专利名称：雨水地下水资源化的淡水供应方法
技术领域：
本发明提供一种淡水供应方法，特别是提供一种通过雨水地下水资源化，可以稳定供应淡水的方法。
背景技术：
根据联合国统计，世界三分子一强的国家和地区缺淡水，其中约30％地区紧缺淡水。而且这种状况正随着经济社会的发展日益严峻。可利用的淡水资源是社会经济发展必不可少的。淡水供应的限制在不同程度上直接制约着世界很多地区和国家的发展。据调查，目前我国地下水利用量占全国水资源利用量的16％，已勘查评价的集中供水水源地约1400多处，其中已开采近1000处，日开采量近1亿立方米。依靠地下水供水的城市达400多个，占全国城市总数的60％。预计在21世纪，我国淡水资源供需矛盾突出的地区仍是华北、西北、辽中南地区及部分沿海城市。2001年初国土资源部启动了新一轮地下水资源评价工作，以西北和华北缺水区为评价重点，开展了地下水资源总量评价和地下水环境质量评价。新一轮评价结果显示全国地下水天然资源量多年平均为9235亿立方米，地下淡水多年平均可开采量为3527亿立方米，均比上一次评价结果有所增加。1994-1999年6年间河北浅层和深层地下水开采量累计超出多年平均可采量335.62亿m3，累计超出平原浅层资源量和深层资源量555.3亿m3。
目前淡水供应方法包括以下几种1.自然供应，通过自然的河水、湖泊、冰川、地下水经过絮凝沉淀、简单机械过滤、适当消毒后供人们生活、生产中利用。冰川上也可以不经过繁琐的手续，(经熔化)直接利用；2.半自然供应，通过人工积水，如蓄雨水为表面水；3.自然和半自然供应方式的结合；4.人工生产淡水，包括海水和苦咸水淡化、高污染水的深层处理等。其中包括反渗透RO、蒸馏法MSF、MED、VC等、电渗析等技术；5.自然和人工生产淡水的方法有机结合供应高标准的纯净水。
自然和半自然供应方式中，原来的水体和最后利用的淡水之间基本不存在化学组成的差异，只是通过各种简单处理方式除去水中的悬浮物、细菌等有害物质，以便有利于管道输送和供人们饮用。自然和半自然方法和它们结合供水的方法供应的水量和水质很大程度上取决于自然条件，如降水、地表、气候、地面环境等因素。当降水量较少的干旱年或降水随季节分布很不均匀，都可能造成淡水供应紧张。水质情况容易受到自然环境和社会工业发展带来的污染问题。甚至有的地表水根本无法直接饮用。这种情况在工业发达的城市尤其突出。
而在人工生产淡水的方式中，不仅除去悬浮物、细菌等有害物质，而且，原料水和最后供水的化学组成有很大的差异。主要是产品水的盐份比原料水降低很多，其中包括影响人类健康的很多有害物质。人工生产淡水，包括海水和苦咸水淡化、高污染水的深层处理等，其中包括反渗透RO、蒸馏法MSF、MED、VC等、电渗析等技术的应用水处理成本比较高。比如成本较便宜的大规模反渗透海水淡化吨淡水生产成本在5元以上，如果海水水质比较差那么这个数值要上升到6-7元。人工生产淡水的方法的另一缺点是所能供应的水量受到成本经济的影响而相当有限，虽然其水质较高，能够满足各种高水平生活方式的需求和特殊工业用途的应用。
同时过度开采地下水的做法，引起地面下沉、海水倒灌等一系列的生态环境问题。现在世界性的缺水问题，主要是科学上的认识问题。辽宁省动态水资源研究课题组通过研究认为，现在我们面临的缺水问题，是人类对水资源的科学规律缺乏认识造成的。海河、滦河流域多年平均降水总量1781亿吨；而形成传统的地表水资源多年平均只有288亿吨，是降水总量的16.2％，蒸发和流入大海的量高达84％。地下水的来源一部分来自大气降水，但至少需要10～15天的时间才能渗入地下。因此在自然条件下，雨水只能起到少量的补充作用，地下水虽然是可再生的，但也是有限度的，并非取之不尽。然而，降水是落在我们脚下的土地上的干净的淡水资源，这样的水如果不能有效利用，是否造成天然资源的巨大浪费？如果我们有了把降水直接开发出来的技术，我们就可以基本解决缺水问题了。
