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甘肃农业大学学报影响因子要求

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甘肃农业大学学报影响因子要求

为中华之崛起而读书 高中演讲稿700多字

邹胜章1,2,梁彬1,2,陈宏峰2,裴建国1,2(中国地质大学,北京 100083;中国地质科学院岩溶地质研究所,桂林 541004)基金项目:国土资源部地质调查项目(200310400043、200310400044);国家科技攻关项目(2002BA901A13)的部分成果。作者简介:邹胜章(1969—),男,副研究员,主要从事岩溶资源与环境工程方面的研究工作。摘要:西南岩溶区居民主要采用溶井、水柜与水窖等三种模式进行分散式供水,其水源分别来自地下河、岩溶泉及雨水。在大量调查与实际工程基础上,本文通过对西南岩溶区分散式供水模式进行了总结,分别对三种供水模式的地区适宜性进行了分析,并对各种模式的设计思路、设计参数与施工中的注意事项进行了详细论述,并结合实际工程给出了设计示意图。最后,对分散式供水目前存在的主要问题——水质安全进行了分析,并提出了相应的措施。关键词:岩溶区;分散式供水;水窖;水柜;溶井水是人类赖以生存及从事生产不可缺少的宝贵资源,也是生态系统中一项活跃的影响因子。赋存于地面以下的地下水,因其水质好、分布广、供水稳定等特点,已经成为人类社会生产和生活中重要的供水水源。岩溶地下水资源是岩溶区主要的供水水源,在许多地方甚至是唯一的淡水水源。在欧洲,超过50%的饮用水由岩溶地下水供给[1]。可见,岩溶水资源在社会经济发展中的地位与作用十分重要。尽管我国西南岩溶区年平均降雨量都在1100mm以上,区域的水资源总量非常丰富(见下表)[2]。但是由于多种原因,造成该地区水资源短缺:①特殊的地表-地下双层结构的地质环境[3],加上地形高差大、岩溶强烈发育、地表土层薄、植被少以及土层渗透性强、水涵养能力小,导致岩溶区地表水缺乏、地下水深埋,水资源开发利用成本高、难度大,造成“人在山上走,水在脚下流”这一无奈的局面,径流稀少;②降雨的季节性很强,雨量年份分布极度不均匀,连续4个月的降雨量(5~8月或6~9月)占全年降雨量的60%~70%,常形成夏季洪涝、冬春干旱的特点;③该地区地理条件特殊,土地小块而分散,居民零星分布,没有条件建设大型水利工程。可见西南岩溶山区不属于资源性缺水,而是季节性缺水、工程性缺水[4]。西南部分地区地下河流量统计表据不完全统计,仅广西39个岩溶石山县就有240万人口、202万头牲畜缺水,且缺水人口在地理分布上较分散,大多以500人以下的缺水为主,尤其是峰丛山区缺水更突出,人口分散也更为明显,加剧了大型集中式供水难度。西南岩溶山区季节性、工程性缺水已经成为制约当地社会、经济发展的主导因素。为解决西南岩溶山区人、畜饮水困难,通过多年的探索,结合当地地貌区位和水资源特征,分别开发出了多种适合于西南岩溶山区分散供水的供水模式,概括起来主要有溶井、水柜与水窖,水源分别来自地下河、岩溶泉及雨水。以下就这三种主要供水模式的特点、适用条件、设计方法以及存在的问题进行论述。1 水窖供水1 适用条件水窖在云贵高原峰丛山区多见,主要用于地势较高、地表垂向岩溶极为发育的峰丛山区分散人、畜的供水。该区在水文地质上属于地下水补给区,降水多沿垂直裂隙入渗,只有在雨季大雨期间才可形成地表径流,无表层岩溶泉,降水是该地区唯一的水资源来源。近年来在西南岩溶山区开展了大规模的雨水集蓄与利用,广西、贵州、云南的很多地方已经在政府的组织下兴建了为数众多的水窖,有效地解决了岩溶山区的人、畜饮水和灌溉用水,极大地促进了生活经济的发展。