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国内外农村雨水调蓄利用进展综述

汉京超 刘燕 高学珑 陈奕 王红武 马鲁铭
水电知识网 〔2012-5-17 9:10:00〕   来源: 中国农村水利水电  

摘要:近年来,由于水资源短缺的形势日益严峻,在世界范围内,尤其是处于干旱半干旱地气候以雨水灌溉农业为主的国家和地区掀起了农村雨水调蓄利用的热潮。为了更好的总结和借鉴国外农村雨水调蓄利用的先进技术和管理经验,详细介绍了国内外农村雨水调蓄利用不同方式、用途、管理及其社会经济效益,并对国内目前农村调蓄利用技术应用和研究现状进行了简要概述。提出开展雨水调蓄利用的相关建议,为深入推进我国农村雨水调蓄利用事业提供参考。

关键词:农村地区;雨洪管理;调蓄利用

中图分类号:TV122 文献标识码:A  文章编号:10072284201201009804

1 农村雨水调蓄利用的不同方式

当前世界各国涌现出的农村雨水调蓄利用的技术手段十分繁多,效果也参差不齐,概括地说,主要可以分为以下三类。

11 屋面、路面和坡面集水

由于在农村地区缺乏类似于城市的停车场、广场等大面积的人工场地,所以屋面、路面和坡面也成为雨水收集的重要途径。而农村屋面和路面雨水的总体污染程度较城市偏低,这也是农村利用屋面和路面雨水的一个优势。已有研究证实,通过公路排水与集水技术的有机结合可以有效地实现公路建设和水资源可持续利用[1]

12 水窖、大口井,塘坝、水库等水利设施集水

这也是雨水集蓄利用的重要形式,并且与各个地区的自然和社会条件有关。目前,中国西北地区以窑、窖、旱井为主,西南地区则以水池、水窖、塘坝为主[2]。此外,部分地区还采用在河道上建设橡胶坝等形式,也可以有效滞纳和储蓄雨水,为旱地的农作物灌溉提供保障。

13 鱼鳞坑、隔坡梯田等就地拦蓄雨水

历史上,我国劳动人民就有着丰富的雨水调蓄利用的经验。从战国末期的高低畦种植法和塘坝,明代的水窖到20世纪五六十年代的鱼鳞坑、隔坡梯田等就地拦蓄利用技术[3],无一不为我国的农业的发展做出了重要贡献。

2 农村雨水调蓄利用的不同用途

21 饮用水和生活用水

雨水收集处理后用作饮用水是缺水农村地区的一种普遍做法,然而如何保障饮水者的安全是其中最为关键的环节。2000年,美国疾病预防控制中心和泛美卫生组为发展中国家设计了一种简便、廉价的家庭用水策略——雨水安全利用系统,通过现场的次氯酸钠溶液消毒、安全的水储存和改变用水习惯等保障用水安全[4]。这套系统被应用在肯尼亚西部的农村地区后,被证明可以有效地降低腹泻的产生概率[5]。在孟加拉国的农村地区,研究发现收集的屋面雨水在水窖中储存3个月后会检出大肠杆菌,但经60cm厚的沙层渗滤后能去除超过60%的大肠杆菌,明显降低饮用雨水的健康风险[6]。对约旦12个省农村地区的研究[7]则表明,从居住区屋顶收集的雨水,在无机化合物等指标上可以达到世界卫生组织相应的饮用水标准,而粪大肠杆菌指标无法达标。

在中国干旱半干旱的西北高原地区,雨水的收集、储蓄和回用同样是农民生活和灌溉用水的重要来源。为此,1995年甘肃省就开始在东部干旱地区实施“121雨水集流工程”,内蒙古则开始推进“112集雨节水灌溉工程”。2001年中国妇女发展基金会启动了“母亲水窖”集中供水工程[8],这些工程均为缓解中国西部地区的缺水现状起到重要作用,但是对于雨水水质及其潜在健康风险的研究并不多见。

与此同时,也有部分研究发现雨水未经处理直接引用并未引起严重的健康风险。澳大利亚南部的研究[9]就发现,将收集的雨水直接用作饮用水并没有增加46岁年龄段的儿童肠胃炎的发病率,但这只是针对于该地区习惯性于直接引用收集雨水的人群而言,对于新的雨水饮用者而言,可能健康风险要大地多。

