北京节水展馆 读懂古今节水模式

　　■藏馆名称：北京节水展馆

　　■藏馆特点：北京唯一以节约用水为主题的展馆

　　■藏馆位置：北京市海淀区恩济庄46号C区

　　

　　近年来，随着生活质量的提高，人们的环保意识也逐渐增强。而在众多的环保内容中，离我们最近的就是节约用水。如果问您为什么要节水，您一定会脱口而出：因为水资源紧张呗！那么，洗车的废水能否收集起来重新利用呢？媒体上常说的“中水”究竟是怎么来的？节水的观念和方法经过了怎样的历史？当下又有什么先进的节水设备呢？只要参观一个小小的展馆，您就会对这些知识如数家珍。

　　在定慧寺北边，有条南北向的马路——恩济西街。沿着恩济西街向北走，过了一个十字路口，路西就是有着六个蓝色大字的：“北京节水展馆”。走进大门，在门口简单登记一下，就可以免费参观了。

　　

　　■汉朝就已开始对虹吸现象的利用，当代应用广泛

　　在展馆中有这样一件装置，它分为左右两部分，两部分之间依靠一根曲管连通。装置右半边的管口浸在液体之中，并且不断吸取液体，从右往左流过曲管，最终从装置左半边的管口中流出。这就是所谓的“虹吸现象”。

　　仔细观察的话就会发现，装置左半边的出水口，比右半边的水面要低。这样，使得出水口液面受到向下的的压强（大气压加水的压强）大于向上的大气压强，保证了水的流出。

　　对虹吸原理的利用，有着悠久的历史。《后汉书·宦者列传》有云：“使掖庭令毕岚……作翻车、渴乌，施于桥西，用洒南北郊路，以省百姓洒道之费。”唐代的章怀太子李贤给这一段做了注释：“翻车，设机车以引水；渴乌，为曲筒，以气引水上也。”唐代史学家杜佑在《通典》当中，对“渴乌”的使用方法做了更详细的记载：“渴乌隔山取水，以大竹筒去节，雄雌相接，勿令漏泄，以麻漆封裹，推过山外，就水置筒，入水五尺。即于筒尾取松桦干草，当筒放火，火气潜通水所，即应而上。”综合以上文献，可以判断渴乌是一种曲形的筒状物，用来引水。但是，文字记载还是抽象了一些，有没有更直观的图像传世呢？南宋初年，杨早在《六经图》绘制了莲花漏的图形，其中就包括了“渴乌”这个部件，它的形状很像我们现在所说的虹吸管。看来，渴乌是利用虹吸原理制成的水利装置。

　　在北宋时期，四川井盐的开采中广泛使用了一种“筒井”。苏轼在《东坡志林》一书中记载，当地人“以竹之差小者，出入井中为筒，无底而窍其上，悬熟皮数寸，出入水中，气自呼吸而启闭之，一筒致水数斗。”显然，它也利用了虹吸原理。

　　现代社会对虹吸原理的利用更为广泛。具体到节水这一方面，值得一提的是近年来出现的虹吸式马桶——它利用虹吸原理冲厕，冲水噪音小，容易冲掉黏附在马桶表面的脏物。
　　

　　■水冷空调：循环利用水资源给机器降温

　　第一次看到“水冷空调”这件展品，我真不知道从何下手。工作人员帮我启动了机器。在循环泵的作用下，水不断地从下方被抽上来（如图中左侧箭头所示）。我摸了摸这一侧的触摸屏，感觉很凉，显然水温很低。水从机器旁边流过后，又向下方流走（如图中右侧箭头所示）。我摸了摸这一侧触摸屏，比刚才热多了，显然水温升高了。工作人员说，水冷空调的原理，就是通过水的流动将机器设备产生的热量带走，使水温升高达到使设备降温的目的。而且，由于安装了循环泵，水冷空调可以循环利用水资源，非常环保。

　　我想起来，中学课本上讲过，水是一种热交换媒介。生活中也经常用到水的这种特性。比如，刚熬好的粥很烫嘴，我们就把盛粥的饭碗放在一个盛着凉水的大碗里，不一会儿粥就不烫了。这种办法，北京话叫做“拔一拔”——和水冷空调的原理相比，实有异曲同工之妙。

　　

　　■洗车水的再生利用：使污水“资源化”

　　现在，越来越多的家庭有了私家车。为了让爱车“面容”整洁，大家也经常去洗车。不过，看着洗车时哗哗流掉的水还是挺让人心疼的。这些水有没有利用的可能呢？

　　经过科学家研究，生活中的污水可以经过适当的处理后重复利用，以实现水的良性循环。北京是一个特大的城市，拥有几百万辆汽车，冲洗汽车的用水量很大。这些水经过物理的、化学的或是生物的方法处理，达到一定的水质标准后，就能重新清洗车辆，循环利用。节水展馆里有一个小小的模型，演示了这一过程：

　　洗车的废水经过除油、混凝、沉淀、过滤、消毒等处理，达到了冲洗汽车所要求的水质标准，可以再次用来洗车。这样的循环利用可以使水的重复利用率达到80%以上。更可喜的是，用循环水洗车和用皮管子冲车相比，可以节水90%以上。工作人员告诉我，污水资源的利用是城市节水的发展方向之一；而洗车水的再生利用，则是污水资源化的一个方面，更是城市积极推广的主要节水措施之一。

　　

