储水池可分为室内池和室外池。室内池价廉,但占用地下室空间,具体设计时要考虑到室内池设置与建筑相适宜,通过材料的选择和技术处理以防止藻类滋生及水质腐败。在大型的建筑物地下或者在居民小区内建立地下蓄水池,可以充分利用空间。室外池一般埋在地下,并且需设溢流管,大雨时溢流雨水经地层渗透或流入排水管道。
3.雨水的处理
雨水收集后的处理过程,与一般的水处理过程相似,但是从雨水的水质分析可知,雨水不宜采用生物化学处理方法,宜采用物理化学处理。
雨水直接利用的净化工艺应根据径流雨水的水质、水量和雨水处理后所要达到的程度而定。如绿化、冲厕、道路清扫、消防、车辆冲洗、建筑施工等均应满足《污水再生利用城镇杂用水水质》指标要求;景观环境用水应满足《污水再生利用景观环境用水的水质》指标要求;渗透应满足地下水人工回灌水水质控制标准等。雨水用于空调系统冷却水、采暖系统补水等其他用途时,其水质应达到《空调用水及冷却水水质标准》指标要求。
从水质来看,道路雨水(包括机动车道)水质污染程度大,水质复杂,应先除去初期径流,再进行混凝、沉淀、除油和过滤等工艺处理,必要时增加生物活性炭工艺。机动车道径流由于污染程度太高,处理难度与成本非常大,故不主张对其处理与回用,可直接排入市政管道进污水处理厂。屋顶雨水水质远比道路雨水水质干净,主要以沉淀颗粒为主,处理后的水一般用于家庭、公共场所和企事业单位的非饮用水,如浇灌、冲厕、洗衣洗车、冷却循环等中水系统。处理工艺的选择应以简便、实用为原则,采用混凝、沉淀、过滤等工艺即可。
下面简单介绍几个针对不同用途而设计的工艺流程:
雨水处理后回用作为绿化、冲厕、道路清扫等使用时,一般采用下面的工艺:
原水-筛网-沉淀-过滤-供水槽
雨水处理后用于景观水体,一般采用下面的工艺:
原水-筛网-混凝-沉淀-除油(视情况而定)一过滤一供水槽
对于雨水处理后回灌地下,涵养地下水源,一般采用下面的工艺:
原水-筛网-除油(视情况而定)-沉淀-自然过滤(人工湿地等)-地下水
雨水的使用,在未经过妥善处理前(如消毒等),一般建议用于替代不与人体接触的用水(如卫生用水、浇灌花木等)为主。也可将收集下来的雨水,经处理与储存过程后,用水泵提升至顶楼的水塔,供冲洗厕所使用。
雨水渗透--间接利用
城市雨水间接利用是指使用各种措施强化雨水就地入渗,使更多雨水留在城市境内并渗入地下以补充、涵养地下水。这样即使不能进入地下水层,至少可增加浅层土壤含水量,遏制城市热岛效应(即由于城市化的发展导致城市中的气温高于外围郊区的现象)、调节气候并改善城市生态环境,还有利于减小径流洪峰流量及减轻洪涝灾害。此外,雨水入渗的另一个优点是能充分利用土壤的净化能力,这对城市径流导致面源污染的控制有重要意义。但对于湿陷性黄土、高含盐量土壤地区,不得采用此雨水利用方式。而且,在地下水位高、土壤渗透能力差或雨水水质污染严重等条件下,雨水渗透技术会受到限制。相对来讲,我国北方大部分城市降雨量相对少而集中,蒸发量大,地下水利用比例较大,雨水渗透技术的优点更为突出。
实际上雨水渗透早在我国一些古城的建筑中有所体现,它们常常利用渗坑、渗井、渗沟使雨水就地下渗。20世纪80年代末有学者进行调查时就发现,杭州老城区在庭院中设天井沟和矩形渗坑;苏州老城区及附近一带乡镇的住宅用天井储蓄雨水;潍坊老城区街道的雨水流入坑洼地及池塘(俗称“湾子”,有的湾子平时是干涸的);曲阜孔府宅内和后花园均有雨水渗井。还有,在井冈山毛泽东等的故居庭院中,汇集雨水的渗坑至今保存完好。后来,在城市化过程中,雨水渗透这种利用和保护自然雨水资源的方法反而被人们所忽视,更多地被雨水管道所代替。现在在城市重新提倡雨水的渗透,实际是人类在大量的事实面前反思自己的行为,是尊重自然、热爱自然的一种表现和进步。
把水还给地下
