阿姆斯特丹：雨水收集緩解水源緊張

方舟

荷蘭位于河口三角洲地區(qū)，終年氣候溫和，人們一般認(rèn)為荷蘭獲得清潔淡水應(yīng)該沒有問題。其實(shí)，荷蘭在夏季有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)缺水的情況，缺水對(duì)荷蘭的經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境都會(huì)帶來(lái)巨大的損害。有專家預(yù)測(cè)，氣候變化將會(huì)使荷蘭的干旱形勢(shì)更加嚴(yán)峻，干旱持續(xù)時(shí)間會(huì)變得更長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致用水需求量的增加。長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重干旱的負(fù)面影響之一，就是會(huì)導(dǎo)致荷蘭出現(xiàn)大面積的海水侵入地下水的情況。這種水資源狀況的變化，要求荷蘭要做好兩方面的工作，一方面是要最優(yōu)化配置其現(xiàn)有的水資源，這要通過提高公共供水系統(tǒng)的效率來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一方面，就是提高水資源的自給自足能力。

雨水可以有很多用處，很多時(shí)候我們可以使用雨水來(lái)代替自來(lái)水，這樣就會(huì)節(jié)約淡水的供應(yīng)。例如，沖洗馬桶、灌溉農(nóng)田、工廠冷卻用水和消防用水等。傳統(tǒng)上，雨水的收集和使用，僅僅局限于單一的建筑物，這樣的建筑物一般使用屋頂作為集水面，順著導(dǎo)雨管將雨水收集在水箱中。然而，從供水的角度來(lái)看，要實(shí)現(xiàn)自給自足的供水，就需要在一個(gè)更大的地域和空間上來(lái)進(jìn)行雨水的收集利用。這里介紹阿姆斯特丹基浦機(jī)場(chǎng)雨水收集利用方面的研究實(shí)例，該實(shí)例表明，阿姆斯特丹基浦機(jī)場(chǎng)地區(qū)的雨水收集利用，可以滿足附近家庭和工業(yè)用水需求，能夠有效替代部分的淡水供應(yīng)。

研究目標(biāo)是機(jī)場(chǎng)的用水需求量，相當(dāng)于一個(gè)3萬(wàn)人口城市的用水量，其用水類型包括賓館用水、辦公室用水、家庭用水，以及機(jī)場(chǎng)終端用水等，機(jī)場(chǎng)上的用水有點(diǎn)類似于工業(yè)用水。該研究評(píng)估了機(jī)場(chǎng)雨水收集利用系統(tǒng)的效率，以及雨水收集利用在機(jī)場(chǎng)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)可行性。

阿姆斯特丹基浦機(jī)場(chǎng)是歐洲的四大機(jī)場(chǎng)之一，它位于荷蘭的經(jīng)濟(jì)中心，整體海拔位于海平面5米以下。研究區(qū)域的總面積為21平方公里，目前海水地下入侵問題，是該地區(qū)的特殊水問題。這項(xiàng)研究包括雨水收集取代飲用水的可行性分析，以及在干旱時(shí)期通過溝渠、運(yùn)河和河流，利用收集到的雨水向周邊地區(qū)供水，阻止海水地下入侵的可能性。

為了評(píng)估基浦機(jī)場(chǎng)雨水收集的效率，研究人員開發(fā)了數(shù)值模型，用以描述機(jī)場(chǎng)地區(qū)的水平衡，模型的時(shí)間步長(zhǎng)能夠精確到小時(shí)。模型由3部分組成，分別為雨水收集和供應(yīng)模塊、雨水的保存和處理模塊和雨水的使用模塊。在雨水收集和供應(yīng)模塊中，根據(jù)集水區(qū)面積大小和蓄水設(shè)備的容量又可以分為不同的組合，研究人員對(duì)過去20年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，將飛機(jī)場(chǎng)的干濕情況分為干旱、一般和濕潤(rùn)3種類型。集雨區(qū)的地表類型分為3種：屋頂、機(jī)場(chǎng)外不透水地面、機(jī)場(chǎng)內(nèi)不透水地面。非飲用水用水需要的時(shí)間序列的精度為1小時(shí)，由時(shí)間精度為月的模型來(lái)模擬求出。這主要通過模型提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以將時(shí)間精度為月的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為時(shí)間精度為周和日的用水需求數(shù)據(jù)。雨水使用的比例，主要通過每個(gè)建筑物類型確定，例如機(jī)場(chǎng)的終端、機(jī)庫(kù)和旅館等。

在荷蘭的國(guó)家氣象研究中心，研究人員使用歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估，歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，形成以小時(shí)為單位的序列，對(duì)模型進(jìn)行模擬。研究人員使用“雨水使用率”來(lái)描述雨水利用的效率，這是一個(gè)表征雨水使用占非飲用水使用比例的一個(gè)指標(biāo)。雨水收集利用的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、操作運(yùn)行花費(fèi)，以及蓄水設(shè)施的投資回收，都使用凈現(xiàn)值的方式進(jìn)行評(píng)估。

研究表明，基浦所有的非飲用水需求全部都可以通過收集到的雨水來(lái)提供，節(jié)約了機(jī)場(chǎng)58%的用水量。雖然僅使用屋頂作為雨水收集的集水面就能夠滿足機(jī)場(chǎng)全部的非飲用水用水需求，但是，僅使用屋頂作為集水面需要很大的儲(chǔ)水容器。此外，由于氣候變化造成更加頻繁和強(qiáng)烈的降雨模式變化，要求儲(chǔ)水容器具有更大的容量。如果增加其他類型的集水地面，例如機(jī)場(chǎng)區(qū)和場(chǎng)外區(qū)的不透水地表，在不增加儲(chǔ)水容量的情況下，也能夠滿足要求，并大大增加雨水收集的數(shù)量。在通常年份，來(lái)自各種類型集水面的雨水收集總量將近有700萬(wàn)立方米，是在機(jī)場(chǎng)地區(qū)非飲用水需求量的10倍以上。

由于在荷蘭水價(jià)仍然偏低，有些地區(qū)每立方米只有0.8歐元，所以目前的雨水收集利用系統(tǒng)的總體投資效率仍然偏低。但是，如果使用雨水收集系統(tǒng)獲得的水源取代小規(guī)模的消防用水，效果還是不錯(cuò)的。這種小規(guī)模的雨水收集利用的投資回收期為15年左右。如果使用荷蘭非工業(yè)用水價(jià)格每立方米1.4歐元作為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，有些歐洲國(guó)家的非工業(yè)用水水價(jià)甚至更高，大規(guī)模的雨水收集利用系統(tǒng)建設(shè)仍然是可行的，雨水收集利用系統(tǒng)建設(shè)有利可圖。

當(dāng)考慮到使用機(jī)場(chǎng)地區(qū)收集的雨水進(jìn)行供水時(shí)，較低的工業(yè)水價(jià)可能使系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上不可行。但是，小規(guī)模的應(yīng)用似乎還是可以的，例如使用收集到的雨水進(jìn)行每周一次的消防演習(xí)，既方便，又節(jié)約用水。研究的結(jié)果表明，由于水量和水質(zhì)方面的原因而造成水價(jià)上漲時(shí)，大面積地使用雨水收集系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是可行的。