喀斯特山區(qū)雨水集蓄關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范

王恒松，張芳美 ，張育林

(1.貴州師范大學(xué)喀斯特研究院/國(guó)家石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴陽 550001；2.貴州師范大學(xué)外國(guó)語學(xué)院，貴陽 550025；3.貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴陽 550025)

0 引 言

水是一種寶貴的資源，由于環(huán)境的惡化和人類對(duì)自然界的污染，清潔的水源越來越少，全球普遍存在缺水的現(xiàn)象，我國(guó)更是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，人均水資源量?jī)H為世界人均占有量的1/4。我國(guó)缺水地區(qū)主要集中在西部的干旱和半干旱地區(qū)，包括內(nèi)蒙古高原、黃土高原、四川盆地西緣到云貴高原以西的地區(qū)。主要涉及13個(gè)省(市、自治區(qū))，742個(gè)縣(市)，面積約200 萬km2，人口2.6億[1]。水資源貧乏，區(qū)域性、季節(jié)性干旱缺水嚴(yán)重。貴州是季節(jié)性工程性干旱缺水最嚴(yán)重的省份之一，由于喀斯特分布面積廣，占全省總面積的73.8%[2]。貴州雖多年水資源總量1 475 億m3，居全國(guó)第9位[3]，但是因?yàn)榭λ固氐刭|(zhì)地貌復(fù)雜，山高坡陡，河谷深切，水低土高，表層土壤薄瘠，巖土界面缺失，碳酸鹽巖節(jié)理裂隙豐富，喀斯特滲漏使地表保持水土性能差，偶遇暴雨即造成嚴(yán)重的水土流失，加上旱季高溫干燥，相對(duì)濕度小，蒸發(fā)力強(qiáng)，使雨水保持與利用十分困難，而地下水埋藏深，開采利用困難，成本高。由于山區(qū)農(nóng)民居住分散，不具備修建骨干水利工程條件，雨水資源開發(fā)利用程度低，山區(qū)農(nóng)村水資源供給短缺，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的最大問題是干旱威脅。貴州喀斯特山區(qū)盡管年降雨量雖多，但在年內(nèi)的分布極不均勻，季節(jié)性干旱缺水問題非常突出。我國(guó)的許多干旱缺水地區(qū)其干旱程度并不亞于以色列，但是雨水利用率不到1%。雨水作為一種潔凈資源，長(zhǎng)期被人們所忽略，如何對(duì)其進(jìn)行科學(xué)有效地集蓄并加以利用顯得格外有意義。

干旱缺水是制約貴州喀斯特區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，要改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，首先要解決用水問題。把水土資源的合理開發(fā)和有效利用擺在更加突出的位置，緊緊抓住水資源短缺和生態(tài)環(huán)境脆弱的主要矛盾，實(shí)施水資源的合理開發(fā)、科學(xué)配置、高效利用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)?？λ固厣絽^(qū)研發(fā)集蓄雨水技術(shù)是采取工程措施集蓄雨水，具有較高的集流效率和對(duì)天然降雨調(diào)節(jié)利用的能力。這種對(duì)雨水在一定程度上的調(diào)節(jié)控制，可以大大提高對(duì)雨水資源的利用效率和效益?？λ固赜晁罾霉こ瘫徽J(rèn)為是人類對(duì)雨水資源利用的更高發(fā)展階段，其重點(diǎn)在于首先解決農(nóng)村人、畜飲用水源，發(fā)展適宜的集雨面和蓄水池；其次發(fā)展小規(guī)模灌溉，在家庭集水設(shè)施附近發(fā)展小面積的以蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物；第三是集蓄雨水、攔截徑流，并儲(chǔ)存于土壤中支持作物生產(chǎn)以及林草種植。雨水集蓄利用工程是雨水利用的一種特殊形式，它是采取人工措施高效收集雨水，加以蓄存和調(diào)節(jié)利用的微型水利工程[4]。也是實(shí)現(xiàn)喀斯特雨水資源有效利用的最佳途徑，它不僅能夠解決農(nóng)民群眾的生產(chǎn)、生活用水，還能改善周圍生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。研究和開發(fā)適合于廣大農(nóng)村的、廉價(jià)而有效的集雨水質(zhì)處理技術(shù)已成為亟需。

