探讨绿色变电站对雨水利用的分析与研究

发布时间：2022-10-05 10:07 热度：

　　摘要：根据变电站的特点，分析各类型变电站设置各类型雨水利用系统的可行性以及必要性，研究各种类型雨水利用系统的设置的基本原则、方案及取得的效益。结合节能减排的综合效果，提出绿色变电站建设中雨水利用系统的建设原则。

　　关键词：绿色变电站 雨水利用 分析与研究

　　随着国家提出“建设资源节约型、环境友好型社会”和发展“绿色经济、低碳经济”战略方针以来，全国各地电网公司掀起了建设绿色变电站的热潮。为使绿色变电站在建设过程中有法可依，有章可循，广东电网及南方电网公司相继出台《广东电网公司绿色变电站评价指标体系》、《南方电网3C绿色电网输变电示范工程评价指标体系》。在评价指标体系中，节水与水资源利用均已经成为一项重要的专项评价项目，而雨水的综合利用覆盖并影响到节水与水资源利用的多项指标，本文作者作为评价指标的参编者，就变电站的雨水综合利用的原则性方案进行分析和研究，并通过工程实例讲解实际达到的效果。

　　1 变电站及给排水特点

　　变电站及给排水特点主要跟变电站的布置形式有关，而跟变电站的规模关系不大。变电站的布置形式主要包括郊外敞开式变电站和城市户内变电站两种，详表1。

　　表1 变电站及给排水特点

　　2 变电站雨水综合利用分析研究

　　根据现有规范及标准，变电站雨水综合利用主要设计依据仍然采用《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006，具体实施方案参考国家标准图集《雨水综合利用》10SS705执行。

　　根据GB50400-2006第4.1.5条的规定：雨水利用系统的规模应满足建设用地外排雨水不大于开发建设前的水平或规定值…。该条实际上也是规定了雨水综合利用系统的最终实现的目标。

　　雨水综合利用主要包括：雨水入渗、雨水收集回用、雨水调蓄排放，下面分别从这三个系统对变电站雨水综合利用方案进行分析研究。

　　2.1 雨水入渗系统

　　雨水入渗设置的条件：入渗土壤渗透系数10-6～10-3m/s，且渗透面距地下水位1.0m。同时以下情况不得设置雨水入渗系统：防止陡坡坍塌、滑坡灾害的危险场所;对居住环境以及自然环境造成危害的场所;自重湿陷性黄土、膨胀土和高含盐土等特殊土壤地址场所。

　　雨水入渗系统包括地面入渗和埋地入渗。地面入渗主要包括绿地入渗、透水铺装地面入渗、浅沟与洼地入渗、浅沟渗渠组合入渗等;埋地入渗主要包括渗透管沟、入渗井、入渗池、渗透管排放等。

　　由于变电站地下设施较多且布置较密，地下入渗对地下设施影响较大，因此变电站一律不考虑埋地入渗。

　　城市户内变电站由于占地面积小，雨水径流总量较小，变电站雨水可排入城市雨水排水管道，由城市雨水系统统一处理;同时由于变电站大部分硬化面为砼非透水面，且大部分为砼屋面，无法设置地面入渗;因此城市户内变电站也不考虑地面入渗设施。

　　郊外敞开式变电站，由于具有大面积的绿化地面或铺设卵石的土壤地面，因此当土壤渗透系数及其他条件符合条件时，可设置地面入渗。由于变电站内设备布置一般较为紧凑，不具备条件设置专门的浅沟、渗渠或洼地，因此变电站内的地面入渗仅考虑绿地入渗和透水铺装地面入渗。由于卵石下垫层为土壤面，因此卵石地面的入渗效果可视为等同于绿地。

　　根据变电站的实际情况，地面入渗应采取以下措施：

　　1 绿地植物应选用耐淹品种;

　　2 场地回填土渗透系数不得小于原始土壤;

　　3 变电站内道路采用公路型道路，绿地雨水口顶面标高高于绿地20～50mm，卵石场地雨水口顶面标高高于卵石土壤基层面20～50mm;

　　4 屋面雨水尽量采用客地入渗，通过雨水立管采用散排方式输送至绿地(或卵石场地)入渗;

　　5 站前区及操作小道采用透水铺装地面。

　　根据GB50400-2006及《全国名用建筑工程设计技术措施 给水排水》的有关规定：当采用下凹绿地入渗时，受纳雨水汇水面积不超过绿下凹绿地面积的2倍时，可不进行入渗能力计算;透水铺装地面上的降雨视为能够就地入渗，也可不进行入渗能力计算。根据变电站道路形式及雨水口的布置方式，绿地可视为下凹绿地，由于绿化率达到60%，同时操作小道和站前区广场采用透水铺装地面，完全满足入渗要求，因此郊外敞开式变电站可不进行入渗能力计算，不设置另外的储存容积。

