雨水集蓄利用有着悠久的历史。近几十年来,随着全世界水资源供需矛盾的日益加 剧,雨水集蓄利用在很多国家和地区迅速复兴和发展。世界各国都有集蓄雨水解决生活用水的实例,其中德国是开展此项工程最好的国家之一,其雨水利用技术已进人标准化、产业化阶段,并逐步向集成化、综合化方向发展。而我国在这方面的研究起步较晚,从20世纪80年代起才开展雨水集蓄利用技术和水资源持续发展问题的研究,但近年来进展很快。特别是北京在严重缺水形势下,加快了雨水集蓄利用技术方面的研究,其他城市也相继开展研究。目前,雨水集蓄供水工程已遍及全国近半数省(自治区、直辖市、产生了明显的社会效益、经济效益和生态效益。

由于自然地理等诸多因素的影响,我国农村地区仍存在着不同程度的饮水困难,主要分布在西北、华北和西南缺水山区,以及沿海石质丘陵山区和海岛。加快这些地区的雨水集蓄工程建设,是迫切需要解决的问题。凡年有效降水量在250mm以上的地区,都可开发雨水资源,除解决生活用水外还可发展庭院经济,其开发利用前景广阔。

在一些地区,雨水集蓄利用还是水资源开发利用不可替代的形式。从可持续发展的观点看,对居住分散、居民多数为贫困人群的山区,应当采用分散、利用就地资源〈自然、人力和技术〕、应用适用技术、便于社区和群众参与全过程〔决策、建设到管理)的解决方法。与集中的骨干水利工程比较,雨水集蓄利用工程恰恰具有这些特点。现代规模巨大的水利工程往往伴生一系列生态环境问题,而雨水集蓄利用却不存在大的生态环境问题。要实现这些地区的可持续发展,雨水集蓄利用是一种不可替代的选择。因此,雨水集蓄利用工程是缺水山区水资源可持续开发的新形式。

雨水集蓄供水是对雨水进行收集、储存、净化和调节利用的工程设施。在我国的西北和华北山区人们早就有打窖、蓄水供家庭使用的传统,南方山区也有修建山塘解决缺水困难的实践。

雨水集蓄供水系统多为分散式,主要由集水场、净水构筑物、贮水池和取水设备等部分组成,具有规模小、投资少、见效快、易推广、技术简单、便于管理等特点,适用于多年平均降水量大于250mm的半干旱地区或经常发生季节性缺水的湿润、半湿润山丘地区,是解决当地农村生活用水的一个重要途径。在北方缺水城市如天津、北京及南方城市等,搜集屋面雨水作为城市杂用水,如小区绿化、浇散道路、景观用水等。下面简要介绍雨水集蓄供水的设施和管理要求。

(1)集水场和净水构筑物。集水场分为屋顶集水场、地面集水场和屋顶与地面结合的集水场。屋顶集水场收集降落在屋顶的降水,在庭院内建混凝土集水场作为补充。屋面材质选用集流效率髙和无毒、无害的材料。混凝土集水场一般建成具有纵向坡度的条形集水区,其下游及两侧边均修建用土料填筑并衬砌的边垅。屋顶集水场可采用接水槽或在屋檐下的地面上修建汇流沟。混凝土集水场的汇流沟纵向坡度不小于1/100,断面尺寸按汇流量计算。为了保证饮用水质符合规定要求,收集的雨水在流入贮水池前,应进行净化处理。屋顶集水的净水构筑物多采用粗滤池,内填粗滤料,出水管口处装有筛网。地面集水水质较差,可因地制宜修建沉砂池、自然沉淀池、慢滤池、消毒等进行简易净化处理。

(2)贮水池。贮水池有水窖、水窑、水池等类型。雨水集蓄供水一般采用水窖或水窑。水窖是地下式贮水池。在土层内修建的水窖,其形状为口小内腔大,在岩层内修建的水窖多采用宽浅形式。水窑是在崖面上开挖的贮水池.其形状有窑洞状、隧洞状等。当土质较软弱时,可采用水池。水窖(窑)必须进行防渗处理,并修建顶盖。水水窖(窑)的进水口应设闸板、拦污栅,并布置泄水道,在正常蓄水位处设置泄水管。根据不同地区的条件,北方主要推广水窖等地下蓄水工程,以减少蒸发损失。黄土地区采用水窖的形式,可以充分利用黄土在干燥条件下的自稳特性,采用薄壁结构,节省建筑材料和资金。南方地区对用于生活供水的雨水集蓄系统,仍以水窖为主。对以灌溉为目的的雨水集蓄系统,则以水池为主。在沿海及海岛地区,生活供水的蓄水建筑,以预制钢丝网砂浆水罐或屋内钢筋混凝土水池为主。近几年的研究着重于针对不同地区条件提出雨水积蓄系统各部件的组装配套技术,使雨水集蓄这样分散实施的微型工程逐步走向规范化,进一步保证工程质量。为保证饮用水的水质卫生,贮水池中的水必须进行消毒,使水质达到GB 5749-85《生活饮用水卫生标准》或《农村实施(生活饮用水卫生标准)准则》的要求。消毒时,可采用间歇或连续投加消毒剂,要求消毒时间不少于30min,水中余氯含量量不低于 0.05mg/L。取水设备用吊桶直接取水会污染水质,可安装手动泵人工取水或微型泵电动取水。生活用水量计算以全年人畜饮用水量按规划时期内人口数、畜禽养殖数及用水定额进行计算。

(3)集水面积。雨水集蓄供水工程的集水面积应满足按定额计算所得的用水量。计算贮水池的总容积可按式(5-1)计算:

V=KS         (5-1)

式中V ― 贮水池总容积,m³;

K ― 反映调节作用的容积系数,半干旱地区可取0.8〜1.0,湿润地区可取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运行应保持完好状态,发现问题及时维修。包括水源工程窑(窖)工程的维护管理、蓄水池的维护管理、集水场维护管理、沉砂池维护管 理及水质管理、用水管理等。每年雨季前应清除沉砂池、沉淀池、贮水池的沉淀物和其他污物,平时应经常清扫树叶等杂物,保持集水场、汇流沟的清洁卫生。为防止储水池底部开裂,运行时应保留深度不小于20cm的底水。为保证水质符合规定要求,每次降雨时,应摒弃初期降雨受污染的径流后再将集水引人净水构筑物。贮水池内的水要定期进行水质检验,发现异常情况及时分析处理。