　　■雨水综合利用模型：

　　雨水是潜在的水资源

　　提到雨水，大家再熟悉不过了：它从天而降，或者在地上积成一滩，等太阳出来以后就蒸发得无影无踪；或者直接流入地沟，变成更加秽浊的污水。近年来，随着环保意识的加强，人们开始思考一个问题：能否不让雨水白白流掉而让它发挥自身的价值呢？

　　展馆中有件模型，展示了雨水综合利用的过程。简单地说，就是利用建筑的屋顶、道路、庭院等收集雨水，经过进一步处理，雨水成为了生活杂用水，或者回补地下水。看来，雨水的价值不可小视——从某种意义上讲，它就是潜在的水资源！

　　工作人员告诉我，北京城区雨洪最大可利用量，多年平均有近2亿立方米。在城市里建设各类雨水利用设施，就地收集、就近利用、集少成多，既节约有限的水资源又能减少城市绿岛效应，何乐而不为？
　　

　　■水力发电模型：水电站在生产生活中发挥着重要作用

　　人类对水力的利用由来已久。早在两千多年前，古先民已经制造出了水车、水磨等生产工具，这是对水能资源最简单和最基础的利用。到了工业革命时期，随着科技的发展，人们开始利用水力发电。1878年法国建成世界第一座水电站，装机容量仅为25千瓦，完全不能和现在的大型水电站相比，但在当时却具有划时代的意义。经过一百多年的发展，到了20世纪80年代末，世界上一些工业发达国家，如瑞士和法国的水能资源已几近全部开发。巴西和巴拉圭两国在巴拉纳河上合建的伊泰普水电站，于1991年竣工，装机容量达到了1260万千瓦，在20世纪全世界的水电站中首屈一指。

　　中国是世界上水力资源最丰富的国家，特别是进入近代以后，在科技潮流的推动之下，开始了对水力发电的实践。1910年7月，云南螳螂川开始修建石龙坝水电站，1912年4月开始发电，装机容量为480千瓦。这是中国第一座水电站，并且运行至今。2006年经国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单。著名的葛洲坝水电站和三峡水电站都是我国较大的水电站，大家早已耳熟能详。到2009年底，全国水电装机容量达到了19629万千瓦，年发电量5717亿千瓦时。中国不但在水电装机总容量上位居世界第一，也是世界上水电在建规模最大、发展速度最快的国家。

　　说了这么半天水力发电的历史，它的原理究竟是什么呢？简单地说，水力发电是利用水轮机将水的重力势能转化为动能，推动发电机发电。它包括从江河湖海中获得可利用的水能及将水能转化成电能两个部分。

　　在展馆中，有一件“水力发电模型”。根据模型所示，建设水电站需要建造水库、水坝、引水渠道等水利工程，还要建造厂房，安装水轮机、发电机和变压器等机电设备。工作人员介绍说，根据利用水能方式的不同，水电站可分为堤坝式、引水式和混合式等类型，在生产、生活中发挥着重要的作用。
　　

　　■节水灌溉模型：喷灌可以大大提高水的利用率

　　早在几千年前，我们的祖先们就在生产实践中研究出了许多灌溉工具。周朝出现了戽斗。戽字读“护”，据王祯《农书》记载，戽斗是用木桶或柳罐，两端系绳，“两人掣之，抒水上岸，以灌田稼”。它利用两人的合力和惯性，既能灌溉又能排水，适用于菜园、田圃等小面积农田。秦汉之际，统治者极为重视兴修水利，灌溉工具也有了进一步发展，普遍使用辘轳灌田。辘轳利用轮轴的转动，使“所悬之器虚者下，盈者上，更相上下，次第不辍，见功甚速”。隋唐时期发明了筒车，它利用水力冲击大水轮，带动轮缘上的竹筒或木筒，从河中取水灌田。唐人陈廷章《水轮赋》有云：“钩深致远，沿洄而可使在山；积少之多，灌输而各由其道。尔其扬清激浊，吐故纳新，辗桃花之活活，摇杏叶之鳞鳞。”一千多年过去了，至今，漫步在中国农村，特别是南方水乡，我们还经常能看到水轮，它与青山绿水相映成趣，让人想起《水轮赋》中的描写：“浴海上之朝光，升如日御；泛江中之夜影，重似月轮。”

　　从古至今，在农村的生产生活中，灌溉的重要性不言而喻。那么，在当代的大都市呢？这里没有田地还需要灌溉吗？答案是肯定的。平时，我们经常看见公园里或者马路边上，工人师傅用皮管子给绿地“冲”水——这就是城市绿地灌溉。但是，参观了节水展馆，我才知道这样灌溉非常浪费水。

　　展馆中有个节水灌溉的模型，上面有好几个显眼的喷头，主要展示的是喷灌的应用。所谓喷灌，是利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中，形成水滴落到地面和作物表面的灌溉方法。由于喷灌可以控制喷水量和均匀性，避免产生地面径流和深层渗漏损失，使水的利用率大为提高，一般比地面灌溉节省水量30%一50％，优点十分明显。

　　据工作人员介绍，2009年，北京11家公园全部启用自动化喷灌系统，替代了往年用皮管子喷灌的方式。各公园先按照“雨水综合利用”的思路，通过透水铺装的渗透，保存自然降水，再利用收集到的雨水来配合喷灌、渗水管灌、树灌器等节水灌溉措施——看来，节水灌溉离身处都市的我们并不遥远，哪天再去公园玩儿的时候，一定要留心看一下！