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文檔簡介
二.雨水資源及其利用1、雨水資源我國的多年平均降雨量約為6.19萬億m3對其開發(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、屋頂可有效積水二.雨水資源及其利用我國的多年平均降雨量約為6.19萬億m1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)管理兩個角度,通過工程以及非工程的多種措施實行生態(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)費用,維護(hù)城市水循環(huán)的生態(tài)平衡。雨水資源管理理念變化1970s以前,城市雨水處理原則——快速2灌溉需水量課件3灌溉需水量課件4灌溉需水量課件5新加坡收集雨水于小水庫新加坡收集雨水于小水庫62.降雨徑流過程
垂向:降水、蒸發(fā)及土壤水分運動。
側(cè)向:包括坡面水流、壤中水流、地下水流及河槽水流。降雨徑流的形成過程包括從降水到水流匯集至流域出口斷面的整個過程。一般要經(jīng)過:流域蓄滲、流域產(chǎn)流和河網(wǎng)匯流三個過程
2.降雨徑流過程7降雨開始后一段時間,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程以后,如果降雨還在繼續(xù),則會產(chǎn)生徑流匯入河網(wǎng)。徑流來源于四種補給途徑,它們是坡面漫流、壤中流、淺層地下徑流和深層地下徑流。降雨開始后一段時間,除少量雨水落入河道而直接形成徑流,大多8降雨植物截流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)蓄滲過程產(chǎn)流過程河網(wǎng)匯流出口蒸散降雨徑流過程概化圖降雨植物截流坡面流河岸調(diào)節(jié)蓄滲過程產(chǎn)流過程河網(wǎng)匯流出蒸9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,將水庫流域外不適宜建庫攔蓄的洪水,實施工程措施加以攔截,引入水庫。加強水源涵養(yǎng),改善水環(huán)境
通過水源涵養(yǎng)林建設(shè)等工程措施,提高水源的涵養(yǎng)量。實施地下水補給,增大地下水量
通過改善下墊面條件,將地表雨水充分下滲集蓄。分散水源的收集利用
主要是對于分散的雨水加以滯蓄,或引流集中使用,或引入地下補給地下水。雨水資源利用的途徑10雨水資源利用方式就地攔蓄入滲利用
水保工程技術(shù):修筑水平梯田、水平溝、隔坡梯田、魚鱗坑、豐產(chǎn)溝、反坡梯田、集水面整地等工程技術(shù),使降雨就地攔蓄入滲。年降雨量450~500mm的半干旱地區(qū),其攔蓄功能與坡地相比:水平梯田35~100mm/a,隔坡梯田25~65mm/a,水平溝15~57mm/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。雨水資源利用方式11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)12~42mm,使播前土壤水分增加27.5mm。
白色覆蓋技術(shù):塑料薄膜覆蓋。 綠色覆蓋技術(shù):種植植物,減少徑流和抑制蒸發(fā)。減少土面蒸發(fā)量 30%~40%。 化學(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。 礫石覆蓋技術(shù) 土壤覆蓋技術(shù)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)12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、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%。雨水富集疊加利用技術(shù)13國內(nèi)概況
山區(qū)——水塘水庫蓄積雨水徑流, 平原和淺山丘陵——地下蓄水設(shè)施。
云南哀牢山區(qū)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)家家戶戶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充水源。 高花壇+低綠地+淺溝滲透:這是一種逐級下滲的模式,下滲率高,工程造價甚至比雨水直接排放還要節(jié)省10%~20%。國內(nèi)概況14國外概況
