理论教育 农村雨水集蓄利用:理论技术与实践现状

农村雨水集蓄利用:理论技术与实践现状

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于中国社会处于严重动乱状况,在此期间,鲜有雨水利用报道和相关文章的描述。而雨水集蓄利用真正发展于20世纪90年代,在这段时期,由于中国北方干旱形势严重,水资源日益紧缺,加之在国际雨水集流事业的推动下,国家重视了雨水集蓄利用和水资源持续发展方面的研究。1995年6月在中国北京召开的第七届国际雨水利用大会,进一步推动了雨水的开发利用进程。

农村雨水集蓄利用:理论技术与实践现状

水利用是一项十分古老的技术,在中国也有着悠久的历史。中国人民在长期的抗旱实践中,积累了丰富的利用雨水经验,创造了水窖、水窑、水池等小型和微型蓄水工程,用于解决生活用水、农业灌溉用水以及恢复生态用水等。雨水利用在中国大致经历了古代、近代、现代和当代四个阶段。

(一)第一阶段——古代雨水利用

第一阶段——古代雨水利用可上溯到1840年鸦片战争以前。我国周朝时期(约公元前11世纪—公元前256年)已开始利用中耕(即作物生育期中在株行间进行的表土耕作)等技术增加农业生产中对雨水的利用率。据考证,在2700年前的春秋时期,黄土高原地区已有引洪漫地和塘坝技术。2600年前,安徽省寿县就修建了大型平原水库——芍陂,拦蓄雨水,用于农田灌溉。1982年文物普查时,在碗窑村北后山南坡1000m2范围内发现有十多条古代龙窑遗址,均为依山傍水,利用山势坡度而建。以窑低端为窑头,倾斜度在11°~25°之间,窑身长短不一,最长不超过50m,宽度在1.5~2.5m之间,达到了充分利用雨水的目的。明代时出现了水窑,秦汉时期就有修建涝池、塘坝拦蓄雨水进行利用的历史记载。在长期的抗旱实践中,干旱地区广大群众积累了丰富的雨水利用经验,创造了许多雨水利用技术,如土窖、大井口、坎儿井和蓄水塘等小型和微型蓄水工程,用于储存雨水解决生活用水问题,还改进了修筑梯田、沟筑土坝、粮草轮作等就地集蓄雨水措施,发挥了很好的抗旱作用。仅修筑水窖的历史也有数百年,但由于社会历史的原因,这些措施并未得到迅速发展,农业生产长期未能摆脱“靠天吃饭”的不利局面。

(二)第二阶段——近代雨水利用

第二阶段——近代雨水利用自1840年鸦片战争至1919年中国“五四”运动。即19世纪末,随着现代技术的兴起,以控制洪涝灾害、利用河川径流和开采地下水为目标的水利工程建设,使得雨水利用一定程度上被忽视,只有在探察团城的雨水利用之谜时,才有所报道。北京北海公园团城是古代雨水利用工程中较好的实例。团城是清朝乾隆年间永定河整治时兴建的行宫,也是我国著名的古代园林文化遗址,800多年前它只是湖中的一个土岛,面积仅约4500m2,高出地表4.6m,而且没有水源,却从不干旱,拥有众多郁郁葱葱的古树。究其主要原因则是古代的设计师将地面用倒梯形青砖处理,砖与砖之间形成一个三角形的缝隙,很容易将雨水引入地下,且不易在砖的表面形成径流,同时该缝隙可起到土壤表层通气和蒸发的作用,并为古树营造了适宜的生长环境。这一技术历史悠久,思路精巧,是人类利用雨水的杰作。水窖历史可追溯至数百年前,在甘肃会宁有一口清朝末年修筑的水窖至今仍在使用。对于建筑屋檐排水也有迹可寻,福建省磻溪古镇保留了一座始建于清朝光绪年间的古建筑,该建筑的大门上方设计了一对三脚蟾蜍的排水口,下雨时由屋檐上层收集的雨水经陶瓷制作的凹形沟汇入蟾蜍身后的汇水口,然后从三脚蟾蜍的口中“吐”出,形成了雨水排水设施。与此相类似的设计还有北京故宫众多宫殿所保留的完整的龙头阶梯式排水口,下雨时,上层台阶上汇集的雨水由次级台阶的龙头口中流出,汇入下一级台阶龙头,由上至下,多级龙头所呈现出的雨水排水景观气势恢宏。

