雨水收集系統(tǒng)研究

羅輔燕

摘 要：從20世紀(jì)50年代開始，國內(nèi)外學(xué)者對雨水收集進行了大量研究，主要集中在集雨方法、效益分析、水質(zhì)評價、污染控制等方面，但對雨水收集相關(guān)概念的綜合研究還較少。本文以國內(nèi)外文獻為基礎(chǔ)，對雨水收集的定義、雨水收集與集水的關(guān)系、雨水收集系統(tǒng)組成及分類等進行集中探討，以期為后續(xù)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：雨水收集；系統(tǒng)組成；系統(tǒng)分類

中圖分類號：TU992.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）02-0065-02

The Study of Rainwater Harvesting System

LUO Fuyan

（College of Environmental Science and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009）

Abstract： Extensive researches have been made on rainwater harvesting methods， benefit evaluation， water quality assessment and pollution control from 1950s. However， there is little comprehensive study on the concept of rainwater harvesting. Based on the domestic and foreign literatures， this paper studied the definitions， system composition， classification of rainwater harvesting， the relationship of rainwater harvesting and water harvesting， and hopes to provide reference for the follow-up study.

Keywords： rainwater harvesting；system composition；system classification

隨著全球日益嚴(yán)重的水資源危機，在解決水資源短缺的過程中，雨水收集技術(shù)重新回歸人們的視野。雨水收集技術(shù)能顯著提高干旱、半干旱地區(qū)的水資源利用率，緩解農(nóng)業(yè)缺水，改善自然生態(tài)系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代開始，國內(nèi)外學(xué)者對雨水收集進行了大量研究，包括雨水收集技術(shù)方法、成本效益分析、水質(zhì)評價、污染控制及水資源管理制度等，但對于雨水收集相關(guān)概念研究還較少。隨著研究不斷深入，需要進一步明確雨水收集的相關(guān)概念，從宏觀上認識雨水收集系統(tǒng)組成及分類，這對于推動雨水收集相關(guān)研究，實現(xiàn)雨水收集與利用的可持續(xù)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

1 雨水收集的相關(guān)概念

1.1 雨水收集定義

國內(nèi)外文獻中關(guān)于雨水收集（rainwater harvesting，RWH）的定義有很多。技術(shù)層面：從不透水表面收集雨水，傳輸、存儲，以便日后使用的技術(shù)；雨水的補充、保留和重用技術(shù)；雨季收集降雨、存儲以便旱季使用的技術(shù)[1]。用途層面：收集地表徑流，保證灌溉和牲畜飲水需求；小范圍收集、存儲和使用降雨或徑流，滿足生產(chǎn)用水需求；以工程措施儲存雨水，在作物關(guān)鍵期進行補充灌溉，以解決作物受旱問題。綜合上述觀點，本文將雨水收集定義為：雨水的收集、傳輸、存儲和重用技術(shù)[2]。

1.2 雨水收集與集水

文獻中還出現(xiàn)雨水收集與集水（water harvesting，WH）混用的情況。集水的概念由Geddes于1963年首次提出，并將其定義為：收集或貯存徑流或溪流用于農(nóng)業(yè)灌溉使用。集水水源可以是雨水、地表水、地下水、露水、霧水及雪水，而雨水收集僅僅指收集直接降雨、地表徑流及塘庫水。所以，本文認為雨水收集應(yīng)是集水的一種主要類型（圖1）。

此外，還發(fā)現(xiàn)雨水收集相關(guān)英文單詞混用的情況，如將雨水收集譯為water harvesting、rainwater harvesting，或是harvesting precipitation；屋頂雨水收集譯為roof rainwater harvesting，rooftop rainwater harvesting，或是roof-top rainwater harvesting；家庭雨水收集譯為domestic rainwater harvesting，或是household rainwater harvesting；原位雨水收集譯為in-situ rainwater harvesting，或是on-farm rainwater harvesting等。

為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范用語，本文建議將雨水收集譯為rainwater harvesting，屋頂雨水收集譯為rooftop rainwater harvesting，原位雨水收集譯為in-situ rainwater harvesting，外部雨水收集譯為external rainwater harvesting，水窖譯為water cellar，蓄水池譯為water tank，山坪塘譯為farm pond，水庫譯為reservior。

2 雨水收集系統(tǒng)組成

一個雨水收集系統(tǒng)（rainwater harvesting system，RWHS）通常由集雨面（catchment）、蓄水設(shè)施（storage facility）和輸水系統(tǒng)（water conveyance system）3個基本部分組成。集雨面通常包括屋頂、庭院、廣場、綠地、山坡和路面。集雨面可通過壓實、覆蓋塑料薄膜、澆筑瀝青或混凝土進行防滲水處理。蓄水設(shè)施有自然和人工兩種：自然蓄水設(shè)施即是土壤本身；人工蓄水設(shè)施一般分為地面和地下兩種。其中，地面蓄水設(shè)施有水庫、池塘、蓄水池、水桶、水箱、水柜等；地下蓄水設(shè)施有蓄水池、水窖、水箱等。圖2是一個典型的屋頂雨水收集系統(tǒng)，其由集雨面、傳輸管網(wǎng)、過濾器、存儲設(shè)施及回用系統(tǒng)5部分組成。其中，屋頂是集雨面，收集的雨水經(jīng)過濾器處理后，存儲到地下蓄水池中，可用于家庭飲水、綠化、景觀用水、路面清潔和沖廁等。

3 雨水收集系統(tǒng)的分類

根據(jù)集水面大小不同，雨水收集系統(tǒng)可分為：微型集雨系統(tǒng)（micro-catchment RWHS）、中型集雨系統(tǒng)（macro-catchment RWHS）和大型集雨系統(tǒng)（large-catchment RWHS）。如圖3所示，微型集雨系統(tǒng)是指從較小的集雨面（2～1 000m2）收集降雨或徑流，代表系統(tǒng)有石堤/石排（rock-bunds/stone rows）、等高土埂（contour earthen bunds）、水袋（zai/tassa，or water pocket）、秸稈覆蓋（straw mulching）及半月（half-moon）等；中型集雨系統(tǒng)是指從較大的集雨面（1～2km2）收集徑流，如池塘、小型沙壩等；大型集雨系統(tǒng)是指從大的集雨面（2～50km2）收集徑流，如水庫。

根據(jù)雨水收集存儲位置的不同，雨水收集系統(tǒng)可分為原位集雨和外部集雨（圖4）。原位集雨（in-situ RWH）是指收集的雨水直接存儲在土壤中，如溝壟集雨（ridge-furrow RWH）。溝壟集雨又根據(jù)是否覆膜分為覆膜集雨（plastic-cover ridge RWH）和不覆膜集雨（bare ridge RWH）。外部集雨（external catchment RWH）是指收集的雨水存儲在農(nóng)田以外，如池塘、水窖中，當(dāng)缺水時再補充灌溉。

根據(jù)雨水收集系統(tǒng)分布區(qū)域不同，雨水收集系統(tǒng)分為城市雨水收集（urban RWH）和農(nóng)村雨水收集（rural RWH）。按集雨用途不同，又可分為家庭雨水收集（domestic RWH）和農(nóng)業(yè)雨水收集（farming RWH）。

參考文獻：

[1]霍治澎，吳小強.下沉式綠地和雨水回收中水利用相結(jié)合綠色建筑技術(shù)在延安地區(qū)的具體應(yīng)用[J].建筑節(jié)能，2017（12）：70-72.

[2]孫景芝，譚杰，孫曉寶.以雨水花園為載體的城市水循環(huán)模式研究[J].河南農(nóng)業(yè)，2017（5）：35-36.