雨水集蓄利用有著悠久的歷史。近幾十年來,隨著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迅速復興和發展。世界各國都有集蓄雨水解決生活用水的實例,其中德國是開展此項工程國家之一,其雨水利用技術已進人標準化、產業化階段,并逐步向集成化、綜合化方向發展。而我國在這方面的研究起步較晚,從20世紀80年代起才開展雨水集蓄利用技術和水資源持續發展問題的研究,但近年來進展很快。特別是北京在嚴重缺水形勢下,加快了雨水集蓄利用技術方面的研究,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省(自治區、直轄市、產生了明顯的社會效益、經濟效益和生態效益。
由于自然地理等諸多因素的影響,我國農村地區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,以及沿海石質丘陵山區和海島。加快這些地區的雨水集蓄工程建設,是迫切需要解決的問題。凡年有效降水量在250mm以上的地區,都可開發雨水資源,除解決生活用水外還可發展庭院經濟,其開發利用前景廣闊。
在一些地區,雨水集蓄利用還是水資源開發利用不可替代的形式。從可持續發展的觀點看,對居住分散、居民多數為貧困人群的山區,應當采用分散、利用就地資源〈自然、人力和技術〕、應用適用技術、便于社區和群眾參與全過程〔決策、建設到管理)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。現代規模巨大的水利工程往往伴生一系列生態環境問題,而雨水集蓄利用卻不存在大的生態環境問題。要實現這些地區的可持續發展,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水資源可持續開發的新形式。
雨水集蓄供水是對雨水進行收集、儲存、凈化和調節利用的工程設施。在我國的西北和華北山區人們早就有打窖、蓄水供家庭使用的傳統,南方山區也有修建山塘解決缺水困難的實踐。
雨水集蓄供水系統多為分散式,主要由集水場、凈水構筑物、貯水池和取水設備等部分組成,具有規模小、投資少、見效快、易推廣、技術簡單、便于管理等特點,適用于多年平均降水量大于250mm的半干旱地區或經常發生季節性缺水的濕潤、半濕潤山丘地區,是解決當地農村生活用水的一個重要途徑。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施和管理要求。
(1)集水場和凈水構筑物。集水場分為屋頂集水場、地面集水場和屋頂與地面結合的集水場。屋頂集水場收集降落在屋頂的降水,在庭院內建混凝土集水場作為補充。屋面材質選用集流效率髙和無毒、無害的材料。混凝土集水場一般建成具有縱向坡度的條形集水區,其下游及兩側邊均修建用土料填筑并襯砌的邊垅。屋頂集水場可采用接水槽或在屋檐下的地面上修建匯流溝。混凝土集水場的匯流溝縱向坡度不小于1/100,斷面尺寸按匯流量計算。為了保證飲用水質符合規定要求,收集的雨水在流入貯水池前,應進行凈化處理。屋頂集水的凈水構筑物多采用粗濾池,內填粗濾料,出水管口處裝有篩網。地面集水水質較差,可因地制宜修建沉砂池、自然沉淀池、慢濾池、消毒等進行簡易凈化處理。
(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。在土層內修建的水窖,其形狀為口小內腔大,在巖層內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。當土質較軟弱時,可采用水池。水窖(窯)必須進行防滲處理,并修建頂蓋。水水窖(窯)的進水口應設閘板、攔污柵,并布置泄水道,在正常蓄水位處設置泄水管。根據不同地區的條件,北方主要推廣水窖等地下蓄水工程,以減少蒸發損失。黃土地區采用水窖的形式,可以充分利用黃土在干燥條件下的自穩特性,采用薄壁結構,節省建筑材料和資金。南方地區對用于生活供水的雨水集蓄系統,仍以水窖為主。對以灌溉為目的的雨水集蓄系統,則以水池為主。在沿海及海島地區,生活供水的蓄水建筑,以預制鋼絲網砂漿水罐或屋內鋼筋混凝土水池為主。近幾年的研究著重于針對不同地區條件提出雨水積蓄系統各部件的組裝配套技術,使雨水集蓄這樣分散實施的微型工程逐步走向規范化,進一步保證工程質量。為保證飲用水的水質衛生,貯水池中的水必須進行消毒,使水質達到GB 5749-85《生活飲用水衛生標準》或《農村實施(生活飲用水衛生標準)準則》的要求。消毒時,可采用間歇或連續投加消毒劑,要求消毒時間不少于30min,水中余氯含量量不低于 0.05mg/L。取水設備用吊桶直接取水會污染水質,可安裝手動泵人工取水或微型泵電動取水。生活用水量計算以全年人畜飲用水量按規劃時期內人口數、畜禽養殖數及用水定額進行計算。
(3)集水面積。雨水集蓄供水工程的集水面積應滿足按定額計算所得的用水量。計算貯水池的總容積可按式(5-1)計算:
V=KS (5-1)
式中V ― 貯水池總容積,m³;
K ― 反映調節作用的容積系數,半干旱地區可取0.8?1.0,濕潤地區可取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行應保持完好狀態,發現問題及時維修。包括水源工程窯(窖)工程的維護管理、蓄水池的維護管理、集水場維護管理、沉砂池維護管 理及水質管理、用水管理等。每年雨季前應清除沉砂池、沉淀池、貯水池的沉淀物和其他污物,平時應經常清掃樹葉等雜物,保持集水場、匯流溝的清潔衛生。為防止儲水池底部開裂,運行時應保留深度不小于20cm的底水。為保證水質符合規定要求,每次降雨時,應摒棄初期降雨受污染的徑流后再將集水引人凈水構筑物。貯水池內的水要定期進行水質檢驗,發現異常情況及時分析處理。