发明内容
为了解决淡水供应不足，同时使雨水成为人们可以有效利用的资源，本发明提供了一种全新的雨水地下水资源化的淡水供应方法。
类似中国华北地区，年降雨量不是很多，但是也不属于特别少的地区。其年降雨量的分布很不均匀。淡水资源的主要用途农业灌溉方面一年中需求最大的4-6月降水量只占30％左右，而需求较少的7-9月份占60％左右，而且大多以大雨、暴雨甚至特大暴雨的形式。一方面，一年四季的大部分时间段内淡水紧缺，严重影响社会发展和人们生活的需要，但是另一方面，一年中极少数时间段，甚至是几天之内的大规模的降雨不仅远远超出暂时的人们需要，而且暴雨成灾，如洪水、内涝。几乎每年需要巨大的防洪投资，也避免不了洪涝带来的巨大经济损失。
上述这类地区一般位于平原地区，受到地理环境的影响很难修建合适规模的水库，进行有效的蓄水和调配。但是地下水资源非常贫乏，而地下有很大容量的“地下水库”，可以容纳规模非常庞大的淡水储蓄。
本发明的技术方案是选择一块蓄水地区，在此面积上打1眼-1亿眼注水井，在注水井的入水口处连接过滤装置；当这些地区遇到中雨、大雨、暴雨甚至特大暴雨时雨水经过过滤装置直接注入到注水井中，汇集成为地下水层，使蓄水地区常年享有丰富的地下水。即雨水转移到地下水，地下水再转变成淡水。在此蓄水地区附近建立抽水系统。抽水可以直接应用到农田的灌溉等应用领域。
在需要使用一定的标准的淡水时，在抽水系统后面可以设计连接淡水处理系统。淡水处理系统是将汲取的地下水经过砂滤、纳滤或反渗透方法处理供应淡水的方法，砂滤的精度为0.01-0.3毫米，纳滤或反渗透采用脱盐率为30-99.9％，用氯或二氧化氯作为消毒剂。
蓄水地区可以选择在环境污染不严重的野外、或者草地等，也可以设在泊油路边，也可以设在城市道路边和建筑物周围利于收集和注入干净雨水的地区；上述地区可以选择单独一处，也可以是几处同时选择。注水井也可以设置在离河道较近的地方，以便最大限度地利用大雨后流到河流的雨水。这样可以较长时间内充分利用雨水，而不象田间等其它蓄水设施一样雨水一经流出就无法有效工作。
蓄水地区清雨水积聚地，大量建设收集雨水的设施和与其连接的注水井，经过砂滤、微滤、超滤等手段除去悬浮物、细菌等杂质后注入到地下。
注水井的深度可以根据当地具体情况，可以深到浅层或者深层地下(水层)，利于收集和注入干净雨水；一般注水井的入口口径为20-500mm、井深2-100m、井底部宽度可以有20-50000mm不同程度扩展的注水井以有利于提高注水速度和井的抗污堵能力。最好是口径100-300mm、井深10-50m、井底宽度200-2000mm并位于砂质地层的注水井。
雨水的处理可以根据被污染情况有不同的处理方式。一般来说，雨水本身的水质很不错。雨滴在大气层中生成时的状况和一般的蒸馏法淡化方式中蒸汽的冷凝情况基本相同。在落地过程中不同程度吸收空气中的污染物，实际落到地面上时其杂质含量5-200ppm不等，和大气污染和降雨量有很大的关系。大部分是空气中的悬浮物，比较容易用简单的方法除去。但是，有一点是肯定的，那就是其总体上是比较干净的淡水，在大多数情况下和蒸馏水媲美。
如果该蓄水区基本没有被污染，而且没有形成洪水的急流之前收集，那么雨水经过简单的砂滤，就可以通过注水井注入为地下水。本发明最好采用这种模式，以降低雨水处理成本。或经过简单的砂滤，再经过除菌微滤处理通过注水井注入为地下水。
如果该蓄水区基本没有被污染，而在洪水的急流形成之后收集，那么需要设置澄清池初步澄清后，进行砂滤注水。或者进一步微滤后注水。如果上一条条件难于满足或者满足条件的雨水量较少，那么本条处理方法可以很大程度上弥补不足。
如果该蓄水区是被适度污染的，那么砂滤(微滤)后最好还设置微滤(或超滤)装置，除去大部分污染物后再注水。
