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1、二.雨水资源及其利用1、雨水资源,我国的多年平均降雨量约为6.19万亿m3对其开发利用，是增加可用水资源量的重要措施,降雨量10mm，1m2收集10L路面、屋顶可有效积水,雨水资源管理理念变化,1970s以前，城市雨水处理原则快速、高效的工程排水,将雨水排除。扩大雨水管道和城市河道横断面、减少糙率或开发分洪渠道等。1970s后，雨水资源管理的理念 雨水蓄渗、缓排、利用等。使用法律、经济、技术等多种手段,从水量和水质管理两个角度,通过工程以及非工程的多种措施实行生态排水,使降水尽可能地进入自然水循环,尽量减少进入城市排水系统,促进雨水的资源化利用,减轻城市洪涝灾害、降低城市污水处理负荷和建设费用
2、,维护城市水循环的生态平衡。,新加坡收集雨水于小水库,2.降雨径流过程 垂向：降水、蒸发及土壤水分运动。侧向：包括坡面水流、壤中水流、地下水流及河槽水流。降雨径流的形成过程包括从降水到水流汇集至流域出口断面的整个过程。一般要经过：流域蓄渗、流域产流和河网汇流三个过程,降雨开始后一段时间，除少量雨水落入河道而直接形成径流，大多数雨水降落在地表和植物叶枝上并不立即产生径流，这部分雨水消耗于植物截留、下渗、填洼和蒸发；当流域中某一部位完成了流域蓄渗过程以后，如果降雨还在继续，则会产生径流汇入河网。径流来源于四种补给途径，它们是坡面漫流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流。,雨水资源利用的途径 跨流域
3、分水岭截洪 充分利用地形地貌条件，将水库流域外不适宜建库拦蓄的洪水，实施工程措施加以拦截，引入水库。加强水源涵养，改善水环境通过水源涵养林建设等工程措施，提高水源的涵养量。实施地下水补给，增大地下水量 通过改善下垫面条件，将地表雨水充分下渗集蓄。分散水源的收集利用 主要是对于分散的雨水加以滞蓄，或引流集中使用，或引入地下补给地下水。,雨水资源利用方式就地拦蓄入渗利用水保工程技术：修筑水平梯田、水平沟、隔坡梯田、鱼鳞坑、丰产沟、反坡梯田、集水面整地等工程技术,使降雨就地拦蓄入渗。年降雨量450500 mm 的半干旱地区,其拦蓄功能与坡地相比:水平梯田35100 mm/a,隔坡梯田2565 mm/
4、a,水平沟1557 mm/a。水保耕作技术：带状间作技术、粮草等高带状轮作技术、等高耕作技术、水平沟耕作技术、沟垄耕作技术、入渗坑渗水孔耕作技术、蓄水聚肥耕作技术等。,覆盖抑制蒸发利用黑色覆盖技术：利用秸秆等植物残余或各种物质燃烧后的灰分或厩肥直接覆盖土壤表面。黑色覆盖可减少蒸发1242 mm,使播前土壤水分增加27.5 mm。白色覆盖技术：塑料薄膜覆盖。绿色覆盖技术：种植植物,减少径流和抑制蒸发。减少土面蒸发量30%40%。化学覆盖技术：胶乳、石蜡、沥青、石油等喷洒在地面上,形成一种连续性薄膜,切断土壤毛细管,阻止土壤水分通过。砾石覆盖技术土壤覆盖技术,雨水富集叠加利用技术集流技术：庭院、路
5、面、荒坡、塑料大棚棚面集雨等。塑料薄膜、混凝土、混合土、原土集水效率为59%,58%,13%,9%。贮水技术：小水库、塘坝、水窖等。水面上覆脂族醇等液态化学制剂,轻质水泥、聚苯乙烯、橡胶和塑料等制成板来抑制蒸发。雨水高效利用技术：输水方法、节水灌溉方式、节水灌溉制度及先进的集水农业技术（保水剂、抗旱剂等）。管道输水比土渠节水35%。,国内概况 山区水塘水库蓄积雨水径流，平原和浅山丘陵地下蓄水设施。云南哀牢山区的元城，海拔1493米，年降水量虽不少，但因靠近山脊缺少溪泉，县城内家家户户都用石砌屋顶做水池。在城区路面上每隔约300米，设一道铁篦集水口，下面就是雨水池。北京市在城市雨水资源化利用方面