1 喀斯特山區(qū)水資源利用現(xiàn)狀

貴州雨水資源十分豐富，年均降雨量達(dá)900～1 200 mm，但降雨時(shí)空分布不均，5-10月降雨量占全年的75%以上。在特殊的喀斯特地表-地下二元結(jié)構(gòu)條件下，降雨往往以地表徑流的形式從節(jié)理裂隙、豎井、落水洞等處漏失到地下形成地下暗河，強(qiáng)烈的巖溶發(fā)育，使地下水埋藏很深，形成土高水低的局面，水資源開發(fā)成本高，致使現(xiàn)在水資源利用水平低下。當(dāng)下貴州廣大山區(qū)農(nóng)村普遍存在人畜飲水困難，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水、生態(tài)需水困擾山區(qū)人民，因而雨水資源的集蓄利用成為解決貴州山區(qū)農(nóng)村人畜飲水和山地農(nóng)業(yè)干旱缺水問題的重要途徑之一。

20世紀(jì)80年代以來，貴州省花巨資修建雨水集蓄利用“三小”工程，解決了幾百萬人畜飲水困難和數(shù)萬公頃耕地的補(bǔ)灌問題，但全省農(nóng)村仍有1 151多萬人的飲水困難和雨水安全問題，以及84.4 萬hm2坡耕地是“望天地”沒有灌溉設(shè)施[5]。已經(jīng)建成的雨水工程中80%是吊桶和人工挑水澆灌，工作效率低，還有1/3的工程漏水和集雨溝渠布置不當(dāng)而影響正常使用。

2 移動(dòng)式高效集雨水技術(shù)研發(fā)

喀斯特地區(qū)碳酸鹽巖節(jié)理裂隙豐富，喀斯特滲漏使地表持水能力低，工程性季節(jié)性缺水嚴(yán)重，在雨季進(jìn)行科學(xué)有效地收集雨水資源的技術(shù)研發(fā)是亟待解決的問題。一般利用荒山荒坡，少量坡耕地和農(nóng)戶的屋頂、場(chǎng)院、道路建立集水場(chǎng)地，或采用鋼筋混凝土蓄水池將雨水儲(chǔ)存起來，但其施工工藝復(fù)雜，工序多(支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護(hù)等)，施工工期長(zhǎng)，施工受季節(jié)、天氣的影響較大，建造成本高，而且由于雨水蒸發(fā)快，使得蓄積的雨水減少，未能有效地達(dá)到集雨的目的。以往的集雨工程在雨水收集過程中，流經(jīng)集流面時(shí)攜帶泥砂雜物而受到污染，使蓄水工程中的水質(zhì)不能滿足人飲要求。基于此，我們研發(fā)了一種可移動(dòng)式高效集蓄雨水及潔凈技術(shù)與裝置(圖1)，其成本較低、雨水蒸發(fā)速率低、集雨效果好、使用方便。本裝置根據(jù)群眾需要在屋頂或高處安放集雨裝置，將雨水集蓄、過濾、消毒處理待用，建立“水銀行”儲(chǔ)存雨水，在干旱缺水時(shí)方便利用；然后對(duì)坡耕地進(jìn)行補(bǔ)灌、微灌、坐水種等節(jié)水高效農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，以及生態(tài)效益監(jiān)測(cè)和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)。重點(diǎn)突破耕地節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)，提高坡耕地降水資源的利用率。針對(duì)水土資源時(shí)空分布不均問題，在田間地角的高處安放集雨裝置，盡可能多的把雨水儲(chǔ)存起來，當(dāng)作物在發(fā)育生長(zhǎng)期需水時(shí)能提供補(bǔ)灌。在示范過程中，采集水樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理化測(cè)試分析，對(duì)示范區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益進(jìn)行調(diào)查分析與評(píng)價(jià)。從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，形成喀斯特地區(qū)另一種高效節(jié)水途徑。

圖1 移動(dòng)式高效集蓄雨水潔凈技術(shù)與裝置Fig.1 Mobile and high efficiency rainwater collection and storage cleaning technology and device