过滤系统利于有效利用干净雨水且方便恢复过滤能力的砂滤、砂滤-微滤和等过滤装置，过滤面积0.01-10000平方米、过滤精度为0.00001-1毫米。最好是过滤面积为0.25-25平方米、过滤精度为0.01-0.3毫米，进水高度水平在雨水表面底下。其结构可以是单层的也可以是双层或多层并列或串连结构。
雨水经过过滤装置直接注入到注水井中，汇集成为地下水层；是雨水不经过自然的地表渗漏，而经过人工的砂滤或砂滤-微滤快速过滤直接通过注水井转变成地下水。
注水根据具体情况可以采用自然注水或者利用泵打入。如果可能最好采用自然流入的方法，以减少泵、电线等设施及其控制的投入和降低人工管理成本。如果采用泵打入的方法，那么要配套设施和服务，也要考虑蓄水区的选择。
一般不在山区注水，以免泉水的形式喷出为地表水。但是如果那里的地理环境和地下水情况有利于本发明的实施，也不能排除在山区推广。
汲取的雨水最好是没有形成急流前的清澈的雨水。自然注水方式的砂滤池的水平当然要在低于雨水表面的水平。
一般注水注入到浅层地下水，以免深层地下水的污染。
一般注入到足够深度，以便能够采用自然注入的方式，同时也可以避免注入的水在另一位置喷出为地表水。
如果汲取的地下水的盐度不高，如500ppm以下，那么可以考虑经过简单砂滤、消毒等处理后可以直接作为生活饮用淡水供应。
如果盐度较高，如达到2000ppm，那么最好采用纳滤，适当降低盐度后供应。当然，这时候淡水的水质会明显比一般的自来水好。
如果汲取的地下水的盐度非常高(如5000ppm以上)，那么也可以使用反渗透工艺(根据情况也可以利用纳滤)，以满足淡水水质达到国家饮用水标准的要求。
汲取地下水的系统位于地下水丰富的、海水倒灌和污染程度不严重地区的地下水抽水系统和过滤、消毒等水处理系统或纳滤或反渗透淡化苦咸水系统。砂滤的精度为0.01-0.3毫米、消毒采用氯或二氧化氯等消毒剂、纳滤或反渗透采用脱盐率为30-99.9％。
河水补充，洪水季节或下游水资源丰富或没有必要输送下游时在上游地区可以利用河水积极组织注水。
注水井的建设和汲取地下水供应生活饮用水供应工程可以同时投入，也可以分开投入。分开投入时最好先投入注水井建设，以免地下水的过度开采造成不必要的生态环境影响。如果该地区地下水非常丰富，那么可以不受相应的限制，但是不应该拖到地下水资源严重不足而导致相关生态或环境后果后再投入注水井和蓄水工程。
本发明的优点在于1.经济供应高品质的淡水。
2.受自然降水条件的影响程度低。
3.受季节降水不均匀造成的影响少。
4.减少地面下沉、海水倒灌等一系列的生态环境问题。
5.防洪抗旱功能。
6.充分合理利用地下水的地下水库功能。
7.崭新的利用自然、自然和人工生产淡水供应有机结合的淡水供应方式。
但是，本发明如果实施，先期投入大，但比一般水利投资少；属于共用投资，如果相关政策跟不上，对公司的投资吸引力弱。
地下水抽出后可以选择经过简单处理直接供应城市饮用生活水，或采用纳滤(反渗透)等其它淡化技术适当降低水的盐度后供应淡水。这样一来，基本上防止洪涝灾害，同时有效解决用水需求和降水量严重脱节的问题，而且，在干旱的年份也能够稳定供应淡水。地下水的成本也显著降低，而供应的淡水价格可以从原来的5-10元/吨下降为2-4元/吨。有效补充地下水，得到显著的生态、社会、经济、环境效益。
具体实施例方式
实施例1某一沿海平原地区城市的一个区面积约1000平方公里(10亿平方米)，夏季集中降雨两次，一次为100毫米，另一次为200毫米。地区总降雨量为3亿立方米。10％渗漏到地表，30％雨水为可利用较干净的雨水，其中10％(900万立方)容易控制和蓄水。找到1％集中的海水倒灌不严重的野外草地，建设简易的积水场，打100多个2-50m米深的浅井，口径20-300mm、井底宽度20-500mm。雨水经过简易的砂滤器过滤后因为注水井在过滤器底下而过滤器又在雨水表面下方，所以无须泵打，通过注水井直接注水为地下水，过滤面积为0.01-10平方米、过滤精度为0.01-0.3毫米，每个井平均注水300吨，每年平均回注干净的雨水3万吨。