雨水收集系统研究

罗辅燕

摘 要：从20世纪50年代开始，国内外学者对雨水收集进行了大量研究，主要集中在集雨方法、效益分析、水质评价、污染控制等方面，但对雨水收集相关概念的综合研究还较少。本文以国内外文献为基础，对雨水收集的定义、雨水收集与集水的关系、雨水收集系统组成及分类等进行集中探讨，以期为后续研究提供参考。

关键词：雨水收集；系统组成；系统分类

中图分类号：TU992.3 文献标识码：A 文章编号：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

随着全球日益严重的水资源危机，在解决水资源短缺的过程中，雨水收集技术重新回归人们的视野。雨水收集技术能显著提高干旱、半干旱地区的水资源利用率，缓解农业缺水，改善自然生态系统。20世纪50年代开始，国内外学者对雨水收集进行了大量研究，包括雨水收集技术方法、成本效益分析、水质评价、污染控制及水资源管理制度等，但对于雨水收集相关概念研究还较少。随着研究不断深入，需要进一步明确雨水收集的相关概念，从宏观上认识雨水收集系统组成及分类，这对于推动雨水收集相关研究，实现雨水收集与利用的可持续发展具有一定的现实意义。

1 雨水收集的相关概念

1.1 雨水收集定义

国内外文献中关于雨水收集（rainwater harvesting，RWH）的定义有很多。技术层面：从不透水表面收集雨水，传输、存储，以便日后使用的技术；雨水的补充、保留和重用技术；雨季收集降雨、存储以便旱季使用的技术[1]。用途层面：收集地表径流，保证灌溉和牲畜饮水需求；小范围收集、存储和使用降雨或径流，满足生产用水需求；以工程措施储存雨水，在作物关键期进行补充灌溉，以解决作物受旱问题。综合上述观点，本文将雨水收集定义为：雨水的收集、传输、存储和重用技术[2]。

1.2 雨水收集与集水

文献中还出现雨水收集与集水（water harvesting，WH）混用的情况。集水的概念由Geddes于1963年首次提出，并将其定义为：收集或贮存径流或溪流用于农业灌溉使用。集水水源可以是雨水、地表水、地下水、露水、雾水及雪水，而雨水收集仅仅指收集直接降雨、地表径流及塘库水。所以，本文认为雨水收集应是集水的一种主要类型（图1）。

此外，还发现雨水收集相关英文单词混用的情况，如将雨水收集译为water harvesting、rainwater harvesting，或是harvesting precipitation；屋顶雨水收集译为roof rainwater harvesting，rooftop rainwater harvesting，或是roof-top rainwater harvesting；家庭雨水收集译为domestic rainwater harvesting，或是household rainwater harvesting；原位雨水收集译为in-situ rainwater harvesting，或是on-farm rainwater harvesting等。

为了统一标准，规范用语，本文建议将雨水收集译为rainwater harvesting，屋顶雨水收集译為rooftop rainwater harvesting，原位雨水收集译为in-situ rainwater harvesting，外部雨水收集译为external rainwater harvesting，水窖译为water cellar，蓄水池译为water tank，山坪塘译为farm pond，水库译为reservior。

2 雨水收集系统组成

一个雨水收集系统（rainwater harvesting system，RWHS）通常由集雨面（catchment）、蓄水设施（storage facility）和输水系统（water conveyance system）3个基本部分组成。集雨面通常包括屋顶、庭院、广场、绿地、山坡和路面。集雨面可通过压实、覆盖塑料薄膜、浇筑沥青或混凝土进行防渗水处理。蓄水设施有自然和人工两种：自然蓄水设施即是土壤本身；人工蓄水设施一般分为地面和地下两种。其中，地面蓄水设施有水库、池塘、蓄水池、水桶、水箱、水柜等；地下蓄水设施有蓄水池、水窖、水箱等。图2是一个典型的屋顶雨水收集系统，其由集雨面、传输管网、过滤器、存储设施及回用系统5部分组成。其中，屋顶是集雨面，收集的雨水经过滤器处理后，存储到地下蓄水池中，可用于家庭饮水、绿化、景观用水、路面清洁和冲厕等。

3 雨水收集系统的分类

根据集水面大小不同，雨水收集系统可分为：微型集雨系统（micro-catchment RWHS）、中型集雨系统（macro-catchment RWHS）和大型集雨系统（large-catchment RWHS）。如图3所示，微型集雨系统是指从较小的集雨面（2～1 000m2）收集降雨或径流，代表系统有石堤/石排（rock-bunds/stone rows）、等高土埂（contour earthen bunds）、水袋（zai/tassa，or water pocket）、秸秆覆盖（straw mulching）及半月（half-moon）等；中型集雨系统是指从较大的集雨面（1～2km2）收集径流，如池塘、小型沙坝等；大型集雨系统是指从大的集雨面（2～50km2）收集径流，如水库。

根据雨水收集存储位置的不同，雨水收集系统可分为原位集雨和外部集雨（图4）。原位集雨（in-situ RWH）是指收集的雨水直接存储在土壤中，如沟垄集雨（ridge-furrow RWH）。沟垄集雨又根据是否覆膜分为覆膜集雨（plastic-cover ridge RWH）和不覆膜集雨（bare ridge RWH）。外部集雨（external catchment RWH）是指收集的雨水存储在农田以外，如池塘、水窖中，当缺水时再补充灌溉。

根据雨水收集系统分布区域不同，雨水收集系统分为城市雨水收集（urban RWH）和农村雨水收集（rural RWH）。按集雨用途不同，又可分为家庭雨水收集（domestic RWH）和农业雨水收集（farming RWH）。

参考文献：

[1]霍治澎，吴小强.下沉式绿地和雨水回收中水利用相结合绿色建筑技术在延安地区的具体应用[J].建筑节能，2017（12）：70-72.

[2]孙景芝，谭杰，孙晓宝.以雨水花园为载体的城市水循环模式研究[J].河南农业，2017（5）：35-36.