第四节 雨水集蓄利用技术发展趋势
目前，雨水集蓄利用在解决干旱地区人畜饮水困难、发展旱地农业补充灌溉中取得了非常显著的成绩，在促进生态植被恢复方面也取得了很好的效果，雨水集蓄利用已经成为干旱地区实现农业发展的重要增长点。根据科学发展观思想和以人为本发展理念，在构建和谐社会，实现经济、社会与环境协调、持续、稳定、健康发展的过程中，以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展，成为实现这一目标的关键和根本。今后，雨水集蓄利用将向深层次、高效益、多元化、规模化、产业化以及高保障化方向发展。面对干旱少雨、水资源严重短缺、供需水矛盾日益突出的现实，在实现雨水资源化以后，雨水作为水资源的重要组成部分，在解决干旱缺水地区农村人畜饮水、实施雨水补充灌溉农业、进行大棚蔬菜种植、农业产业化等方面得到大量应用，与此同时，以雨洪利用为主的城市多元化雨水综合利用将取得实质性进展。
根据《全国雨水集蓄利用发展规划》，未来雨水集蓄利用的重点是开展雨水集蓄利用调控措施研究，探索雨水集蓄利用新途径，力求最大限度地利用雨水解决干旱地区人民群众的生活用水，同时有效利用雨水发展灌溉农业、实施设施农业生产、恢复生态植被；在地下水超采区开展利用雨水回灌补给地下水的可行性研究，为有效缓解地下水位下降提供有效途径；开展小城镇雨水综合利用研究，在有效利用雨水解决城市绿化用水、营造城市河湖景观等方面取得新的突破。
一、雨水集蓄利用技术理论与应用研究更加系统
（一）加大研究力度，彰显科技含量
雨水集蓄利用的迅速发展对水资源学科提出了一系列新的研究课题，其基础理论与应用技术将成为水资源学科新的研究方向。雨水集蓄利用包括径流汇集、水量储存、水质处理与高效利用等过程。20世纪90年代以前，国内外研究主要集中在与径流导引、汇集和蓄存相关的工程技术和方法方面。但随着现代研究方法与研究手段的逐步提升，特别是计算机和系统科学的迅猛发展，研究工作逐渐深入到系统模型方面，如雨水汇集环节的径流模型、汇流模型，储存环节的蒸发-渗漏模型，利用环节的配置模型、优化调度模型等。因此，提高工程规划的合理性和调配决策的科学性，在雨水集蓄利用技术研究的同时，加强其基础理论与应用技术研究是未来国内外雨水集蓄利用研究的重点。
目前，雨水集蓄利用技术仍处于不断发展中，宏观层面缺乏系统的科学分析，微观层面缺乏具体的技术指导。随着现代化管理技术的应用，在雨水集蓄系统合理匹配、储水设施防渗材料选择、水质净化以及雨水集蓄利用系统理论、关键技术与技术体系完善等方面，仍需进行重点攻关，逐个突破。一方面随着系统科学、边沿学科的不断发展，在雨水集蓄利用综合技术与社会、经济和环境系统的耦合、协调一致性方面尚有众多课题，需要开展系统、全面的研究；另一方面，目前，有关雨水权属管理方面的研究少之又少，随着雨水资源化及其利用的不断深入，雨水资源的权属问题日益得到重视，开展相关研究的必要性和迫切性进一步彰显。
（二）提高理论研究，体现系统思想
目前，针对雨水集蓄利用单项技术的研究较为系统深入，而对综合技术体系及应用技术的集成与组装配套则重视不够，研究不多，未能形成适合不同区域的系列化、系统性的雨水集蓄利用工程以及与之相配套的节水灌溉、农业种植、作物栽培等集成技术。雨水集蓄利用是一项复杂的系统工程，涉及工程、材料、环境、信息、管理等诸多学科，要实现对雨水资源的高效利用，必须对包括汇集、储存、处理、利用、管理等环节在内的雨水汇集技术、水量储存技术、水质处理技术、节水灌溉技术以及与之相匹配的农业种植技术、作物栽培技术和过程管理技术等进行系统研究和综合集成，使之形成系列化、成套化、集成化的雨水集蓄利用基础理论、应用技术和综合技术体系，建立能够广泛适应不同时间和空间尺度、不同情景的雨水集蓄利用技术模式，是未来雨水集蓄利用理论研究与技术发展的必然。
（三）实现“五水转化”，构建“五库”水循环理论
系统开展雨水集蓄利用与包括天然降水、土壤水、地表水、地下水与作物水等在内的“五水转化”关系理论以及雨水集蓄利用与固体水库、地表水库、地下水库、土壤水库、作物水库等“五库共建”关系理论研究。利用遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等综合集成技术，建立基于田间土壤墒情监测、水资源优化配置、水资源高效利用、水资源合理调控的农田生态系统，探讨不同尺度下的雨水集蓄利用与能够确保广义水资源优化调控的整体规划和宏观战略。