建设每天供应50吨淡水的水厂，汲取的地下水污染程度低、盐度也只有150ppm，经过简单的自来水处理，砂滤的精度为0.01-0.3毫米、过滤面积为1-250平方米，采用氯消毒，直接供应城市生活饮用水，每年总共供应1.8万吨淡水，补充了1.2万吨的地下水。注水井每眼投资3000元，共30万元，寿命按20年，作为共用设施贷无息贷款，每年折合1.5万元，对注入的地下水成本的贡献为5角/吨，对供应的淡水成本的贡献为0.83元/吨。汲取地下水的成本是每吨0.5元，澄清、过滤、消毒等成本为每吨1元左右，生活饮用供应的淡水成本总共为2.33元/吨。这个成本远低于海水淡化成本5-7元/吨，和一般南水北调的自来水成本。如果规模扩大100倍，那么可以进一步降低淡水供应成本，而且可以有效补充过分开采的地下水，得到显著的生态、经济、环境效益，同时可以大大降低防洪的压力，明显减少因为洪涝灾害造成的损失。
实施例2某一沿海平原地区一个城市面积约1万平方公里(100亿平方米)，夏季集中降雨两次，一次为100毫米，另一次为200毫米。地区总降雨量为30亿立方米。找到海水倒灌不严重的城市道路和城际公路附近地区，建设简易的积水场，打2000多个2-50米深、口径为100-300mm、井深10-50m、井底宽度200-2000mm的浅井。雨水经过简易的砂滤器过滤后直接通过注水井注水为地下水，因为砂滤器入水口在雨水表面下方，且注水井在过滤器下方，所以无需泵靠水的重力和注水井内水柱的压力注入，过滤器过滤面积为0.25-9平方米、过滤精度为0.005-0.3毫米，每个井平均注水300吨，每年回注干净的雨水60万吨。但是自然收集的雨水不足，需要在附近按5角/吨的价格购买比较干净的雨水，如，每眼注水平均300吨不足200吨，购买补齐。建设每天供应1000吨淡水的水厂，汲取的地下水污染程度低、盐度也只有300ppm，经过简单的自来水处理，如采用砂滤的精度为0.01-0.3毫米，采用二氧化氯消毒，直接供应城市生活饮用水，每年总共供应36万吨淡水，补充了24万吨的地下水。注水井每眼投资3000元，共600万元，寿命按20年，作为共用设施贷无息贷款，每年折合30万元，对地下水成本的贡献为5角/吨，对供应的淡水成本的贡献为0.83元/吨。因为部分雨水是以5角/吨的价格购买的，所以注水的雨水成地下水的成本为2/3×0.5÷1+0.83＝1.13元/吨。汲取地下水的成本是每吨0.5元，澄清、过滤、消毒等成本为每吨1元左右，生活饮用供应的淡水成本总共为2.63元/吨。这个成本远低于海水淡化成本5-7元/吨，和一般南水北调的自来水成本。如果规模扩大100倍，那么可以进一步降低淡水供应成本，而且可以有效补充过分开采的地下水，得到显著的生态、经济、环境效益，同时可以大大降低防洪的压力，明显减少因为洪涝灾害造成的损失。
实施例3某一沿海平原地区面积约2万平方公里(200亿平方米)，夏季集中降雨三次，每次各为100毫米、200毫米、和150毫米。地区总降雨量为90亿立方米。找到海水倒灌不严重的地区，集中建设简易的积水场，打4000多个10-50米深、口径为20-500mm、井底部宽度是200-5000mm的浅井。雨水经过简易的砂滤器过滤后，砂滤的精度为0.005-0.5毫米，砂滤器的过滤面积0.25-16平方米，通过注水井直接注水为地下水，每个井注水平均300吨，每年平均回注干净的雨水120万吨。但是自然收集的雨水不足，需要在附近按5角/吨的价格购买比较干净的雨水，如，每眼注水300吨不足200吨，购买补齐。建设每天供应2000吨淡水的水厂，汲取的地下水污染程度低、但是海水适度倒灌，含盐量达到2000ppm，经过简单的沉淀、砂滤，砂滤的精度为0.01-0.1毫米，砂滤器过滤面积为2-25平方米，利用95％脱盐率的纳滤膜处理，回收80％，调酸度、氯消毒后供应TDS只有100ppm的高品质的城市生活饮用水，每年总共供应72万吨淡水，补充了30万吨的地下水，另有18万吨排放。