凭空取水

■ 本刊记者 叶昌元

凭空取水

■ 本刊记者 叶昌元

《西游记》第六十九回写道：朱紫国国王患病，孙悟空为国王配药，用了大黄、巴豆、百草霜，最后用马尿和丸，用无根水送服。什么是无根水？孙悟空解释道：“井中河内之水，俱是有根的。我这无根水，非此之论，乃是天上落下者，不沾地就吃，才叫做无根水。”

很多家庭已有雨水利用意识

我们仔细想想，陆地上“有根”的水都来自“无根水”。当水落入江河湖海后，我们再从中取出，以供生活生产。于是，架水泵、修水渠、手提肩挑，耗费很多人力和能源。比如，我们把江河里的一吨水送到高出水面100米的楼顶，需要多少能源是可以算出来的。千家万户呢？输水能耗相当可观。

既然水分就存在空中，我们为什么不直接取用“无根水”呢？

城市蓄雨，削峰防涝

2010年，在北京市社会科学界联合会等举办的一个论坛上，北京大学中国持续发展研究中心常务副主任宋豫秦透露了自己的一项测算，如果三环外的所有屋顶通过改造，有效收集雨水的话，按照北京年平均降水600毫米计算，一年可以收集的雨水相当于24个玉渊潭的容量。如果全市的道路、绿地等都开展雨水收集，一年有效收集到的雨水可以达到南水北调的水量。

如果这项措施早些年实施的话，也许南水北调的可行性就需要重新论证了。

雨水是一项重要的资源。目前不少国家都非常重视雨水收集。在以色列，尽管人均水资源不足300立方米，但却是世界上最大的花卉出口国之一，一项重要保障便是雨水收集。在德国，已经形成规模化、标准化的雨水回收技术、标准体系。国内一些企业也在致力于雨水的回收（图示为一家企业的蓄雨方案）。

一座城市的市区如果广泛建设蓄雨设施，暴雨降临时，可以防止雨水在光洁的屋顶或路面白白流走，一部分雨水被这些设施滞留，地表径流量的峰值就会低平许多。蓄雨设施建设与海绵城市建设有所不同：前者是直接供人取用；后者主要是补充地下水。蓄雨设施的普及对城市防涝大有益处。

正所谓：放对了地方就是资源，放不对地方就是灾难。

目前，我国城市蓄雨的主要用途是景观用水、绿化用水，对水质要求不高，利用成本也很低。虽然冲刷马桶、擦地，对水质要求也不高，但雨水向室内运输的成本略高，故极少将雨水作为室内清洁用水。

雨水利用，可否进入家庭？

实际上，城市家庭利用雨水在技术上毫无障碍。设施分为两部分：

第一部分是屋顶集雨。在坡屋顶的四周檐口设集水槽，使其连接落水管。如果是平屋顶，可使屋顶略微起坡，让中间高于四周即可，在屋顶四周设集水槽，并连接落水管。

第二部分是用装配式水箱承接由落水管排出的水。水箱置于室外，紧贴外墙，并在其下部安装水龙头，通向室内。用户可以在室内直接取用水箱里的水。当然，水里可能杂有灰尘、树叶，但稍加过滤就可以用于冲厕、擦地，甚至洗衣服。目前已经有企业开发出过滤杂质的器具（如下图所示）。此器具可与水箱结合。

如果在水龙头上套上微型净化装置，放出来的水可供饮用。

只要水龙头的高度适当，这种“凭空”取水的方式没有任何能耗。

如果是多层或高层住宅，能否设置这种水箱，并为每个家庭供水呢？从理论上说，完全可行，只是技术上要复杂一些。

一是要考虑水在每层住户的分布；二是要考虑水压问题。以一6层楼（每层3米高）为例：如果只建一个18米高的水箱，当水少的时候只能底层住户享用，上面的住户用不上水；当水满的时候，水箱底部的水压达到18吨/平方米，无疑对水箱的强度要求非常高，会增加水箱的造价。相信这也是雨水不能进多层或高层住宅的原因。