在中東、南阿拉伯以及北非降水量極少的地區(qū),早在四千年之前就出現(xiàn)了雨水收集系統(tǒng);德國城市雨水利用技術(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劃。在公園、庭院、停車場、運動場等場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,出流量由原來的37.59mm降至5.48mm。丹麥的城市地區(qū)主要通過屋頂收集雨水。每年能從居民屋頂收集645萬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%。國外概況15灌溉需水量課件16灌溉需水量課件173.集雨面積計算
收集的水量需灌溉補充的水量3.集雨面積計算收集的水量需灌溉補充的水量18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、集雨面材料性質(zhì)、降雨強度、降雨歷時等,裸露地面的干濕徑流系數(shù)是一定匯水面積地面徑流量與降雨量的比值。19北京高爾夫球場各區(qū)域年可收集雨水量趙慧芳,蘇德榮(2008)一個標(biāo)準(zhǔn)球場每天平均耗水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。北京高爾夫球場各區(qū)域年可收集雨水量趙慧芳,蘇德榮(200820三.劣質(zhì)水的回收與利用劣質(zhì)水的來源與成分 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:氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時所需的含氧量。值越高,表示水污染越嚴(yán)重。三.劣質(zhì)水的回收與利用21城市每人每日排出的生活污水量為150—400L,量與生活水平有關(guān)系。英國人150L,美國人950L。生活污水中含有大量有機(jī)物;也常含有病原菌、病毒和寄生蟲卵;無機(jī)鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等。總的特點是含氮、含硫和含磷高,在厭氧細(xì)菌作用下,易生惡臭物質(zhì)。城市每人每日排出的生活污水量為150—400L,量與生活水平22目前全國污水排放量已達(dá)693億m3,相當(dāng)于黃河年徑流量的1.5倍,預(yù)計2030年將超過850億m3;我國每年還有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)或被動地利用劣質(zhì)水進(jìn)行灌溉;據(jù)2004年統(tǒng)計,全國僅污水灌溉面積已達(dá)361.8萬公頃,占有效灌溉面積的6.4%。
目前全國污水排放量已達(dá)693億m3,相當(dāng)于黃河年徑流量的1.232.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。2.劣質(zhì)水的處理混合輸送系統(tǒng)與雨水不分傳統(tǒng)的、不科學(xué)24污水處理工藝a.對于高濃度、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。c.人工濕地處理。d.膜過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。污水處理工藝25灌溉需水量課件263.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)過程用水、娛樂水體等。
通過實施灌溉技術(shù)和灌溉制度達(dá)到對劣質(zhì)水的高效安全利用。如污水灌溉制度(避開關(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、籽粒果實遞減規(guī)律,因此食用根、莖、葉的蔬菜和薯類等應(yīng)杜絕污灌)微咸水的灌溉技術(shù):混灌,輪灌,施改良劑等;作物品種與栽培管理。3.劣質(zhì)水的利用27
