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让雨水利用成为旱灾的终结者
发布日期: 2011-04-07  来源: 水环境研究所

 

题记:在一波还未平息,一波又来侵袭的旱灾退去之后,让我们重新审视一种始于玛雅文明,从我国秦汉时期延续至今实用而古老的技术——雨水利用。

面对旱灾之殇我们能做什么?

2010年,一场猝不及防的特大旱灾席卷了我国西南五省市,受灾人数超过5000万,经济损失达190亿,饮水困难人口1371万,河道干涸、大地龟裂、农田绝收、饮水困难……

面对旱灾之殇我们能做什么?

国家在思索,国家在行动!

2011年1月29日,中央指导“三农”工作的第8个中央一号文件由新华社受权发布,这个题为《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》的文件明确了新形势下的水利战略定位,制定和出台了一系列针对性强、覆盖面广、含金量高的加快水利改革发展的新政策、新举措。

在第十一届全国人民代表大会第四次会议上,温家宝总理所作的2011年政府工作报告中明确提出:“大兴水利,全面加强农业农村基础设施建设。重点加强农田水利建设、中小河流治理、小型水库和病险水闸除险加固以及山洪地质灾害防治。完善排灌设施,发展节水灌溉,加固河流堤防,搞好清淤疏浚,消除水库隐患,扩大防洪库容。通过几年努力,全面提高防汛抗旱、防灾减灾能力。” 这些举措进一步凸显了政府在“十二五”期间加快水利建设的决心。

根据中央一号文件,国家计划在未来十年内投资四万亿用于水利基础设施建设,对水利建设空前重视。如何抓住机遇切实解决旱涝灾害频发问题,扎实做好民生水利工作,作为一名水利工作者,值得我们深入思考。

雨水利用是一些地区的有效选择

我国人均水资源量2300m3,仅为世界人均占有量的1/4,居世界第109位,被列为世界13个贫水国之一。我国西北5省(自治区)面积占全国的1/3,水资源量却为全国的1/12,单位面积水资源量占全国平均水平的1/6。我国华北人均水资源多年平均量为704m3,海河流域人均量仅为343m3 ,为全国人均水资源量的15 %,其中河北省人均水资源量为256.3m3 ,为全国人均水资源量的11 %。

笔者认为,大多数人对水利建设的理解存在一个误区,提到水利建设,我们潜意识的第一反应就是拦河筑坝、兴库修渠,而事实上,由于地理条件限制,我国西北黄土高塬区、西南石灰岩溶和大石山区、华北山丘区、东南沿海岛屿等地并不具备修建这些骨干水利工程的条件。例如,西北、华北许多山区属于资源性缺水,地表水和地下水都极度缺乏。西南石灰岩溶和大石山区虽然全年降雨比较充沛,但85%的降雨集中在夏、秋两季,属于季节性缺水,此外,这些地区属于典型的喀斯特地貌,地表水系少,地下水埋藏深,有水蓄不住,“人在山上住,水在山下流,听水响,看水流,山上用水贵如油”是该地区的真实写照。我国沿海的石质丘陵山区及海岛由于缺乏淡水资源,近年来开展了水窖、水窑、水柜、坑道等方式的雨水蓄积利用,较好地解决了地理条件先天不足导致的水资源缺乏问题。

国外集雨水利用

雨水利用可追溯到公元前6000多年的阿滋泰克(Aztec)和玛雅文化时期,那时人们已把雨水用于农业生产和生活所需。公元前2000年的中东地区,在同干旱气候长期的斗争中,希腊人、阿拉伯人、以色列人积累了收集利用雨水的丰富经验。美国从20世纪80年代初就开始研究利用屋顶雨水集流系统解决家庭供水问题,1983-1993年,美国国际开发署资助了一项面向全球的雨水收集系统计划(RWCS),以后又建立了雨水收集信息中心(RWIC)和一个通讯网。日本是在城市中开展利用雨水规模最大的国家,所集蓄的雨水主要用于冲洗厕所、浇灌草坪,也用于消防和发生灾害时应急使用。20世纪80年代以来泰国开展的“泰缸”工程,建造了1200多万个2m2的家庭集流水泥水缸,解决了300多万农村人口的吃水问题。澳大利亚在农村及城市郊区的房屋旁,普遍建立用波纹钢板制作的圆形水仓,收集来自屋顶的雨水。加勒比海地区的雨水也是许多地方居民生活用水的主要来源,百慕大群岛80%以上的居民用水来自于雨水收集系统。在非洲肯尼亚的许多地区,联合国开发署和世界银行的农村供水和卫生项目把雨水存贮罐作为项目的一个重要内容,这种技术后来传到博茨瓦纳、纳米比亚、坦桑尼亚等地,带动了非洲雨水集蓄工程的发展。拉丁美洲的墨西哥Chiapass高原有较为完善的雨水收集系统,由铝制屋顶、梯形地下水池、过滤池、水泵等组成。