右边上下两个口分别是雨水流入口、净水排出口；左边的口将杂质排出

显然，水箱必须分层，每一个水箱专属一层住户。可以在室外建一个分层的框架结构，将每一层水箱置于框架之中，从中引出水龙头，进入住户家中。而上下相摞的水箱又必须连通，用阀门分隔：从屋顶落水管里流出来的水进入顶层水箱，达到额定的水位后，水开始注入下一层水箱，以此类推。如何实现阀门的开启、闭合呢？完全可以利用马桶的浮球阀原理—向马桶水箱里注水到一定水位时，浮球阀推动开关关闭入水口—我们可以利用浮球阀开、闭两层水箱间的阀门（如下图所示）。

还有一种简单的办法让楼上楼下的住户分享雨水：让屋顶的雨水通过6个落水管送入每一层的水箱。

雨水利用进入家庭，对于我国西北部缺水地区的意义更大。目前，我国在缺水地区开展“幸福水窖”“母亲水窖”等活动，用水窖储蓄雨水。注意：是水窖，不是水井。这些地区没有地下水，或水位太低而无法打井。水窖最大的缺陷，就是地面上的杂质甚至是牛羊粪便都会随着雨水汇集到窖里，水质的净化需要很高成本。但是屋顶集水就克服了这个缺陷。

空气中的水分也是资源

《史记·孝武本纪》：“其后则又作柏梁、铜柱，承露仙人掌之属矣。”汉武帝听信方士之言，建柏梁台，在台上设仙人掌，上面再顶一个承露盘，用来接露水。据说喝了这种“仙露”可以长生不老。

我国的五行相生相克说中，有“金生水”的说法。这可能源于古人早就注意到一种现象：当气温很低时，空气中的水分会在金属上凝结而为露。

我们现在知道了，空气湿度饱和度会随着温度降低而降低，在夜间，空气中水分超饱和，一部分水分会被“挤”出来，形成露水。将瓶子从冰箱里拿出来，其表面马上变得潮湿，也是这个原因。

即便是在干燥的沙漠中，空气里也含有水分。沙漠中有一种甲虫，背壳非常光滑。夜晚，其背上会结露。它只要低下头来，露珠会顺着头部流到嘴里。这也是它唯一的水源。而沙漠中的蛇、蜥蜴就是靠吃这种甲虫补充水分和养分。沙漠仙人掌的表皮也有与甲虫的背部相同的功效，可以将夜间收集的水分送到浅层根系。

我们可以设想，在我国西部一些严重缺水的地区，制作一种空气源热泵。其主体是一个金属筒，利用太阳能作为能源，使金属筒内的温度急剧降低，空气中的水分就会凝结在金属筒表面。如果在筒的表面刻上一定形状的沟槽，就很容易将水分收集起来。从节能的角度考虑，可以利用太阳能蓄电池在夜间开启热泵。虽然这样得来的水量有限，但完全可以满足人的饮用需求。再配上屋顶蓄水装置，可望基本供给居民的生活用水。

西部水窖工程，也是“希望”工程

已经有人打云的主意

作为一座富有的城邦国家，由于人口密度高，且缺乏自然水资源，新加坡的淡水资源面临严峻危机。当前，该国超过40%的饮用水来自于邻国马来西亚。对邻国水资源的依赖关乎国家安全，能否打造可持续发展且独立自主的水资源独立对于新加坡至关重要。伦敦霍普金斯建筑设计事务所设计师陈冉提出一个解决方案—源于云系的水管理策略，充分利用当地充足的降雨和湿度资源，对淡水的生产、收集、运输、存储和回收加以强化。自然云系还可以降低城市热岛效应。

这个方案是在海上建造高塔，利用太阳能将海水通过高塔蒸发成云，再利用季风的主风向将人造云吹向陆地（如下图所示）。如果结合气候条件造云，几乎可以使其在确定的地域内下雨。当然，这个“飘在天上的水库”还停留在构想阶段，要想付诸实施，还需要解决一系列的技术难题。但它毕竟告诉人们：云将来也是可以利用、掌控的资源。

陈冉方案：高塔生成云彩，绿色代表风向