注水井每眼投资3000元，共1200万元，寿命按20年，作为共用设施贷无息贷款，每年折合60万元，对地下水成本的贡献为5角/吨，对供应的地下水成本的贡献为0.83元/吨。因为部分雨水是以5角/吨的价格购买的，所以注水的雨水成地下水的成本为2/3×0.5÷1+0.83＝1.13元/吨。汲取地下水的成本是每吨0.5元，澄清、过滤、纳滤、消毒等成本为每吨2.0元左右，生活饮用供应的淡水成本总共为3.63元/吨。这个成本远低于海水淡化成本5-7元/吨，和一般南水北调的自来水成本。如果规模扩大100倍，那么可以进一步降低淡水供应成本，而且可以有效补充过分开采的地下水，得到显著的生态、经济、环境效益，同时可以大大降低防洪的压力，明显减少因为洪涝灾害造成的损失。
实施例4某一沿海平原地区面积约2万平方公里(200亿平方米)，夏季集中降雨四次，每次各为100毫米、200毫米、250毫米、和150毫米。地区总降雨量为140亿立方米。10％渗漏到地表，30％雨水为可利用较干净的雨水，其中10％(42000万立方)容易控制和蓄水。找到1％集中的海水倒灌不严重的地区，建设简易的积水场，打4000多个10-50米深、口径为20-500mm、井底部宽度是200-8000mm的浅井。雨水经过简易的砂滤器过滤后自然注水井注水，每个井平均注水平均600吨，每年平均回注干净的雨水240万吨。但是自然收集的雨水不足，需要在附近按5角/吨的价格购买比较干净的雨水，如，每眼注水600吨不足400吨，购买补200吨，还缺口200吨。不足的200吨通过河边设置的雨水处理设施处理河水补充或者利用污染不很严重的雨水补充，处理过程是沉降、砂滤和微滤或超滤，砂滤器的过滤精度0.01-0.3毫米，过滤面积2-25平方米，微滤孔径0.1-0.0001毫米，超滤孔径1-0.01微米不等，等程序，然后注入为地下水，雨水处理注入的成本为1.5元/吨。建设每天供应2000吨淡水的水厂，汲取的地下水污染程度低、但是海水适度倒灌，含盐量达到2000ppm，经过简单的沉淀、砂滤，利用95％脱盐率的纳滤膜处理，回收80％，调酸度和氯消毒后，供应TDS只有100ppm的高品质的城市生活饮用水，每年总共供应72万吨淡水，补充了30万吨的地下水，另有18万吨排放。注水井每眼投资3000元，共1200万元，寿命按20年，作为共用设施贷无息贷款，每年折合60万元，对地下水成本的贡献为5角/吨，对供应的地下水成本的贡献为0.83元/吨。因为部分雨水是以5角/吨的价格购买的，所以注水的雨水成地下水的成本为1/3×0.5÷1+1/3×1.5+0.83＝1.63元/吨。汲取地下水的成本是每吨0.5元，澄清、过滤、纳滤、消毒等成本为每吨2.0元左右，生活饮用供应的淡水成本总共为4.13元/吨。这个成本远低于海水淡化成本5-7元/吨，和一般南水北调的自来水成本。如果规模扩大100倍，那么可以进一步降低淡水供应成本，而且可以有效补充过分开采的地下水，得到显著的生态、经济、环境效益，同时可以大大降低防洪的压力，明显减少因为洪涝灾害造成的损失。
实施例5某一河流流域，地区面积约200万平方公里(20000亿平方米)，夏季集中降雨5次，每次各为100毫米、200毫米、250毫米、300毫米、和150毫米。地区总降雨量为20000亿立方米，某一测量点河流流量从之前的3万立方米每秒迅速增长到8万立方米每秒(69亿吨/天)，形成特大洪水，造成严重的洪涝灾害，防汛投资为200亿元，洪涝灾害带来的直接和间接损失约1200亿元。采用本发明的情况是集中降雨的雨水中，10％渗漏到地表，30％雨水为可利用较干净的雨水，其中10％(600亿立方)容易控制和蓄水。国家在该河流流域有计划的大搞雨水注水井的建设简易的积水场，打1亿多个2-100m深、口径20-500mm、井底部宽度可以有20-50000mm不同程度扩展的注水井。