內蒙古牧區(qū)雨水回收利用

張宏凱 范艷妮

內蒙古工業(yè)大學土木工程學院 呼和浩特 010050

1.引言

在內蒙古牧區(qū)，由于草場的土地厚度較低，蓄水能力一般，所以草原牧民往往是在暴雨季節(jié)主要工作是防洪，暴雨過后，卻又因為缺少水源而到處挖井。不僅破壞草場，而且也不能很好地利用雨水，所以對于牧區(qū)而言，能夠收集并且利用雨水，能過很好的緩解牧民對水的需求，而且能夠很好地保護草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有利于牧區(qū)的發(fā)展。

2.必要性

（1）氣候

內蒙古牧區(qū)位于非季風區(qū)，年降水量均在400mm以下，屬于溫帶草原氣候。這種氣候具有明顯的大陸性，冬冷夏熱，氣溫年較差較大，最熱月平均氣溫在20℃以上，最冷月平均氣溫在-10℃以下。年平均降水量為200mm～450mm，集中在夏季，干燥程度不如沙漠氣候。

根據香港天文臺氣象資料顯示，選用了二連浩特的氣候資料，如下表：

表1 二連浩特氣候資料，香港天文臺表格

二連氣象站位于北緯43.7度，東經112.0度，海拔965米。從表格可以看出，看出內蒙古的降雨日數及降雨量主要分布在6、7、8月份。而且降雨量遠小于全球陸面平均的834mm，也小于亞洲陸面平均的740mm。由此可以得出內蒙古屬于溫帶干旱區(qū)，水資源缺乏一直是內蒙古一大難題。

牧區(qū)近些年對交通、住宿等基礎設施進行環(huán)境改善的同時，用水量和需水量急劇增加，造成了牧區(qū)水資源匱乏，水資源供需矛盾凸現成為牧區(qū)急需解決的問題。我們迫切需要尋找新的水源，而加大對雨水資源的利用成為主要途徑。

地理環(huán)境再加上沒有合理的規(guī)劃，使得整個牧區(qū)對雨水的回收利用仍處于初級階段。在持續(xù)干旱的地區(qū)，如果下起暴雨，土壤將不會吸收水分，因此發(fā)生洪災的可能性較大。

（2）水質

以內蒙古牧區(qū)為例，69.1%的地區(qū)都沒有地表水資源，因此必須使用地下水，但是由于地下水水質比較硬，所以并不是很適合直接飲用。內蒙古自治區(qū)面積約118.3萬平方公里，其地下水分布受氣候的影響，明顯有由東向西、由南向北減少的分帶性。內蒙古自治區(qū)多年降水量從東部的鄂倫春自治旗一帶486毫米向西至額濟納旗減至37毫米，蒸發(fā)量相應由1，000毫米增至3，000毫米以上。從東到西跨越半濕潤、半干旱、干旱三個氣候帶。在自然景觀上從森林草原向典型草原、荒漠草原、荒漠過渡。地下水沿此方向逐漸減少，含水層逐漸變薄，地下水資源逐漸貧乏。干旱、半干旱地下水水質特征逐漸明顯，如大陸鹽化逐漸加重，地下水中CL、SO4、Na離子與F、NO2含量逐漸增加，水質逐漸變壞等。

內蒙古自治區(qū)地下水主要靠降水入滲補給。雨水流失現象在內蒙古全境都普遍存在，而且近些年出現了更加嚴重化的趨勢。在牧場周圍，由于近年來草場退化，草場沙漠化的不斷加大，不僅雨水流失，而且也伴隨著大面積的水土流失。內蒙古雖然多數地區(qū)缺水，但雨水卻大都未經利用就白白排放，這暴露了我們在牧區(qū)規(guī)劃，市政建設理念和牧區(qū)管理方面的巨大失誤。

