低碳視角下北方農村庭院雨水集蓄利用模式探討

趙雪妍，王丹，陳映珠，徐蔚，石洋碩

（東北林業大學園林學院 黑龍江，哈爾濱 150006）

引言

我國作為農業大國，水資源是鄉村生產生活生態的基礎性資源，“十四五”規劃提出開展農村人居環境整治活動，穩步解決鄉村黑臭水體等環境問題。2022年中央一號文件中也強調，要推進農村的生活污水治理，推進小型化生態治理以及污水化資源的利用[1]。現階段我國正在加強農業節水管理，將“海綿城市”體系逐步用于農村的生態建設中，但對農村的庭院和農宅等分散宅基地關注不夠，對院落式雨水利用推進較少。

本文通過對北方的雨水以及水環境的分析，研究北方農村庭院的蓄水模式，總結問題并提出相應的建議，為推進北方農村庭院雨水利用和庭院的低碳優化發展提供參考。

1 北方地區水資源現狀

按照我國四大地理區域劃分，北方地區主要包括關中、關東、華北和東北四個地區。北方水資源現有條件并不優越。受氣候影響，北方雨水季節性分布不均、階段性旱澇明顯。干旱現象常有發生，春旱更為嚴重，對農業發展造成了一定的影響。北方作為人口和農業大省，家庭和農業用水總體上都呈現實際大于承載的現象。此外，由于各類開發建設，加上人們節水和環保意識薄弱，使現有水環境變得更加惡劣，在多方面的壓力下，導致水資源的開發利用缺少優勢，難度較大。

2 農村庭院的用水現狀和雨水利用方式

農村庭院用水情況綜合雨水的利用模式直接反映出院落內整體水資源使用現狀和村民們的用水意識。

2.1 農村庭院用水現狀

2.1.1 主要用水方式

我國北方農村供水工程水源主要來自地下水，通過集中式、二次供水和分散式供水模式對村民用水進行供應。現有北方農村庭院中主要用水方式有自來水和井水。集中式供水是水源直接到各村的供水站或公共取水點，二次供水是各家用的自來水。自來水是現在農村家庭常用的用水方式，目前全國農村的自來水普及率可達84%[2]，自來水引進農村后，一是人們不注意節約用水，造成了不必要的浪費；二是過于在意用水的費用，出現自來水管閑置的情況。分散式供水是村民直接從水源取水，如井水、泉水、河水等。在自來水引進之前，壓水井是北方地區農村家庭最常見的用水方式，現在村民的用水也多是自來水和水井共同結合使用。

2.1.2 主要用水途徑

庭院內的家庭經營活動豐富，水是庭院各類活動正常運轉的主要資源，庭院用水途徑大致可以包括以下四個方面：

第一，用于灌溉。庭院內用于種植的水占比較大，在季節性降雨分布不均時，還易受到內澇干旱等影響，對此，需要探究更全面的用水模式。

第二，用于畜牧養殖。家禽牲畜喂養需要用水，雞舍、牛棚等需要用水進行定期清理。如果不注意衛生，會滋生細菌病毒，長時間會使人畜的健康問題都受到威脅。

第三，用于加工生產等。經營作坊和企業，這些需要大量用水，加工食品等作坊對用水標準會更高。

第四，用于生活活動。洗漱、沖洗車輛這種日常生活中，提高院落生活品質，但目前庭院環境整治工作不到位，用水狀況不容樂觀。

2.2 農村庭院雨水利用方式

北方農村庭院內雨水收集，主要是利用屋頂、場院、坡面、草坪和棚頂等來進行集雨，其中屋面和場院集雨是現階段家庭中最為常用的集雨方式。

2.2.1 屋面集雨方式

北方農宅屋面坡屋頂居多，坡面斜度適于雨水的收集。人們用水桶、水缸或更簡便的容器，對屋面雨水進行簡易的回收利用。收集后的雨水往往沒有其它更深層次處理便直接使用，這使收集的雨水混有空氣中污染物和屋面雜質，得到的雨水渾濁有異味，水質較差。

2.2.2 場院集雨方式

為了收集更多且更有效的攔蓄雨水，人們會在庭院內修建集雨設施，像水窖、水池等，通過調整地面坡度，雨水徑流，將雨水匯聚到蓄水裝置中進行儲存。現階段農村地面材料多如地磚，石板這一類地面徑流系數小的材質，不利于雨水集蓄，其次農村旱廁改造還不夠徹底，再加上院內堆砌的雜物，容易造成污染，這使流到蓄水裝置里的雨水質量大大下降。

3 農村庭院雨水集蓄利用模式存在的問題

通過對北方地區水資源以及農村庭院的用水綜合現狀的整理和分析，總結出了以下北方農村庭院雨水利用模式發展所存在的問題。

3.1 國家及各地政府缺少對于鄉村家庭型雨水利用方式的關注和政策支持

現階段，國家及各地政府所推進的水利工程已經解決了一部分城鄉用水問題，但整體造價高，操作難度大，且多以大型工程為主，小型化空間利用較少。因此，國家可以加強此方面的政策導向，調動鄉鎮政府開展相關工作，提高廠家對于雨水設施生產積極性[3]，從每家每戶出發，大力發展農村庭院雨水集蓄利用。

