高校雨水和中水联合利用潜力分析

　　

　　1前言

　　据调查，中国高校学生的人均用水量是200～300L/天[1]，大约是城市居民生活用水的两倍。高校作为用水大户，节水潜力巨大。而我国是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一[2]，面对如此严峻的缺水形势，节水是势在必行。所以高校应该走在社会前列，建设节水型高校。

　　如何建设节水型高校，专家学者进行了研究和探讨。龙晨程，王毅（2009、2010）等以北京工业大学为对象，研究了高校教学楼用水特征及节水潜力，提出了学生宿舍用水量标准[3]；李红英（2007）等运用层次分析法对西安高校用户群节水指标体系进行了研究[4]；赵文双等（2006）对河北师范大学学生生活用水特点进行了统计分析，提出了对策[5]；李甲亮等（2007）对青岛高校的用水及节水现状进行了调查，研究了节水模式[6]。从总体上看，目前的研究范围集中在一个学校或地区，对不同地区高校的综合研究较少；研究内容偏向于学生生活用水和节水，缺乏对高校不同方面用水和节水的综合研究。这样的研究具有很大的局限性，研究成果难以在大范围推广。

　　基于此，本文选择自然、社会环境不同的京冀苏三地部分高校为对象，深入调查其用水及节水现状、节水措施和节水效果，对节水型高校建设中的措施进行总结与分析。希望能为其他地区的高校建设节水型高校，提供借鉴和参考。

　　2调查方法

　　（1）问卷调查：本调查主要针对学生，调查学生的用水项目及数量，节水意识和行为等。调查共发放问卷2000份，回收有效问卷1867份，用SPSS17.0软件进行了统计分析。

　　（2）结构式访谈：项目组在指导老师、朋友的帮助下，同高校有关领导、职工共40余人进行结构式访谈，了解高校建筑情况，用水和节水等现状。

　　（3）观察法：通过部分高校实地观察，进一步了解了高校用水及节水的现状，修正了被调查者在填写问卷和访谈时由于主客观原因导致的数据、现状与真实情况存在的误差。

　　（4）文献法：通过查阅相关文献，弥补和修正了问卷调查和结构式访谈中存在的不足。

　　3调查结果及分析

　　3.1高校用水现状

　　（1）高校学生规模大，用水量大。表1 高校学生人数和用水量

　　

　　由表1可知，高校学生规模大，一个校区的学生人数都是一万人左右，整个学校的学生人数一般都超过两万人。同时，高校用水量大，年用水总量在100万m3左右，人均年用水量基本都超过55 m3。当然不同高校的用水量也存在较大的差距，有少部分高校的人均年用水量只有27.6 m3。之所以有这种差异，主要是各高校采取的节水措施不同。

　　（2）高校用水浪费严重。

　　3.2京冀苏部分节水型高校节水措施

　　为建设节水型高校，许多学校都采取了节水措施。总体来讲，这些节水措施分为软措施和硬措施。

　　3.2.1节水软措施[13]

　　（1）设置机构，加强宣传教育。据调查，所有高校都设置了节水或节能的专门机构（如节水办公室）来加强节水的宣传、管理和教育工作。如，河海大学通过加强舆论宣传、开展主题教育、组织评比活动等进行节水宣传，取得了很好的效果。

　　（2）加强节水制度建设。据调查，绝大部分高校都建立了定额管理制度、校园节水奖励制度来规范校园节水管理，提高节水效果。

　　3.2.2节水硬措施[13]

　　（1）安装小型节水器具。高校通过安装小型节水器具对校园众多用水点进行节水。如，中国人大对教学楼区安装红外线节水控制器，改造脚踏冲洗阀和浴室红外线节水器，起到了很好的节水作用。

　　（2）节水灌溉。校园占地面积大，同时校园的绿化面积也很广，校园灌溉的用水量不容忽视。

　　表2 高校校园绿化面积

　　

　　由表2可知，校园的绿化面积广，校园灌溉节水也十分重要。据分析，喷灌、微喷比地面灌溉省水30%～50%[8]。清华大学绿地大量采用了合理的节水灌溉技术，如在绿化井安装IC卡水表、草坪上安装喷灌系统、山坡绿地上安装微喷系统、栽种节水型植物等，这些措施都达到了节水的目的[8]。

　　（3）中水回用。高校不仅是用水大户，也是排污大户，存在较多的可二次利用水资源，具有很大的中水回用潜力。如北京师范大学从2003年开始进行中水回收利用，如今已经累计利用中水120万m3。

　　（4）雨水收集利用。针对高校占地面积广，建筑物较多的特点，部分高校已经对雨水进行了收集利用，并取得了较好的成效，如表3所示。 表3 高校雨水收集的方式与成效

　　

　　（5）其他高科技手段节水。高科技手段在校园节水中发挥着作用。如北京师范大学采用微生物降解直接分解尿液，实现卫生间零用水。

　　3.3相关分析

　　通过对高校用水和节水现状的分析，发现，雨水收集和中水回收对高校节水的作用很大。其中较为明显的是地处南方的河海大学，人均年用水量仅为27.6m3；而北方高校北京工业大学也进行了中水回收和雨水收集利用，人均年用水量也较少。

