第二节 雨水利用系统组成与规划

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、生态环境用水及蓄雨回补地下水等几个方面。

一、雨水集蓄利用工程系统的组成

雨水集蓄利用工程系统一般由汇流集雨系统、雨水传输系统、净化系统、存储系统、回用系统等部分组成。

1.汇流集雨系统

汇流集雨系统主要是指收集雨水的场地,按集雨方式可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,如村庄、房舍、庭院、道路等。

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地。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。

集雨场面积的大小要根据当地有效降水量、集雨面的集水性能(集流面材料不透水性能及集流面坡度)、水窖的容积、年水窖的重复利用率等因素确定。

2.雨水传输系统

雨水传输系统是将集雨场的雨水引入沉沙池的输水沟(渠)或管道。输水管道埋入地下,多用于人口密集、水质易受污染的城市中。输水沟(渠)可在山区输水中应用,结合传输雨水,搞好渠旁绿化美化建设,又可起到景观效果,渠旁步路,移步景异。输水沟(渠)有土渠,由混凝土、砖砌、砌石或塑膜衬砌的小明渠,具体根据各地地形条件,防渗材料及经济条件等,因地制宜地进行布置。

3.净化系统

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、过滤池、拦污栅等。

4.存储系统

存储系统可分为蓄水池、水窖、水窑、旱井、涝池和塘坝等。

5.回用系统

回用系统包括生活用水系统和田间节水系统。

生活用水系统方式可回用于浇花、灌溉菜田、冲厕所、冲洗路面、河道景观、人畜饮水等,包括提水设施、高位水池、输水管道、水净化设施等。

田间节水系统包括节水灌溉系统、农艺节水措施及雨养灌溉等。节水灌溉系统包括首部提水设备、输水管道、田间灌水器等,常用的田间节水灌溉形式有坐水种、膜下灌、喷滴灌等;田间农艺节水措施有地膜覆盖、选用抗旱品种等;雨养灌溉是采用台地等收集雨水方式适时灌水。

二、雨水集蓄利用工程规划

1.基本资料收集与分析

为了根据具体情况因地制宜地做好雨水集蓄利用工程的规划,应先进行基本资料的收集,主要包括降水量、地形、庭院及屋面面积、集流面性质,以及人口、牲畜数、集雨补灌作物种类及面积,已建成的集雨蓄水设施规模等。

(1)降水资料。资料包括工程地点的多年平均、保证率为50%、75%及95%的年降雨量。工程地点附近有气象站或雨量站且资料年限不少于10年时,可收集实测资料并进行统计分析计算。当实测资料不具备或不充分时可根据当地降雨量等值线图进行查算。

(2)地形资料。一般可不要求地形图,但应有集流面、蓄水设施及灌溉土地之间的相对高差资料。

(3)集水面资料。对房屋屋面、庭院、计划作为集水面的公路、乡村道路、场院及天然坡面等投影面积进行量测。同时,对工程范围内已建的雨水集流面性质、面积、蓄水设施的种类、数量及容积进行调查。

(4)需水对象资料。对工程范围内的人口、大小牲畜数进行调查,并对今后10年内的发展数字作出预测。同时,对雨水集蓄利用工程灌溉作物种类、树种及其面积进行调查。

(5)其他资料。其他资料包括当地社会经济状况、建筑材料、道路交通、当地建筑材料的数量与分布地点等。

2.集雨工程规划原则

各地的规划、选点基本应体现因地制宜、合理布局的准则,要点如下:

(1)雨水集蓄利用工程规划应首先了解规划区现有的水利设施状况、自然经济条件,并结合当地经济的发展规划,力求做到因地制宜、合理布局。

(2)雨水集蓄利用规划工程应集中连片,注重实效,避免重复建设。

(3)工程的规模与分布的数量、类型应根据规划区的水资源循环、补给与排泄条件、当地种植作物的需水量、需水关键时期及需要灌溉的面积等资料来确定,着重解决好作物的保苗水、保命水。

(4)蓄水工程选址要具备集水容易、引蓄方便的条件,按照少占耕地、安全可靠、来水充足、水质符合要求、经济合理的原则进行,同时还要考虑到管理方便和便于发展庭院经济的特点,优先选择在房前屋后的适宜位置。

(5)水源一般采用自然坡面、屋面集雨,有条件的地方最好能选择靠近泉水、引水渠、溪沟、道路边沟等便于引蓄天然径流的场所,如无引蓄天然径流条件的,需开辟新的集雨场,修建引洪沟引水。

选择水源的总原则应是:要具有能最大限度拦蓄地面、屋面、路面和场院径流、引蓄泉水及为其他水利工程提供补充水量的条件。集雨面积的大小应根据当地径流的特点及水窖(水池、水柜、水塘等)的容积来确定。对于集流效率较低的下垫面可采取人工措施,减少地面入渗,保证在需水前的雨季使各水窖能基本蓄满水。

(6)地质条件方面,应避开滑坡体、高边坡和泥石流危害地段,基础宜选在坚实土层或完整的岩基之上;不能建在地下水出露的地方,以免承压水的扬压力对水池底板造成破坏。

(7)在地形的选择方面,田间地头的小水窖宜选在地形陡峭的坡脚平台处,封闭式(地埋式)蓄水工程宜选在离用水位置稍高的山坡或台地上,尽可能不占用耕地。

3.集雨工程规划内容

(1)基本情况分析,降雨资源、地形地貌及集流面状况、社会经济条件。

(2)可行性论证,规划目标及建设集雨利用工程的必要性和可行性分析。

(3)需水分析,人畜饮用水、发展庭院经济及大田节水灌溉需水量分析。

(4)集流面确定,在水量供需平衡的基础上,选择各类集流面并确定相应的面积。

(5)蓄水工程规划,蓄水工程类型、数量及蓄水量。

(6)供水及灌溉工程规划,灌溉方式选择及规划。

(7)工程建设费用与国家、地方和群众投入分析以及工程效益分析。

(8)实施措施,雨水集蓄利用工程规划还应对工程地点选择、工程布置做出具体规划。