1、雨水資源及其利用和灌溉需水量研究1、雨水資源我國(guó)的多年平均降雨量約為3對(duì)其開(kāi)發(fā)利用，是增加可用水資源量的重要措施降雨量10mm，1m2收集10L路面、屋頂可有效積水雨水資源管理理念變化1970s以前，城市雨水處理原則快速、高效的工程排水, 將雨水排除。擴(kuò)大雨水管道和城市河道橫斷面、減少糙率或開(kāi)發(fā)分洪渠道等。1970s后，雨水資源管理的理念 雨水蓄滲、緩排、利用等。使用法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多種手段, 從水量和水質(zhì)管理兩個(gè)角度, 通過(guò)工程以及非工程的多種措施實(shí)行生態(tài)排水, 使降水盡可能地進(jìn)入自然水循環(huán), 盡量減少進(jìn)入城市排水系統(tǒng), 促進(jìn)雨水的資源化利用, 減輕城市洪澇災(zāi)害、降低城市污水處理負(fù)荷和建設(shè)

2、費(fèi)用, 維護(hù)城市水循環(huán)的生態(tài)平衡。新加坡收集雨水于小水庫(kù) 2. 降雨徑流過(guò)程 垂向：降水、蒸發(fā)及土壤水分運(yùn)動(dòng)。 側(cè)向：包括坡面水流、壤中水流、地下水流及河槽水流。 降雨徑流的形成過(guò)程包括從降水到水流匯集至流域出口斷面的整個(gè)過(guò)程。一般要經(jīng)過(guò)：流域蓄滲、流域產(chǎn)流和河網(wǎng)匯流三個(gè)過(guò)程 降雨開(kāi)始后一段時(shí)間，除少量雨水落入河道而直接形成徑流， 大多數(shù)雨水降落在地表和植物葉枝上并不立即產(chǎn)生徑流，這部分雨水消耗于植物截留、下滲、填洼和蒸發(fā)； 當(dāng)流域中某一部位完成了流域蓄滲過(guò)程以后，如果降雨還在繼續(xù)，則會(huì)產(chǎn)生徑流匯入河網(wǎng)。徑流來(lái)源于四種補(bǔ)給途徑，它們是坡面漫流、壤中流、淺層地下徑流和深層地下徑流。 降雨植物截流

3、填洼下滲土壤容蓄坡面流壤中流淺層地下水流深層地下水流河岸調(diào)節(jié)河槽調(diào)節(jié)蓄滲過(guò)程產(chǎn)流過(guò)程河網(wǎng)匯流出口蒸 散降雨徑流過(guò)程概化圖雨水資源利用的途徑 跨流域分水嶺截洪 充分利用地形地貌條件，將水庫(kù)流域外不適宜建庫(kù)攔蓄的洪水，實(shí)施工程措施加以攔截，引入水庫(kù)。加強(qiáng)水源涵養(yǎng)，改善水環(huán)境通過(guò)水源涵養(yǎng)林建設(shè)等工程措施，提高水源的涵養(yǎng)量。實(shí)施地下水補(bǔ)給，增大地下水量 通過(guò)改善下墊面條件，將地表雨水充分下滲集蓄。分散水源的收集利用 主要是對(duì)于分散的雨水加以滯蓄，或引流集中使用，或引入地下補(bǔ)給地下水。雨水資源利用方式就地?cái)r蓄入滲利用水保工程技術(shù)：修筑水平梯田、水平溝、隔坡梯田、魚(yú)鱗坑、豐產(chǎn)溝、反坡梯田、集水面整地等工程