雨水经过简易的砂滤器过滤后自然注水井注水，也可以采用砂滤-微滤或砂滤-超滤过滤后自然注水井注水，每个井平均注水平均800吨，回注干净的雨水800亿吨，约40天内集中发生，洪水从8万立方米每秒(69亿吨/天)的水平减弱为5.69万立方米每秒(49亿吨/天)，节省防洪投资约100亿元，减少洪涝灾害损失约1000亿元。但是自然收集的雨水不足，需要在附近按5角/吨的价格购买比较干净的雨水，如，每眼注水800吨不足400吨，购买补200吨，还缺口200吨。不足的200吨通过河边设置的雨水处理设施处理河水补充或者利用污染不很严重的雨水补充，处理过程是沉降、砂滤和微滤等程序，砂滤器的过滤精度0.001-1毫米，过滤面积0.01-10000平方米，微滤孔径0.1-0.0001毫米，超滤孔径1-0.01微米不等，然后注入为地下水，雨水处理注入的成本为1.5元/吨。同时，在上游地区，尤其是在河水没有被污染的地区大力实行河水的注入，补充地下水的同时减少下游的负担。将此地下水资源可以直接抽出用于供农业灌溉等用途。也可以建设每天总共供应1亿吨的众多自来水厂，汲取的地下水污染程度低，含盐量达到150-450ppm左右，经过简单的自来水供应处理，0.01-0.3毫米，供应TDS为150-450ppm的城市生活饮用水，每年总共供应300亿吨淡水，补充了500亿吨的地下水。注水井每眼投资3000元，共3000亿元，寿命按20年，作为共用设施贷无息贷款，每年折合150亿元，对地下水成本的贡献为5角/吨，对供应的地下水成本的贡献为0.83元/吨。因为部分雨水是以5角/吨的价格购买的，所以注水的雨水成地下水的成本为1/4×0.5÷1+1/4×1.5+0.83＝1.33元/吨。汲取地下水、澄清、过滤、消毒等成本为每吨1.0元左右，生活饮用供应的淡水成本总共为2.33元/吨。这个成本远低于海水淡化成本5-7元/吨，和一般南水北调的自来水成本。同时可以大大降低防洪的压力，明显减少因为洪涝灾害造成的损失，节省防洪投资100亿元，减少洪涝灾害损失1000亿元，是个一劳永逸的公益投资。不仅避免了大雨、暴雨、和特大暴雨带来的洪涝灾害，而且通过雨水资源的合理调节和应用保证了淡水的稳定供应，进而也对农业灌溉用水是有效的补充，有效补充过分开采的地下水同时也可以为可能发生的干旱有了丰富的地下水资源的储备，得到显著的生态、社会、经济、环境效益。
实施例6某一沿海平原地区面积约1万平方公里(100亿平方米)，遭遇丰水年，夏季集中降雨5次，每次各为100毫米、200毫米、250毫米、300毫米、150毫米。地区总降雨量为100亿立方米。10％渗漏到地表，30％雨水为可利用较干净的雨水，其中10％为容易控制(3亿立方)。建设蓄水公益设施，建设简易的积雨水场，打20多万眼2-100米深、入口口径为20-500mm、井底部宽度是20-5000mm的注水井。雨水经过简易的砂滤器或砂滤-微滤装置，因为砂滤器入水口在雨水表面下方，且注水井在过滤器下方，所以无需泵靠水的重力和注水井内水柱的压力注入过滤后自然注水井注水、过滤面积0.25-1000平方米、过滤精度为0.0001-1毫米，每个井注水平均800吨，回注干净的雨水1.6亿吨。但是自然收集的雨水不足，需要在附近按5角/吨的价格购买比较干净的雨水，如，每眼注水800吨不足400吨，购买补齐仍不够的部分通过河流中的水补充。建设每天供应10万吨淡水的水厂；也可以在多个位置建几个2000-20000万吨/天规模的自来水厂，汲取的地下水污染程度低，海水倒灌程度有所不同，盐度(TDS)300-10000ppm，经过简单的自来水处理或纳滤或反渗透(脱盐率30-99.8％)处理以及后处理，脱盐率30-99.8％，供应TDS值为100-450ppm的城市生活饮用水，每年总共供应3600万吨淡水，补充了1.24亿吨的地下水，砂滤器的过滤精度0.001-1毫米，过滤面积0.01-10000平方米，微滤孔径0.1-0.0001毫米，超滤孔径1-0.01微米不等。