为便于收集雨水,水窖都修建于地面以下(图1),每个水窖在地表都有一条专门用来收集雨水(屋檐水及地表径流)的沟渠(图2)[5]。因需要储藏水源,水窖容积较大,一般20~30m3,大的可达50m3以上。图1 家庭小水窖图2 集雨工程(小水窖)平面示意图(据肖厚军)2 设计思路为使水窖水质得到保障,一般将水窖设计成深埋于土体的、密封的、带集雨坪的圆柱形或方形水池(图2),其优点是:①水窖埋于土体,近似于一个微型地下水储存系统,对水质有利;②水窖不易遭人为破坏,经久耐用;③水窖密封,污染物不会落入窖内,且由于密闭不透光,水体内微生物不易生存繁衍;④采用人工集雨坪集流,可使降雨进入水窖前免受污染。设计重点是通过对水质的控制,使水窖能得以有效地使用,并且便于维修。水窖容量依据缺水时间、用水人口、用水定额等参数共同确定。3 水窖有关参数的确定(1)水窖容积公式为:V=N×I×T。式中:V为水窖容积;N为用水人口数;I为用水定额,依据国家规范结合实际取值为40L/(人·日);T为连续缺水时间,根据实际缺水时段确定。在实际设计中,水窖容积还应该考虑畜禽用水。(2)水窖规格的确定。家庭小水窖直径2~3m较为理想,水窖有效盛水深度一般在4m左右。(3)集雨坪的确定。由于人、畜饮水小水窖对水质要求高,在设计中宜采用人工水泥集雨坪,其主要作用是收集雨水,同时可兼作农户晒场。其公式为:V=FP(1-η)。式中:F为集雨面积;η为蒸发、集流等造成的降雨损失系数,一般取3;P为降雨量,取值依据实际情况确定。如实测降雨量为1500mm,F取值30m2,采用长方形布置,规格为6m×5m。为更有效地集流,集雨坪边缘设置50mm高的围水线。水窖的设计除了需要考虑储水的体积外,还需要充分的考虑水质问题。在设计建造时,可以进行一体化建设(图3),以保证水窖水质安全。图3 家庭水窖设计剖面图4 施工要点施工中应注意以下三点:①窖址应选择在坚实的地基上,位置应高于人居住的房屋,便于放水取用;②水窖盖板要留进出孔,用以对水窖进行检修和清洗,同时便于当窖内水位太低时能用吊桶取水;③雨季来临前要对水窖进行消毒,以防止窖水水质恶化。一般地,窖水水温可保持在4~7℃,除大肠杆菌超标外,其他大多数指标都在国家饮用水水质标准允许范围内。5 水窖的效益分析据对受益农户的跟踪调查,大部分农户由几代人的用水靠人背马驮变成用上了自来水,既改善了水质又节省了劳动力。据测算,农户修建小水窖后,每户每年至少可节省用于背水的120个劳动工日,这些节省下来的劳动力用于外出务工或就地发展生产,按较低的人均日收入10元计算,户均年增收或创收可达1200元以上,小水窖的投资回收期仅14年。若以30年的使用寿命计算,投资效益比可达1∶22,长期经济效益十分可观。若在山区农业灌溉中广泛推广使用小水窖,可在很大程度上改善农业生产条件,改变山区农业靠天吃饭的局面,使农作物产量有较大幅度的提高,这对于加快山区贫困农户的脱贫步伐、发展农村社会经济具有十分重要的意义。2 溶井供水1 适用条件溶井主要适用于峰丛洼地底部及溶丘谷地边缘,为区域性地下水径流区。该区无地表泉水出露,但有地下河经过;溶井实际上属于地下河管道天窗,因地势较低,地下河水从天窗中涌出而成(图4)。可见,溶井的建设条件是比较苛刻的,只有在适宜的地方才可建造。2 溶井设计与施工要点为方便取水,需要将天然溶井进行改造——以天窗为基础修建水井。因溶井水出露地表,可如山塘一样直接方便地使用。为保证水质在使用时不受到人为污染,溶井多修建成串联式(图5),即1个主井后串联2~3个用水池,按用途实行分开用水,以保护水质。主井作为饮用水井,水通过一条小沟槽从主井流向下游的用水池,紧临的第一个水池作为生活洗涤用水水池,再后面的水池水用来浇灌和杂物清洗。图4 天然溶井图5 湖南新田邝家三联式溶井溶井大小根据其流量和人口总数确定。