該裝置是由桶體、集雨扇、過濾層和桶蓋幾部分構(gòu)成，集雨扇插在桶體上集結(jié)雨水，桶蓋覆蓋在桶體上，在桶體的內(nèi)壁設(shè)有刻度尺；桶蓋的中間設(shè)置有集水孔，在桶內(nèi)上部1/4處安裝過濾消毒層，桶體上端設(shè)置一個(gè)溢水口，在桶底部安裝出水閥門，集雨扇將雨水流到桶蓋中部的集水孔，桶蓋邊緣四周向集水孔傾斜(圖1)。

該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、經(jīng)久耐用、成本低、高效蓄水、雨水蒸發(fā)速率低、集雨效果好并能凈化雨水等特點(diǎn)，可有效集接天然雨水并起到凈化的作用，對(duì)于緩解喀斯特地區(qū)缺水的問題和提供直接可用的生活用水、改善民生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本裝置的雨水集蓄系統(tǒng)是由集雨系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)及供水利用系統(tǒng)4部分組成。如圖2。

圖2 雨水集蓄系統(tǒng)Fig.2 Rainwater collection system

2.1 雨水收集系統(tǒng)

集雨面采用塑料材質(zhì)(或不銹鋼材質(zhì))四周高中間略低向集雨桶內(nèi)傾斜面，斜度約為2%，便于雨水聚集，其面積的大小取決于降水量與蓄水量的大小。本裝置的集雨面為圓形，面積為3.14 m2，無論大雨小雨均能收集，集流效率很高，一年可以收集3 000 L左右的雨水。在喀斯特山區(qū)農(nóng)戶居住一般比較分散，用于解決人畜飲水的集流面比較適合。也可用于發(fā)展高效節(jié)水灌溉對(duì)作物進(jìn)行補(bǔ)灌，放置于田間地頭上部，用水十分方便。

2.2 雨水凈化系統(tǒng)

以往雨水在收集過程中，流經(jīng)集流面時(shí)攜帶泥砂雜物而受到污染，往往使蓄水工程中的水質(zhì)不能滿足人飲要求。本裝置的凈化系統(tǒng)由桶體上部的七層過濾層組成，所收集的雨水經(jīng)過多層過濾與消毒，出來的水潔凈度好，可以作為生活飲用水使用；如放置在耕地上部作為農(nóng)業(yè)用水，所收集的雨水作為灌溉用水，可以不用過濾消毒層，成本會(huì)更低。通過本裝置凈化的雨水基本達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB749-85)的要求。

2.3 雨水貯蓄系統(tǒng)

人工建造貯水設(shè)施，常用的有塑料桶、水罐與水窖、水窯、水池配套。PVC桶集雨簡(jiǎn)單，根據(jù)需要靈活放置，以集雨面積設(shè)計(jì)桶的容積。貯水設(shè)施的大小可根據(jù)用途及地形進(jìn)行確定，一般用于人畜飲水的單個(gè)貯水設(shè)施容積在3～10 m3，太大了不利于搬運(yùn)，本裝置設(shè)計(jì)容積為3 m3(3 000 L)。用于發(fā)展集雨節(jié)灌或集雨補(bǔ)灌工程的貯水設(shè)施，其容積為50～100 m3。蓄水工程的作用是通過蓄存雨水，解決作物用水供需錯(cuò)位的矛盾，做到夏秋雨冬春用，蓄余補(bǔ)欠。

2.4 雨水輸送系統(tǒng)

將收集儲(chǔ)存的雨水通過桶底部的管道輸送到用戶端，根據(jù)需要供水系統(tǒng)分為生活供水和生產(chǎn)供水兩類。生活供水是由高處流向低處有一定的壓力而形成自流水，農(nóng)戶使用十分方便。生產(chǎn)供水采用滴灌、微噴灌、滲灌、點(diǎn)澆和坐水種等節(jié)水灌溉方式。把存貯的雨水用在作物最需要水分補(bǔ)充的時(shí)期?；饨邓c作物需水在時(shí)間上的供需錯(cuò)位矛盾，使作物生育期處在相對(duì)良好的供水環(huán)境中。直接收集利用天然降水，是基于有限水資源時(shí)段內(nèi)的再分配、調(diào)控使用，既有效解決干旱山區(qū)人畜飲水問題，又消除旱作農(nóng)業(yè)的水分脅迫問題，具有有限降水利用和穩(wěn)定增產(chǎn)的高效性，特別適合干旱山區(qū)，因而可認(rèn)定是旱農(nóng)區(qū)發(fā)展的根本途徑。近十幾年來，實(shí)施“退耕還林還草”工程，發(fā)展植被建設(shè)，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，因而對(duì)生態(tài)用水要求越來越高，雨水集蓄利用是解決生態(tài)用水，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最有效的方法和途徑[6]。