注水井每眼投资3000元，共6亿元，寿命按20年，作为共用设施贷无息贷款，每年折合3000万元，对地下水成本的贡献为5角/吨，对供应的淡水成本的贡献为0.83元/吨。因为部分雨水是以5角/吨的价格购买的，所以注水的雨水成地下水的成本为2/3×0.5÷1+0.83＝1.13元/吨。汲取地下水的成本是每吨0.5元，澄清、过滤、消毒等成本为每吨平均2元左右，生活饮用供应的淡水成本总共平均为3.63元/吨，供应淡水TDS值100-500ppm不等。这个成本远低于海水淡化成本5-7元/吨，和一般南水北调的自来水成本，有效补充过分开采的地下水，得到显著的生态、社会、经济、环境效益，同时可以大大降低防洪的压力，明显减少因为洪涝灾害造成的损失。转年开始，该地区遭遇连续多年的罕见的干旱，但是因为丰水年的地下水的储备，仍可以通过地下水每天补充城市生活饮用水10万吨持续2-3年，迎来了又一个丰水年，不仅可以满足供应淡水的要求，淡水供应又回到正常水平，大大降低了干旱带来的对人民生活和经济发展的影响，而且可以相同的方法大量补充地下水，以备抗旱和淡水的稳定供应。
实施例7某一内陆平原地区面积约1万平方公里(100亿平方米)，夏季集中降雨两次，一次为100毫米，另一次为200毫米。地区总降雨量为30亿立方米。10％渗漏到地表，30％雨水为可利用较干净的雨水，其中10％(9000万立方)容易控制和蓄水。找到1％集中的海水倒灌不严重的住宅区，建设简易的积水场，打2000多个10-50米深、入口口径为100-300mm、井底部宽度是200-5000mm的注水井的浅井。雨水经过简易的砂滤器过滤后通过注水井注水直接成为地下水，过滤器结构考虑到占地面积的限制部分采用双层或多层并列连接方式以尽可能少占地，过滤器过滤面积0.25-1000平方米、过滤精度为0.01-0.5毫米，每个井注水300吨，每年平均回注干净的雨水60万吨。但是在住宅区专门建设简易的积水场比较困难或没有来得及建设，自然收集的雨水严重不足，全部按1元/吨的价格购买从屋顶流下来的干净雨水补充。如，每眼注水平均300吨不足200吨，购买补齐。建设每天供应1000吨淡水的水厂，汲取的地下水污染程度低、盐度也只有300ppm，经过简单的自来水处理，直接供应城市生活饮用水，每年总共供应36万吨淡水，补充了24万吨的地下水。注水井每眼投资3000元，共600万元，寿命按20年，作为共用设施贷无息贷款，每年折合30万元，对地下水成本的贡献为5角/吨，对供应的淡水成本的贡献为0.83元/吨。因为全部干净雨水是以1元/吨的价格购买的，所以注水的雨水成地下水的成本为1+0.83＝1.83元/吨。汲取地下水的成本是每吨0.5元，澄清、过滤、消毒等成本为每吨1元左右，生活饮用供应的淡水成本总共为3.33元/吨。这个成本远低于海水淡化成本5-7元/吨，和一般南水北调的自来水成本。
实施例8某一三户住家的海岛，面积约10平方公里(1000万平方米)，没有河流和泉水，只靠少部分收集雨水形成的地表水供应淡水。但是当地夏季雨水比较丰富，只是在岛上不容易蓄水而已。因为常年裸露于地表，污染严重，而且水量也很不够，严重影响当地的人们生活和旅游业的发展。当地意外发现埋深10米、容量为5000立方的地下熔洞，当即决定雨水经过本发明方案，收集、简单过滤后注入到地下熔洞中储存。该岛夏季集中降雨5次，每次各为100毫米、200毫米、250毫米、300毫米、150毫米。地区总降雨量为1000万立方米。熔洞上面打1眼注水井，井口口径200毫米。雨水经过收集、简易的砂滤器过滤后，注水井注水1000吨，每吨成本为5元，两个砂滤器过滤面积10平方米、过滤精度为0.01-0.2毫米。雨水在地下熔洞浸泡溶解部分矿石成为矿泉水。平日汲取地下熔洞的矿泉水供应岛上居民生活和旅游服务。同时可以根据具体水质情况适当消毒。供应淡水的成本约10元/吨，但是对当地具体情况是非常满意的结果，也圆满解决了当地一直紧缺淡水的问题。在如此小的规模上，也比海水淡化(12元/吨)等工艺成本较低。
