雨水集蓄利用有著悠久的歷史。近幾十年來,隨著全世界水資源供需矛盾的日益加 劇,雨水集蓄利用在很多國家和地區(qū)迅速復(fù)興和發(fā)展。世界各國都有集蓄雨水解決生活用水的實(shí)例,其中德國是開展此項(xiàng)工程最好的國家之一,其雨水利用技術(shù)已進(jìn)人標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化階段,并逐步向集成化、綜合化方向發(fā)展。而我國在這方面的研究起步較晚,從20世紀(jì)80年代起才開展雨水集蓄利用技術(shù)和水資源持續(xù)發(fā)展問題的研究,但近年來進(jìn)展很快。特別是北京在嚴(yán)重缺水形勢(shì)下,加快了雨水集蓄利用技術(shù)方面的研究,其他城市也相繼開展研究。目前,雨水集蓄供水工程已遍及全國近半數(shù)省(自治區(qū)、直轄市、產(chǎn)生了明顯的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
由于自然地理等諸多因素的影響,我國農(nóng)村地區(qū)仍存在著不同程度的飲水困難,主要分布在西北、華北和西南缺水山區(qū),以及沿海石質(zhì)丘陵山區(qū)和海島。加快這些地區(qū)的雨水集蓄工程建設(shè),是迫切需要解決的問題。凡年有效降水量在250mm以上的地區(qū),都可開發(fā)雨水資源,除解決生活用水外還可發(fā)展庭院經(jīng)濟(jì),其開發(fā)利用前景廣闊。
在一些地區(qū),雨水集蓄利用還是水資源開發(fā)利用不可替代的形式。從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)看,對(duì)居住分散、居民多數(shù)為貧困人群的山區(qū),應(yīng)當(dāng)采用分散、利用就地資源〈自然、人力和技術(shù)〕、應(yīng)用適用技術(shù)、便于社區(qū)和群眾參與全過程〔決策、建設(shè)到管理)的解決方法。與集中的骨干水利工程比較,雨水集蓄利用工程恰恰具有這些特點(diǎn)?,F(xiàn)代規(guī)模巨大的水利工程往往伴生一系列生態(tài)環(huán)境問題,而雨水集蓄利用卻不存在大的生態(tài)環(huán)境問題。要實(shí)現(xiàn)這些地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展,雨水集蓄利用是一種不可替代的選擇。因此,雨水集蓄利用工程是缺水山區(qū)水資源可持續(xù)開發(fā)的新形式。
雨水集蓄供水是對(duì)雨水進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、凈化和調(diào)節(jié)利用的工程設(shè)施。在我國的西北和華北山區(qū)人們?cè)缇陀写蚪选⑿钏┘彝ナ褂玫膫鹘y(tǒng),南方山區(qū)也有修建山塘解決缺水困難的實(shí)踐。
雨水集蓄供水系統(tǒng)多為分散式,主要由集水場(chǎng)、凈水構(gòu)筑物、貯水池和取水設(shè)備等部分組成,具有規(guī)模小、投資少、見效快、易推廣、技術(shù)簡單、便于管理等特點(diǎn),適用于多年平均降水量大于250mm的半干旱地區(qū)或經(jīng)常發(fā)生季節(jié)性缺水的濕潤、半濕潤山丘地區(qū),是解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)村生活用水的一個(gè)重要途徑。在北方缺水城市如天津、北京及南方城市等,搜集屋面雨水作為城市雜用水,如小區(qū)綠化、澆散道路、景觀用水等。下面簡要介紹雨水集蓄供水的設(shè)施和管理要求。
(1)集水場(chǎng)和凈水構(gòu)筑物。集水場(chǎng)分為屋頂集水場(chǎng)、地面集水場(chǎng)和屋頂與地面結(jié)合的集水場(chǎng)。屋頂集水場(chǎng)收集降落在屋頂?shù)慕邓谕ピ簝?nèi)建混凝土集水場(chǎng)作為補(bǔ)充。屋面材質(zhì)選用集流效率髙和無毒、無害的材料?;炷良畧?chǎng)一般建成具有縱向坡度的條形集水區(qū),其下游及兩側(cè)邊均修建用土料填筑并襯砌的邊垅。屋頂集水場(chǎng)可采用接水槽或在屋檐下的地面上修建匯流溝?;炷良畧?chǎng)的匯流溝縱向坡度不小于1/100,斷面尺寸按匯流量計(jì)算。為了保證飲用水質(zhì)符合規(guī)定要求,收集的雨水在流入貯水池前,應(yīng)進(jìn)行凈化處理。屋頂集水的凈水構(gòu)筑物多采用粗濾池,內(nèi)填粗濾料,出水管口處裝有篩網(wǎng)。地面集水水質(zhì)較差,可因地制宜修建沉砂池、自然沉淀池、慢濾池、消毒等進(jìn)行簡易凈化處理。