　　2.2 雨水收集回用系统

　　雨水收集回用系统设置条件：年均降雨量大于400mm的地区。

　　同样，城市户内变电站由于占地面积小，雨水径流总量较小，变电站雨水可排入城市雨水排水管道，由城市雨水系统统一处理;同时变电站无生活用水及绿化用水，即使收集雨水也无用武之地;因此城市户内变电站仍然不考虑雨水收集回用系统。

　　郊外敞开式变电站虽然为有人值守，但运行人员较少，生活用水也较少，因此当场地采用卵石场地时，变电站内用水需求仅为少量的生活用水，雨水收集回用价值不大，因此不考虑雨水收集回用系统;当场地采用绿化时，则绿化用水量需求量较大，因此可考虑收集雨水用于绿化用水。

　　郊外敞开式变电站硬化面以道路及场地为主，仅少量的屋面，而道路的雨水也难以单独收集，同时由于变电站生产运行过程中无固液态的污染物产生，变电站各个硬化面的降雨除硬化面自身材质对雨水的影响外，无其他污染因素影响，因此变电站的雨水收集考虑整体收集。

　　根据变电站内道路及雨水口的布置，同时当建筑雨水立管采用散排方式时，变电站内所有硬化面的雨水均需流经绿化地面，再进入绿地的雨水口，而雨水口顶面标高高于绿地20～50mm，因此绿地初期20～50mm的降雨不会进入雨水口，由绿地直接入渗，折算全站的降雨厚度也不会低于10mm，大于规范规定的3～5mm弃流厚度的要求。因此变电站可不设置专门的弃流设施。

　　由于变电站占地面积较大，即使设置入渗系统后，全站的雨水径流量仍然较大，变电站绿化用水量相对于雨水径流量较小;同时变电站设置入渗系统后，已经实现雨水综合利用的目标;因此变电站雨水收集回用系统以减少站内绿化用水外部补水量为主要目的，不以减少雨水外排为主要目的。

　　一般情况下，变电站最高日绿化用水量小于全站集雨面日雨水径流总量40%，根据《全国民用建筑工程设计技术措施(给水排水)》第5.7.2条第5项第7)款规定，雨水蓄水量按最高日绿化用水量的3倍考虑。同时雨水蓄水池的布置位置可以根据站内的实际布置情况决定，可以布置在雨水排水管总排出管的位置，也可布置在雨水排水管的中途位置，但雨水蓄水池的接纳的雨水径流量不得小于最高日绿化用水量的3倍。

　　2.3 雨水调蓄排放

　　根据以上分析，变电站采用入渗系统和收集回用系统已经足以满足雨水综合利用系统的规模要求，实现雨水综合利用系统的目标。因此变电站的雨水综合利用系统一律不考虑雨水调蓄排放。

　　2.4 综合效益

　　由以上分析可见，郊外敞开式变电站仅需要对雨水排水系统采取一定的措施，不增加额外投资，便可以实施地面雨水入渗系统，并达到雨水利用系统的规模要求，实现雨水利用系统的预期目标。

　　变电站雨水收集回用系统需要设置雨水蓄水池、简单的处理设备及绿化回用给水泵等，因此需要增加适当的初期建设投资。由于变电站采用地面入渗系统已足以满足雨水利用系统的规模要求，同时由于回用绿化水量远远小于雨水径流总量，因此雨水收集回用系统并不是雨水利用系统的必要措施，同时减少雨水外排效果也不大;但雨水收集回用系统可大大减小外部水源的补水量，提高变电站非传统水源的利用率，一般情况下可达到25%(本文不作讨论)，具有较高的节水效果。

　　广东电网及南方电网公司绿色变电站评价指标涉及到雨水综合利用的条文大致如下：设置雨水绿地入渗系统;非传统水源利用率不低于10%;设置雨水收集回用系统，雨水储存设施容量不小于3天绿化用水量;非传统水源利用率不低于20%。因此变电站建设中只需要增加少量的初期建设投资，便可实现绿色变电站的多项指标，为国家绿色变电站建设作出贡献。

　　3 结论

　　根据本文的分析，结合节能减排综合效果及建设投资，在基本条件符合设置雨水利用系统时，笔者建议绿色变电站的建设中雨水利用系统按表3-1的原则设置，为绿色变电站的建设提供最有效和实际的技术支持，防止绿色变电站的建设流于形式，出现为了指标而建设的情况出现。

　　表2 绿色变电站雨水利用系统设置原则

　　参考文献

　　[1]上海现代建筑设计集团有限公司. 建筑节能设计统一技术措施(给水排水).北京：中国建筑工业出版社，2009

　　[5]中国建筑标准设计研究院.住房和城乡建设部工程质量安全监管司.2009全国民用建筑工程设计技术措施(给水排水).中国计划出版社，2009