不灌 咸水灌溉 堿水灌溉 <1g/l 2-4g/l 4-6g/l 冬小麥 56 323 242 195 301玉米 156 370 315 269 386咸水、堿性水灌溉作物產(chǎn)量(方生等,1993) 不灌 咸水灌溉 堿水灌溉 <284.水資源的社會經(jīng)濟(jì)條件水資源一種社會經(jīng)濟(jì)資源,可更新,但緊缺加強水資源科學(xué)管理,提高節(jié)水意識;利用經(jīng)濟(jì)杠桿控制水資源利用;加強執(zhí)法力度;實行用水許可證制度;鼓勵用雨水和劣質(zhì)水灌溉綠地和草坪。4.水資源的社會經(jīng)濟(jì)條件29第四節(jié)草坪灌溉需水量草坪草類型與特點 冷季型耐寒。 暖季型耐熱、耐旱、耐踐踏。規(guī)劃設(shè)計草坪灌溉系統(tǒng)時,考慮水源、水質(zhì)、灌水次數(shù)、草種及品種、土壤類型、地形、生長季節(jié)、種植密度、使用功能等。根據(jù)草坪的需水規(guī)律灌溉。草坪草的耗水量因品種、環(huán)境、土壤水分狀況、管理養(yǎng)護(hù)條件以及病蟲害等不同。高羊茅最大耗水量可超過12mm,而野牛草、狗牙根、結(jié)縷草較小。最佳灌水時間清晨。第四節(jié)草坪灌溉需水量草坪草類型與特點30二.草坪需水量的概念草坪消耗土壤水分的途徑:植株間土壤的蒸發(fā)和草坪草的蒸騰,兩部分之和稱之為蒸發(fā)蒸騰量或蒸散量。草坪需水量:在草坪草正常生育狀況條件下,在整個綠期或一年的蒸散量,以mm表示。為了估算植物需水量,在需水量中引入了參考作物需水量,參考作物系指一種理想的作物,1997年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)所定義的參考植物蒸發(fā)蒸騰量為:高度均勻一致(8-15cm),生長旺盛、無病蟲害,完全覆蓋地面,土壤水分充分供應(yīng)條件下的綠色矮稈植物的蒸發(fā)蒸騰量。二.草坪需水量的概念31參考作物蒸發(fā)蒸騰量的計算方法主要有:蒸發(fā)皿法、布萊尼-克萊多(Blaney-Criddle)法、彭曼(Penman)綜合法蒸發(fā)皿法:蒸發(fā)皿系數(shù)為0.35-0.85,平均0.70參考作物蒸發(fā)蒸騰量的計算方法主要有:蒸發(fā)皿法:蒸發(fā)皿系數(shù)為032布萊尼-克萊多(Blaney-Criddle)法布萊尼-克萊多(Blaney-Criddle)法33灌溉需水量課件34彭曼(Penman)綜合法彭曼(Penman)綜合法35灌溉需水量課件36三.植物實際需水量的估算三.植物實際需水量的估算37作物系數(shù)(Kc):不同發(fā)育期中需水量與可能蒸散量之比值(作物需水量和參考需水量的比值)。ETcrop值通過試驗可以獲得,ET0值根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料用經(jīng)驗公式計算。取決于植物種類、品種、生長階段和氣候條件,暖季型草坪草的作物系數(shù)0.5-0.7,冷季型0.6-0.8前期由小到大,生長旺盛時期達(dá)到最大值,后期逐漸減小作物系數(shù)(Kc):不同發(fā)育期中需水量與可能蒸散量之比值(作物38一般情況下,草坪草的需水量為2.5-7.5mm/d,典型草坪需水量為水面蒸發(fā)的50%-80%。一般情況下,草坪草的需水量為2.5-7.5mm/d,典型草坪39灌溉需水量課件40灌溉需水量課件41灌溉需水量課件42灌溉需水量課件43草坪需水量與作物、林木和牧草不同,以草坪的質(zhì)量來衡量生長和生產(chǎn)性能。草坪需水量是指在滿足一定質(zhì)量要求的條件下,草坪草正常生長所需要的最小蒸發(fā)蒸騰量。不同類型的草坪水分需求不同,主要是植株蒸騰。草坪需水量與作物、林木和牧草不同,以草坪的質(zhì)量來衡量生長和生44四.影響草坪需水量的因素坪床土壤肥力兩月施N5g/m2比每月施N5g/m2一 年少用水340mm。修剪情況匍匐翦股穎修剪高度0.7cm→2.5cm, 用水量增加50%。灌溉灌水量大、次數(shù)多,需水量大四.影響草坪需水量的因素45五.草坪需水量的測定
根據(jù)水分平衡原理測定
W2–W1=I+R–ET–SW1—時段初草坪根層土壤含水量(mm);W2—時段末草坪根層土壤含水量(mm);I—時段內(nèi)的灌水量(mm);I—時段內(nèi)的有效降水量(mm);ET—時段內(nèi)草坪蒸發(fā)蒸騰量(mm);S—時段內(nèi)從草坪根層底部滲漏的水量(mm)。五.草坪需水量的測定46蒸滲儀結(jié)構(gòu)示意圖蒸滲儀結(jié)構(gòu)示意圖47六種草坪草的年蒸散量(趙炳祥等,2003)六種草坪草的年蒸散量(趙炳祥等,2003)48六種草坪草生長季平均作物系數(shù)(趙炳祥等,2003)六種草坪草生長季平均作物系數(shù)(趙炳祥等,2003)49六.草坪灌溉需水量的估算灌溉需水量