3.可行性

（1）技術可行性

水的回收利用技術經過幾十年的國內外研究已經相當成熟，并大面積的投入使用，回收的方式也根據當地環(huán)境條件各有不同。雨水的凈化過程包括化學、物理、生物等，都已經發(fā)展得較為完善；并且水回收利用從技術上而言已經不存在障礙，關鍵是如何大范圍的投入使用，并在牧區(qū)的層面進行統(tǒng)一設計，在大環(huán)境中取得更好的效益。

（2）經濟可行性

雨水蓄水池和分散的滲漏系統(tǒng)還可以降低牧區(qū)洪水壓力。與其他類型的供水方式相比，結合國際國內相關建設經驗，在工程的投入上，雨水回用工程投資費用是人畜飲水工程的1/5～1/2，是跨流域調水工程的1/8～1/6，是污水處理回用的1/10～1/6；在工程運行期間的花費和的后期維護費用上，雨水回用工程也是最小的。

綜上所述，雨水作為重要的淡水資源，得到了全世界各國廣泛的關注。同時也說明了雨水回收利用是很有必要的。隨著各個國家一些關于雨水回收的政策和法律的不斷出臺，使得雨水回收利用在國家層面得到了有力的保證，而且實踐證明，在技術、經濟上也具有很大的可行性。

4.牧區(qū)雨水回收利用措施及效益

（1）回收利用措施

雨水利用就手段來說包括直接利用和間接利用兩部分，直接利用是雨水集蓄凈化回用，間接利用是雨水滲透補充地下水。直接利用和間接利用的相輔相成就是所謂的雨水綜合利用。本文提出的系統(tǒng)為綜合利用。

在雨水資源管理與政策及宣傳方面做到以下幾點：

①建立雨水監(jiān)控系統(tǒng)：建立關于雨水資源和雨水質量方面的監(jiān)督研究網絡，使得對雨水的監(jiān)控更加有效，并為人們提供發(fā)放更多的可靠消息。

②制定法律及行業(yè)標準：內蒙古政府通過了符合人的健康標準的飲用水標準，并提出對環(huán)境有益的雨水供應方案。

③加大宣傳和教育范圍：雨水相關部門單位要政府部門提出對全體人民進行保護水資源的教育方案，來提高保護生態(tài)環(huán)境的意識。

（2）雨水集收利用系統(tǒng)的設計

雨水收集系統(tǒng)流程圖

圖1 雨水收集系統(tǒng)流程圖

這項雨水利用系統(tǒng)主要分為三部分即雨水的收集、處理和供應。從雨水的最初收集，到截污，再到儲存、過濾、滲透、提升，最后再到回用、控制都已經發(fā)展出了一整套的完整的產品及組裝式成套設備。以單個蒙古包作為研究對象，通過收集雨水到計算出可回收利用的雨水量。

①雨水收集

對象主要為蒙古包的屋面雨水、蒙古包周圍草原表面雨水以及牲畜飲水槽的雨水，經過過濾、消毒等使雨水達到能夠再次利用的標準，再利用自控水泵將清水池內的水輸送至蒙古包內衛(wèi)生間，牲畜飲水槽等。

七八月為雨水豐沛的季節(jié)，雨水量不僅能滿足當月的各項雜用水量，還能通過蓄積，滿足少雨月份的雜用水，足見牧區(qū)雨水利用的重要性。

②雨水凈化

生活用水和雨水應設置不同的收集管道和凈化系統(tǒng)。凈化池設置回水口使水形成回流，同時要盡可能地避免死水區(qū)。回水口設置清理隔柵，水池底適當鋪設鵝卵石，增加流水感。

通過以上措施減輕處理系統(tǒng)的污染物負荷。同時在蓄水池邊設置溢流口，避免造成暴雨期間雨水的漫溢。還有一種措施就是使用屋頂滯流，也就是在屋頂設置攔截雨水裝置，直接將雨水阻擋在屋頂，以此來削減洪峰流量以及徑流總量。屋頂滯流，首先是對屋頂做嚴格的防滲處理，之后，將周圍屋頂的雨水收集管與其相連通，當雨水匯集并蓄留在屋頂上時，通過流量控制閥控制排水的流量。