22 农作物灌溉用水以及牲畜养殖用水

根据世界银行2000年的报告,在撒哈拉以南的非洲地区,约有65%的人口生活在农村地区,并且主要依赖雨水灌溉农业生存[10]。因此,雨水调蓄利用对于雨灌农业具有重要的意义和价值。不仅如此,雨水调蓄利用设施的可以促进当地动植物的生长,提升物种多样性,保障粮食安全并提高农民收入[11]。坦桑尼亚的研究就发现,采用雨水利用设施可以由种植高粱改种水稻,每个劳动力每天产值可由37美元上升到12美元[12]。此外,Zhang[13]等还发现,在澳大利亚西部地区,从居住区屋面收集的雨水可以成为室内非饮用水和灌溉水的优质替代水源。

在国内,张志山等[14]选择了春小麦、西瓜、西兰花和黄瓜等4种作物进行了雨水利用的投入产生分析,为黄土高原雨水的储藏和利用提供了一定参考。此外,曹建生等[15]针对太行山片麻岩区坡地,从雨水储蓄利用的角度提出了两种坡地渗流的集蓄技术,促进了中国北方土石山地雨水利用技术的发展。

23 回补地下水,恢复生境

在农村,收集的雨水除了被用于灌溉农作物和日常的生活用水,还有一个重要的作用就是生态修复,包括涵养水源、回补地下水、促进植树造林和生境恢复等。印度学者Singh[16]的研究证实,合理进行雨水调蓄利用可以促进退化山区的植被恢复和生产力再生。在津巴布韦的奇维地区的研究同样发现,应用雨水调蓄利用设施除了增加粮食产量和居民收入并保障食品安全之外,还有助于水土保持,减轻土壤侵蚀并使湿地重生[17]。此外,伊朗的许多地区也充分利用雨水资源,通过引洪漫地恢复植被和回补地下水,使下游地下水位回升,对于恢复生态环境和地下水水位起了重要作用[8]

需要指出的是,雨水调蓄利用回复生态环境和植被是一个具有显著正外部性的过程,可以形成水土资源间良性循环——雨水利用增加植被覆盖,减少水土流失,而植被恢复又可以促进雨水的吸收和滞纳,削弱洪峰的形成。

3 农村雨水调蓄利用中的系统管理

在巴基斯坦的塔尔沙漠地区,当地学者利用简单的数学模型对雨水地下蓄水池的尺寸和空间分布进行优化设计,尽可能地减少渗漏和蒸发的损耗,使雨季的储水满足旱季的生活和灌溉需求[18]。在印度查谟地区的康迪市,为了更好的应用雨水调蓄利用解决饮用水短缺的问题,当地学者基于遥感和GIS技术建立了TM水量平衡模型[19],通过输入一定背景资料,该模型即能确认某一地区是否适合雨水调蓄利用,对于雨水利用工程的推广应用具有一定的指导意义。有台湾学者提出利用概率论设计雨水储蓄池的尺寸,建立了蓄水池中水量的衰退公式以方便优化设计,为当地的茶叶种植区蓄水池的设计和应用提供了理论依据[20]

类似地,南非学者近年来也在尝试应用GIS模型对雨水调蓄利用设施的可行性进行评估,而且将物理的、生态学的和社会经济的因素都纳入到该模型的综合评价中[21]。此外,南非还建立了基于GIS的雨水调蓄利用决策支持系统,为选择不同的雨水利用技术和设施提供重要借鉴,实地模拟证实其非常有效[22]

在对农村雨水调蓄利用的影响因素的研究中,Baguma等[23]发现对于在乌干达的农村地区,影响雨水利用设施应用的因素众多,其中补偿机制的影响最为重要。因此该研究建议用建筑材料等硬件设施补贴替代直接给予现金补贴,因为现金很容易被挪用为其他用途。乌干达的调研[24]则发现,重视水生性疾病的潜在风险和当地水协会的作用有助于当地家庭的用水管理。此外,在纳米比亚中北部的农村地区,Sturm[25]研究还发现屋面雨水利用系统从经济上更加可行,而路面雨水利用系统则难以实现成本效益,需要政府进行一定的经济补贴。