(三)第三阶段——现代雨水利用

第三阶段——现代雨水利用自1919年五四运动至1949年中华人民共和国成立。由于中国社会处于严重动乱状况,在此期间,鲜有雨水利用报道和相关文章的描述。该阶段,在继承传统雨水利用技术的基础上,由民众自发形成的无政府行为的雨水利用虽有所发展和小规模利用。但总体来看,该阶段雨水利用基本处于停滞阶段,在利用技术、利用规模等方面均无起色。

(四)第四阶段——当代雨水利用(www.daowen.com)

第四阶段——当代雨水利用自1949年中华人民共和国成立至今。我国从20世纪50年代才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。但自此以后,开始重视大型水利工程,并修建了不少水库和灌区,解决了大面积农田的灌溉问题,从而忽视了雨水利用;20世纪60年代,科学家在黄土高原进行水土保持研究时就曾涉及鱼鳞坑和水平沟雨水集流技术;70年代在吕梁山还采用集雨梯田发展雨养农业,但真正意义上关于雨水集蓄利用的系统研究相对较晚。自80年代以来,由于人口、资源、环境问题,尤其是面对地表水匮乏、地下水位下降、水质污染等水资源危机,水资源日趋短缺和水供需矛盾加剧,雨水集蓄利用技术又越来越受到广大专家学者的再次关注,雨水集蓄利用系统才得到迅猛发展,雨水集蓄利用范围也从农业和生活用水向城市用水方向发展,自此,真正意义上的雨水集蓄利用研究与应用方兴未艾。

而雨水集蓄利用真正发展于20世纪90年代,在这段时期,由于中国北方干旱形势严重,水资源日益紧缺,加之在国际雨水集流事业的推动下,国家重视了雨水集蓄利用和水资源持续发展方面的研究。在西北、华北、西南有关省(自治区)缺水山区以及沿海岛屿兴建的雨水集蓄利用工程,应用现代技术对传统蓄水方式进行了改造,发挥了很好的作用,并把雨水集蓄工程的应用范围从单纯解决饮水问题扩大到了农业灌溉上,大大提高了雨水利用效率。与此同时,我国各地迅速推广利用该项技术,尤其是我国北方一些省(自治区)雨水集蓄利用技术发展很快,甘肃省在干旱、半干旱地区实施了“121雨水集流工程”(每户建100m2左右的雨水集流场,打2眼水窖,发展1亩庭院经济),宁南山区实施“窑水农业”,内蒙古自治区实施了“112”集雨节水灌溉工程(1户建1眼旱井或水窖,采用坐水种和滴灌技术,发展2亩抗旱保收田),陕西实施了“甘露工程”以及广西的“水柜”工程等,山西、四川、贵州、云南、河北、河南等省(自治区)也都先后实施了雨水集蓄利用工程,产生了明显的经济效益、社会效益和生态效益,展现了雨水集蓄利用的强大生命力。经过近10年的研究,在90年代中后期取得了重大进展,陆续有一批研究成果应用于生产实践。