3 雨水集蓄利用技術(shù)示范

3.1 示范區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州省烏江上游段六沖河流域，畢節(jié)市西部的撒拉溪鎮(zhèn)和野角鄉(xiāng)境內(nèi)，地貌屬喀斯特高原山區(qū)，類型多樣，地形破碎，耕地多分布于坡面上、臺(tái)地和山間谷地，常形成環(huán)山梯土和溝谷壩地；旱土耕層淺薄、肥力較低。區(qū)內(nèi)有明暗交替的河流，漏斗、盲谷、落水洞、天窗、溶蝕洼地和盆地發(fā)育；氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，夏季溫涼濕潤(rùn)多雨，冬春干旱少雨，年均溫12 ℃；無霜期245 d，年平均日照時(shí)數(shù)為1 360 h；降雨量豐富，多年平均降水量984.4 mm，5-9月降雨占75%。水資源以地下水為主，喀斯特地下水埋藏較深，地下水季節(jié)變化大，雨季水量豐富，可形成洪澇，旱季則較多巖溶泉干涸。

示范區(qū)總?cè)丝?0 215 人，其中飲水困難或缺水人口10 916 人，占總?cè)丝诘?4%。示范區(qū)表層喀斯特水較多，主要以巖溶泉方式出露。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)大小泉點(diǎn)有120余處，全年流量81.57 萬m3，月均流量0.5 L/s以上的泉點(diǎn)14處。83%的家庭以巖溶泉水作為生活用水的主要水源，17%的農(nóng)戶靠屋面集雨工程來解決生活用水。每年的11月至次年的4月為干旱缺水期，當(dāng)?shù)厝彼畱舳ㄆ诘?～4 km以外的水源點(diǎn)取水或供水站買水，一次花2 h左右。由于居民點(diǎn)居住分散，示范區(qū)內(nèi)無自來水管網(wǎng)，泉水在旱季難以滿足群眾用水需求，群眾遠(yuǎn)距離取來的水水質(zhì)不符合國(guó)家規(guī)定的《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

喀斯特區(qū)為季節(jié)性缺水山區(qū)，地面和地下水資源少，雨水集蓄利用成為該山區(qū)農(nóng)村發(fā)展不可缺少的水資源開發(fā)形式。其耕地面積中，80%以上是靠天吃飯的“望天地” ，降雨時(shí)間與種植玉米的生長(zhǎng)發(fā)育期嚴(yán)重錯(cuò)位，玉米平均產(chǎn)量2 250 kg/hm2左右，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平低，種植與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常滯后。從全球看，則有81%的土地是雨養(yǎng)農(nóng)田[7]。

3.2 集雨標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)

由于喀斯特石漠化地區(qū)地形條件比較復(fù)雜，農(nóng)田水利工程發(fā)展受到限制，致使石漠化區(qū)大旱3、5、9年，小旱年年有，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。畢節(jié)撒拉溪韓家沖、下小寨、沖鋒村等鄉(xiāng)村遠(yuǎn)離河道，地下水埋藏深，表層潛水量甚寡，造成人畜飲水困難。干旱缺水使得該區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，貧困面廣，受生存的挑戰(zhàn)。畢節(jié)降水集中且多暴雨，水土流失強(qiáng)烈，土質(zhì)差蓄水保水能力低。雨季供水與作物生長(zhǎng)發(fā)育需水期嚴(yán)重錯(cuò)位，阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。分析可知該地區(qū)水資源主要是天然降雨，在該區(qū)開展雨水集蓄利用技術(shù)，其集蓄雨水的主要目的先解決人、牲畜飲用水，再發(fā)展小規(guī)模灌溉。集雨蓄水及小規(guī)模灌溉的技術(shù)路線是首先調(diào)查用戶人數(shù)及旱季需水量，確定集雨蓄水的用水量標(biāo)準(zhǔn)，然后計(jì)算出集流面積與蓄水裝置，再建立地面和地下蓄水設(shè)施。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)提出的標(biāo)準(zhǔn)，貴州屬于亞熱帶地區(qū)，人均日飲用水耗水量為30～40 L，據(jù)此設(shè)計(jì)本區(qū)人畜飲用需水量、不同時(shí)期的需要量，制定蓄水設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)，如表1。

