现代雨水综合利用的基本理论与技术【下】
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2015年10月09日 09:56:02
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本帖最后由 白夜行人 于 2015-10-9 09:58 编辑 2 农村雨水利用的主要技术 农村的雨水利用相较于城市比较简单,主要就是以水窖为主体进行的雨水收集存储和利用节灌技术提高水的使用率。 水窖是农村雨水集流储蓄中最常用的设施,按窖体和材料可分为混凝土窖和土窖两类;按结构形式可以分为自然土拱盖窖、混凝土拱盖窖和窑窖,人们可以按照自己所有的材料与需求的不同来建立不同的水窖。混凝土窖窖体固化比较好,不会出现土窖因土体固化不够而导致土体散落到窖内的情况,但是对混凝土的用量大,不像土窖是就地取材,成本比较高。混凝土窖的下渗也比土窖少,过滤水的流失少,同时对地下水的回灌也少。

本帖最后由 白夜行人 于 2015-10-9 09:58 编辑

2 农村雨水利用的主要技术

农村的雨水利用相较于城市比较简单,主要就是以水窖为主体进行的雨水收集存储和利用节灌技术提高水的使用率。

水窖是农村雨水集流储蓄中最常用的设施,按窖体和材料可分为混凝土窖和土窖两类;按结构形式可以分为自然土拱盖窖、混凝土拱盖窖和窑窖,人们可以按照自己所有的材料与需求的不同来建立不同的水窖。混凝土窖窖体固化比较好,不会出现土窖因土体固化不够而导致土体散落到窖内的情况,但是对混凝土的用量大,不像土窖是就地取材,成本比较高。混凝土窖的下渗也比土窖少,过滤水的流失少,同时对地下水的回灌也少。

因为降雨的不稳定性和农村条件的限制,水质保鲜是农村水窖存水的一大问题。为了达到在一定时间内水窖里水的质量基本上不发生变化的效果,一般都会对水窖密封(也叫沤水)并对水窖储存的水进行化学净化。水窖密封是在水窖储水量达到预期要求以后将窖口和进水道都密封,并在窖顶加厚覆盖的土层,将窖内的温度保持在一定的范围内,抑制微生物的繁殖。化学净化则是在“沤水”之后,给水窖中加入明矾,明矾会与水中的碱性物质生成絮状沉淀,使窖水更为清澈。此外,也可以通过添加适量的漂白粉来杀菌,净化水质。

净化后的雨水在农村有两种最主要的用途:一是人畜饮水;一是灌溉用水。人畜饮水很简单,只要建立好上述所讲的高水质的水窖,村民就可以自行去水窖取水用水。当然,更方便的方法就是利用水泵和水管将水直接输送给用户,但是这就要求这个水窖的水量一定要充足,而且水量相对稳定,可以长时间的满足一户或者几户的用水需求。灌溉用水的使用相对来说就比较复杂一点,既涉及比较先进的喷灌、滴灌等科学技术,也有利用比较普遍的涌灌等地面灌水技术,以及抗旱补充灌水技术。从适用性和灵活性来说滴灌是最好的,它不受地表环境的影响,在干旱地区均可使用;由于水是直接输送到植物根部附近,水资源的利用效率最大;管道可以直接铺设在地表,可以随时移动和收放,整个系统的造价相对较低,比较经济。喷灌和涌灌都必须经过一定的下渗才能让水到达植物根部,属于渗灌,加上气候条件对于蒸发和下渗的影响,水的利用率相对较差,而且喷灌管道和下渗管道的可移动性差,造价相对较高,经济性也较滴灌差。综合考虑这些技术的优缺点和不同的地理条件,国内研究出了四种适合不同区域的小型提水补灌系统:

(1)潜水泵加滴灌系统:适合电力供应较为充裕的大面积灌区作业;

(2)手压泵和软管灌系统:适合庭院内和近村作业;

(3)汽油泵配微灌系统:适合没有电力供给的田间作业;

