方舟

荷蘭位于河口三角洲地區(qū)，終年氣候溫和，人們一般認為荷蘭獲得清潔淡水應(yīng)該沒有問題。其實，荷蘭在夏季有時也會出現(xiàn)缺水的情況，缺水對荷蘭的經(jīng)濟和自然環(huán)境都會帶來巨大的損害。有專家預(yù)測，氣候變化將會使荷蘭的干旱形勢更加嚴峻，干旱持續(xù)時間會變得更長，也會導(dǎo)致用水需求量的增加。長時間嚴重干旱的負面影響之一，就是會導(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)的效率來實現(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，很多時候我們可以使用雨水來代替自來水，這樣就會節(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，從供水的角度來看，要實現(xiàn)自給自足的供水，就需要在一個更大的地域和空間上來進行雨水的收集利用。這里介紹阿姆斯特丹基浦機場雨水收集利用方面的研究實例，該實例表明，阿姆斯特丹基浦機場地區(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)。

研究目標是機場的用水需求量，相當于一個3萬人口城市的用水量，其用水類型包括賓館用水、辦公室用水、家庭用水，以及機場終端用水等，機場上的用水有點類似于工業(yè)用水。該研究評估了機場雨水收集利用系統(tǒng)的效率，以及雨水收集利用在機場地區(qū)的經(jīng)濟可行性。

阿姆斯特丹基浦機場是歐洲的四大機場之一，它位于荷蘭的經(jīng)濟中心，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，以及在干旱時期通過溝渠、運河和河流，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。

為了評估基浦機場雨水收集的效率，研究人員開發(fā)了數(shù)值模型，用以描述機場地區(qū)的水平衡，模型的時間步長能夠精確到小時。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，研究人員對過去20年的數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，將飛機場的干濕情況分為干旱、一般和濕潤3種類型。集雨區(qū)的地表類型分為3種：屋頂、機場外不透水地面、機場內(nèi)不透水地面。非飲用水用水需要的時間序列的精度為1小時，由時間精度為月的模型來模擬求出。這主要通過模型提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化功能來實現(xiàn)，可以將時間精度為月的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為時間精度為周和日的用水需求數(shù)據(jù)。雨水使用的比例，主要通過每個建筑物類型確定，例如機場的終端、機庫和旅館等。

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

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提供，節(jié)約了機場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場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水容器。此外，由于氣候變化造成更加頻繁和強烈的降雨模式變化，要求儲水容器具有更大的容量。如果增加其他類型的集水地面，例如機場區(qū)和場外區(qū)的不透水地表，在不增加儲水容量的情況下，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，來自各種類型集水面的雨水收集總量將近有700萬立方米，是在機場地區(qū)非飲用水需求量的10倍以上。

由于在荷蘭水價仍然偏低，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)用水價格每立方米1.4歐元作為評估標準，有些歐洲國家的非工業(yè)用水水價甚至更高，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。

當考慮到使用機場地區(qū)收集的雨水進行供水時，較低的工業(yè)水價可能使系統(tǒng)在經(jīng)濟上不可行。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上漲時，大面積地使用雨水收集系統(tǒng)在經(jīng)濟上是可行的。