表1 喀斯特山區(qū)日均人畜飲水消耗量 L/d

試驗(yàn)區(qū)年平均降雨量1 000 mm，集雨面的面積為3.14 m2，由于集雨材料為聚丙乙烯即使降小雨也能收集到雨水，降水量基本沒有損失，由此可計(jì)算出單個(gè)裝置集雨面一年可收集的水量為3.14 m3。假定人均日消耗水量20 L，單個(gè)集雨裝置可供水4口人家庭40 d，當(dāng)?shù)刈钊彼臅r(shí)間是12月至次年3月，計(jì)4個(gè)月共120 d，共計(jì)需水9 600 L(9.6 t)，安放3個(gè)這樣的裝置可以夠120 d用水，基本可以解決他們的飲水問題。

3.3 雨水監(jiān)測(cè)

為保證飲用雨水人群的身體健康，水質(zhì)是一個(gè)普遍關(guān)心的問題。一般來說，雨水本身是純凈的，但在通過大氣層以及在集雨過程中會(huì)受到一定污染。在畢節(jié)示范區(qū)安裝的集雨水裝置，我們分別在集水后的第1個(gè)月、第3個(gè)月和第6個(gè)月從集雨桶里采取雨水樣品，及時(shí)送到檢測(cè)中心進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試集雨桶里的水質(zhì)主要指標(biāo)基本上能夠滿足飲用水的要求(表2)。從而使當(dāng)?shù)鼐用駥⑹占降挠晁糜陲嬘煤妥鲲?，已?jīng)被認(rèn)為是一種安全便捷的水源，水質(zhì)檢驗(yàn)表明這種水儲(chǔ)存3～6個(gè)月后仍然能免受細(xì)菌污染，是解決家庭各種生活用水的備選方案。

表2 沖鋒村集雨裝置水化驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Hydraulic test results of rainfall collection device in Chongfeng Village

4 雨水集蓄技術(shù)的效益分析

雨水集蓄利用技術(shù)措施解決了喀斯特山區(qū)人畜飲水的困難，改變了過去只靠擴(kuò)大種植面積來提高總量產(chǎn)量的模式，避免“越窮越墾、越墾越窮”的惡性循環(huán)的局面，并及時(shí)地運(yùn)用了節(jié)水灌溉等先進(jìn)技術(shù)種植高效經(jīng)濟(jì)作物代替單一的糧食作物，在增加群眾收入的同時(shí)改善了生態(tài)環(huán)境[8]。