(4)自压灌溉系统:适合丘陵区有高位水池的农田灌溉。


3 雨水利用存在的问题及未来展望

虽然近几十年来,我国的雨水利用取得了很多进步,研制出了不少实用的技术和相关材料,缓解了一些地区的水资源紧缺,但是不管是在思想理念上还是技术的实际运用中都存在不少问题。

首先,在理念上,我国对于雨水利用方面的技术研究倒是有一些,比如雨水收集管网、雨水过滤体系、透水砖材研究等等,但是系统的理论研究很少。笔者看到的比较有价值的关于雨水利用的著作仅有寥寥几本,而且其中较多讲述的是技术问题,鲜有理论思想的阐述,一本十几章的书中,往往理论占不到十分之一,且篇幅短小,阐述的内容也是围绕着技术展开的。说明这方面的研究还是缺少整体的科学思考,基本上都是具体的技术探索。此外,我国的雨水利用研究分别形成了以城市和农村为核心的相互隔离的两大模块,要么只侧重于城市,要么只侧重于农村,缺乏“一体化”的思维,缺少统一的“城乡一体化”的研究和规划。作为城市的依托,农村的水状况是否良好对于城市水状况有着极大的影响,而作为农村的“上层建筑”,城市水状况的好坏也直接影响了农村的水状况,没有统一,很难治本。笔者走访过的水利专家也看到了这一点,认为我们现在的雨水利用目的性太强,为了哪一方面就只朝着那一个方向发展,忽略了全局的统筹思考。

其次,在技术方面,技术的区域适应性和标准化都有待思考。区域适应性,也就是可行性,是说技术在区域环境中是否真的能够达到预期的效果。很多好的技术不是对所有地区都是适合的,比如喷灌,同样是半干旱地区,常年大风的地方就不适合,蒸发太强。现在的雨水利用技术在这些方面的考虑还是比较薄弱的,没有为研究出的技术划定最适合最经济的使用范围,而使用方往往又没有能力在这方面进行较全面的专业分析,结果就是没有最大化地利用该地区的雨水资源。标准化顾名思义就是没有一个统一的规划标准,比如,雨水收集率达到多少才算有效收集?才有实际应用的意义?平均量多少才算稳定?另外,没有统一的标准,各个技术在整体的组合规划时难以相互匹配,即使想做一个大范围的雨水利用系统,也没有良好的组合来维持整个系统的正常运行。

第三,在生态环境方面,我们缺乏雨水利用技术对区域内的生态特别是水生态是否会产生不良影响的研究。水是循环的,保证这种循环的水量在区域内也是一定的,而且绝大部分就是依靠雨水来维持的。我们将多数的雨水收集利用了,减少了蒸发和下渗,雨会不会越下越少?地面会不会越来越干燥,甚至出现大面积的龟裂和下陷?这种影响会不会形成“蝴蝶效应”?笔者认为,影响肯定是有的,这一点凡是有常识的人都必须承认,只是存在的影响有多大,会不会急速恶化的问题。生态无小事,因为生态一旦破坏恢复起来很难,而且后果十分严重,为了后代的生存,我们也必须开始思考或者更加重视对于这方面的思考才是。

上述的三个问题是相互联系的,解决其中一个必然会推动另外两个问题的解决。城乡一体化思考必然需要建立一个相对较大的系统,这就需要一个一体化的思想来指导,否则无法进行综合;在系统建立时就必须考虑到大范围内的适应性和技术标准的统一,否则无法建立系统,或者即使建立也无法有效地运行;系统运行前,必然要考虑所建系统的可持续性,否则越利用越缺水,没有经济效益也没有生态效益。如果,我们能够在解决这些问题的基础上合理地推广这些雨水利用技术,我们的城市一定会更加清洁美丽,不会再忽旱忽涝,不会再需要大规模大范围的调水;我们的农村将绿树成荫、风调雨顺,不会再有成片的荒山秃石,不会再有因缺水而流露出的绝望。如果我们能做到,相信我国的雨水综合利用将会跨上一个新的台阶。Ω




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