1995年6月在中国北京召开的第七届国际雨水利用大会,进一步推动了雨水的开发利用进程。1996年9月在甘肃兰州举行的全国雨水利用学术会议暨东亚地区国际研讨会和1998年10月在徐州举行的雨水利用国际学术研讨会暨第二届全国雨水利用学术研讨会,使雨水利用研究进入快车道。通过这些活动,交流了国际和国内雨水利用方面的研究成果和实践经验,促进了雨水利用研究水平的提高。目前,国内关于雨水集蓄利用的研究已经从单纯地解决干旱、半干旱区人畜饮水、发展农业补充灌溉方面,转移到利用城市雨洪回补地下水、灌溉生态植被、营造良好水文化氛围等综合利用方面。特别是进入21世纪后,世界各国和我国许多地区都已开始大规模实施雨水集蓄利用工程,给这一工程技术赋予了新的内容,标志着人类在开发利用雨水资源方面进入了一个崭新阶段。中西部地区农民群众通过兴建水窖、水池和小塘坝等小微型水利工程,不仅有效解决了生活用水,还配合各种节水措施,积极用于粮食、蔬菜、瓜果和牧草等抗旱补充灌溉,发展农业生产,取得了很好的经济、社会和生态效益。同时,在我国东部海岛和沿海地区,也充分利用雨水资源来解决区域性的水资源短缺问题。

截至2006年,全国有25个省(自治区)的700个县应用这项技术,共建设或改造利用各类集流面304亿m2,建成各种类型蓄水设施1032万个,年收集利用雨水45亿m3,解决了2194万人的生活用水,6530万头(只)大小牲畜的饮用水困难,为234万hm2土地提供了补充灌溉水源,显著改善了缺水山区农村生活用水和农业生产条件。在34.4万hm2林草地上采取了富集雨水措施,提高了苗木成活率,对重建生态系统、改善环境条件起到了积极作用。甘肃省已累计建成各种水窖288万眼,解决了140万人、120万头(只)牲畜的饮水问题,并发展集雨灌溉面积36万hm2

同时,1997年甘肃省颁布了地方技术标准《甘肃省雨水集蓄利用工程技术标准》(DB 62/T 495—1997),2001年水利部颁布了行业技术规范《雨水集蓄利用工程技术规范》(GB/T 50596—2010)和2006年我国颁布的《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB 50400—2006),分别掀开了我国农村、城市雨水集蓄利用的开端,为雨水集蓄利用工程的推广提供了技术支撑。尽管如此,截至目前,我国城市雨水收集利用系统还处于初期阶段,雨水大多被当作废水通过排水系统流入了周边河流或渗入地下。但以北京为代表的一些北方城市走在了全国雨水利用的前列,国家体育馆在设计时充分考虑了雨水利用的功能,为今后修建可利用雨水型建筑物提供了重要参考和借鉴。

从技术的支撑角度来看,甘肃省相继开展了“干旱半干旱地区雨水集蓄利用技术研究”“天然降水富集灌溉类型区农业高效用水模式与产业化示范”“旱地集水农业高效用水调控技术研究”“雨水安全集蓄利用技术及装置开发”等课题研究,形成了《集雨农业理论与实践》《半干山区天然降水高效富集利用技术集成与创新研究》《农村集雨工程简明读本》《雨水集蓄利用技术与实践》等一批研究成果。雨水集蓄利用技术经过多年的研究和应用示范,已经形成了一套较为成熟、完善的技术体系,编著出版了《雨水集蓄工程技术》成果专著,并对水利部颁布的《雨水集蓄利用工程技术规范》(SL 267—2001)按照国家标准要求进行了修订,提出了国家标准《雨水集蓄利用工程技术规范》(GB/T 50596—2010)。

综上所述,雨水集蓄利用工程在辽阔的中国大地上产生了明显的经济效益、社会效益和生态效益,并在全面建设小康社会和社会主义新农村中发挥了重要作用。实践证明,雨水集蓄利用不仅是干旱缺水地区非常重要的水资源保障供给模式,而且是一项实现经济社会可持续发展的战略性措施。可以毫不夸张地说,目前我国的农村雨水集蓄利用不论在规模上还是开发深度上,都居于世界先进水平,在理论探讨、技术研发、示范应用等方面长期引领着该项技术在国际上的发展方向。

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