(2)貯水池。貯水池有水窖、水窯、水池等類型。雨水集蓄供水一般采用水窖或水窯。水窖是地下式貯水池。在土層內(nèi)修建的水窖,其形狀為口小內(nèi)腔大,在巖層內(nèi)修建的水窖多采用寬淺形式。水窯是在崖面上開挖的貯水池.其形狀有窯洞狀、隧洞狀等。當(dāng)土質(zhì)較軟弱時(shí),可采用水池。水窖(窯)必須進(jìn)行防滲處理,并修建頂蓋。水水窖(窯)的進(jìn)水口應(yīng)設(shè)閘板、攔污柵,并布置泄水道,在正常蓄水位處設(shè)置泄水管。根據(jù)不同地區(qū)的條件,北方主要推廣水窖等地下蓄水工程,以減少蒸發(fā)損失。黃土地區(qū)采用水窖的形式,可以充分利用黃土在干燥條件下的自穩(wěn)特性,采用薄壁結(jié)構(gòu),節(jié)省建筑材料和資金。南方地區(qū)對(duì)用于生活供水的雨水集蓄系統(tǒng),仍以水窖為主。對(duì)以灌溉為目的的雨水集蓄系統(tǒng),則以水池為主。在沿海及海島地區(qū),生活供水的蓄水建筑,以預(yù)制鋼絲網(wǎng)砂漿水罐或屋內(nèi)鋼筋混凝土水池為主。近幾年的研究著重于針對(duì)不同地區(qū)條件提出雨水積蓄系統(tǒng)各部件的組裝配套技術(shù),使雨水集蓄這樣分散實(shí)施的微型工程逐步走向規(guī)范化,進(jìn)一步保證工程質(zhì)量。為保證飲用水的水質(zhì)衛(wèi)生,貯水池中的水必須進(jìn)行消毒,使水質(zhì)達(dá)到GB 5749-85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》或《農(nóng)村實(shí)施(生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))準(zhǔn)則》的要求。消毒時(shí),可采用間歇或連續(xù)投加消毒劑,要求消毒時(shí)間不少于30min,水中余氯含量量不低于 0.05mg/L。取水設(shè)備用吊桶直接取水會(huì)污染水質(zhì),可安裝手動(dòng)泵人工取水或微型泵電動(dòng)取水。生活用水量計(jì)算以全年人畜飲用水量按規(guī)劃時(shí)期內(nèi)人口數(shù)、畜禽養(yǎng)殖數(shù)及用水定額進(jìn)行計(jì)算。
(3)集水面積。雨水集蓄供水工程的集水面積應(yīng)滿足按定額計(jì)算所得的用水量。計(jì)算貯水池的總?cè)莘e可按式(5-1)計(jì)算:
V=KS???????? (5-1)
式中V ― 貯水池總?cè)莘e,m3;
K ― 反映調(diào)節(jié)作用的容積系數(shù),半干旱地區(qū)可取0.8?1.0,濕潤地區(qū)可取0.25-0.41;
S ― 全年用水量,m3。
(4)管理要求。雨水集蓄供水工程的運(yùn)行應(yīng)保持完好狀態(tài),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維修。包括水源工程窯(窖)工程的維護(hù)管理、蓄水池的維護(hù)管理、集水場(chǎng)維護(hù)管理、沉砂池維護(hù)管 理及水質(zhì)管理、用水管理等。每年雨季前應(yīng)清除沉砂池、沉淀池、貯水池的沉淀物和其他污物,平時(shí)應(yīng)經(jīng)常清掃樹葉等雜物,保持集水場(chǎng)、匯流溝的清潔衛(wèi)生。為防止儲(chǔ)水池底部開裂,運(yùn)行時(shí)應(yīng)保留深度不小于20cm的底水。為保證水質(zhì)符合規(guī)定要求,每次降雨時(shí),應(yīng)摒棄初期降雨受污染的徑流后再將集水引人凈水構(gòu)筑物。貯水池內(nèi)的水要定期進(jìn)行水質(zhì)檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)分析處理。