城市雨水集蓄利用工程经济规模研究

通过对雨水贮存池容积、多年平均日降雨量、满蓄次数等关系的分析，依据贮存池的工

作过程和费用效益分析原理提出了雨水贮存池经济规模优化求解方法，进而对优化设计中
常见关键问题进行了讨论，如贮存池满蓄次数、可收集水量、投资与成本、综合效益、资金时
间价值等。该方法具有一定的通用性和实用性，可以作为城市雨水利用工程的优化设计提供
理论依据和实用方法技术。最后以北京地区某中学工程实例进行了应用和分析。

 

雨水径流集蓄是充分有效地利用当地雨水资源、解决城市水资源短缺问题、促进城市可

持续发展的极具现实与战略意义的途径。在进行雨水集蓄利用系统设计中，工程规模尤其是
雨水贮存池的规模往往是雨水利用工程可行与否的关键影响因素。雨水贮存池规模与每年可
收集水量直接相关。一般来讲，规模愈大，可收集水量也愈多，但每年蓄满水的复蓄次数
（简称满蓄次数）则愈少，因此贮存池规模、可收集水量、满蓄次数三者之间互为条件、互为
制约。在进行雨水集蓄利用工程设计时，如何对三者互相作用下的工程规模进行优化设计，
合理确定雨水集蓄利用的经济规模，以期获得系统最优，是需要研究解决的重要问题。

1、优化原理和步骤
雨水贮存池的规模大小直接影响雨水利用系统的集流效率、投资和成本，优化设计应寻

求效益与费用比值最大时所对应的经济规模。

目前在我国大多数城市水资源短缺的情况下，作为直接利用的雨水贮存池，其工作过

程为：集蓄－利用－再集蓄－再利用－

……，若每次集蓄后在两场雨的间隔期间所收集的

雨水全部被利用，则每场雨的集蓄效率最高，否则，由于雨水贮存池的规模受限多余雨水
只能溢流排放。优化求解首先假设雨水贮存池及其系统满足下列条件：

1） 贮存池每次集蓄的雨水在降雨间隔期间均被利用；
2） 优化求解一般按年来计算，雨水贮存池每年能蓄满水的复蓄次数称为满蓄次数。满

蓄次数等于多年平均日降雨量能灌满贮存池的天数；

3） 集水面积一定。
优化设计的具体步骤如下：
（

1）调查当地降雨特征及其规律，如多年平均日降雨量

≥某值所对应的天数，建立日

降雨量－全年天数曲线，以便确定雨水集蓄设施复蓄次数。

（

2）按照下式计算系列雨水贮存池容积，并根据日降雨量－全年天数规律分析不同规

模序列雨水利用系统每年可集蓄利用的雨水量：

Ｖ＝

α×ψ×H×A×10-3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)

式中：

V

–雨水贮存池容积（m3）；

α-初期雨水弃流折减系数[1]，根据不同径流表面和径流水质污染情况等综合确定，北

京城区屋面可取

0.87；

ψ- 径流系数；
A

–雨水收集径流面积（m2）；

H

–雨水贮存池设计降雨量(mm)。