有了上述的分析,我们对于如何节约水资源便有了如下的基本方向: (以上四个方面,竟然不包括要求我们在家里节约马桶和洗衣机等的用水) 液态水蒸发过程在实际生活中非常普遍,典型的场合包括,江河湖泊等地表径流在空气中的自然蒸发,生活生产用水由于无组织排放等原因造成裸露于空气中的水分蒸发,生产过程中工艺要求必须的蒸发过程,农作物叶片的蒸腾作用,土壤灌溉水的蒸发过程。前面已经提到,江河湖泊等地表径流在空气中的自然蒸发速度取决于水的温度,表面积,阳光照射强度,水表面风速,大气温湿度。其中,太阳照射强度、水表面风速、大气温湿度在通常情况下是我们无法左右的参数,但是我们可以减少过程中的水暴露于阳光中的时间,我们还可以控制水的温度(减少热污染),降低水体表面积。 具体的做法包括,提高城市生活生产用水有组织排放的水准,让所有的生活生产废水进入排水管网;严格控制特种行业用水如洗车房(推广或强制采用室内清洗装置)、建筑混凝土养护用水的水源(引导其尽量使用雨水储备)、夏季城市道路降温喷洒水(增加绿化率,减少热岛效应);在保证取水点最低可取水位的前提下,尽量加大取水速率(生产生活用水量,竟然是提倡用水),以降低水库水位和表面积,使得主要的水量运转于城市供水和有组织排放管网内,减少天然/人工水体的自然水蒸发量。 这里有个需要进一步解释的问题,也是个非常有意思的问题——我们可以通过加大水厂自水源的取水速度以降低水库或河流的表面积,从而能够最大限度地减少水的自然蒸发量。我们知道,自然储水构造都是呈上表面较大、下表面较小的锅底状,取水量的减少会使水位上升的同时增大上表面面积。在如下的数学模型中我们可以看出这种变化:
假设一个储水水库为倒圆锥形构造,其表面积和总储水量的函数关系为:
其中,W为水库的总储水量;S为水库的表面积, 为水库底侧面相对于水平面的倾角。上式可以简化为:
储水量的平方和表面积的三次方成正比。W对S求导数,得: 在枯水季,水库表面积较小容量也较小,取水量稍有减少,反映在总库容上的增量就会很显著,从而库表面积的增加也就较明显了。所以,这个时候,去控制取水量,只会造成水资源过多地蒸发到大气中。如果我们增加取水量(用水量),使得由水库、供水管道和排水管道组成的整个循环水系统中的更大部分水量保持在城市有组织排放管网系统内,则可以显著减少水资源的蒸发量,这样就能够做到真正的水资源节约。 在不影响航运通行的前提下,阻断本地区江河湖泊向海洋的下泄,对于沿海地区来说具有一定的可行性。比如可以在有条件时建造拦河大坝。但由于城市生产生活废水一般情况下也要向这些天然水体中进行排放,那么水体的自净能力就必须和污染物总量相适应。 如不设置大坝这样的拦截措施,则江河湖泊中水资源向海洋的下泄速度将取决于动态的水位。 显然,减少我们的取水量,无形中也变相提高了这些水体的水位,从而造成水资源向海洋的下泄流量增加。这和水体表面积增大造成水蒸发量加大的效果是契合的。所以,我们甚至不应该在这种情况下提倡减少我们的厨房用水。 我们很难去堵住地下径流向海洋下泄的过程,我们只能告诉人们注意不要将水无端排入非有组织排放管网之外。我们的管网系统还应该提高密封标准,避免水在管网内大量渗漏。我们的农村甚至也需要在有组织排放工作方面做更多的事情。 当然,所有的措施也不能违背大自然生态规律要求,比如不应在圆明园的湖底铺设防渗层以防止水的渗漏。 水资源的污染是对有限量水资源最大的危害。我们似乎在提倡节约用水的时候,更加重视保护我们有限的水资源不受到严重污染。 水不被严重污染,我们生活生产用过的水就可以无限次地重复循环使用,这是目前来说最为有效的科学用水策略。 其实,我们在以上的分析过程中,还发现了一个节约水资源的有效方法。这就是改良我们的天然储水构造。例如,如果我们主要的储水构造都改造成圆柱体,上下的截面积都基本一致,那么,我们生产生活中减少的用水就有合适的储存场所了。那个时候,本文开始所提出的口号才会变得有实际意义。 电视上常常看到有人在推广什么节水马桶,节水型洗衣机等等,我在想,我们真的还没有告诉人们如何才是科学的用水。 在一个很小的封闭村落,一个仅仅依靠村口那口水井过活的小村子,当然应该控制每家每户实际的水使用量,因为那是一个水资源难以再生的系统。可是,我们的城市,身处一个庞大的人工天然混合中水处理系统之中,简单地告诉人们不要过量使用水,而不去关注用水过程中的细节和科学性问题,节约用水这项国策将变得毫无意义。 |