因饮水和用水分开,流量在5~1L/s时,一口容积为2m×5m×2m的溶井,便可满足约1000人的生活用水需求。溶井(主水井)的施工也比较简单。首先需要彻底清理天然溶井内的淤积物,再对天然溶井进行拓展,深度以进入完整基岩面以下1~2m为宜,外围按溶井大小进行拓展。各用水池的建设比照普通水池进行。典型溶井设计见图6。溶井井壁建筑材料多采用天然块石,水泥清缝;井底分层铺设一定厚度的卵砾石及沙层,以便对地下水进行初步的过滤。用水池池底和池壁建筑材料也多采用天然块石,水泥清缝。溶井主要是做好池壁的防渗,用水池则需要同时做好池底和池壁的防漏。图6 溶井设计示意图在设计与施工过程中有一点是非常重要的,那就是要在溶井周边设置一定范围的防护带和畅通的排水沟,以保证周边污水不渗入溶井内,以及在大雨期间地表漫流不淹没溶井。防护带距离应不小于15m,在防护距离内不得有任何污染物存留,防护带地面宜采用水泥地坪固化,以防地面污水下渗。3 水柜供水1 适用条件水柜供水可适用于整个峰丛山区,首要的条件就是必须有泉水(绝大部分属于表层岩溶泉),泉水是其最主要的水源。这类地区一般属于小型泉域的地下水排泄区,地下水以水平运动为主。表层泉有常流泉,但更多的是季节性泉,只有雨季才有水流。如河池山区水柜的取水源是季节性山泉水,雨水经过山体上的土壤、植被及山体本身的裂隙渗滤后流出的泉水十分清澈,每到暴雨季节有突发性山泉时才有水涌出。因此,每个水柜在一年之中往往只能注一次水,村民们则必须靠各自水柜中的存水生活1年。2 设计与施工水柜一般采用方形的砖、石结构(水泥抹面防漏),也可采用水罐形式,多建于各自家门口的地表;利用地形的天然高差,从高处的泉口引水入水柜。引水设施有竹槽(将竹子劈开后拼接而成)、木槽(将整根木料挖空拼接而成)、塑料水管、铁管等(图7)。在有常年来水的地方,水柜容积可适当小些,单个家庭用一般为3~5m3(图8),集中式供水水柜可根据人口数量和用水定额来确定(图9)。图7 水柜工艺设计图8 洛塔家庭用水柜(可供7户居民使用)图9 湖南新田鹅眉凼村可供200多人使用的水柜在只有季节性来水的地方,水柜容积要修建的比较大,体积太大时可以分成多个中等容积的水柜来建设;水柜容积计算公式与水窖的基本一致。3 注意事项水柜的建设主要注意以下几点:①合适的建设地点。水柜基底岩土层必须要均匀、稳定,以免产生不均匀沉降;②水柜外侧一定要采用加筋设计,以保证水柜不开裂漏水;③水柜内部用水泥抹面后一定要粘贴内衬材料,以保证水质安全。4 分散供水存在的问题与对策1 选址布局选址布局不合理主要表现在水窖的建设中。由于集雨工程的建设主要是由农民自己进行,政府只负责发起并提供一定的资金和技术支持,所以缺乏统一、科学、合理的规划,造成选址和布局不当,使集雨工程不能发挥应有的效益。大多数水窖的修建根本没有考虑地形地貌、地质条件、集流条件,一些水窖由于地质条件不好,建成后不久就发生了沉降、裂缝,不能使用。水窖建设的选址布局实际上是一个优化问题,应遵从以下原则[4]:(1)因地制宜,充分利用岩溶山区地形高差大的特点,尽可能实现完全重力自流集水和自流灌溉,以减少集流场的投资,并节省能量;(2)集雨工程要建在工程地质条件良好的地方,边坡要稳定,避免修建在受泥石流影响和容易爆发山洪的地方;(3)尽量少占耕地;(4)地基最好有一层较厚的粘土层,以防止渗漏。如果底部是砂土、砾石、卵石或风化岩石,必须做好防渗处理。2 设计与施工分散供水设施作为一种小型的给排水工程,水的“给”和“排”都有其自身特点,这一点在设计、施工中往往被忽视。不重视附属设施,如在溶井周围不设排水沟、在水窖引水沟前未设拦污栅和沉沙池,从而造成分散供水水质差。建筑材料的质量不合格,主要是水泥的质量问题。要注意水泥的配比,切忌使用不合格水泥、贮运过程中已经受潮产生团块的水泥以及贮运时间超过5个月的袋装水泥。