虹桥综合交通枢纽雨水收集与利用

论文导读：虹桥综合交通枢纽雨水综合利用的必要性。雨水直接利用。雨水间接利用。雨水直接利用，虹桥综合交通枢纽雨水收集与利用。
关键词：虹桥综合交通枢纽，雨水直接利用，雨水间接利用
 

1．虹桥综合交通枢纽雨水综合利用的必要性

随着城市化进程的加快，传统的雨水收集和快排管理方式显现出很多弊端，如雨水径流系数提高、洪水流量过程线变陡、排涝灾害风险加大、初期雨水径流污染加重等，相应的设施建设投资和运行费用也随之增加，同时引发了地面沉降、水资源短缺等水生态环境问题。上海虹桥综合交通枢纽作为集轨、路、空三位一体的超大型交通枢纽中心，在区域建设过程中也遇到上述雨水问题。

上海虹桥综合交通枢纽为我国最大的综合交通枢纽，规划面积约26.26km2。为满足枢纽建设的需要，区域内土地规划和各分区用地性质都发生了根本性的变化，不透水面积比例高达80%，区域内河道水系调整后基本分布在外围，河道水面率不到5%。可以预见的是，虹桥枢纽建成后，区域内雨水下渗量小、排水量大、面源污染威胁大、水体调蓄能力较弱、区域洪涝风险较大，其所属的淀北片区域除涝压力增大[1,2]。

另一方面，枢纽区域内用于绿地灌溉和道路、广场浇洒的杂用水量，将超过16000m3/d;能源中心的冷却水用量预计达到13700m3/d。论文大全，雨水直接利用。市政自来水达到深度处理出水要求，而浇灌、喷洒、冷却水等杂用水的水质要求较低，大量采用自来水，从技术、经济等方面均不合理。

加强雨水收集利用，一方面开拓了非传统水源的利用，另一方面可削峰蓄谷，减轻排水系统压力和面源污染负荷，符合“节流优先，治污为本，多渠道开源”的城市水资源可持续开发利用战略和建设和谐社会与循环经济的发展战略。作为上海市重大建设工程，虹桥综合交通枢纽在雨水综合利用方面作出了有益的尝试，包括对雨水径流的收集、调蓄和净化后的直接利用以及通过低势绿地、景观性蓄渗设施增加雨水入渗的间接利用。

2．雨水直接利用

2.1 概况

虹桥机场在扩建工程中建立了雨水回用系统，将机场2号航站楼和新建机场跑道上收集的雨水，经过混凝、沉淀、过滤处理后作为绿化浇灌、道路浇洒、能源中心冷却水和航站楼冲厕用水。

虹桥机场扩建区域总面积约5.6km2，包括2号航站楼、停机坪、跑道、工作区等，分为南北两个雨水分区，雨水系统由排水明渠、调节水池和泵站组成。此次雨水回用工程中，采用的雨水收集调蓄设施为北部雨水分区的调节池，汇水面积约为2.3km2。

2.2 水量和水质

2.2.1 水量平衡分析

（1）可利用雨水量计算

汇水区域内主要下垫面为屋面、停机坪、跑道等硬质材料，综合径流系数以0.9计算。虹桥机场位于上海市闵行区，根据该区多年月平均降水量、综合径流系数和汇水面积，计算汇水区域月平均可收集径流雨水总量如表1所示。

表1月平均可收集径流雨水总量（m3）

Tab. 1 Mensal average runoff rainwater quantity（m3）

（2）用水量计算

虹桥机场扩建区域内的雨水回用水主要将用于工作区内的绿化、场地浇洒、能源中心补给水以及航站楼卫生洁具冲洗用水。

根据能源中心、航站楼的最终设计方案，能源中心冷却补给水量（仅炎热季节使用，每年5月～9月）为4300m3/d，航站楼（远期）卫生洁具冲洗用水量为1650 m3/d，两者的高峰小时用水量分别为180m3/h、190 m3/h。考虑到夏季多雨，机场内绿化、场地浇洒可直接利用降水，其它季节由于降雨较少，需利用中水进行浇洒作业，而此时能源中心基本不需补给水。为此处理站的规模拟确定为航站楼卫生洁具冲洗用水水量与能源中心冷却补给水量之和，约为6000 m3/d。