雨水利用要以“雨水是資源，利用與改善生態(tài)環(huán)境相結(jié)合”為指導(dǎo)思想。使用“夏雨冬用”的雨水利用方案，利用特制的蓄水裝置蓄積豐雨期的雨水，然后在枯雨期使用蓄積的雨水，這樣不僅節(jié)省了水資源，有利于改善生態(tài)環(huán)境[9]。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目在畢節(jié)撒拉溪鎮(zhèn)的沖鋒村等鄉(xiāng)村選擇300戶家庭約1 200 人，坡耕地進(jìn)行補(bǔ)灌示范面積6 hm2進(jìn)行示范。當(dāng)?shù)亟涤昙性?-10月份，11月-次年4月份為缺水期，最為缺水是12月至次年的3月份，在干旱缺水的季節(jié)生活用水需到3 km以外的水源區(qū)去買水來用，水價(jià)為0.2 元/L，4口人的家庭，每日80 L水(按《貴州省渴望工程規(guī)劃報(bào)告》確定每人每日20 L水)，每日需16 元，每年6個(gè)月的旱季為買水的花費(fèi)達(dá)2 880 元。一個(gè)家庭一個(gè)婦女每日需要從家到水源地或賣水點(diǎn)往返兩趟去背水，她得花4 h或半天時(shí)間。如果這半天時(shí)間用來做其他事情能獲得的最少勞動(dòng)收入30～40 元，半年收入5 400～6 800 元，那么一個(gè)家庭為生活用水所花的最低成本為2 880+5 400=8 280 元。如果修建一個(gè)8 m3的雨水池工程總價(jià)約5 000 元，后期維修還要一筆錢，如果質(zhì)量不過關(guān)還達(dá)不到蓄水的目的，而且水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，用水不方便，需要人工提水。而高效集蓄雨水裝置只需2 000 元，但可以使用10年以上，而且集蓄的雨水是經(jīng)過濾消毒了的，水質(zhì)達(dá)到國(guó)家人畜飲水標(biāo)準(zhǔn)，因集蓄雨水裝置在高處為自流水，居民用水方便。該裝置投資少見效快，一年就可收回成本，是喀斯特缺水地區(qū)良好的取水裝置。同時(shí)還可在庭院周圍種植蔬菜、水果，增加經(jīng)濟(jì)收入。該裝置可每年為每戶節(jié)約8 280 元，每公頃耕地補(bǔ)灌可多收入6 000 元，1年可為當(dāng)?shù)貛?52 萬元的經(jīng)濟(jì)效益。飲水問題得到很好的解決，并改善了農(nóng)村衛(wèi)生條件，減少地方性疾病，提高人民群眾的健康水平。

4.2 社會(huì)效益和環(huán)境效益

雨水集蓄利用可以緩解缺水局面，水資源和環(huán)境意識(shí)的教育，使群眾增強(qiáng)節(jié)水、愛水、惜水和利用雨水的意識(shí)；可形成雨水集蓄產(chǎn)業(yè)鏈，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，同時(shí)能解決一部分勞動(dòng)力的就業(yè)問題[10]。

雨水集蓄入滲農(nóng)田，有效地解決了干旱山區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉問題，提高了山區(qū)作物和林木成活率，促進(jìn)喀斯特山區(qū)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，發(fā)展種養(yǎng)殖業(yè)，開展多種經(jīng)營(yíng)，解決了農(nóng)民的增收問題，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，促使生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)的方向改變。

5 討論與結(jié)論

雨水集蓄利用是付諸實(shí)踐的雨水安全利用技術(shù)中最為成熟且最具代表性的技術(shù)之一，是一種分散性解決水問題的方法，它利用當(dāng)?shù)刭Y源，采用適用技術(shù)，造價(jià)較低，基本不需要運(yùn)行費(fèi)。雨水集蓄利用是缺水山區(qū)綜合發(fā)展的可持續(xù)方法(途徑)，它絕不是臨時(shí)抗旱的權(quán)宜之計(jì)，而是一項(xiàng)戰(zhàn)略性措施。但在水質(zhì)凈化處理問題以及如何提高供水保證率等方面還需作進(jìn)一步深入研究[11]。

(1)可移動(dòng)式高效集雨水技術(shù)利用開源節(jié)流原理把雨季豐富的雨水蓄積儲(chǔ)存，建立家庭和田間地頭的“水銀行”，在干旱缺水時(shí)方便利用。該建設(shè)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、經(jīng)久耐用、成本低、高效蓄水、雨水蒸發(fā)速率低、集雨效果好并能凈化雨水等特點(diǎn)，可有效集接天然雨水并起到凈化的作用，從示范的情況看，每年為每戶節(jié)約8 280 元左右，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。

單個(gè)裝置集雨面一年可收集的水量為3.14 m3，4口之家在最缺水的12月至次年3月，共需水量9 600 L(9.6 t)，能滿足需水量的32.7%，安放3個(gè)這樣的裝置可基本解決該家庭急需的生活用水問題。即便如此，雨水集蓄利用工程所能提供的水量還是很有限的，只能有限度地滿足群眾緊迫的生活供水需求。