　　对于中水回收，学者的理论研究和实践成果都很丰富。但对于雨水收集，以往的研究主要是针对南方地区的大型公共设施、建筑物等，对于北方地区和高校的研究和实践都较少。但通过笔者调查研究，发现，高校占地面积大，建筑物按功能集中布局，建筑物多，可雨水收集面积大，具备很大的雨水收集潜力，如表4所示。

　　表4 高校占地面积及部分可集水面积

　　

　　4实例分析

　　4.1华电二校节水必要性。（1）校园所在地人均水资源少，降水量不足。据调查，华电二校所在的保定市多年平均水资源总量为33.0147亿m3，人均水资源占有量313m3／人，不到全国人均水资源占有量的1/4,远远低于国际缺水警戒线，属重度缺水城市[9]。同时，保定市降水量较少，年降水量为567mm。（2）校园用水量较大，浪费现象明显。

　　4.2校园中水处理系统成效及不足。华电二校在2008年建成并投用了中水处理系统。该系统中水处理量设计值为1100 m3/天，实际运行为800～900m3/天。现今华电二校学生宿舍和部分教学楼均采用中水冲厕，大部分灌溉用水和人工湖部分用水也为中水。但是中水处理系统也存在以下不足之处：（1）中水系统有时运行不稳定，水量平衡计算可以优化[8]；（2）中水设施运行成本偏高，静态投资回收期长；（3）调节池容积偏小； （4）中水中含有较多富氧，对水质有一定影响。

　　4.3校园雨水收集面积及集水量。华电二校占地面积681亩，建筑物众多，结果分析，有大量建筑物适合雨水收集。本文经过对校园建筑分析，结合实际情况得到部分可集水面积如表5[14]。

　　表5 华电二校部分可集水面积 单位：m2

　　

　　

　　结合雨水收集量计算公式[9]：W=ψ（H-hy）F?10-3

　　式中：W―可利用雨量（m3），ψ―流量径流系数，H―年平均降雨量（mm），hy―初雨抛弃量（mm），F―汇水面积（m2）

　　计算华电二校校园理论可雨水收集量：

　　w=0.9×395.68×72062÷107=2.566(万m3)

　　4.4雨水和中水联合利用经济效益分析

　　华电二校的中水处理系统初始投资为331.73万元，其静态回收期预计达17.53年。本文参考华电二校中水处理系统建设，模拟了雨水和中水联合利用系统的投资，为535.07万元，在年降水量为567mm地域运行静态回收期预计为16.90年，在年降水量为1457.1mm地域静态回收期预计为11.31年。由此可见，雨水和中水联合利用系统具备良好的经济性，并且降水量越大，经济性越好。

　　5结论

　　通过上述分析可知：第一，高校用水量大，用水浪费现象明显；第二，部分高校建设有节水设施，但仍存在一定的不足；第三，雨水收集利用和中水回用对校园节水起到了重要的作用，但高校具备很大的雨水和中水联合利用潜力，若采用雨水和中水联合利用节水，则经济效益、环保效益、社会效益突出。

　　5.1雨水和中水联合利用效益

　　5.1.1经济效益。采用雨水和中水联合利用具备良好的经济效益。第一，节约水费。雨水收集和中水处理可以有效的减少用水量，因此节约了水费。第二，消除污染从而减少社会损失。第三，节省排水设施建设和运行费用[10]。

　　5.1.2环境效益。中水作为校园水天然水体或人造水景的更换用水，存在中水富氧严重，易出现水质发臭，绿藻大量生长等问题。采用雨水经收集处理后，可以有效的改善水质。此外，校园雨水的利用可增加校园内土壤水分的相对含量，对校园植被生长和空气净化都有好处，达到逐步美化校园生态环境的目的。同时，雨水的利用还可以解决暴雨时校园内的积水问题，减少地面径流和洪水量，降低排水系统的压力，对暴雨起到汇集和调蓄作用[11]。

　　5.1.3社会效益。雨水和中水联合利用从校园开始可以充分发挥校园自身优势和示范带动作用，促进其推广利用。此外，校园雨水和中水联合利用可形成校园产业，吸纳部分贫困学生勤工助学[11]。

　　5.2雨水和中水联合利用系统建设建议。校园节水工程意义重大，为了能够更好的推广雨水和中水联合利用，使更多的高校建设为节水型校园，本文对其建设提出如下建议：

　　（1）做好校园用水量调查和雨水收集量计算。对校园用水量、中水原水水量和废水水质等状况的调查和对校园雨水收集量的科学计算，为雨水和中水联合利用系统建设提供基础数据。

　　（2）合理规划。在建设雨水和中水联合利用系统时，应该结合校园实际认真做好规划，合理设计系统，做到在建设节约经费，建成后节约水资源。

　　（3）确保资金投入。高校应该积极争取政府专项资金的支持或结合学校实际，合理筹集资金，确保雨水和中水联合利用系统建设资金的投入。

　　（4）辅助建设校园节水系统基础设施。校园雨水和中水联合利用系统建设可以利用校园的雨污分流管道等排水设施。校园在新建改建时，可以参考《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）[12]建设房屋排水和雨污分流管道，充分利用资源，节约资金，为校园雨水和中水联合利用系统建设打下基础。

　　

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