（四）注重小流域生态环境建设，坚持可持续发展方向
在半干旱地区，随着人口和社会经济的发展，粮食生产与畜牧业生产争地矛盾更加尖锐。一方面，发展以降水资源高效利用为核心的雨水高效农业，可大幅度提高作物产出，为调整农业种植结构、减少作物种植面积，实施退耕还林还草、恢复生态环境创造了宽松条件；另一方面，随着社会、经济用水需求的不断增长，对生态环境用水的挤占日益突出。雨水集蓄利用技术的发展，实现了雨水的资源化利用，缓解了水资源供求矛盾，为实施生态环境建设提供了水资源条件。因此，可以预见，依托雨水集蓄利用技术，在加速区域水土保持、小流域生态环境治理的基础上，有效调控降雨径流过程及其再分配，实现雨水集蓄利用与生态环境建设的高度契合，是今后雨水集蓄利用研究的热点。
二、雨水集蓄利用向标准化、产业化方向发展
（一）雨水集蓄利用技术标准化成为必然
在注重雨水集蓄利用技术研究的同时，注重雨水集蓄利用工程的高标准、规范化示范园区建设，实现技术研究和示范园区建设的相结合、相统一与相互促进。目前，我国大部分省（自治区、直辖市）还没有建立相应的雨水集蓄利用地方标准，缺乏区域性的系统分析和科学指导依据，在一定层面上不利于雨水集蓄利用技术的发展。因此，在《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010）的基础上，根据当地情况，通过创新研究、典型示范、推广应用和集成配套，因地制宜地总结提出既符合地方实际、又具有浓郁区域特色的雨水集蓄利用标准化技术体系，更好地指导雨水集蓄利用工程的发展不仅显得尤为重要，而且已经成为必然。
（二）雨水集蓄利用设施设备产业化迫在眉睫
当前，由于人口迅速增长以及社会经济快速发展，全社会对水资源的需求进一步加大，加之区域性的水资源开发利用与保障体系尚不够完善，尤其是作为非常规水资源的雨水集蓄利用技术起步较晚，其传统方法在水量保障和水质控制、设施与设备成本控制、运营维护与保障措施等方面都面临巨大的挑战。
目前，雨水利用在发达国家已逐步进入产业化阶段，尤其是在发达国家城市雨水利用首先实现了产业化。1989年德国就出台了雨水利用设施标准（DIN1989），对住宅、商业和工业领域雨水利用设施的设计、施工和运行管理以及过滤、储存、控制与监测4个方面制定了标准，到1992年已出现了“第二代”雨水利用技术。又经过近10年的发展与完善，到今天的“第三代”雨水利用技术，新的产业化标准也正在审批中。而雨水利用产业化在中国起步较晚，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非产业性应用。比较典型的有山东的长岛县、辽宁大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用目前还基本处于探索与研究阶段，但已初步显现了良好的发展势头，北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展了相关研究。由于缺水形势严峻，北京的步伐较快，已进入示范与实践阶段，可望成为我国城市雨水利用的引领者和排头兵，随着水管理体制和水价的科学化、市场化，通过一批示范工程，争取用较短的时间带动整个领域的发展，实现城市雨水利用的标准化和产业化。而在其他一些城市，要想加快雨水利用步伐，仍有很长的路要走。
（三）雨水集蓄利用工程集约化势在必行
随着用水需求的不断扩大，尤其是雨水集蓄利用技术的快速发展，完善监管、加强同业合作、拓展融资渠道，推动雨水集蓄利用集约化发展是保障其健康、高效、可持续发展的必然。
集约化是相对粗放型而言的概念，主要包含三层意思：①资本和资源的集中使用；②资本和资源的高效使用；③资本和资源的节约使用。这三层意思组成了集约化的中心思想。雨水集蓄利用工程的集约化包含集雨技术的集约化、使用过程的集约化、应用效果的集约化以及为实现雨水集蓄利用工程的集约化利用，所采取的规划、设计、施工建设与运行管理等过程的集约化。由此可见，无论从技术发展、资源利用还是效益产出的角度来看，随着新型农业经营体系构建、循环经济建设、资源高效利用理念的深入人心，实现农村雨水集蓄利用的集约化发展是未来农村雨水集蓄利用的大势所趋和必然途径。
三、城市雨水利用向多元化、集成化综合利用方向发展
