统的集水装置部分，是安放在楼顶的。考虑集水装置的相对封闭性，雨水进入集水装置后蒸发极少，假定集水效率为95%，结合楼顶特征，可以得出2030年郎溪城区商住楼上的“雨水集水-冲厕”系统年均集水总量为72.1万方，能满足城区冲厕用水总量的一半以上。若2030年郎溪城区人口为28万，假定商住楼全部采取平顶设计，则年均集水总量为144.2万方，而届时年均冲厕用水总量为123.3万方，即城区“雨水集水-冲厕”系统的总集水量能满足未来城区的冲厕用水需求，特别是8层以下的平顶商住楼收集雨水冲厕后还有结余。更高的商住楼在利用该系统同时，需配合传统的自来水进行冲厕；倾斜屋顶的商住楼仍需采用自来水进行冲厕。由此可见：“雨水集水-冲厕”系统，一方面可很好地将屋顶降水拦蓄，变废为宝，在一定程度上解决了冲厕问题；另一方面该系统也起到了“开源”作用，大量节省有限的地表水资源。.2.4成本效益“雨水集水-冲厕”系统使用材料为普通的PVC材料和PPR管材，两类材料均常见且价格低廉，项目成本低。而若以2013年郎溪城区生活用水价格每方5元，城区用水123.3万方的以满足来计算，则年节省居民水费支出616.5万元，另还可以大量节省有限的地表水资源，促进城市经济社会可持续发展。3.方案设计结合上述分析，就郎溪城区而言，理论上，9层平顶商住楼的“雨水集水-冲厕”系统可完全满足冲厕用水需求，18层商住楼该系统正好满足冲厕用水需求的一半。楼层越高，该系统冲厕满足程度越低，且系统建造成本也将越高，故此更高楼层笔者不鼓励使用该系统。当然，在郎溪城区18层以上商住楼极少。“雨水集水-冲厕”系统，主要由楼顶蓄水池、供水管、入户水管、冲厕水箱四个部分组成，其中蓄水池还需留有溢水出口。下面以需要结合自来水冲厕的10层平顶商住楼为例，说明该系统的设计方案。3.1楼顶蓄水池楼顶蓄水池主要用于收集大气降水，其容积（v）受楼顶面积和气候条件影响，楼顶面积决定蓄水池底面积（s），气候条件关系到蓄水池内高（h）的设计。h过大，浪费材料，增加成本；h过小，可能导致漫溢，造成雨水外泄，集水效率低。这里气候条件主要考虑最大年降水量，郎溪有降水记录以来，最大年降水量(1977年测)为1499.6mm。因集蓄的雨水不断被使用，故蓄水池内高设计为1.5m即可。考虑项目的完整性，在蓄水池1.4m高处，留两个外径为75mm的溢水出口，接上溢水管，并连外墙雨水管。蓄水池采用PVC材质（胶粘连接），其顶盖（如图1）采取若干个漏斗型装置组成，每四个漏斗装置为一组，通过拼接，覆盖在蓄水池上方。每个漏斗内部放置一个直径为30cm的泡沫塑料球，可在无降水时堵住顶盖下方的进水口。顶盖的这种设计主要目的是利于雨水汇聚入池，同时尽可能减少池中水分的蒸发。蓄水池顶盖下方进水口尺寸为20cm20cm，其他尺寸如图1所示。3.2供水管供水管是将蓄水池的雨水输送到住户冲厕水箱的管道，采用PPR材质（热熔连接），外挂在墙体外侧。因为10层住户并非同时使用该管供水，故此供水管采取外径40mm、壁厚2.4mm的规格即可。事先在蓄水池底部侧面、对应住户卫生间的位置开一个直径为40mm的放水口。供水管与蓄水池底部侧面的放水口之间，通过规格为外径40mm、壁厚2.4mm的等径弯头实现连接，实现蓄水池向供水管供水；供水管与每户的入户水管之间采用“三通”实现连接。供水管水路如图2所示。3.3入户水管入户水管是将供水管的雨水送入冲厕水箱的管道，采用外径20mm、壁厚2.0mm规格的PPR管材，通过“三通”外连雨水供水管，内接冲厕水箱进水管，如图3所示。若楼层在8层及其以下的商住楼，冲厕水箱的进水管只需要接入雨水入户管道即可。3.4使用说明一般情况下，龙头1处于开通状态，以利于雨水进入冲厕水箱，而龙头2关闭，阻止自来水进入冲厕水箱。但是通过前述分析，对于10层的商住楼，雨水不能完全满足冲厕需求，故此部分时段需要通过自来水配合使用，即开启龙头2。具体方法是：地表水资源丰富的月份，即自来水供应充足的时段，关闭龙头1，将雨水集蓄后，留待其他月份使用，采用自来水冲厕。郎溪属亚热带季风气候，降水季节分配极不均匀，从而导致地表水资源量季节变化明显，如6、7月份地表水资源十分丰富。4.问题及展望“雨水集水-冲厕”系统推广面临主要问题就是观念问题：一方面，房产开发商和大部分老百姓还缺乏开源节流意识，还不能很好地理解使用该系统的意义和作用；另一方面，政府的城市规划和建设，更多考虑的还是短期的经济行为，缺乏长远的、从资源、环境和生态方面考量的意识。因而，推行还存在一定的困难。笔者认为，这需要政府转变城市规划和建设的思路，更新观念，将该系统作为新规划建筑的必备指标。加大宣传力度，让开发商和老百姓理解推广该系统的意义和作用。相信，在不久的将来，该系统一定能得到认可，并广泛使用。参考文献：1郎溪县地方志编撰委员会.郎溪县志M.方志出版社,1998年1月2安徽省城建设计研究院.郎溪县县城给水工程专项规划（2013-2030）报批稿，2013年3月3郎溪县人民政府&武汉理工大学设计研究院.宣城市郎溪县县城总体规划（2011-2030）,2012年5月4潘安君等.城市雨水综合利用技术研究与应用M.水利水电出版社,2010年8月1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. 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