(2)喀斯特山區(qū)農(nóng)村雨水潔凈集蓄系統(tǒng)技術(shù)是由集雨系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)及供水利用系統(tǒng)四部分集于一體，收集的雨水經(jīng)過過濾、凈化、消毒及離子交換作用，保障了雨水水質(zhì)安全，克服了以往集雨工程在雨水收集過程中，流經(jīng)集流面攜帶泥砂糞便等雜物而受到污染影響水質(zhì)的問題，使得收集儲(chǔ)存的雨水水質(zhì)基本能夠滿足居民飲水的要求。從表2中，分析pH值、總硬度、細(xì)菌總數(shù)、溶解性總固體、化學(xué)需氧量、總大腸菌群的數(shù)據(jù)得知，從集雨水的第一個(gè)月至第六個(gè)月上述數(shù)據(jù)均在國(guó)家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之列，總大腸菌群未檢出，溶解性總固體在第六個(gè)月時(shí)稍微高一些，但也還在允許的范圍內(nèi)，這說明用該裝置收集的雨水水質(zhì)無污染問題。

(3)集雨水裝置突破了耕地節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)，提高坡耕地降水資源的利用率。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)解決作物需水問題的方法是把雨水儲(chǔ)存在土壤空隙中，使降雨轉(zhuǎn)化為土壤水。而在喀斯特石漠化地區(qū)土層非常薄持水性差，且很少連片，中間出露面積大小不一的基巖，使得截留的降雨大多漏失地下而難以保存，土壤水分轉(zhuǎn)化為作物水的效率降低。喀斯特地區(qū)工程性缺水嚴(yán)重，作物需水與降雨時(shí)間上錯(cuò)位，如果連續(xù)十天或半月不下雨，農(nóng)作物就會(huì)被旱死。必須依靠其他措施對(duì)降雨進(jìn)行調(diào)豐補(bǔ)歉。雨水集蓄利用則以工程措施儲(chǔ)存雨水，在作物關(guān)鍵期進(jìn)行補(bǔ)充灌溉，使作物避免受旱。實(shí)踐證明，雨水集蓄灌溉所用的水量十分少。一般作物生長(zhǎng)期僅在關(guān)鍵需水期(包括播種期)灌水2～3次，總灌水量15～30 m3，僅為常規(guī)灌溉定額的1/10～1/8，但效果卻十分明顯[7]，每公頃耕地補(bǔ)灌可多收入6 000 元左右。這一現(xiàn)象被稱為超補(bǔ)償效應(yīng)[12]，是作物經(jīng)過缺水逆境后進(jìn)行補(bǔ)水能產(chǎn)生的。這也說明了雨水集蓄灌溉是一種特殊的灌溉方式。雨水集蓄灌溉的水量只占作物耗水量的15%～ 20%，作物耗水主要是依靠天然降雨。由此表明在工程性缺水的喀斯特石漠化地區(qū)采用雨水集蓄來解決干旱問題是可行的。西南喀斯特山區(qū)，常年干旱和季節(jié)性干旱幾乎每年出現(xiàn)，利用設(shè)施集蓄當(dāng)?shù)亟涤曩Y源，在雨季把雨水儲(chǔ)存起來，當(dāng)作物在發(fā)育生長(zhǎng)期需水時(shí)能提供補(bǔ)灌，提高作物產(chǎn)量，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，使群眾脫貧致富，形成喀斯特地區(qū)另一種高效節(jié)水途徑，為精準(zhǔn)扶貧開辟一條路。

(4)集蓄雨水裝置具有投資少，見效快，受益廣，技術(shù)簡(jiǎn)易，靈活多樣，群眾容易掌握等優(yōu)點(diǎn)。雨水集蓄利用是解決缺水山區(qū)飲水困難和農(nóng)業(yè)補(bǔ)充灌溉，實(shí)現(xiàn)喀斯特山區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展不可替代的選擇，是有效解決水資源短缺的重要途徑。

當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)村對(duì)集蓄雨水調(diào)控技術(shù)的研究與應(yīng)用，還在不斷探索和發(fā)展，雨水收集與利用程度還很低，集雨裝置的集雨面積很小，單純依靠集雨來滿足居民的用水需求也是不現(xiàn)實(shí)的。應(yīng)開展多種渠道集蓄雨水，建設(shè)海綿鄉(xiāng)村庭院，推進(jìn)雨水集蓄技術(shù)、涵養(yǎng)地下水技術(shù)，改變農(nóng)村常規(guī)的房屋建設(shè)設(shè)計(jì)理念，提高鄉(xiāng)村庭院雨水儲(chǔ)存能力和雨水利用率。