与水资源一样，雨水也是一种宝贵的基础性自然资源和战略性经济资源，是生态环境的重要控制性要素。对城市雨水进行集蓄利用和有效管理，是科学利用自然资源、调整城市与水关系、构建人水和谐社会的重要内容。是在充分考虑风险灾害的基础上，通过工程与非工程措施集蓄和利用降水，达到统筹规划、综合利用，趋利避害、协调发展的目的，以提高城市水资源利用率，继而实现城市雨水利用的多元化与集成化。
（一）向多目标和综合性技术方向发展
与农村雨水集蓄利用不同，城市雨水集蓄利用不是狭义的利用雨水资源和节约用水，它还包括减缓城区雨水洪涝灾害和地下水位下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛的意义。目前，城市雨水利用向着多目标、综合性技术方向发展，以分散住宅的雨水收集利用系统、建筑群或小区集中式雨水收集利用系统、分散式雨水渗透系统、集中式雨水渗透系统、屋顶花园式雨水利用系统、生态小区雨水综合利用系统（屋顶花园、中水、渗透、水景）为主，包括雨水污染控制、截污和储存技术在内的雨水综合性利用技术发展迅速等。受制于小区具体布置、规模以及园林绿化、道路布设、建筑布局与水景设计等，虽然生态型小区雨水利用系统难以形成统一的标准，但集太阳能与雨水利用为一体的花园式生态型建筑如雨后春笋般迅速发展。由此可见，未来城市雨水利用与城市环境、生态建设的结合将更加紧密。
雨水利用是一项涉及多部门、多学科的系统工程。一方面，目前，学科本身还处于从初级阶段向高级阶段的不断升级期，与此相关的基础理论研究与综合技术体系尚在不断发展完善中；另一方面，城市水资源则主要聚集在对地表水和地下水的开发利用，忽视了对城市雨水的利用。与发达国家相比，我国在城市雨水集蓄、回灌技术以及管理措施等方面还存在着较大差距，未来利用的多目标性和应用技术的综合性将成为城市雨水利用的主流。
（二）向科学化和系统化管理方向拓展
城市雨水利用是一个方兴未艾的广阔领域，它涉及城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作为杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区雨水系统的合理设计及其生态环境建设等方面，是一项涉及面很广的系统工程。尽管城市雨水集蓄利用近20年来有了很大发展，但在许多方面还不成熟，需要在强化雨水利用系统管理的基础上，开展更加深入系统的科学研究和理论探索，并在应用中不断总结完善。目前，建立在科学化、系统化管理基础上的城市雨水利用与城市雨水管理（污染防治、防涝和排放等）的关系与对策、与城市供水（地表水与地下水）的关系及统一管理、与城市环境和生态建设的关系、与城市规划和城市建筑的关系及其相关法规和政策支持、技术规范和标准制定等城市雨水综合利用技术和发展战略研究显现了勃勃生机。
（三）向植被建设与立体生态景观方向发展
如前所述，城市雨水利用具有减缓城区雨水洪涝灾害和地下水位下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛而现实的意义。与农村雨水集蓄利用以雨水的汇集、储存为主不同，城市雨水利用过程重在调控、利用，利用目的重在以植被建设与立体生态景观为主的城市人居环境、旅游休闲景观方面，城市集约型屋顶绿化、半集约型屋顶绿化、粗放型屋顶绿化技术模式应运而生，展现了绿色、生态、环保型城市雨水利用的良好前景。与此同时，城市雨洪复合入渗系统及城市下凹式立体生态系统雨洪利用技术、城市园林生态景观系统雨洪利用技术研究取得重大进展，为城市雨水利用技术向植被建设与立体生态景观方向发展奠定了坚实基础。
（四）向有效化和多向化方向转变
从哲学的角度看，排水与集水是一对互为依存、互相制约的矛盾体。从其功能属性来讲，排水与集水是住宅建筑的基本功能和雨水回收再利用系统至关重要的组成部分，它关系到住宅功能的完整性、屋顶绿化以及整套系统的成败。目前，我国对城市雨水利用的重视程度还不够，有关这方面的多数产品还只有排水功能而没有蓄水功能。一方面，对于屋顶绿化来说，蓄水能力和排水能力同样重要，良好的蓄水能力不仅可为屋顶绿化提供充足的水源，而且还可以有效减小暴雨对屋面排水系统的巨大压力；另一方面，通过建立管控简单、经济实用的雨洪控制与利用技术体系和推广应用体系，以充分利用雨洪资源，缓解区域水资源紧缺，改善生态环境，削减洪峰流量，有效减轻排洪设施压力，确保城市防洪安全。由此可见，采取各种有效措施，提高雨水利用潜能和效率，是变水害为水利，解决城市水资源匮乏的重要途径。如屋顶蓄水池和屋顶绿化的合理搭配，不仅能够更加高效地收集雨水实现再利用，同时还能起到绿化环境、净化空气、固碳释氧的作用；独特的墙体内嵌式水箱，一定程度上还可以起到调节室温的作用。