4、技術(shù), 使降雨就地?cái)r蓄入滲。 年降雨量450500 mm 的半干旱地區(qū), 其攔蓄功能與坡地相比: 水平梯田35100 mm/ a, 隔坡梯田2565 mm/ a, 水平溝1557 mm/ a。 水保耕作技術(shù)：帶狀間作技術(shù)、糧草等高帶狀輪作技術(shù)、等高耕作技術(shù)、水平溝耕作技術(shù)、溝壟耕作技術(shù)、入滲坑滲水孔耕作技術(shù)、蓄水聚肥耕作技術(shù)等。覆蓋抑制蒸發(fā)利用黑色覆蓋技術(shù)：利用秸稈等植物殘余或各種物質(zhì)燃燒后的灰分或廄肥直接覆蓋土壤表面。黑色覆蓋可減少蒸發(fā)1242 mm, 使播前土壤水分增加27. 5 mm。 白色覆蓋技術(shù)：塑料薄膜覆蓋。綠色覆蓋技術(shù)：種植植物, 減少?gòu)搅骱鸵种普舭l(fā)。減少土面蒸發(fā)量30% 40%

5、?；瘜W(xué)覆蓋技術(shù)：膠乳、石蠟、瀝青、石油等噴灑在地面上, 形成一種連續(xù)性薄膜, 切斷土壤毛細(xì)管, 阻止土壤水分通過(guò)。礫石覆蓋技術(shù)土壤覆蓋技術(shù)雨水富集疊加利用技術(shù)集流技術(shù)：庭院、路面、荒坡、塑料大棚棚面集雨等。塑料薄膜、混凝土、混合土、原土集水效率為59% , 58% , 13%, 9%。貯水技術(shù)：小水庫(kù)、塘壩、水窖等。水面上覆脂族醇等液態(tài)化學(xué)制劑, 輕質(zhì)水泥、聚苯乙烯、橡膠和塑料等制成板來(lái)抑制蒸發(fā)。雨水高效利用技術(shù)：輸水方法、節(jié)水灌溉方式、節(jié)水灌溉制度及先進(jìn)的集水農(nóng)業(yè)技術(shù)（保水劑、抗旱劑等）。管道輸水比土渠節(jié)水35%。國(guó)內(nèi)概況 山區(qū)水塘水庫(kù)蓄積雨水徑流，平原和淺山丘陵地下蓄水設(shè)施。 云南哀牢山區(qū)

6、的元城，海拔1493米，年降水量雖不少，但因靠近山脊缺少溪泉，縣城內(nèi)家家戶(hù)戶(hù)都用石砌屋頂做水池。在城區(qū)路面上每隔約300米，設(shè)一道鐵篦集水口，下面就是雨水池。北京市在城市雨水資源化利用方面的研究起步較早，提出了多種雨水利用方案： 滲透管滲透+排放：在地下埋透水管，四周填埋礫石，雨水貯存于管道和礫石間隙，不斷下滲。 中水利用+淺溝滲透：中水主要是利用水質(zhì)相對(duì)較好且容易收集的屋面雨水，處理后作為綠化、噴灑道路等雜用水的補(bǔ)充水源。高花壇+低綠地+淺溝滲透：這是一種逐級(jí)下滲的模式，下滲率高，工程造價(jià)甚至比雨水直接排放還要節(jié)省10%20%。國(guó)外概況 在中東、南阿拉伯以及北非降水量極少的地區(qū)，早在四千年之

7、前就出現(xiàn)了雨水收集系統(tǒng);德國(guó)城市雨水利用技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化階段，并逐步向集成化、綜合化方向發(fā)展;日本的雨水利用技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。上世紀(jì)80年代，積極推行雨水貯留滲透計(jì)劃。在公園、庭院、停車(chē)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等場(chǎng)所利用透水性柏油路、透水池、滲透管、滲透井等進(jìn)行貯雨滲透。如在降雨量69.3mm的地區(qū)，采用以上措施后，出流量由原來(lái)的37.59mm降至5.48mm。丹麥的城市地區(qū)主要通過(guò)屋頂收集雨水。每年能從居民屋頂收集645萬(wàn)m3雨水，相當(dāng)于居民用水量的22%，占市政總飲用水產(chǎn)量的7%。 3. 集雨面積計(jì)算 收集的水量需灌溉補(bǔ)充的水量徑流系數(shù)是一定匯水面積地面徑流量與降雨量的比值。受集雨面坡度、

