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雨水收集系统一年能收集多少雨水?

雨水收集系统一年能收集多少雨水?取决于汇水面积、项目所在地年平均降水量和下垫面径流系数三个输入,按年收集量估算式可算出全年理论收集潜力;能存下多少、能用上多少,还要看初期弃流、蓄水容积和用水规律,文中给出估算步骤、代入示例与各因素的影响对照。
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    直接回答:雨水收集系统一年能收集多少雨水,取决于三个输入:汇水面积、项目所在地年平均降水量和下垫面的雨量径流系数。常用估算式为:年收集量(m³)≈汇水面积(m²)×年平均降水量(mm)÷1000×径流系数。算出来的是全年理论收集潜力,能存下多少、能用上多少,还要看初期弃流、蓄水容积和用水规律。

    一、公式里的三个输入

    汇水面积指雨水实际落到的表面按水平投影计的面积,屋面、路面和场地要分块统计。同一个项目里,屋面、路面、绿地的产流能力差别很大,混在一起按一个系数算会失真。

    年平均降水量取项目所在地的长期气象资料。雨水收集工程的降雨资料年限一般要求不少于30年(DB11/685-2021第4.1.1条),站点宜选在项目区域或临近位置,跨气候区借用相邻城市的数值会带来偏差。

    径流系数反映降雨中有多少比例形成径流,由下垫面性质决定。它不是设备的收集效率,也不是一个能到处套用的固定值。

    二、径流系数按下垫面取值

    下表摘自《海绵城市雨水控制与利用工程设计规范》(DB11/685-2021)表4.1.4。规范要求优先采用实测数据,无实测资料时才使用表值。

    下垫面类型雨量径流系数
    硬屋面、未铺石子的平屋面、沥青屋面0.8~0.9
    混凝土或沥青路面及广场0.8~0.9
    铺石子的平屋面0.6~0.7
    块石铺砌路面及广场0.5~0.6
    级配碎石路面及广场0.4
    非铺砌土路面0.3
    绿地0.15
    透水铺装地面0.08~0.45

    透水铺装的取值区间较宽,受降雨历时、重现期和构造做法影响,取值时按项目资料核对。多种下垫面并存时,按各块面积加权得到综合径流系数,再代入估算式。

    三、年平均降水量是气候背景,不是设计参数

    下表为雨水收集在线预估工具使用的省级参考站年平均降水,基于NOAA GHCN-D日值数据派生,统计期1991—2020。它描述参考站所在地区的气候背景,不能直接等同参考站所在城市的城区数值,更不是城市法定设计参数。

    省级行政区参考站年平均降水(mm/年)
    北京市北京站528.1
    天津市天津站514.6
    河北省石家庄站541.5
    辽宁省沈阳站700.9
    山东省济南站730.4
    江苏省徐州站854.3
    安徽省合肥站1020.0
    上海市上海站1179.4
    广东省广州站1846.9
    甘肃省酒泉站87.8

    同一套方案从华南搬到西北,来水条件相差一个数量级,模块数量、防冻做法和回用策略都要按当地资料重新核对。

    四、还要扣掉初期弃流

    降雨初期冲刷下垫面,水中悬浮物和污染物浓度较高,通常先弃流再入池。按DB11/685-2021第4.2.7条给出的初期径流厚度区间,一般屋面每场约2mm~3mm,小区路面3mm~5mm,市政路面7mm~15mm。

    单场降雨的弃流量等于该厚度乘以汇水面积,全年合计取决于降雨场次。项目是否设置弃流设施、取值多少,按设计文件与当地规定确定;这一项会直接减少可入池水量。

    五、算个例子:一万平方米屋面

    以北京站年平均降水528.1mm、硬屋面径流系数取0.85(0.8~0.9区间内)为例:年收集量≈10000×528.1÷1000×0.85≈4489,即4500m³上下。同样的屋面,按广州站1846.9mm估算约15700m³,按酒泉站87.8mm估算则只有约750m³。

    这些数字都是按年平均降水折算的理论潜力。降雨在年内分布不均,汛期来水集中、非汛期偏少;蓄水池能承接的部分由池体容积决定,装不下的水会经溢流排走。按上述水量反推池体容积与模块数量时,可参考PP雨水收集模块的规格与排布规则;实际项目的配置差异,可以翻翻雨水收集工程案例。

    PP雨水收集模块运抵项目现场
    PP模块运抵项目现场。年收集量只是理论潜力,实际能存下多少,取决于池体容积与用水规律的匹配。

    六、年收集量不等于可回用量,更不等于池容

    三个概念要分开:年收集量是全年理论来水潜力;可回用量是经处理满足用水点水质和水量需求的部分;蓄水池容积是工程设计参数。把这三个概念混在一起,是雨水项目前期常见的一类偏差。

    按DB11/685-2021第4.2.2条的路径,控制规模要先由年径流总量控制率映射设计降雨量,再用容积法计算,不能直接拿多年平均降雨量乘面积,展开算法见海绵城市雨水调蓄池容积怎么算?汇水面积、降雨量和径流系数一步步核算。设计降雨量与年平均降水不是一回事:北京85%控制率对应的设计降雨量为32.5mm,天津为37.8mm,石家庄为31.6mm(附录A表A.0.2)。

    用于回用时,第4.2.10条要求回用池规模经水量平衡分析确定,平衡项包括雨水来水、初期弃流、回用、补水和排放,景观水体另加渗漏与蒸发(第4.2.11条)。回用容积与调节容积分开计算,兼有两种功能时总容积为两者之和(第5.3.27条),两者的目标差异另见雨水调蓄和雨水回用的区别。

    适用范围也要留意:京津冀执行三地并行的协同标准,北京为DB11/685-2021,天津为DB29-296-2021,河北为DB13(J)8457-2022,均自2022年4月1日起实施。本文条文号以北京版标注,项目应用时按所在行政区的版本核对条文。

    常见问题

    1000平方米屋顶一年能收集多少雨水?

    按北京站年平均降水528.1mm、硬屋面径流系数0.85估算:1000×528.1÷1000×0.85≈449m³,即450m³上下。换城市、换下垫面,结果会明显不同;这仍是理论收集潜力,不是可回用量。

    收集系数0.8~0.9是设备的收集效率吗?

    不是。0.8~0.9是硬屋面、混凝土或沥青路面这类硬化下垫面的雨量径流系数区间,描述降雨形成径流的比例,与设备无关。绿地只有0.15,透水铺装0.08~0.45;能否取到0.8以上,取决于汇水面是什么。

    年收集量能不能直接当蓄水池容积用?

    不能。年收集量是全年理论潜力,池容要按设计降雨量与容积法确定,回用场景还要经水量平衡校核。只按年平均降雨量乘面积定池容,容易与实际需求偏离,具体路径见第六节。

    为什么实际用水量和估算差得多?

    常见原因包括:降雨年内分布不均,雨季来水集中而用水点全年相对均匀;初期弃流占用一部分来水;蓄水容积有限,装不下的水溢流排放;处理与输水环节存在自用水和损失。这些项要在水量平衡里逐项核对。

    查年平均降水量要注意什么?

    注意三件事:统计期是否明确,本篇用的是1991—2020;参考站与项目的距离和地形条件;数值用途是气候背景还是设计取值。年平均降水、设计降雨量和暴雨强度公式是三类不同参数,不能互相替代。

    延伸阅读

    河北丘岳环保科技有限公司整理,用于雨水收集量的前期估算与资料核对,不替代项目设计文件;工程规模、池容与设备选型,以设计单位出具的文件和项目水量平衡计算为准。

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