根据供水规划，场内道路广场用地约7.2hm2，仓储用地约15 hm2，绿化面积约1.99hm2，地面冲洗用水量为2～3 L/（m2·次），绿化浇洒用水量为2～3 L/（m2·次），按每天冲洗浇洒2次计，场内道路、绿化用水量约为1452m3。为此非夏季用水量为3105m3/d。

未预见用水量均以10％计，则炎热季节（5月～9月）设计用水量为6600m3/d，非炎热季节（10月～4月）设计用水量为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较如图1所示。论文大全，雨水直接利用。

图1虹桥机场扩建工程中水回用系统可利用雨水量和设计用水量比较

Fig. 1 Comparison of available and designrainwater quantity of water reuse system in Hongqiao Airport expansion project

由图1可知，在5月、10～12月，可利用雨水量略少于设计用水量，而降雨本身具有时空分布差异和不确定性，因此，为保障用水安全，应选择备用水源。通过对备用水源位置、水质、水量等综合因素的考虑，选择扩建区域北侧的张正浦作为备用水源。论文大全，雨水直接利用。

（4）调蓄水量分析

水源水量除了与降水条件有关，还与雨水调蓄池的容积密切相关。本工程中雨水调蓄池采用北区雨水系统中的调节池，调节池有效水深为2.8m，池容约18.4万m3，如考虑调蓄容积占有效容积的30％，则可调蓄水量为5.52万m3，即炎热季节可储存8天用量，非炎热季节可储存16天用量，基本能保障汇水区域内可利用雨水量得到最充分的调蓄回用。

2.2.2 水质

（1）用户对水质的要求

本工程潜在再生水用户为航站楼卫生洁具的冲洗用水、园林绿化用水、道路浇洒等市政用水和能源中心冷却水补水等。

根据以上用水方向，按照《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920－2002）的要求，确定再生水水质指标如表2所示。

表2 再生水水质指标（mg/L）

Tab. 2 Quality standard of reclaimed water（mg/L）

（2）水源水质

在设计过程中，机场雨水调节池尚未建成，因此，以浦东机场调节水池作为替代。由于两座机场采用相同的排水体制（均为由排水明渠、调节水池、泵站组成的独立排水系统），同时两座机场周边均无大型工业企业外排污水，因而不存在污水通过土地渗流影响周边水体的情况，两者水质差异不大。

通过取样分析机场飞行区调节水池雨水水质如表3所示。

表3 浦东机场调节水池水质（mg/L）

Tab. 3 Water quality of equalization tank in PudongAirport

备用水源张正浦的水质如表4所示。

表4张正浦水质（mg/L）

Tab. 4 Water quality of Zhangzhengpu river

比较表2、表3和表4可知，雨水回用工程净化处理的主要控制指标为浊度和总大肠菌群。

2.3 效益分析

在雨水直接利用工程中，雨水调蓄池和雨水处理设施是主要工程构筑物[3]。本工程利用机场雨水系统中原有的调节池作为雨水调蓄池，大大降低了雨水收集调蓄的投资成本，工程投资主要集中在雨水处理设施方面，约为1000万元。

处理装置产水量按90%计，则年产水量为170.4万m3/a，雨水处理费用成本按0.7元/m3计(不包括折旧)，自来水费用按2.5元/m3计，每年节省自来水费用276万元，按静态投资计算，4年可回收成本，若同时考虑今后几年水价上涨因素，可以给雨水利用留下更广泛的空间。

3．雨水间接利用

3.1 概况

在枢纽青虹路高架（SN1路～SN3路）排水工程中，以削峰减排为设计理念，采用雨水浅层蓄渗技术，在近600m的高架道路下景观隔离带内设置有效容积为1290m3的蓄渗装置，可对13200m2高架道路全年80％的雨水径流进行就地蓄渗处理，实现了雨水资源化、处理就地化、系统生态化、成本最小化的雨水间接利用工程设计原则。

3.2蓄渗设施设计

浅层蓄渗[4]是结合城区的功能规划要求，在人行道、广场的辅装层或绿化种植土以下，在地下水位以上用多孔材料堆彻成可供短暂贮存的雨水连通空间，在多孔材料底部用渗水材料以提高下渗速率。当暴雨来临时，雨水径流经初期弃流后，通过管道或沟渠方式进入多孔材料空间内短暂储存，暴雨过后雨水继续下渗，超过调蓄容量的雨水外排。论文大全，雨水直接利用。

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