权利要求
1.一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，具体步骤如下选择一块蓄水地区，在此面积上打1眼-1亿眼注水井，在注水井的入水口处连接过滤装置；雨水经过过滤装置直接注入到注水井中，汇集成为地下水层；在此蓄水地区建立抽水系统。
2.如权利要求1所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的抽水系统后面连接淡水处理系统。
3.如权利要求2所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的淡水处理系统是将汲取的地下水经过砂滤、纳滤或反渗透方法处理供应淡水的方法，砂滤的精度为0.01-0.3毫米，纳滤或反渗透采用脱盐率为30-99.9％，用氯或二氧化氯作为消毒剂。
4.如权利要求1所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的雨水经过过滤装置直接注入到注水井中，汇集成为地下水层；是雨水不经过自然的地表渗漏，而经过人工的砂滤或砂滤-微滤快速过滤直接通过注水井转变成地下水。
5.如权利要求1所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的蓄水地区选择是在环境污染不严重的野外、草地、泊油路边、城市道路边或建筑物周围利于收集和注入干净雨水的地区；上述地区可以选择单独一处，也可以是几处同时选择。
6.如权利要求1所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的注水井是入口口径为20-500mm、井深2-100m、井底部宽度是20-50000mm。
7.如权利要求6所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的注水井优选入口口径为100-300mm、井深10-50m、井底宽度200-5000mm。
8.如权利要求1所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的过滤装置，过滤面积0.01-10000平方米、过滤精度为0.00001-1毫米。
9.如权利要求8所述的一种雨水地下水资源化的淡水供应方法，其特征是所述的过滤装置是砂滤、砂滤-微滤或等过滤装置，结构可以是单层的也可以是双层或多层并列或串连连接；优选过滤面积为0.25-25平方米、过滤精度为0.01-0.3毫米，进水高度水平在雨水表面底下。
全文摘要
本发明涉及雨水地下水资源化的淡水供应方法；选择一块蓄水地区，在此面积上打1眼－1亿眼注水井，在注水井的入水口处连接过滤装置；当这些地区遇到中雨、大雨、暴雨甚至特大暴雨时雨水经过过滤装置直接注入到注水井中，汇集成为地下水层，使蓄水地区常年享有丰富的地下水。即雨水转移到地下水，地下水再转变成淡水。地下水抽出后可以选择经过简单处理直接供应城市饮用生活水，或采用纳滤(反渗透)等其它淡化技术适当降低水的盐度后供应淡水。而且，在干旱的年份也能够稳定供应淡水。地下水的成本也显著降低，而供应的淡水价格可以从原来的5－10元/吨下降为2－4元/吨。有效补充地下水，得到显著的生态、社会、经济、环境效益。
文档编号E03B3/06GK1528989SQ03144378
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月26日 优先权日2003年9月26日
发明者安逢龙 申请人:安逢龙