收集到的雨水輸送到泵站，經破碎機處理和格柵過濾器的初次過濾到達帶有水量感應器的水箱。水箱中的水經均勻分布的設備送入初沉池，在此，粘土與水分離沉降。除去粘土的水經水分配設備輸至化學濾池，再次過濾后運至第二沉池，二次沉降后的水存放于淡水箱，此時可將水經由氯化設備消毒殺菌處理并運送，以供給生活用水。

③雨水的輸送供應

雨水在輸送過程中，需要精確地控制和監(jiān)測雨水的速度、容量、頻率，這樣就使得雨水的分配使用更加合理，更加高效。

（3）牧區(qū)的雨水回收量及效益

①水回收利用的水量估算

通過收集儲存充沛的雨水資源，還可以補充干旱季節(jié)的雨水供給，進而可以平衡全年的雨水利用。根據蒙古包的特點、周圍牲畜圍欄及雨水回收利用系統(tǒng)的特點和要求，在區(qū)域內設計一座雨水收集裝置，雨水除污凈化等一系列設備則放置在蒙古包一側。該典型蒙古包占地面積為50㎡，周圍可利用進行雨水收集的草場占地1，000㎡，牲畜飲水槽（水槽通往雨水收集裝置）面積為20㎡。

a.根據雨水設計徑流總量公式計算：

W=10ψchyF

式中：W—雨水設計徑流總量（m3）；

ψc—雨量徑流系數；

hy—設計降雨厚度（mm），取400mm；（按內蒙古1961～1990年資料年平均得到）；

F—計算匯水面積（㎡）；

表2 雨水徑流量

由此可得：該獨立蒙古包的雨水徑流總量為2，652m3。

b.可回用雨水總量：

根據《雨水集蓄利用工程技術規(guī)范》（GBT50596-2010）中條規(guī)定雨水可回用雨水量公式計算：

則得到該單戶蒙古包區(qū)域內雨水回用收集面的收集雨水量為：2，254 t/y。

②內蒙古雨水回收效益

a.社會效益

通過牧區(qū)雨水的利用，避減了洪澇災害，增加了牧區(qū)供水。在改善水生態(tài)，營造親水、節(jié)水的牧區(qū)環(huán)境的同時，也讓人們提高了認識，形成了鼓勵用戶利用雨水的機制。使人們對雨水利用效益有了全面的認識，并認識到牧區(qū)雨水系統(tǒng)不僅保證了牧區(qū)的防洪安全，還具有改善生態(tài)環(huán)境等方面的效益。

b.生態(tài)效益

本文提出的雨水利用產生的生態(tài)效益包括兩方面：一方面增加了牧區(qū)的水資源承載力，大大緩解了牧區(qū)的缺水局面，增加了牧區(qū)的生態(tài)用水；另一方面雨水或者進入自然環(huán)境，產生滲透補充地下水，或者進入人工環(huán)境，通過循環(huán)利用，補充地下水源。

5.結論

本文通過研究單個蒙古包的雨水利用系統(tǒng)，結合中國牧區(qū)洪澇災害和水資源供需現狀，從而對內蒙古的雨水資源化利用的可行性做定性和定量的分析，最后提出有針對性的單個蒙古包的雨水收集、處理和利用方案，在一定深度上分析和論證了內蒙古雨水資源化利用的可行性。本文的主要結論如下：

（1）經計算得單戶蒙古包牧民的雨水利用量為2，652 t/y；

（2）內蒙古雨水資源化利用具有較大的可行性。內蒙古年平均降雨日數達123d，雨水可利用周期長，雨量大；

（3）產業(yè)前景良好，在加速經濟發(fā)展、促進就業(yè)、加快牧區(qū)化建設方面具有積極作用。

[1]香港天文臺,2015.

[2]陳玉恒.雨洪利用是城市解決水問題的必然選擇[J].南水北調與水利科技,2002,(05).

[3]宋磊,建筑中水安全利用研究[D],北京:清華大學,2009.

[4]中華人民共和國水利部,《雨水集蓄利用工程技術規(guī)范》(GBT50596-2010).2010.