6、的研究起步较早，提出了多种雨水利用方案：渗透管渗透+排放：在地下埋透水管，四周填埋砾石，雨水贮存于管道和砾石间隙，不断下渗。中水利用+浅沟渗透：中水主要是利用水质相对较好且容易收集的屋面雨水，处理后作为绿化、喷洒道路等杂用水的补充水源。高花坛+低绿地+浅沟渗透：这是一种逐级下渗的模式，下渗率高，工程造价甚至比雨水直接排放还要节省10%20%。,国外概况 在中东、南阿拉伯以及北非降水量极少的地区，早在四千年之前就出现了雨水收集系统;德国城市雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段，并逐步向集成化、综合化方向发展;日本的雨水利用技术处于世界领先水平。上世纪80年代，积极推行雨水贮留渗透计划。在公园、
7、庭院、停车场、运动场等场所利用透水性柏油路、透水池、渗透管、渗透井等进行贮雨渗透。如在降雨量69.3mm的地区，采用以上措施后，出流量由原来的37.59mm降至5.48mm。丹麦的城市地区主要通过屋顶收集雨水。每年能从居民屋顶收集645万m3雨水，相当于居民用水量的22%，占市政总饮用水产量的7%。,3.集雨面积计算,收集的水量,需灌溉补充的水量,径流系数是一定汇水面积地面径流量与降雨量的比值。受集雨面坡度、集雨面材料性质、降雨强度、降雨历时等，裸露地面的干湿,北京高尔夫球场各区域年可收集雨水量,赵慧芳，苏德荣（2008）,一个标准球场每天平均耗水2000-2500m3。降雨充足地区每天需要灌
8、溉水1200m3，干旱地区每天需要4000m3。,三.劣质水的回收与利用劣质水的来源与成分 水质达不到草坪灌溉水质标准的水。生活污水、工业废水、农业回归水、咸水或微咸水 污水成分分析：pH、固体含量、生化需氧量(BOD5)、化学需氧量（COD)生化需氧量：水体中的有机物经微生物分解所消耗水中溶解氧的总量。通常采用一定体积的水样在20条件下培养5天后，测定水体中溶解氧消耗的毫克数。化学需氧量:氧化剂氧化水中有机污染物时所需的含氧量。值越高，表示水污染越严重。,城市每人每日排出的生活污水量为150400L，量与生活水平有关系。英国人150L，美国人950L。生活污水中含有大量有机物；也常含有病原菌
9、、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。,目前全国污水排放量已达693亿m3，相当于黄河年径流量的1.5倍，预计2030年将超过850亿m3；我国每年还有130亿立方米的微咸水资源可供利用。为了确保农业生产，各地都在自发或被动地利用劣质水进行灌溉；据2004年统计，全国仅污水灌溉面积已达361.8万公顷，占有效灌溉面积的6.4%。,2.劣质水的处理污水输送,混合输送系统 与雨水不分 传统的、不科学分离输送系统 排污与排水分开,市政污水处理首先采用格栅和沉砂等物理处理方法去除污水中的悬浮物和大颗
10、粒的砂石，进入沉淀池沉淀，然后再经过缺氧、好氧的生物处理工艺降解废水中的COD、氨氮和总磷等污染物。,污水处理工艺a.对于高浓度、酸性或碱性污水、高温废水等采用稀释、中和、冷却等方法进行水质调节；悬浮物含量超标的污水采用格栅、筛网、石英砂、帆布等进行过滤；含氰、硫、酚等有毒物质废水,采用漂白粉、液氯和臭氧等氧化剂处理并除臭、脱色、杀菌，降低COD 含量。b.建立生物氧化塘或污水库。c.人工湿地处理。d.膜过滤生活污水直接灌溉农田技术。e.改进取水装置。即对渠道结构加以改进,以适应污水灌溉防污的要求。目前,多采用底孔排污、侧向中孔引水、表层溢污的结构。f.微生物处理。,3.劣质水的利用 处理后的
11、劣质水，依其处理程度，可用于地下水的回灌、绿地灌溉、工业过程用水、娱乐水体等。通过实施灌溉技术和灌溉制度达到对劣质水的高效安全利用。如污水灌溉制度（避开关键生育期），灌水方式（清、污轮灌或混灌），作物品种选择（污水中有害物质在作物中的富集程度呈根、茎、叶、籽粒果实递减规律,因此食用根、茎、叶的蔬菜和薯类等应杜绝污灌）微咸水的灌溉技术:混灌,轮灌,施改良剂等;作物品种与栽培管理。,不灌 咸水灌溉 碱水灌溉1g/l2-4g/l4-6g/l冬小麦 56323242195 301玉米156370315269386,咸水、碱性水灌溉作物产量（方生等,1993）,4.水资源的社会经济条件水资源 一种社会经
