《第2部分 雨水利用工程模式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2部分 雨水利用工程模式.doc（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2部分 雨水利用工程模式第2部分雨水利用工程模式目前国内外雨水资源开发利用主要集中在人畜生活用水、集流补灌农业生产、生态环境用水、城市雨洪利用及回灌地下水等几个方面。2.1雨水集蓄利用工程的组成 所谓雨水集蓄利用工程是指在干旱半干旱及其他缺水地区，将规划区内及周围的降雨进行汇集、存储、以便作为该地区水源加以有效利用的一种微型水利工程。它具有投资小、见效快、适合家庭经济等特点。雨水集蓄利用工程系统一般由集雨系统、净化系统、存储系统、输水系统、生活用水系统(解决人畜饮水及生活用水)及田间节水系统等部分组成。其系统构成如图01所示。图0-1 雨水集蓄利用工程系统图(一)集雨系统集雨系统主要是指收集
2、雨水的场地，按集雨方式可将集雨场分为自然集雨场和人工集雨场。自然集雨场主要是利用天然或其他已形成的集流效率高、渗透系数小、适宜就地集流的自然集流面集流。如东南沿海的海岛、石灰岩溶地区的局部地方及村庄、房舍、庭院、道路等可作为集流面集流。人工集雨场是指无可直接利用场地作为集流场的地方，而为集流专门修建人工场场地。如在华北、西北黄土高原丘陵山区的部分地区需利用专门的田块作为集蓄雨水的场地，将集蓄的雨水供其他田块使用。人工集流常用的集流防渗材料有混凝土、瓦(水泥瓦、机瓦、青瓦)、塑料薄膜、衬砌片(块)石、天然坡面夯实土等。(二)输水系统输水系统是将集雨场的雨水引入沉沙池的输水沟(渠)或管道。(三)净
3、化系统在所收集的雨水进入雨水存储系统之前，须经过一定的沉淀过滤处理，以去除雨水中的泥沙等杂质。常用的净化设施有：沉沙池、拦污栅等。(四)存储系统存储系统可分为蓄水池(水柜)、水窖、旱井、涝池和塘坝等。蓄水系统包括储水设施，净化设施，消力设施等。1、储水设施其作用就是存储雨水。西北、华北黄土高原一带，主要是建水窖（窑）和蓄水池。蓄水容积相对较小，窖（窑）和蓄水池使用的建筑材料可分为土窖、砖石窖、混凝土薄壳窖和水窖等。土窖施工方便，造价低，但容量相对较小，对土质要求较高。砖石窖较坚固耐用，容量也较大，但造价较高，施工难度较大。混凝土薄壳窖防渗性能好，寿命长，容量大，但造价较高，技术要求高，施工难度
4、较大。水窑为卧式全封闭的结构类型，容量大（80-200m3），长度不受限制，施工较方便，但窖底防渗处理要求高。各地可根据地形地貌特征，经济条件，施工技术水平和当地材料来选型。2、 净化设施在所收集的雨水进入存储系统之前，一般须经过一定的沉淀过滤处理，以除去雨水在汇集与输送过程中混进的泥沙等杂物。常用的净化设施有：沉沙池，栏污栅。3、 消力设施为了减轻进窖（窑）水流对窖底的冲刷，要在进水暗管（渠）的下方窖（窑）底上设置消力设施，根据进窖流量的大小，选用消力池或消力筐或设石板（混凝土板块）。(五)生活用水系统生活用水系统包括提水设施、高位水池、输水管道、水处理设施等。我国是一个水资源十分短缺的国家
5、，发展雨水集蓄利用技术对于解决干旱、半干旱地区的生活用水和农业的补充灌溉，促进农业生产，建设生态系统具有十分重要的作用和广阔的应用前景。2.2生活用水 雨水汇集是指利用天然或人工修筑的集流面汇集雨水形成的坡面地表径流以备高效利用。集流面及修筑材料的选择是雨水集流效率大小的关键。常见集流面处理方法有利用自然坡面、自然植被管理、地表处理和化学材料处理等，修筑材料有柏油、混凝土、铁皮、塑料薄膜、水泥土夯实、三七灰土夯实、原土夯实、化学材料等。集流效率随修筑材料不同而有所不同，根据甘肃省干旱半干旱地区雨水集蓄利用技术指南，柏油坡面集流效率为70，原土夯实坡面为23，混凝土坡面为75。目前雨水集流材料研
6、制虽取得较大进展，但仍存在诸多问题，如现有集流材料主要还是水泥、硬地面等，新型高效低成本绿色环保集流材料的研究与应用推广相对薄弱，人工修筑的各类集流面多限于庭院或试验区，亟待大规模推广应用。最初的雨水利用是从解决人畜饮水问题开始的，利用雨水解决人畜饮水已得到世界诸多国家的重视。例如利用雨水规模最大的泰国，20世纪80年代开展的“泰缸”工程，建造了1200多万个2m3的家庭集流水泥水缸，解决了300万农村人口的吃水问题；在非洲肯尼亚的许多地方，世界银行的农村供水和卫生项目把雨水存储利用作为该项目的一个重要内容，在学校、医院建造了许多10100m3的储水罐，这种技术后来被推广到非洲的许多地方，带动