3 水质安全据调查分析,目前分散供水水源水质都存在不同程度的污染,尤其是溶井和无盖水柜的水质比较差,经常有藻类、树叶、草屑、摇蚊幼虫等漂浮物且细菌总数、COD、氨氮、亚硝酸盐氮超标;有盖水柜的水质尚可,除pH值偏高外,其余指标均达到饮用水标准[6]。以雨水为水源的水窖水质变化较大,主要受当地大气和地面污染物的影响[7]。分散供水水质被污染后,常常会导致霍乱、伤寒、痢疾以及其他许多疾病,对岩溶区居民的身体健康造成危害[8]。由于岩溶山区的住户过于分散,即使由于分散供水的水质问题而引起疾病,也很难被统计和引起人们警觉。因此,对上述问题更应引起重视,并应开展相应研究。要改善分散供水的水质,宜采取以下措施:(1)严禁在水源附近堆放生活垃圾,尤其是在下雨之前要注意清扫集雨坪。(2)建筑材料要严格采用可防止污染的卫生材质,水窖和水柜宜采用水泥材料,但需进行内衬处理,防止水泥中的有害成分溶出。(3)应在水窖窖口加盖,且在引水口前设置拦污栅和沉沙池,慢滤池对受污水体进行处理时也是必需的;在暴雨、洪水季节过后,务必要对水窖进行一次清洗;当水质严重恶化时,要投放明矾或漂白粉进行消毒[9]。(4)水柜引水管宜采用PC管材或镀锌钢管,PVC管材不能用于供水;对于更新较慢的水柜水(超过5天更新一次),需设置慢滤池进行处理并定期清洗水柜,以防止水中细菌孳生和水垢的产生。对于小型水柜,可半个月清洗一次。(5)在溶井周边设置一定范围的防护带和畅通的排水沟,以保证周边污水不渗入溶井内,以及在大雨期间地表漫流不淹没溶井;为防止阳光照射引起溶井内藻类繁殖,最好在溶井上加留有取水口活动盖板,并在每年枯水期对溶井井壁进行一次清洗,3~5年对溶井底部的滤料进行一次更换。当然,就目前的情况而言,保证分散供水水质的最重要措施是水要烧开后饮用。参考文献[1]COST 65(1995):Hydrogeological aspects of groundwater protection in karstic areas,Final report(COST action65)—European Comission,Directorat⁃General XII Science,Research and Development,Report EUR 16547 EN:446 ;Brüssel,Luxemburg[2]陈梦熊,马凤山中国地下水资源与环境[M]北京:地震出版社,2002[3]袁道先,朱德浩等中国岩溶学[M]北京:地质出版社,1993[4]陈志祥,王洪涛,陈沐生西南岩溶山区集雨工程现状与对策[J]中国给水排水,2004,(9):31~33[5]肖厚军南方山区小型集雨工程的建造[J]农技服务,2004,(4):50~51[6]蓝俊康,蓝艳红集雨工程的水质研究进展[J]中国给水排水,2002,18(8):23~25[7]张小玲,梁慧光雨水集流饮用水的污染及水质改良途径[J]甘肃农业大学学报,1998,16(3):84~88[8]Jensen P K,Ensink H J,Jayasinghe G et Domestic transmission routes of pathogens:the problem of in⁃house contamination of drinking water during storage in developing countries [J]Tropical Medicine&International Health,2002,7(7):604~609[9]刘洪亮,俞振泰,马蔚等简易持续饮水消毒器处理地窖饮用水的试验研究[J]中国公共卫生,2000,16(10):927~928

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