4 农村雨水调蓄利用的社会经济效益

在农村地区开展雨水的调蓄利用,很大程度上缓解了当地水资源短缺的矛盾,提高了农民的生活水平和经济收入,经济效益和现实意义均十分显著。表1列举了世界各国中较有代表性的雨水调蓄利用设施及其效果。

与此同时,我国幅员辽阔,农村雨水调蓄利用发展同样具有广阔的空间和潜力。据统计,我国可以开展雨水集蓄利用的范围涉及13个省(市、自治区),700多个县,累计国土面积约200多万km2,人口216亿[31]。从20世纪80年代以来,我国调蓄利用工作先后经历了实验研究,试点示范、推广应用和蓬勃发展4个阶段[32],取得了明显的进展和成效。表2列举了中国典型的雨水利用设施及其效果。

1 世界各国典型的雨水利用设施及其效果

2 中国典型的雨水利用设施及其效果

5 在农村开展雨洪调蓄利用的相关建议

结合上述综述及中国国情,对于推动中国农村的雨水调蓄利用事业,笔者有如下几条建议。

1)加强各类雨水调蓄利用技术的研发,加大科研经费的支持力度,逐步形成适合中国不同地理、气候特点的雨水调蓄利用技术体系。

2)由政府主管部门牵头,健全和完善雨水调蓄利用技术支持和管理体系,制定合理的政策优惠和补贴方式,推动农村雨水调蓄利用事业的有序开展。

3)妥善地处理好雨水收集利用与其潜在健康风险的关系,根据地方经济发展水平和社会承受能力,合理地选择必要的预处理技术,减少乃至避免水生性疾病的发生。

4)引导公众参与,充分发挥民间环保力量,调动地方政府和当地农民共同开发利用雨水资源的积极性,促进和推动中国的新农村建设。

参考文献:

[1] 张艳杰,叶剑.干旱半干旱地区公路雨水集蓄利用[J].中国水土保持,2005,(7):1213

[2] 龚孟建.从西部大开发战略中谈对雨水集蓄利用的几点认识.中国农村水利水电,2001,(1):1416

[3] 任杨俊,李建牢,赵俊侠.国内外雨水资源利用研究综述[J].水土保持学报,2000141):8892

[4] Centers for Disease Control and Prevention.Safe water systemsfor the developing world:a handbook for implementing household -based water treatment and safe storage proJects(SWS)[].Atlanta:Centers for Disease Control and Prevention,2000132

[5] Garrett V,Ogutu P,Mabonga P,et al.Diarrhoea prevention in ahigh-risk rural Kenyan population through point-of-use chlorination,safe water storage,sanitation,and rainwater harvesting [J].Epidemiology and Infection,20081361 4631471

[6] Manzurul-Islam M,Chou F N F,Kabir M R,et al.Rainwater:A potential alternative source for scarce safe drinking and arseniccontaminated water in Bangladesh[J].Water Resource Management, 2010243 9874 008

[7] Abdulla F A,Al-Shareef A W.Roof rainwater harvesting systems for household water supply in Jordan[J].Desalination,2009243195207

[8] 奕永庆.雨水利用的历史现状和前景[J].中国农村水利水电,2004,(9):4850

[9] Heyworth J S,Glonek G,Maynard E J,et al.Consumption ofuntreated tank rainwater and gastroenteritis among young children in South Australia[J].International Journal of Epidemiology, 2006351 0511 058

[10] World Bank.World Development Report 19992000[].Oxford:Oxford Press,2000121

[11] Vohland K,Barry B.A review of in situ rainwater harvesting(RWH)practices modifying landscape functions in Africandrylands[J].Agriculture,Ecosystems and Environment,2009131119127

[12] Hatibu N,Mutabazi K,Senkondo E M,et al.Economics ofrainwater harvesting for crop enterprises in semi-arid areas ofEast Africa[J].Agricultural Water Management,2006807486

[13] Zhang Y,Grant A,Sharma A,et al.Alternative water resources for rural residential development in Western Australia [J].Water Resource Management,2010242536

[14] 张志山,魏兴琥,李新荣,等.黄土高原西北部集雨水利用的投资与效益分析[J].水科学进展,2004156):813818

[15] 曹建生,刘昌明,张万军,等.太行山区坡地水文地质特性与渗流集蓄技术研究[J].水科学进展,2005162):216221

[16] Singh G.Soil water dynamics,growth of Dendrocalamus strictusand herbage productivity influenced by rainwater harvesting inAravalli hills of RaJasthan[J].Forest Ecology and Management, 20092582 5192 528

