劉輝
(上海市太陽能學會,上海市華山路1954號,200030,中國)
雨水利用是壹項被廣泛應用的傳統技術,可以追溯到6000多年的AZTEC(阿芝臺克人)和瑪雅文化時期,當時人們是把雨水用於農業生產,例如修建渠道,種植莊稼。從19世紀末,20世紀初開始,隨著現代技術的興起,先是地下水的開采在許多地方逐漸取代了雨水利用技術,接著,當代水利工程的修建,又為農業的發展,發揮了很大的作用。但是近年來,由於水資源的緊缺已成為許多地方制約經濟發展的因素,同時大型水利工程所帶來的生態環境問題也迫使人們思考和尋找其他出路,因此,近20年來,雨水利用又重新引起了人們的註意,特別是聯合國“國際供水與衛生十年”(IDWSSD)開展以來,這壹技術迅速在世界各國復興和發展。
雨水利用包括生活方面的應用和農業灌溉方面的應用,不僅用在農村,也用在海島和城市。
1 農村的雨水集蓄利用
下面是幾個典型的應用實例。
1.1 雨水集蓄利用工程
它是在幹旱、半幹旱地區及其他缺水地區,將規劃區內及周圍的降雨進行匯集,存貯以便作為該地區水源加以有效利用的壹種微型水利工程,它的構成如下:
水與發展
1.2 雨水集蓄利用的經濟分析
雨水集蓄利用是否經濟合理,是有關方面關心的問題,壹般集雨工程的投資回收年限為2~6年,此外,在山西、河北和內蒙古等地國家也有補貼,平均約占工程總投資的20%~30%。各地補貼是由當地條件和各種因素決定的,但總的來講,國家補助應占到總投資的1/3或強壹點較為適宜。
1.3 雨水集蓄利用存在的問題
認識問題,認為雨水集蓄利用可以代替壹切,或認為雨水集蓄利用只是小打小鬧都不是客觀的看法,事實上,雨水集蓄利用是在特殊的季節,特定的自然環境條件下,發揮特殊作用的小、微型水利工程。
投入不足,發展雨水集蓄利用的地區多為貧困山區,地方財力與群眾自籌能力均十分有限。群眾需求,遠遠大於所實際發展的雨水集蓄利用工程。
技術與管理問題,部分雨水集蓄利用工程的規劃布局不盡合理,影響了工程效益的充分發揮,另外,雨水集蓄利用工程的規劃、設計建設與管理還缺乏統壹的標準、規範。
2 海島雨水利用
我國約有7000個海島、島嶼,面積為6700km2,其中有人島433個,常住人口453萬人。多數海島基巖裸露,地形陡削,降水很少能夠儲存下來,同時大氣降水很難形成地下水,海島淡水緊缺是普遍現象,地下水量十分緊缺,且水質較差,多為苦鹹水,加上人口密度遠高於大陸,造成水資源更為緊缺。海島人曾經把海水淡化和島外調水作為解決用水的主要措施,但由於投資較大,且運行成本較高,只能望而卻步。例如海水淡化的主體設備造價1萬多元/m3,運行成本6~10元/m3,苦鹹水淡化主體設備造價5000元/m3,運行成本3~5元/m3,現在只好把視線轉移到了集雨工程上面。海島集雨的主要形式為屋頂接水、硬化路面集水、池塘蓄水。屋頂接水造價大概在300元/m3左右,壹次性投資,幾乎不需要運行成本。
集雨工程的社會效益和經濟效益可通過普陀區的葫蘆島的情況得以體現。葫蘆島總面積0.94km2,全島2809人,淡水資源缺乏,人均水資源300m3,是全國的1/8,在屋頂接水之前,是“惜水如油的貧水島,過去遇到大旱季節,許多人找不到水喝,就會打架,在那時,約有50%~60%的民事糾紛是為了水,目前,有94%的家庭都搞了屋頂接水,不僅解決了用水問題,鄰裏關系也好了。而且工程結束後,經防疫部門檢測:患細菌性痢疾、肝炎的居民從工程應用前的3.5‰,下降到目前的0.6‰。
3 城市雨水收集及利用
目前全國670多座城市中有400多座不同程度缺水,其中缺水嚴重的城市達130多座,全國城市每年缺水約60億立方米,有些城市因地下水過度開采,造成地下水位下降,有的城市形成了幾百平方千米的大漏鬥,海水倒灌數十千米。建設雨洪利用工程,將城市防洪工程與雨洪利用工程相結合,是幹旱缺水地區水資源利用的重要途徑之壹。
中國城市雨水利用起步較晚,目前主要在缺水地區有壹些小型、局部的非標準性應用。比較典型的有山東的長島縣、大連的獐子島和浙江省舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程,大中城市的雨水利用基本處於探索與研究階段,但已顯示出良好的發展勢頭。
例如上海壹開發區在建時有壹雨水泵站,六臺1000kW的機組輪流運行,把開發區內從路面收集來的雨水匯集到這裏,簡單地把垃圾撿出後,再用泵泵出到河裏去。這裏收集的雨水沒有經過處理,而用於澆花等。原因之壹是需要澆花時應是幹旱季節,但反而在暴雨時,雨水收集得最多。所以城市雨水收集、處理後用在哪裏,倒是雨水回用普及的壹個重要因素。
據說德國雨水利用技術已經到了設備的集成化階段,即從屋面雨水的收集、截汙、儲存、過濾、滲透、提升、回用到控制,都有壹系列的定型產品和組裝式成套設備。這對我國雨水回用今後要發展的模式有壹定的借鑒意義。
參考文獻
[1]顧斌傑,張敦強,楊廣欣,等.雨水集蓄利用技術與實踐.
[2]水利部農村水利司,財政部農業司編.農村集雨工程簡明讀本.
[3]吳普特,黃占斌,付國巖.人工匯集雨水利用技術研究主要進展.
[4]苑希民.中國城市水利面臨的嚴峻形勢.
[5]車武,李俊奇.從第十屆國際雨水利用大會看城市雨水利用的現狀與趨勢.