草坪灌溉需水量就是草坪需水量與有效降雨量之差:
IR=ETcrop–Pe IR—灌溉需水量(mm); Pe—有效降雨量(mm);六.草坪灌溉需水量的估算502.有效降雨量的確定
儲存在植物根系帶土壤中的降雨量:
Pe
=P–(R+E+D) P—總降雨量(mm); R—地表徑流量(mm); E—蒸發(fā)量(mm); D—深層滲漏量(mm)。各個參數(shù)難以準(zhǔn)確確定,可以以經(jīng)驗公式估算
月總降雨量P>75mm:Pe=0.8P-25
月總降雨量P<75mm:Pe=0.6P-102.有效降雨量的確定51北京地區(qū)六種草坪草的灌水需要量計算年降水量為644mm,滲漏系數(shù)平均值為0.4,忽略徑流系數(shù)→可被利用的降雨量為386.4mm.北京地區(qū)六種草坪草的灌水需要量計算52確定了草坪的灌溉需水量,根據(jù)降雨量預(yù)報和不同生長階段的需水情況,制定灌溉計劃:每次的灌水量;灌水時間(開始時間和延續(xù)時間);灌水周期(當(dāng)土壤水分達(dá)到允許虧缺含水量時 所需要的時間)。確定了草坪的灌溉需水量,根據(jù)降雨量預(yù)報和不同生長階段的需水情53二.雨水資源及其利用1、雨水資源我國的多年平均降雨量約為6.19萬億m3對其開發(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、屋頂可有效積水二.雨水資源及其利用我國的多年平均降雨量約為6.19萬億m54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)管理兩個角度,通過工程以及非工程的多種措施實行生態(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)費用,維護(hù)城市水循環(huán)的生態(tài)平衡。雨水資源管理理念變化1970s以前,城市雨水處理原則——快速55灌溉需水量課件56灌溉需水量課件57灌溉需水量課件58新加坡收集雨水于小水庫新加坡收集雨水于小水庫592.降雨徑流過程
垂向:降水、蒸發(fā)及土壤水分運動。
側(cè)向:包括坡面水流、壤中水流、地下水流及河槽水流。降雨徑流的形成過程包括從降水到水流匯集至流域出口斷面的整個過程。一般要經(jīng)過:流域蓄滲、流域產(chǎn)流和河網(wǎng)匯流三個過程
2.降雨徑流過程60降雨開始后一段時間,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程以后,如果降雨還在繼續(xù),則會產(chǎn)生徑流匯入河網(wǎng)。徑流來源于四種補給途徑,它們是坡面漫流、壤中流、淺層地下徑流和深層地下徑流。降雨開始后一段時間,除少量雨水落入河道而直接形成徑流,大多61降雨植物截流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)蓄滲過程產(chǎn)流過程河網(wǎng)匯流出口蒸散降雨徑流過程概化圖降雨植物截流坡面流河岸調(diào)節(jié)蓄滲過程產(chǎn)流過程河網(wǎng)匯流出蒸62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,將水庫流域外不適宜建庫攔蓄的洪水,實施工程措施加以攔截,引入水庫。加強水源涵養(yǎng),改善水環(huán)境
通過水源涵養(yǎng)林建設(shè)等工程措施,提高水源的涵養(yǎng)量。實施地下水補給,增大地下水量
通過改善下墊面條件,將地表雨水充分下滲集蓄。分散水源的收集利用
主要是對于分散的雨水加以滯蓄,或引流集中使用,或引入地下補給地下水。雨水資源利用的途徑63雨水資源利用方式就地攔蓄入滲利用
水保工程技術(shù):修筑水平梯田、水平溝、隔坡梯田、魚鱗坑、豐產(chǎn)溝、反坡梯田、集水面整地等工程技術(shù),使降雨就地攔蓄入滲。年降雨量450~500mm的半干旱地區(qū),其攔蓄功能與坡地相比:水平梯田35~100mm/a,隔坡梯田25~65mm/a,水平溝15~57mm/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。雨水資源利用方式64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)12~42mm,使播前土壤水分增加27.5mm。