12、济资源，可更新，但紧缺加强水资源科学管理，提高节水意识；利用经济杠杆控制水资源利用；加强执法力度；实行用水许可证制度；鼓励用雨水和劣质水灌溉绿地和草坪。,第四节 草坪灌溉需水量,草坪草类型与特点冷季型 耐寒。暖季型 耐热、耐旱、耐践踏。规划设计草坪灌溉系统时,考虑水源、水质、灌水次数、草种及品种、土壤类型、地形、生长季节、种植密度、使用功能等。根据草坪的需水规律灌溉。草坪草的耗水量因品种、环境、土壤水分状况、管理养护条件以及病虫害等不同。高羊茅最大耗水量可超过12mm，而野牛草、狗牙根、结缕草较小。最佳灌水时间清晨。,二.草坪需水量的概念 草坪消耗土壤水分的途径：植株间土壤的蒸发和草坪草的蒸腾
13、，两部分之和称之为蒸发蒸腾量或蒸散量。草坪需水量:在草坪草正常生育状况条件下，在整个绿期或 一年的蒸散量，以mm表示。为了估算植物需水量，在需水量中引入了参考作物需水量，参考作物系指一种理想的作物，1997年联合国粮农组织（FAO）所定义的参考植物蒸发蒸腾量为：高度均匀一致（8-15 cm），生长旺盛、无病虫害，完全覆盖地面，土壤水分充分供应条件下的绿色矮秆植物的蒸发蒸腾量。,参考作物蒸发蒸腾量的计算方法主要有：蒸发皿法、布莱尼-克莱多(Blaney-Criddle)法、彭曼(Penman)综合法,蒸发皿法:,蒸发皿系数为0.35-0.85,平均0.70,布莱尼-克莱多(Blaney-Crid
14、dle)法,彭曼(Penman)综合法,三.植物实际需水量的估算,作物系数(Kc)：不同发育期中需水量与可能蒸散量之比值（作物需水量和参考需水量的比值）。ETcrop值通过试验可以获得，ET0值根据当地的气象资料用经验公式计算。取决于植物种类、品种、生长阶段和气候条件，暖季型草坪草的作物系数0.5-0.7，冷季型0.6-0.8,前期由小到大，生长旺盛时期达到最大值，后期逐渐减小,一般情况下，草坪草的需水量为2.5-7.5mm/d，典型草坪需水量为水面蒸发的50%-80%。,草坪需水量与作物、林木和牧草不同，以草坪的质量来衡量生长和生产性能。草坪需水量是指在满足一定质量要求的条件下，草坪草正常生
15、长所需要的最小蒸发蒸腾量。不同类型的草坪水分需求不同，主要是植株蒸腾。,四.影响草坪需水量的因素坪床土壤肥力 两月施N5g/m2比每月施N5g/m2一年少用水340mm。修剪情况 匍匐翦股颖修剪高度0.7cm2.5cm，用水量增加50%。灌溉 灌水量大、次数多，需水量大,五.草坪需水量的测定 根据水分平衡原理测定W2 W1=I+R ET SW1 时段初草坪根层土壤含水量(mm);W2 时段末草坪根层土壤含水量(mm);I 时段内的灌水量(mm);I 时段内的有效降水量(mm);ET 时段内草坪蒸发蒸腾量(mm);S 时段内从草坪根层底部渗漏的水量(mm)。,蒸渗仪结构示意图,六种草坪草的年蒸散
16、量（赵炳祥等，2003）,六种草坪草生长季平均作物系数（赵炳祥等，2003）,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与有效降雨量之差:IR=ETcrop PeIR 灌溉需水量(mm);Pe 有效降雨量(mm);,2.有效降雨量的确定 储存在植物根系带土壤中的降雨量:Pe=P(R+E+D)P 总降雨量(mm);R 地表径流量(mm);E 蒸发量(mm);D 深层渗漏量(mm)。各个参数难以准确确定，可以以经验公式估算月总降雨量P 75mm:Pe=0.8P-25月总降雨量P 75mm:Pe=0.6P-10,北京地区六种草坪草的灌水需要量计算 年降水量为644 mm，渗漏系数平均值为0.4,忽略径流系数 可被利用的降雨量为386.4 mm.,确定了草坪的灌溉需水量，根据降雨量预报和不同生长阶段的需水情况，制定灌溉计划：每次的灌水量；灌水时间（开始时间和延续时间）；灌水周期（当土壤水分达到允许亏缺含水量时所需要的时间）。,
