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水利工程论文-应用雨水集蓄利用技术,解决边远山区饮水困难.doc

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水利工程论文-应用雨水集蓄利用技术,解决边远山区饮水困难.doc

水利工程论文应用雨水集蓄利用技术,解决边远山区饮水困难摘要针对江西省边远山区地势较高处农村人口的饮水困难,本文提出了雨水集蓄利用的技术建议,以使江西省边远山区地势较高处的农村劳动力,从繁重的背、挑、拉等取水劳动中解放出来,改善生存环境,提高当地群众的生活水平。关键词雨水集蓄技术农村人口饮水困难1.江西省农村人口饮水现状农民供水工程是统筹城乡发展,改善和提高农民生活质量,促进农村经济社会发展的重要基础设施,是千村示范、万村整治建设和农村公共卫生体系建设的主要组成部分,也是实现农村农业现代化的前提条件。千万农民饮用水工程建设的受益对象是经济社会发展水平较低的农村和经济收入不高、生活水平偏下的农民,实施千万农民饮用水工程是实践三个代表重要思想的具体体现。我省不同区域、不同类型的缺水现状,一是工程型缺水,二是资源型缺水,三是水质型缺水。初步统计我省农业人口约3200万,860万户。缺水约297万户,1104万人。其中工程型缺水约228万户,848万人,占全省农村人口与农户的26.5资源型缺水8.6万户,32万人,占全省农村人口与农户的1水质型缺水60万户,224万人,占全省农村人口与农户的7。江西省从2000年开始,实施农村饮水项目工程,解决了93万农村人口的饮水问题,仅为农村缺水人口的8.4左右。我省农村水资源较为丰富,但受经济发展水平的制约,我省农村还有许多地方没有水处理工程和供水管网,特别是我省边远山区地势较高处的农户,由于经费与用水量较小的原因,目前还无法建立水处理工程和供水管网。饮用水既不卫生也不方便。大部分群众仍然直接饮用江河湖库水、坑塘水及浅层地下水,成为我省农村进一步提高生活质量,实现小康目标的一大瓶颈。根据我省农村人口饮用水现状,为了加强我省水资源管理、优化配置、合理开发水资源,提供安全、卫生的自来水,有效地控制水源性疾病的传播,保障人民群众健康。根据现有供水工程的数量、所取水源情况、供水能力、供水量、供水人口、供水水质、水价、发展规划等相关情况,以及当前社会与经济发展对饮用水的新变化和新要求,并通过对调查数据进行统计分析,江西省灌溉排水发展中心针对我省边远山区地势较高处农村人口的饮水困难,提出了雨水集蓄利用的技术建议,以利当地各级水利(务)行政管理部门,采取雨水集蓄利用技术,使我省边远山区地势较高处的农村劳动力,从繁重的背、挑、拉等取水劳动中解放出来,改善生存环境,提高当地群众的健康水平。2雨水集蓄利用的可行性2.1可行性分析我国有着长远的雨水利用历史。特别是对那些地面水和地下水极端缺乏的干旱山区,雨水是唯一有潜力的水资源,降水作为可利用的水资源,应当充分利用。本文所指的雨水利用是指对原始状态下的雨水进行利用,或对雨水在最初转化阶段时的利用。雨水集蓄利用工程中的蓄水工程的容积一般不大于500m3,而且绝大部分是采取防渗措施的蓄水工程。我国开展雨水集蓄利用的地区都在山区。降雨的就地分布特性、居住的分散性以及地形条件决定了雨水集蓄利用只能分散进行。同时雨水集蓄利用工程主要是以农户、或以几个农户为单位进行。因此,雨水集蓄利用工程的规模都很小。其特点是投资少,成效快。2.2雨水集蓄利用与常规的雨水利用区别雨水集蓄利用工程一般都包括集、蓄、用三部分。这三部分与常规的雨水利用都有所不同。雨水集蓄利用工程采取工程措施来富集雨水并加以收集,集雨效率较高。常规的雨水利用一般是在天然坡面上拦集,集流效率低雨水集蓄利用工程通过修建蓄水工程对雨水进行调节利用,调节能力强。而常规雨水利用主要是对雨水当时、就地的利用,雨水的储存主要是储存于土壤空隙,因而调节能力较低由于雨水集蓄利用工程有较高的雨水集蓄能力,因此能对雨水进行高效利用。与常规雨水利用的方式相比,雨水集蓄利用工程是一种对雨水资源更高的控制利用形式和发展阶段。针对我省边远山区地势较高处的农户,雨水集蓄利用工程的建设,主要由集流场、沉淀池、水窖组成。设计标准为屋面集流场50m2,沉淀池5m3,水窖30m³。2.3雨水集蓄利用工程的效益⑴解放劳动力、发展经济、增加收入。雨水集蓄利用工程实施以前,山区地势较高处的饮水困难农户每天需到1~5km外找水挑水1~3次,每次往返1~2h,费时费力。若水就在院子里或者自来水入户,则节省工时和劳动力。根据调查结果估算,实施了生活雨水集蓄利用工程的地区,平均每户每年可节省50~100个工日,按每工日10元计,则为500~1000元/户年。将节省的劳力用于外出打工、种植和发展养殖生产、庭院经济、从事家务劳动以及发展其他产业,必定增加农户的经济收入。⑵改善了生活习惯,提高了生活质量,促进了农村精神文明的建设。据调查,饮水困难农民过去一盆水洗一家人的脸,更谈不上洗衣和洗澡。