刘辉
(上海市太阳能学会,上海市华山路1954号,200030,中国)
雨水利用是一项被广泛应用的传统技术,可以追溯到6000多年的AZTEC(阿芝台克人)和玛雅文化时期,当时人们是把雨水用于农业生产,例如修建渠道,种植庄稼。从19世纪末,20世纪初开始,随着现代技术的兴起,先是地下水的开采在许多地方逐渐取代了雨水利用技术,接着,当代水利工程的修建,又为农业的发展,发挥了很大的作用。但是近年来,由于水资源的紧缺已成为许多地方制约经济发展的因素,同时大型水利工程所带来的生态环境问题也迫使人们思考和寻找其他出路,因此,近20年来,雨水利用又重新引起了人们的注意,特别是联合国“国际供水与卫生十年”(IDWSSD)开展以来,这一技术迅速在世界各国复兴和发展。
雨水利用包括生活方面的应用和农业灌溉方面的应用,不仅用在农村,也用在海岛和城市。
1农村的雨水集蓄利用
下面是几个典型的应用实例。
雨水集蓄利用工程
它是在干旱、半干旱地区及其他缺水地区,将规划区内及周围的降雨进行汇集,存贮以便作为该地区水源加以有效利用的一种微型水利工程,它的构成如下:
水与发展
雨水集蓄利用的经济分析
雨水集蓄利用是否经济合理,是有关方面关心的问题,一般集雨工程的投资回收年限为2~6年,此外,在山西、河北和内蒙古等地国家也有补贴,平均约占工程总投资的20%~30%。各地补贴是由当地条件和各种因素决定的,但总的来讲,国家补助应占到总投资的1/3或强一点较为适宜。
雨水集蓄利用存在的问题
认识问题,认为雨水集蓄利用可以代替一切,或认为雨水集蓄利用只是小打小闹都不是客观的看法,事实上,雨水集蓄利用是在特殊的季节,特定的自然环境条件下,发挥特殊作用的小、微型水利工程。
投入不足,发展雨水集蓄利用的地区多为贫困山区,地方财力与群众自筹能力均十分有限。群众需求,远远大于所实际发展的雨水集蓄利用工程。
技术与管理问题,部分雨水集蓄利用工程的规划布局不尽合理,影响了工程效益的充分发挥,另外,雨水集蓄利用工程的规划、设计建设与管理还缺乏统一的标准、规范。
2海岛雨水利用
我国约有7000个海岛、岛屿,面积为6700km2,其中有人岛433个,常住人口453万人。多数海岛基岩裸露,地形陡削,降水很少能够储存下来,同时大气降水很难形成地下水,海岛淡水紧缺是普遍现象,地下水量十分紧缺,且水质较差,多为苦咸水,加上人口密度远高于大陆,造成水资源更为紧缺。海岛人曾经把海水淡化和岛外调水作为解决用水的主要措施,但由于投资较大,且运行成本较高,只能望而却步。例如海水淡化的主体设备造价1万多元/m3,运行成本6~10元/m3,苦咸水淡化主体设备造价5000元/m3,运行成本3~5元/m3,现在只好把视线转移到了集雨工程上面。海岛集雨的主要形式为屋顶接水、硬化路面集水、池塘蓄水。屋顶接水造价大概在300元/m3左右,一次性投资,几乎不需要运行成本。
集雨工程的社会效益和经济效益可通过普陀区的葫芦岛的情况得以体现。葫芦岛总面积,全岛2809人,淡水资源缺乏,人均水资源300m3,是全国的1/8,在屋顶接水之前,是“惜水如油的贫水岛,过去遇到大旱季节,许多人找不到水喝,就会打架,在那时,约有50%~60%的民事纠纷是为了水,目前,有94%的家庭都搞了屋顶接水,不仅解决了用水问题,邻里关系也好了。而且工程结束后,经防疫部门检测:患细菌性痢疾、肝炎的居民从工程应用前的‰,下降到目前的‰。
3城市雨水收集及利用
目前全国670多座城市中有400多座不同程度缺水,其中缺水严重的城市达130多座,全国城市每年缺水约60亿立方米,有些城市因地下水过度开采,造成地下水位下降,有的城市形成了几百平方千米的大漏斗,海水倒灌数十千米。建设雨洪利用工程,将城市防洪工程与雨洪利用工程相结合,是干旱缺水地区水资源利用的重要途径之一。
中国城市雨水利用起步较晚,目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程,大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段,但已显示出良好的发展势头。
例如上海一开发区在建时有一雨水泵站,六台1000kW的机组轮流运行,把开发区内从路面收集来的雨水汇集到这里,简单地把垃圾捡出后,再用泵泵出到河里去。这里收集的雨水没有经过处理,而用于浇花等。原因之一是需要浇花时应是干旱季节,但反而在暴雨时,雨水收集得最多。所以城市雨水收集、处理后用在哪里,倒是雨水回用普及的一个重要因素。
据说德国雨水利用技术已经到了设备的集成化阶段,即从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制,都有一系列的定型产品和组装式成套设备。这对我国雨水回用今后要发展的模式有一定的借鉴意义。
参考文献
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[5]车武,李俊奇.从第十届国际雨水利用大会看城市雨水利用的现状与趋势.