8、集雨面材料性質(zhì)、降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)等，裸露地面的干濕北京高爾夫球場(chǎng)各區(qū)域年可收集雨水量趙慧芳，蘇德榮 （2008）一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球場(chǎng)每天平均耗水2000-2500m3。降雨充足地區(qū)每天需要灌溉水1200m3，干旱地區(qū)每天需要4000m3。三. 劣質(zhì)水的回收與利用劣質(zhì)水的來(lái)源與成分 水質(zhì)達(dá)不到草坪灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水。 生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)回歸水、咸水或微咸水 污水成分分析：pH 、固體含量、生化需氧量(BOD5) 、化學(xué)需氧量（COD) 生化需氧量：水體中的有機(jī)物經(jīng)微生物分解所消耗水中溶解氧的總量。通常采用一定體積的水樣在20條件下培養(yǎng)5天后，測(cè)定水體中溶解氧消耗的毫克數(shù)。 化學(xué)需氧量: 氧化劑氧化

9、水中有機(jī)污染物時(shí)所需的含氧量。值越高，表示水污染越嚴(yán)重。 城市每人每日排出的生活污水量為150400L，量與生活水平有關(guān)系。英國(guó)人150L，美國(guó)人950L。生活污水中含有大量有機(jī)物；也常含有病原菌、病毒和寄生蟲(chóng)卵；無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等。總的特點(diǎn)是含氮、含硫和含磷高,在厭氧細(xì)菌作用下，易生惡臭物質(zhì)。目前全國(guó)污水排放量已達(dá)693億m3，相當(dāng)于黃河年徑流量的1.5倍，預(yù)計(jì)2030年將超過(guò)850億m3；我國(guó)每年還有130億立方米的微咸水資源可供利用。為了確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，各地都在自發(fā)或被動(dòng)地利用劣質(zhì)水進(jìn)行灌溉；據(jù)2004年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)僅污水灌溉面積已達(dá)361.8萬(wàn)公頃

10、，占有效灌溉面積的6.4%。2. 劣質(zhì)水的處理污水輸送混合輸送系統(tǒng) 與雨水不分 傳統(tǒng)的、不科學(xué)分離輸送系統(tǒng) 排污與排水分開(kāi)市政污水處理首先采用格柵和沉砂等物理處理方法去除污水中的懸浮物和大顆粒的砂石，進(jìn)入沉淀池沉淀，然后再經(jīng)過(guò)缺氧、好氧的生物處理工藝降解廢水中的COD、氨氮和總磷等污染物。污水處理工藝a. 對(duì)于高濃度、酸性或堿性污水、高溫廢水等采用稀釋、中和、冷卻等方法進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié)；懸浮物含量超標(biāo)的污水采用格柵、篩網(wǎng)、石英砂、帆布等進(jìn)行過(guò)濾；含氰、硫、酚等有毒物質(zhì)廢水, 采用漂白粉、液氯和臭氧等氧化劑處理并除臭、脫色、殺菌，降低COD 含量。b. 建立生物氧化塘或污水庫(kù)。c. 人工濕地處理。d. 膜過(guò)濾生活污水直接灌溉農(nóng)田技術(shù)。e. 改進(jìn)取水裝置。即對(duì)渠道結(jié)構(gòu)加以改進(jìn), 以適應(yīng)污水灌溉防污的要求。目前, 多采用底孔排污、側(cè)向中孔引水、表層溢污的結(jié)構(gòu)。f. 微生物處理。3. 劣質(zhì)水的利用 處理后的劣質(zhì)水，依其處理程度，可用于地下水的回灌、綠地灌溉、工業(yè)過(guò)程用水、娛樂(lè)水體等。 通過(guò)實(shí)施灌溉技術(shù)和灌溉制度達(dá)到對(duì)劣質(zhì)水的高效安全利用。如污水灌溉制度（避開(kāi)關(guān)鍵生育期）， 灌水方式（清、污輪灌或混灌），作物品種選擇（污水中有害物質(zhì)在作物中的富集程度呈根、莖、葉、籽粒果實(shí)遞減規(guī)律, 因此食用根、莖、葉的蔬菜