3.2 缺少適于庭院使用的專業化雨水收集處理裝置

現有農村集雨模式，存在傳統化，利用效率低，水質差等問題，缺少技術型、專業化的雨水收集處理裝置。

3.3 雨水收集受限較多，庭院環境對其影響較大

通過對現有雨水收集情況分析，可以看到無論是屋面還是場院等集水模式，都會受到降水量，院落環境的影響，現有收集模式污染程度較高，所收集雨水可利用方面受到限制。

3.4 雨水收集利用模式單一化，缺少綜合性的發展

庭院內雨水利用模式大多還停留在簡單直接利用方面，收益與效果不明顯。對此，我們需要綜合考慮雨水利用模式，嘗試與庭院內的其它資源綜合使用。

4 農村庭院雨水集蓄利用模式的優化策略

針對北方農村用水情況和對現有問題的思考，本文提出保留原有“屋面”和“場院”集雨模式，并對其所用方法進行改進優化，并提出更貼合時代發展和鄉村建設的“雨水利用下的庭院多元綜合發展模式”策略。

4.1 屋面集雨模式

4.1.1 對傳統屋面集雨模式進行改造

傳統收集模式是直接接收降水，收集的雨水有雜質且收集效率不高。設想我們可以在屋檐外圍固定整圈的引水管道，在引水管道中安入過濾紗網，對初期雨水中混入的如落葉，沙石等大雜質進行簡單阻隔，并在引水管和儲水裝置的水流出口處，放置簡易小型的凈化裝置，只需利用鵝卵石—石英砂—活性炭，這一簡單凈化層就可以得到用于生活的水。

4.1.2 使用屋頂雨水收集處理裝置

本文團隊設計了小型、安裝方便的屋頂雨水收集處理裝置，如圖1所示，裝置的工作流程大致如下：

圖1 屋頂雨水收集處理裝置

整個裝置的收集處理過程包括初期雨水收集—預處理—凈化三個階段。首先通過電動閥門和液位傳感器的感應，將收集到一定容量后的初期雨水排出，排出后觸發預處理的電動閥門，雨水流進預處理罐，通過粗濾網等，對大體積雜質進行過濾處理。最后，經過前兩道流程，再流入凈化裝置的雨水已是較好的水質，不同凈化程度的凈化層，通過鵝卵石層—石英砂層—活性炭層—前PP 棉層—前活性炭層—后PP 棉層—RO 膜層—后活性炭層可以將雨水處理為生活用水以及燒開處理后即可飲用的合格飲用水。整體工作原理簡單，把初期雨水單獨收集，再進行處理和凈化，緩解雨水后期凈化壓力，提高凈化層壽命，降低裝置和凈化成本，適用于農村庭院進行集雨。

4.2 場院集雨模式

可以在庭院內實現生態的雨水集蓄模式，對地面的雨水進行收集利用，其余的地面雨水通過滲透等再繼續回饋到地下水。

4.2.1 小型庭院雨水花園

雨水花園對雨水集蓄以及生態景觀打造都有顯著的效果。對于農村庭院來講，我們可以將院子內需要景觀效果或是空閑的綠地，改造成小型的雨水花園或生態池，雨水花園從上到下，一般由蓄水層—覆蓋層—種植土壤層—砂層—礫石層組成[4]，通過上層洼坑集蓄雨水，下層土壤增加雨水入滲，使地表積水減少，并過濾較臟雨水，積蓄的雨水供給植物利用，種養的植物吸附空氣中的污染物，帶來更多生態效益，提升居住環境。對于植物選擇需要耐旱耐堿耐寒，以便院落的雨水可以長期使用下去。

4.2.2 透水地面

近些年，透水地面的利用率在城市中大大提高。對于庭院的建設，也可以采取地面鋪設透水材質來進行雨水的收集，塵土的吸附。庭院地面面積相對較小，易于承擔透水材質的價格。對此，庭院地面可以適當采用透水的帶孔磚，碎石，透水性混凝土地面等，以此來控制地面積水，有效補充地下水，夏天可以降低地面的溫度，使地面更加涼爽。

4.3 基于雨水利用的庭院多元（綜合）模式

4.3.1 “庭院經濟+雨水收集”綜合模式

綜合全村的生態、產業等要素，有效進行雨水收集和儲存，使農民在繼承、改善和發展傳統的家庭“副業”的基礎上，充分利用家庭院落的水平垂直空間，打造低碳生態庭院[5]。運用農村剩余勞動力和現有的生產資料，綜合配置和開發可利用的自然與社會資源，實現較高的經濟、社會和生態效益。助力鄉村振興、農業現代化，實現建設“美麗宜居”的鄉村。

4.3.2 “陽光—雨水收集—糧食作物—畜禽—沼”綠色循環模式

北方地區綠色資源豐富，在庭院內可以綜合各類要素形成綠色循環體系，通過太陽蓄力發電，帶動雨水收集裝置，利用收集的雨水為糧食作物的生長提供所需的條件，減輕用水負擔，提高糧食作物的種植效益，并促進北方特色經濟作物的種植，同時從作物中得到的莖葉可以作為飼料用于喂養禽畜，得到的禽畜糞尿作為固體廢棄物加入到沼氣池的循環體系中，最終形成物質間的綠色循環。

5 總結

在建設美麗宜居鄉村，完善農民閑置宅基地的大背景下，助力鄉村振興發展庭院經濟勢不可擋，低碳綠色發展下可再生環保資源利用將日漸成為主流，雨水仍是重要的一項，通過對雨水的收集利用，可避免自然資源的浪費，在用水方面為農民減輕負擔，發展更多的經營活動，且可以較好的調節雨水，有效改善雨水徑流污染，利用可再生資源，最終形成良性循環，帶動整體促進共同富裕。