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雨水资源集蓄利用研究综述

来源:中国环境资源网  作者:中国自然资源学会  更新时间:2005-11-21 10:47:52   

提 要 由于干旱、人口增长、地表水地下水污染等问题,人们对雨水资源的开发利用产生了极大的兴趣并进行了广泛的研究,而且已初步显示出雨水资源开发利用的巨大潜力。文中对雨水的汇集、蓄存、利用技术,雨水利用对区域环境的影响,雨水资源的评价,雨水利用的效益评估等方面的最新研究进行了全面的分析总结,同时,提出了目前研究中亟待解决的问题。

关键词 雨水汇集;雨水利用;区域环境;雨水资源评价;效益评估

中图分类号 P968; P426.62

文献标识码 A

文章编号 1000-3037(2000)02-189-05

1 雨水集蓄利用的历史及发展概述

  近年来,由于人口增长、持续干旱、地表水污染、地下水超采等原因,使得人们对雨水资源的开发利用产生了极大的兴趣并进行了广泛的研究,并已初步显示出雨水资源开发利用的巨大潜力。

  公元前 2000 年的中东地区,就有利用雨水的记载。在同干旱气候长期的斗争中,希腊人、阿拉伯人、以色列人积累了收集利用雨水的丰富经验。20 世纪 60 年代,日本开始收集利用路面雨水,70 年代修筑集流面收集雨水[1]。1982 年,夏威夷召开第一届国际雨水集流会议,嗣后成立了国际雨水集流系统协会 (International Rainwater Catchment Systems Associat ion,IRCSA),并多次召开雨水集蓄利用学术会议,促进了国际间雨水利用的交流与研究。目前,以色列在集雨农业灌溉方面成就显著,日本则研究利用雨水回灌地下水技术。我国在秦汉时期就有修建涝池塘坝拦蓄雨水利用的历史记载,水窖修筑历史也有数百年。20 世纪 50 年代开始利用窖水点浇玉米、蔬菜等,突破了原来只用窖水作为生活饮用水的传统。在 80 年代后期,这一思路得到迅速发展,将收集的雨水用于发展庭院经济和大田作物需水关键期的补充灌溉。1995 年,甘肃省在干旱半干旱地区实施了“121 雨水集流工程”,几乎在同一时期,宁南山区实施“窑窖农业”,内蒙古自治区进行了“112 集雨节水灌溉工程”试验示范研究,陕西、山西、河南、江苏、浙江等省亦进行了雨水利用试验研究。1995 年 6 月,北京举办了第七届国际雨水集流系统大会,并分别在兰州、徐州召开了第一、第二届全国雨水利用学术讨论会。目前,我们国家的研究主要集中在干旱半干旱地区人蓄饮水和集流节灌的问题上,同时对集蓄雨水补灌地下水及城市集流等问题也展开了研究。

2 有关概念探讨

2.1 雨水利用的内涵

  所有形式的水资源(包括河川径流、地下水等),从根本上来说都来自雨水,因而雨水利用不仅仅是指雨水集流的家庭利用和雨养农业利用,而且还包括人工增雨、水土保持、水源地涵养、城市防洪和生态环境的改善等水资源利用的各个方
[2、3]。这种雨水利用的概念其外延几乎囊括了水的所有利用方式,具有极大的广泛性。一般文献中提到的雨水利用是指对雨水的原始形式和最初转化为径流或地下水,土壤水阶段的利用[4],可将其称为狭义的雨水利用(有的文献叫雨水的直接利用)。就狭义的雨水利用而言,其内涵至少应包括:①解决人蓄饮水的家庭利用;②集流补灌的农业雨水利用;③用于消防、城市绿地灌溉的城市雨水利用;④雨水的地下水补给利用。

2.2 农业雨水利用

  农业雨水利用是指通过自然过程或人类活动过程将雨水用于农业生产以提高作物产量和改善农业生态系统的利用。蔡焕杰等人将农业雨水利用分为雨水自然利用、叠加利用和聚集利用[5]。笔者认为可将其分为:①雨水的原始利用或自然利用,即雨水或土壤水被植物吸收利用,即植物对没有人为活动影响的、自然水文循环过程中的雨水利用;②雨水的被动利用,指通过一定的工程措施增加拦蓄入渗(如梯田)或减少蒸发(如覆盖)来利用雨水;③雨水的主动利用,指通过一定的汇流面将雨水汇集蓄存,到作物需水关键期进行补灌。和被动利用相比,主动利用中须使用灌溉手段,使作物不完全依赖于降水,从而提高了可控性[6]

2.3 雨水集蓄利用

  广义的雨水集蓄利用是指经过一定的人为措施,对自然界中的雨水径流进行干预,使其就地入渗或汇集蓄存并加以利用,狭义的则指将汇流面上的雨水径流汇集在蓄水设施中再进行利用。雨水集蓄利用中强调了对正常水文循环的人为干预,如前所述的主动利用和被动利用就属于雨水集蓄利用的范畴。

3 雨水集蓄利用技术研究进展

  雨水集蓄利用技术主要包括汇集、蓄存与利用 3 个方面,这 3 个方面互相衔接,组成完整的雨水集蓄利用系统。

3.1 雨水汇集技术

  雨水汇集是指利用天然或人工修筑的汇流面,汇集雨水形成的地表径流以备高效利用。利用庭院屋顶、路面及一些城市建筑物(如体育场)收集雨水具有投资少、集流效率高等优点,因此受到人们的普遍关注。屋顶庭院雨水汇集主要解决干旱半干旱山区、石灰岩地区、淡水缺乏的岛屿、高氟水地区和苦咸水地区人蓄饮水问题。路面集水则主要用于灌溉,甘肃省定西地区 1996 年实施道路集雨灌溉工程以来,在国道及地方公路沿线共修建水窖(池)9.254 万眼,总容积 437.48万m3,发展节灌面积 1.99万hm2,经济效益显著[7];利用公路集流时,要合理布设蓄水设施,否则,将会给公路造成隐患[8]。此外,城市路面及建筑物也被作为集流面,收集雨水用于城市环境及地下水补灌的研究也正在展开[9、10

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