[17] Mutekwa V,Kusangaya S.Contribution of rainwater harvestingtechnologies to rural livelihoods in Zimbabwe:The case ofNgundu ward in Chivi District[J].WATER SA,2006323):437444

[18] Kahlown M A,MaJeed A.Simpal mathematical model for optimization of rainwater storage reservoirs in the Cholistan deserty [J].Irrigation and Drainage,200857105116

[19] Jasrotia A S,MaJhi A,Singh S.Water balance approach forrainwater harvesting using remote sensing and GIS techniques, Jammu Himalaya,India[J].Water Resource Management,2009233 0353 055

[20] Lee K T,Lee C D,Yang M S,et al.Probabilistic design ofstorage capacity for rainwater cistern systems[J]Journal of Agricultural Engineering Research,2000773):343348

[21] Kahinda J M,Lillie E S B,Taigbenu A E,et al.Developingsuitability maps for rainwater harvesting in South Africa[J].Physics and Chemistry of the Earth,200833788799

[22] Kahinda J M,Taigbenu A E,SeJamoholo B B P,et al.A GISbased decision support system for rainwater harvesting(RHADESS)[J].Physics and Chemistry of the Earth,2009 34767775

[23] Baguma D,Loiskandl W.Rainwater harvesting technologies andpractises in rural Uganda:a case study[J].Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change,201015355369

[24] Baguma D,Loiskandl W,Jung H.Water management,rainwater harvesting and predictive variables in rural households[J]

Water Resource Management,2010243 3333 348

[25] Sturm M,Zimmermann M,Schutz K,et al.Rainwater harvesting as an alternative water resource in rural sites in centralnorthern Namibia[J].Physics and Chemistry of the Earth, 200934776785

[26] Pachpute J S,Tumbo S D,Sally H,et al.Sustainability of rainwater harvesting systems in rural catchment of Sub-Saharan Africa [J].Water Resource Management,2009232 8152 839

[27] Ngigi S N,SaveniJe H H G,Thome J N,et al.Agro-hydrological evaluation of on-farm rainwater storage systems for supplemental irrigation in Laikipia district,Kenya[J].AgriculturalWater Management,2005732141

[28] Ngigi S N,SaveniJe H H G,Rockstrom J,et al.Hydro-economic evaluation of rainwater harvesting and management technologies:Farmers investment options and risks in semi-aridLaikipia district of Kenya[J].Physics and Chemistry of theEarth,200530772782

[29] Mchugh O V,Steenhuis T S,Abebe B,et al.Performance of insitu rainwater conservation tillage techniques on dry spell mitigation and erosion control in the drought-prone North Wello zoneof the Ethiopian highlands[J].Soil &Tillage Research,2007 971936

[30] Saha R,Ghosh P K,Mishra V K,et al.Low-cost micro-rainwater harvesting technology(Jalkund)for new livelihood of rural hill farmers[J].Current Science,2007929):1 2581 265

[31] 朱强,李元红.论雨水集蓄利用的理论和实用意义[J].水利学报,2004,(3):6064

[32] 曹永强,田富强,胡和平.雨水资源综合利用研究[J].中国农村水利水电,2004,(11):4546

[33] 成六三,李小雁,肖洪浪.从产业化谈雨水资源利用及发展概况[J].绿色中国,2004,(24):3134

[34] 冯 浩,吴普特,李少斌,等.内蒙古准格尔旗雨水集蓄利用工程投资效益分析[J].灌溉排水学报,2006251):8084

[35] 税朋勃,单军.北京市农村雨洪利用建设思路与实践[J].中国水利,2010,(1):4546

[36] 李明波.丘陵旱山区发展雨水利用工程的作用与效益[J].四川水利,2002,(5):1316

[37] 罗红梅,车伍,李俊奇,等.新农村雨洪管理及利用适用技术体系[J].中国农村水利水电,2007,(7):4043

[38] 陈洪元,杨勇,胡兴华,等.岩溶山区雨水资源有效利用研究——以贵州省普定县马官地下水库为例[J].自然资源学报,2001166):505510

作者简介:汉京超(1986-),男,博士研究生,主要从事水污染控制方面研究。


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