实施农村饮水解困工程之后,可为农户提供较充足的水量,改善农民的卫生习惯,有了充足的用水,还可以在农户的房前屋后栽树种花,美化环境,提高生活质量,促进精神文明建设。⑶减少疾病,提高农民的健康水平。农村有些地方不但饮水困难,而且水质不好,含氟含砷含重金属、大肠杆菌超标等现象严重。很多农民都有氟斑牙、拉肚子等疾病。实施了农村饮水解困工程后,将大大改善农村饮水不卫生、不安全的状况,农户喝上洁净卫生的水后,必定提高农民的健康水平,并且大大降低农民因为治病而花费的医药费用。3生活雨水集蓄利用系统与技术简单的雨水集蓄利用系统如下图所示。主要由集雨面、集雨槽、贮水容器和出水口等组成,还有首次冲洗、处理、过滤和输送设备等。3.1集雨面生活雨水集蓄利用最常用的集雨面是屋面。屋面的结构和材料影响着屋面收集雨水时的稳定性和收集的雨水的质量。屋面的材料主要有瓦楞铁、石棉板、各种瓦和石板等。这些材料都比较适合作为屋面收集雨水。在雨水集蓄利用较多的地区,瓦楞铁的应用日渐增多。集雨面在一定程度上决定了进入贮存设备的雨水量和水质。虽然在降雨强度较大时有一部分水会溅出集雨面,降雨结束后还有一部分雨水存留在集雨面上,但损失的多少主要取决于集雨面的入渗性能。损失的多少通常用径流系数表示。表1是几种屋面材料的集雨特性。3.2集雨槽集雨槽的主要作用有两个一是将屋面收集的雨水聚集起来二是将聚集的雨水输送到贮存设备内。集雨槽的材料和形状多种多样,有工厂生产的PVC集雨槽,也有家庭用竹子或铁皮制作的集雨槽断面形状有矩形、半圆形、三角形。为了降低系统的造价,在一些雨水集蓄利用较多的地区常采用当地可获得的价格较低的材料。如用镀锌的薄铁皮经剪切和弯折而成为等腰三角形断面的集雨槽。表1屋面材料的集雨特性表材料径流系数说明镀锌铁皮0.9水质好,表面光滑、温度高,微生物生存困难瓦0.6~0.9瓷面瓦收集的雨水质量好非瓷面瓦容易积存泥土和微生物污染物易存留于接缝处石棉板瓦0.8~O.9新石棉板收集的雨水质量好有微孔,降低了径流系数,用久后会积存泥土,甚至生长苔藓作物秸秆O2收集的雨水质量差有机物分解后进入水中,收集的雨水较浑浊集雨槽一般安装在靠近屋面的屋檐下,在屋檐下的安装集雨槽的设计应合理,要求既能将聚集的雨水全部输送到贮水容器内,也不浪费材料。流量是集雨槽设计的一个主要参数之一,可由下式计算式中Q流量,m3/sA集雨槽的过流断面,m2V集雨槽内的水流速度,m/sn集雨槽的摩阻系数取0.01~0.015R水力半径RA/,m湿周,mS集雨槽倾斜度。屋面面积为50m2的集雨系统集雨槽的参数见表2。表2屋面面积为50m2的集雨槽参数表断面形状矩形矩形半圆形等腰直角三角形集雨槽倾斜度O.5%1%1%1%材料宽度mm214189150175集雨槽深度mm71634862集雨槽宽度mm716396124断面面积mm250413969361738443.3首次冲洗屋面和集雨槽内常积存一些尘土、树叶等杂物。在下一次降雨时,这些杂物就会随雨水进入贮水容器内,造成雨水的污染和水质下降。首次冲洗装置的作用就是将这些污染物排放到贮水容器之外。首次冲洗装置一般有以下3种⑴手动冲洗机构最简单的办法是在降雨开始前将进入贮水容器的水管移开,将污物排在贮水容器的外面,待污物排尽后,再将进水管移回原来的位置。这种冲洗方式也称手动冲洗,其优点是结构比较简单,缺点是自动化水平较低,需有人在降雨开始前移开水管,并在冲洗干净后移回原来的位置,可靠性比较低。⑵翻转水槽式冲洗机构当降雨开始时,首先收集到的混有污物的雨水从水槽的后端进入挂在水槽前端的吊桶内。当吊桶内的雨水和污物达到一定的重量后,水槽就会向前翻转,收集到的雨水从水槽的前端进入贮水容器内,完成首次冲洗过程。⑶浮球式冲洗机构当降雨开始时,收集到的混有污物的雨水首先进入一个集污桶内。集污桶内有一个浮球。随着雨水进入集污桶,浮球不断上升,最终将集污桶的进口关闭,雨水开始进入贮水容器内。翻转水槽式冲洗机构和浮球式冲洗机构都存在一个共同的缺点,即每次降雨结束后都要把吊桶或集污桶内的雨水和污物排出。3.4贮水容器雨水集蓄利用系统的设计过程中,贮水容积是一个关键参数,它决定了系统的建造成本。贮水容积的大小取决于当地的降雨和气候情况、集雨面的大小、集流面的材料、用水情况等因素。计算贮水容积不仅要考虑用水需求,还要考虑降雨和雨水的收集情况。在降雨比较充沛、集雨面足够大的地区,主要考虑用水需求。在降雨少或降雨在时间上分布不均的地区,主要根据降雨确定贮水容器的容积。一般计算过程中,两种情况同时考虑。下面以一个3户农户的雨水集蓄利用系统为例,介绍贮水容积的计算过程。用水需求人口11人,每人每天用水45L,总用水量为14.85m3/月。降雨及集雨情况集雨面为150m23个屋面。材料为石棉板瓦,径流系数为0.8。江西省平均年降雨1620mm。每年收集的雨水假定为全部收集1501.62O.8194.4m3。平均每月可收集雨水194.4/1216.2m3。

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