那些年我们追过的歌:雨水利用

三、雨水利用

雨水利用就是直接对天然降水进行收集、储存并加以利用，雨水利用可以粗略地分为农业利用和城市利用。

（一）农业雨水利用

雨水资源的利用有悠久的历史。4000年以前，古代中东的纳巴特人(Nabateans)在涅杰夫沙漠，把从岗丘汇集的径流由渠道分配到各个田块，或把径流贮存到窖里，以供农作物利用,获得了较好的收成。自20世纪70年代以来，美国、前苏联、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亚等国对集水面进行了大量研究。近年来,世界各地悄然掀起了雨水利用的高潮,并成立了国际雨水集流系统协会(IWRA),于1982～1997年在世界各地召开了8次国际雨水收集大会。联合国粮农组织和国际干旱地区农业研究中心，对雨水资源的利用也很重视。以色列、美国、澳大利亚等国成立了干旱研究机构,专门研究有关农业用水的问题（任杨俊，2000）。

我国4100年夏朝的后稷便开始推行区田法。战国末期有了高低畦种植法和塘坝，明代出现了水窖。本世纪50～60年代，创造出鱼鳞坑、隔坡梯田等就地拦蓄利用技术。近年来,各地纷纷实施雨水集流利用工程，如甘肃的“121”工程,陕西的“甘露工程”，山西的“123”工程，宁夏的“窖窑工程”和内蒙的“11338”工程。通过雨水就地拦蓄入渗、覆盖抑制蒸发利用、雨水富集等技术，提高了雨水的利率。

雨水利用的形式很多，包括：(1)雨水的当时和就地的利用，包括为了捉高土壤水利用率的措施，如深耕耙耧，覆盖保墒等；(2)水土保持措施，主要是拦截降水径流，提高土壤水分含量，梯田、水平沟、鱼鳞坑、以及在小流域治理中的谷坊、淤地坝等治沟措施；(3)拦截雨洪进行淤灌或补给地下水；(4)微集雨，即利用作物或树木之间的空间来富集雨水，增加作物区或树木生长区根系的水分；(5)雨水集蓄利用，是指采取人工措施，高效收集雨水,加以蓄存和调节利用的微型水利工程。

我国开展雨水集蓄利用的范围主要涉及13个省(市、自治区),700多个县,国土面积约200多万ｋｍ2,人口2 6亿。主要在西北黄土高原丘陵沟壑区、华北半干旱山区、西南季节性缺水山区、川陕干旱丘陵山区以及沿海及海岛淡水缺乏区。据统计，从20世纪80年代后期到现在，全国已建成水窖、水池、小塘坝等小微型工程1200万处，可集蓄雨水160亿ｍ³，初步解决3600万人的饮用水问题，为近267万ｈｍ²旱作农田提供了补充灌溉水源，使近3000万人开始摆脱干旱缺水的束缚和困扰（朱强等，2004）。农业雨水利用具有显著的经济效益和社会效益，以黄土高原为例，西北地区作物地年总无效蒸发耗水达33亿立方米，若采取集流保墒措施，年可减少蒸发损失6 4亿立方米。如果收集居民工矿地和交通地的汇流潜力，可使西北的粮食增产超过10%，初步推算黄土高原地区可增产粮食约28 亿公斤（徐学选等，2000）。

（二）城市雨水利用

城市雨水利用与以下几种方式，（1）屋面雨水集蓄利用，利用屋顶做集雨面用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统。（2）屋顶绿化雨水利用，屋顶绿化是一种削减径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市。（3）园区雨水集蓄利用，绿地入渗，维护绿地面积，同时回步地下水。（4）雨水回灌地下水，在一些地址条件比较好的地方，进行雨洪回灌，人工补给地下水。

城市雨水利用有很多成熟的案例。伦敦世纪圆顶的雨水收集利用系统。英国2000年在伦敦修建了世纪圆顶示范工程，该工程面积10万ｍ²，相当于12个足球场大小。设计者将从圆顶盖上收集雨水在芦苇床中进行处理，处理过程包括两个芦苇床(每个的表面积为250ｍ2)和一个塘(其容积为300ｍ³)，将雨水利用与生态有机地结合起来，体现了人与自然的和谐。位于柏林的ＨＬａｎｋｗｉｔｚＢｅｌｅｓｓ ｌｕｅｄｅｃｋｅ Ｓｔｒａｓｓｅ公寓，将从屋顶、周围街道、停车场和通道收集的雨水，通过雨水管道送入160ｍ³地下贮水池，经简单的处理步骤后用于冲厕所和浇洒庭院。丹麦从屋顶收集的降雨量为2290万ｍ³，相当于目前饮用水生产总量的24%（王琳等，2001）。新加坡水资源短缺，人均水资源为211ｍ³，占世界倒数第二位，该国40%的水主要通过集雨来解决，几乎每栋楼顶都有专门用于收集雨水的蓄水池，经过专门的管道输送到全国18个水库储存，供城市利用。

城市雨水利用具有重要的积极作用，主要表现在以下几个方面，（1）雨水渗透能够适当提高地下水位，补充地下水，对于地下水超采城市来说具有更重要的意义。（2）雨水利用，减少了城市街道雨水径流量，减轻城市排水的压力，甚至一些区域不必铺设雨水管道，同时有效降低雨污合流，减轻污水处理的压力。（3）雨水利用用于工农业用水和生活用水，为城市提供新的供给水源，缓节水资源供需矛盾。

我国城市雨水利用具有很大的潜力。我国城市雨水利用潜力如下表3-4-1。

表 3-4-1 我国城市雨水利用潜力估算

项目

1997

2010

2030

2050

城市人均绿地面积（ｍ³）

31

35

39

40

绿地总面积（ｍ²）

114．7

192．5

292．5

384

绿地入渗补给量（亿ｍ³）

37．2

63．5

94．8

124．4

城市不透水面雨洪水量（亿ｍ³）

69．4

118．5

176．9

217．7

绿地雨洪水量（亿ｍ³）

11．9

20．3

30．3

37．3

绿地雨洪总水量（亿ｍ³）

81

139

207

255

城市雨洪利用量（亿ｍ³）

32．5

55．5

82．9

102．0

城市雨水利用量（亿ｍ³）

69．7

119．0

177．7

226．4

资料来源，钱易等主编，中国城市水资源可持续利用开发利用，2002。

从表3-4-1可以看出，我国雨水利用具有很大的潜力，科学地开发利用雨水资源，能有效地缓解我国水资源供需，促进经济社会和环境的协调发展。 

（三） 洪水资源化

 　洪水给人类带来过巨大灾难,但其本身并不单具有灾害属性,在某种程度上还具有资源属性,即具有水害和水利双重特性。随着水资源短缺的加剧,愈来愈多的水利专家学者开始关注洪水资源化问题。

洪水资源化的主要途径（1）通过调蓄，将汛期洪水转化为非汛期供水。水库是调蓄洪水的重要手段，适当抬高水库的汛限水位,多蓄汛期洪水增加水资源可调度量,可以用于下游城市供水和农田灌溉。（2）环境用水，利用洪水输送水库和河道中的泥沙和污染物,将洪水作为调沙用水和驱污用水，输沙减淤，清除污染物。（3）引洪灌溉，将汛期洪水用于补源和灌溉,如可以弥补湿地水源不足和地下水源不足 。