我国集雨水利用

早在2500多年前,我国安徽省寿县就修建了大型平原水库——芍陂,拦蓄雨水用于灌溉。秦汉时期,在汉水流域的丘陵地区还修建了串联式塘群,对雨水进行拦蓄与调节。20世纪80年代以来,我国开始实施许多雨水利用工程,如甘肃省的“121工程”(每户建100m2左右的雨水集流场,打2眼水窖,发展1处庭院经济)、“集雨节灌工程”,宁夏回族自治区的“窑窖工程”,内蒙古的“112工程”(一户人家建一处能够集蓄40m3左右雨水的旱井或水窖,发展2亩抗旱保收田),贵州的“渴望工程”和陕西省的“甘露工程”,以及中国妇女发展基金会2001年开始实施的“母亲水窖”公益项目,以及桂西北大石山区的“水柜”建设,以上这些集雨利用工程在应对资源性缺水方面发挥了重要作用。

正是由于这些水窖(柜)在延缓2010年西南特大干旱的灾情中扮演了重要角色,因此,我国各地对集雨窖(柜)的建设高度重视,如广西壮族自治区政府筹资24亿元在全区开展大石山区人畜饮水工程大会战。云南决定建设40万个“五小水利”工程,即小水窖、小坝塘、小水池、小沟渠和小抽水站。

我国集雨水利用发展的早期主要考虑人畜饮水解困,近年来,随着雨水集流工程大力开展,有效地缓解了各地群众的饮水困难,并为发展当地农业经济提供水支撑。然而,储存于水窖、水柜、坑塘中的雨水易受到固态废物碎屑(垃圾、动物粪便等)、空气沉降物、化肥、农药、车辆排放物以及其它由人类活动带来的污染,直接饮用会对人畜产生极大危害,因此,水质不安全问题日益受到我国各级政府重视,特别是中央一号文件提出“到2013年解决规划内农村饮水安全问题,‘十二五’期间基本解决新增农村饮水不安全人口的饮水问题”。

我院水环境研究所2002年承担了水利部科技创新重点项目,经过历时四年的技术攻关,开发了一种适用于农村的“生物慢滤水处理技术”,该技术将不同厚度、不同粒径级配的滤料分层铺设于处理装置中,通过调节水力停留时间,使得滤料表面形成一层致密的“生物粘膜”,通过“生物粘膜”的嗜菌作用达到出水水质不需要消毒处理的目的。大量的实验表明,该技术能有效去除农村饮用水中常见的污染物如悬浮物、细菌、有机物、氨氮、重金属等。该技术于2006年4月通过了成果鉴定,鉴定委员会对项目研究成果给予高度评价,认为课题组在生物慢滤的理论研究和技术应用方面有重要创新,建议有关部门加大支持力度,继续开展技术开发,建设示范工程,促进产业化。

2006-2009年,“生物慢滤水处理技术”在我国福建、四川两省开展了成果转化推广工作,尤其是福建省山涧水通过重力作用进入粗滤池,经过预处理对来水中大颗粒悬浮物等拦截后进入慢滤池,经过生物慢滤池物理、生化作用,出水收集在清水池中,通过配水管网向附近村民供水。该技术依靠地势节省了动力,依靠生物粘膜生化作用节省了药剂费,操作简单便于农民掌握,建设运行成本低,出水水质满足生活饮用水卫生标准,深受示范区农民欢迎。项目组在示范过程中对该技术进一步优化完善,提炼出了适用于不同水源条件、不同供水规模的“生物慢滤水处理工程”设计手册和设计图纸,为该技术在我国大规模推广奠定了基础。

     依托国家重大水专项课题“西北村镇集雨饮用水安全保障适用技术研究与示范”,水环境所又将“生物慢滤水处理技术”应用于西北地区的窖水处理,并自主研发了适用于一家一户的小型集雨水生物慢滤净化装置。

    目前,该技术正在湖北省秭归县进一步推广应用,并打算通过2011-2013年三年的时间,在贵州省毕节市、福建省邵武市、湖北省宜昌市进行大规模的工程推广,以期能在解决当地农民的饮水安全问题的基础上,以点带面带动该技术在全国广大农村地区应用。

 

 
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