7、了雨水集蓄利用工程的发展13；美国从20世纪80年代初就开始研究用屋顶雨水集流系统解决家庭生活用水问题，19831993年，USAID资助了一个面向全球的雨水收集系统计划（RWCS），以后又建成了雨水收集信息中心（RWIC）和通讯网；德国作为欧洲极力主张广泛进行雨水利用的国家之一，自1989年制定屋面雨水利用设施标准（DINI1989）以来，雨水利用技术已进入标准化、产业化阶段，并且逐步向集成化、综合化方向发展。在我国利用雨水解决人畜生活用水，已取得了丰硕的成果，展现出雨水集蓄利用的强大生命力。如甘肃省的“121”雨水集流工程，在不到2年的时间里，解决了130万人、118万头牲畜的饮水问题；青
8、海省已在干旱山村建成雨水集流井71625眼，总蓄水量达42万m3，基本解决了10.56万农村人口、15.7万头牲畜的饮水问题；据不完全统计，截至2000年底，全国共建成各种雨水集蓄利用工程1200万处，蓄水容积160亿m3，解决了3600万人及2500万头牲畜的饮水问题，为3000多万人创造了较为稳定的水源保障条件，使温饱问题有了坚实可靠的物质基础。图2-1家庭雨水主要用途图2-2生活利用雨水系统图2-3屋檐收集雨水图2-4 庭院收集雨水图2-5 雨水收集存贮图2-6 木桶作为雨水存贮设施图2-7 净化雨水存贮设施图2-8 我国北方一户一窖图2-9 庭院窖群2. 3农业生产用水 世界各国都有利
9、用雨水资源发展农业灌溉的例子，特别在严重干旱半干旱缺水地区，将有限的降水资源集中收集、储存和供给，从时空分布方面对降雨作了再分配，解决降雨季节与作物生长需水期不相一致的矛盾。雨水存储是将汇集的雨水径流加以储存，以缓解降雨在时间空间上供需错位的矛盾。在黄土高原地区使用较多的蓄水设施主要有水窖、蓄水池、塘坝和涝池等。水窖作为一种地下蓄水工程，其建筑简单，造价较低，主要用于人畜饮水和部分农田补灌，常见形式有圆柱型、球形、瓶型及烧杯型等，构筑防渗材料有红黏土、混凝土、水泥砂浆及塑料薄膜等，容积一般为3060m3。蓄水容积及防渗系数是蓄水设施建设中两个重要参数，涉及到土壤、地形、降雨、水文、技术经济等诸
10、多因子，其设计、规划与布局都关系到有限雨水资源的最优开发利用问题。目前蓄水设施的容积及防渗系数确定大多采用经验估算法，如可用日用水量乘以连旱天数求出蓄水设施容积等，缺乏科学性和合理性，尚无相对成熟的实用技术规范可供参考利用。图 2-10 雨水汇集农业利用系统图图 211 典型的混凝土集流面图 212 新型土壤固化剂集流面图213 水窖储存雨水图 214 南方蓄水池图 215 移动式蓄水设施2.4 生态环境用水 生态环境建设是边境建设可持续发展过程中一项重要内容，也是“西部大开发”中的重点建设项目。目前边境生态环境建设中所面临的一些重大科学问题，如严重的沙化、草场退化、土壤干层、造林成活率低、小
11、老树等，均直接或间接与区域水资源配置过程中仅重视生产和生活用水，而忽视生态环境保护与建设对水资源的需求，尚未考虑生态环境用水有关。因此，合理量化生态环境用水已成为水资源优化配置和生态环境建设中亟待解决的问题。（1）水土保持生态环境用水以小流域为治理单元，通过综合治理措施（生物措施、工程措施和耕作措施）来改善生态环境所消耗水资源量称为水土保持生态环境用水。常用计算方法主要有水文法和水保法两种。水文法是利用实测水、沙资料，建立降雨、产流及其产沙模型，利用模型计算某时期治理流域在未治理状态下的产流产沙量，并与同时期实测产流产沙量相比，求出水土保持措施减水量，扣除流域治理前后生产及生活用水增量，得到水
12、土保持生态环境用水量；水保法是从由下垫面条件改变而引起水沙变化的实际情况出发，根据各项水土保持措施的数量、质量及其蓄水拦沙指标等因素分别计算各项措施的用水量，进而计算水土保持措施综合利用水量。上述两种方法相比，水文法简单易用，对同流域使用效果较好，而水保法属于经验性统计方法，其计算精度依赖蓄水拦沙指标大小和各种治理措施数量、质量等，对区域范围使用效果较好。（2）植被生态环境用水植被是生态系统的主要生产者，其在维护生态环境和谐稳定等方面具有不可替代的作用，因此植被生态环境用水应该优先得到保证。同时由于水资源紧缺态势的加剧，人们对可再生性水资源的认识已从传统的地表水资源和地下水资源发展到立足于可利用的雨水资源和土壤有效水资源水平13，14，此水平已涵盖地带性植被用水范围，因而应将地带性植被用水纳入到总的植被生态环境用水中进行研究，以为以植被恢复为核心的生态环境建设提供科学理论依据和参考目标。图 216 坡面修复图 217 雨水造林图218 沟壑生态恢复图 219 秃峁变绿图220 再造山川秀美图 221 集雪修复8