白色覆蓋技術(shù):塑料薄膜覆蓋。 綠色覆蓋技術(shù):種植植物,減少徑流和抑制蒸發(fā)。減少土面蒸發(fā)量 30%~40%。 化學(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。 礫石覆蓋技術(shù) 土壤覆蓋技術(shù)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)65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、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%。雨水富集疊加利用技術(shù)66國內(nèi)概況
山區(qū)——水塘水庫蓄積雨水徑流, 平原和淺山丘陵——地下蓄水設(shè)施。
云南哀牢山區(qū)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)家家戶戶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充水源。 高花壇+低綠地+淺溝滲透:這是一種逐級下滲的模式,下滲率高,工程造價甚至比雨水直接排放還要節(jié)省10%~20%。國內(nèi)概況67國外概況
在中東、南阿拉伯以及北非降水量極少的地區(qū),早在四千年之前就出現(xiàn)了雨水收集系統(tǒng);德國城市雨水利用技術(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劃。在公園、庭院、停車場、運動場等場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,出流量由原來的37.59mm降至5.48mm。丹麥的城市地區(qū)主要通過屋頂收集雨水。每年能從居民屋頂收集645萬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%。國外概況68灌溉需水量課件69灌溉需水量課件703.集雨面積計算
收集的水量需灌溉補充的水量3.集雨面積計算收集的水量需灌溉補充的水量71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、集雨面材料性質(zhì)、降雨強度、降雨歷時等,裸露地面的干濕徑流系數(shù)是一定匯水面積地面徑流量與降雨量的比值。72北京高爾夫球場各區(qū)域年可收集雨水量趙慧芳,蘇德榮(2008)一個標(biāo)準(zhǔn)球場每天平均耗水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。北京高爾夫球場各區(qū)域年可收集雨水量趙慧芳,蘇德榮(200873三.劣質(zhì)水的回收與利用劣質(zhì)水的來源與成分 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:氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時所需的含氧量。值越高,表示水污染越嚴(yán)重。三.劣質(zhì)水的回收與利用74城市每人每日排出的生活污水量為150—400L,量與生活水平有關(guān)系。英國人150L,美國人950L。生活污水中含有大量有機(jī)物;也常含有病原菌、病毒和寄生蟲卵;無機(jī)鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等。總的特點是含氮、含硫和含磷高,在厭氧細(xì)菌作用下,易生惡臭物質(zhì)。城市每人每日排出的生活污水量為150—400L,量與生活水平75目前全國污水排放量已達(dá)693億m3,相當(dāng)于黃河年徑流量的1.5倍,預(yù)計2030年將超過850億m3;我國每年還有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)或被動地利用劣質(zhì)水進(jìn)行灌溉;據(jù)2004年統(tǒng)計,全國僅污水灌溉面積已達(dá)361.8萬公頃,占有效灌溉面積的6.4%。