地下水人工补给,又称为地下水人工回灌、人工引渗或地下水回注。是借助某些工程设施将地表水自流或用压力注入地下含水层,以便增加地下水的补给量,达到调节控制和改造地下水体的目的。地下水人工回灌能有效地防止地下水位下降,控制地面下降;在含水层中建立淡水帷幕,防止海水或污水入侵;改变地下水的温度,保持地热水、天然气含气层或石油层的压力;处理地面径流,排泄洪水;利用地层的天然自净能力,处理工业污水,使废水更新。
为什么要人工补给地下水
(1)补充地下水量,增大含水层的储存量,进行季节性和多年性调整
人工补给地下水是进行季节性和多年性的地下水资源调节,防止地下水含水层枯竭的行之有效的方法。与地表水库蓄水相比,人工回灌对增加地下水淡水资源具有更大的优越性:地下含水层分布广泛,厚度大,储水的容量也相当大;储存在地下水的淡水温度恒定,蒸发损耗很小,具有天然自净能力,取用方便,能防止污染;地下储水不占地表耕地,不需要地面引水工程设施,投资小、经济合理。
(2)抬高地下水位,增加孔隙水压力,控制地面沉降
人工回灌可以促进地下水位大幅度上升,增加土层回弹量。国内外许多研究结果说明,采取人工补给是防止地面沉降的有效措施。
(3)防止或减少海水入侵含水层
在河口滨海地区大量抽取地下水,破坏淡水和咸水的平衡,引起咸水楔形上升,随着淡水被大量抽出,咸水向内陆入侵的范围会逐渐扩大。近年来,因海水入侵严重影响地下水水质的一些地区,陆续采用人工回灌的方法来改变污染状况。如美国加利福尼亚洲沿海地区和纽约的长岛等地,平行于海岸布设一条回灌井线,把淡水灌入承压含水层里,造成淡水压力墙,起到阻挡海水继续入侵含水层的作用,这种方法已取得良好效果。此外,采用人工补给也可控制咸水的越流补给。
(4)改善地下水的水质
人工回灌方法,向地下输入了淡水,与原来的咸水或被污染的地下水混合,并发生离子交换等物理、化学反应,可以使地下水逐渐淡化,水质得到明显改善。
某些工厂在生产过程中要求特殊类型的水质,当市政供水系统或直接抽取的地下水不能直接满足水质要求时,也可用回灌的方法改造原来地下水水质,把经专门处理过的水回灌到地下,按一定的比例关系定期抽水和灌水,这种方法比较简单经济。
(5)改变地下水温度
工业用地下水的目的之一,是利用地下水作为冷、热源。夏季用于产品的冷却,调节和降低车间的温度、湿度;冬季则用于车间取暖和锅炉用水。许多工厂利用含水层中地下水流速缓慢和水温变化幅度小的特点,用回灌方法改变地下水的温度,提高地下水的冷热源储存效率。具体方法是冬季向地下水灌入温度很低的冷水,到夏天时再开采用于降温,夏季则向地下灌入温度较高的水,到冬季再抽出用于生产或取暖。
(6)保持地热水、天然气和石油地层的压力
在开采石油或水溶性天然气时,由于地层中的油、气、水被大量抽出,而使石油或天然气压力下降,产量降低。向含油层或含气层中高压回灌,以水挤油或气,能保持和增加石油或天然气的有效开采量,这种方法已在国外普遍应用。此外,在地热区采用人工回灌,可以明显增大地下热水开采量,甚至实现地下热水的人工自流。
地下水人工补给的方法及适用的水文地质条件
地下水的人工补给一般分为直接法和间接法两种。
1.直接法
(1)地表入渗补给法
一般采用坑塘、渠道、凹地、古河道、矿坑等地表工程设施及淹没或灌溉等手段,使地表水自然渗透流人含水层。一般地表土层应有较好的透水性,如:砂土、粉土、砾石、卵石等。包气带厚度以10~20m为宜,若地下不太深处有隔水层,则可挖掘浅井或渠道,揭露下覆含水层。该方法的工程设施比较简单,基建费用不大,便于施工管理,但占地面积大,效率较低。
(1)淹没或灌溉人渗补给法
(2)水盆地人渗补给法
(3)沟渠人渗补给法
(4)河流入渗补给法
(2)井内灌注渗水补给
含水层上部若覆盖有弱透水层时,地表水渗入补给强度受到限制。为了使补给水体直接进入潜水或深部承压含水层,常采用管井、大口井、竖井和坑道灌水注入地下含水层。在城市内将再生的工业和生活用水储存于地下,因受场地限制也多采用管井回灌。