目前全國污水排放量已達(dá)693億m3,相當(dāng)于黃河年徑流量的1.762.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。2.劣質(zhì)水的處理混合輸送系統(tǒng)與雨水不分傳統(tǒng)的、不科學(xué)77污水處理工藝a.對于高濃度、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。c.人工濕地處理。d.膜過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。污水處理工藝78灌溉需水量課件793.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)過程用水、娛樂水體等。
通過實施灌溉技術(shù)和灌溉制度達(dá)到對劣質(zhì)水的高效安全利用。如污水灌溉制度(避開關(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、籽粒果實遞減規(guī)律,因此食用根、莖、葉的蔬菜和薯類等應(yīng)杜絕污灌)微咸水的灌溉技術(shù):混灌,輪灌,施改良劑等;作物品種與栽培管理。3.劣質(zhì)水的利用80
不灌 咸水灌溉 堿水灌溉 <1g/l 2-4g/l 4-6g/l 冬小麥 56 323 242 195 301玉米 156 370 315 269 386咸水、堿性水灌溉作物產(chǎn)量(方生等,1993) 不灌 咸水灌溉 堿水灌溉 <814.水資源的社會經(jīng)濟(jì)條件水資源一種社會經(jīng)濟(jì)資源,可更新,但緊缺加強水資源科學(xué)管理,提高節(jié)水意識;利用經(jīng)濟(jì)杠桿控制水資源利用;加強執(zhí)法力度;實行用水許可證制度;鼓勵用雨水和劣質(zhì)水灌溉綠地和草坪。4.水資源的社會經(jīng)濟(jì)條件82第四節(jié)草坪灌溉需水量草坪草類型與特點 冷季型耐寒。 暖季型耐熱、耐旱、耐踐踏。規(guī)劃設(shè)計草坪灌溉系統(tǒng)時,考慮水源、水質(zhì)、灌水次數(shù)、草種及品種、土壤類型、地形、生長季節(jié)、種植密度、使用功能等。根據(jù)草坪的需水規(guī)律灌溉。草坪草的耗水量因品種、環(huán)境、土壤水分狀況、管理養(yǎng)護(hù)條件以及病蟲害等不同。高羊茅最大耗水量可超過12mm,而野牛草、狗牙根、結(jié)縷草較小。最佳灌水時間清晨。第四節(jié)草坪灌溉需水量草坪草類型與特點83二.草坪需水量的概念草坪消耗土壤水分的途徑:植株間土壤的蒸發(fā)和草坪草的蒸騰,兩部分之和稱之為蒸發(fā)蒸騰量或蒸散量。草坪需水量:在草坪草正常生育狀況條件下,在整個綠期或一年的蒸散量,以mm表示。為了估算植物需水量,在需水量中引入了參考作物需水量,參考作物系指一種理想的作物,1997年聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)所定義的參考植物蒸發(fā)蒸騰量為:高度均勻一致(8-15cm),生長旺盛、無病蟲害,完全覆蓋地面,土壤水分充分供應(yīng)條件下的綠色矮稈植物的蒸發(fā)蒸騰量。二.草坪需水量的概念84參考作物蒸發(fā)蒸騰量的計算方法主要有:蒸發(fā)皿法、布萊尼-克萊多(Blaney-Criddle)法、彭曼(Penman)綜合法蒸發(fā)皿法:蒸發(fā)皿系數(shù)為0.35-0.85,平均0.70參考作物蒸發(fā)蒸騰量的計算方法主要有:蒸發(fā)皿法:蒸發(fā)皿系數(shù)為085布萊尼-克萊多(Blaney-Criddle)法布萊尼-克萊多(Blaney-Criddle)法86灌溉需水量課件87彭曼(Penman)綜合法彭曼(Penman)綜合法88灌溉需水量課件89三.植物實際需水量的估算三.植物實際需水量的估算90作物系數(shù)(Kc):不同發(fā)育期中需水量與可能蒸散量之比值(作物需水量和參考需水量的比值)。ETcrop值通過試驗可以獲得,ET0值根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料用經(jīng)驗公式計算。取決于植物種類、品種、生長階段和氣候條件,暖季型草坪草的作物系數(shù)0.5-0.7,冷季型0.6-0.8前期由小到大,生長旺盛時期達(dá)到最大值,后期逐漸
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