四、雨水集蓄利用向更加和谐自然与生态方向迈进
（一）开源节流并举，推广节水灌溉
在充分利用降雨径流的同时，进一步强化节水灌溉技术推广应用，提高灌溉水利用系数，提高雨水资源利用率。①根据山丘区实际情况，充分考虑经济发展与生态保护等要求，科学布局，合理规划实施雨水集蓄利用工程，增加可利用水资源量；②结合农业产业结构调整，发展优质高产农业，积极推广选育耐旱作物品种、田面覆盖、水稻秧苗肥床早育等农业节水措施，最大限度减少对水资源的需求；③积极推广精量精准控制灌溉和喷灌、滴灌、渗灌等高新节水技术，谋求人工绿洲生态系统效益的最大化。
（二）注重生物措施，加强综合治理
集雨补灌旱作农业是一项复杂的系统工程，包括收集、储存、输送、利用等多个环节。目前各地雨水集蓄利用技术研究中多注重单项技术研究，如雨水汇集技术、雨水蓄存技术、雨水净化技术、雨水利用技术等，但缺乏整体性的综合与集成研究，导致许多地方出现收集、蓄存、利用、输送各环节难以实现无缝衔接，工程规划和生产布局存在一定的局限性、盲目性，制约了雨水集蓄利用工程效益的最大限度发挥。谋求雨水的高效利用首先要实现雨水的趋利避害和变害为利，这就要求必须因地制宜，采取“以工程措施为基础，以生物措施为途径，以耕作措施为辅佐”的综合治理模式，逐步构建以“五库共建”为主的水源工程体系，以管灌、滴灌、喷灌为主的雨水高效利用灌溉工程体系，以耕作与膜料覆盖保墒为主的农业与农艺配套技术体系，以大田作物和经济林相结合的生物工程体系。这些体系的形成，从水源、灌溉、种植、作物等方面有效保障了乔、灌、草立体生态系统的形成，成为建设美丽乡村、推进农村精神文明建设的重要支撑。
（三）增加可利用水资源数量，减轻区域防洪压力
随着雨水集蓄利用规模、利用水平的提升，雨水利用量持续增加，替代了一定数量的常规水资源量，从而增加了其他生态系统的可利用水资源量。尤其是雨水灌溉条件下的大棚蔬菜种植将成为满足人民群众生活需求持续增长的主要来源，从而使得大棚蔬菜种植和设施农业生产获得较大的增长和发展空间。一方面，利用雨水灌溉大棚蔬菜，有效节省了常规水资源利用量，增加了其他生态系统用水量；另一方面，通过对塑料大棚棚面集水的收集利用，可有效减小地表径流，保持水土，减轻区域防洪压力。
（四）突出城市雨洪利用，体现变害为利理念
城市雨洪利用的途径主要是回补地下水、灌溉城市生态景观以及补充城市其他公共用水，在局部地方也可建设城市雨水收集系统，用于市郊农业灌溉等。“十二五”期间，城市雨洪在我国局部一些水资源紧缺的大中城市已经得到了初步应用。伴随着雨水集蓄利用技术的不断发展和对雨水集蓄利用认识程度的不断加深，借助市政工程设施，通过城市公共绿地、停车场、通水路面等雨水入渗系统回补地下水，通过改造城市景观生态建设结构和布局，实现雨水灌溉城市生态景观将成为未来雨水集蓄利用的主题。同时，完善城市雨水收集系统，进行市郊设施农业补充灌溉将取得实质性进展。
（五）拓展海岛雨水利用，彰显雨水利用魅力
毫无疑问，海岛地区淡水资源紧缺是一个非常普遍的现象。受地形条件限制，地表水很快流到海里，难以规模化开发利用；受海岛地质结构、海洋气候影响，地下水水质较差，可利用地下水资源量非常有限。在同等降水条件下，单位面积可利用水资源量远远小于内陆地区，加之海岛地区人口密度远高于内陆地区，使得人均水资源占有量更少，水资源供需矛盾尤为突出。除开发利用有限的自有地表水资源外，海岛地区长期以来把海水淡化和岛外调水作为解决用水的重要途径。但随着雨水集蓄利用技术的不断发展，雨水事实上已成为解决海岛地区可利用水资源严重不足的重要补充。事实证明，海岛地区雨水集蓄利用工程是一项费省效宏、易建易管、简单实用的实用型技术。因此，对海岛地区而言，未来雨水集蓄利用重点和发展方向是按照分质供水的要求，分别提出不同的工程技术模式，通过屋顶接水、硬化路面集水、池塘蓄水等形式拦蓄雨水径流，最大限度满足不同用水对象的用水需求。
五、雨水集蓄利用朝着现代化、社会化管理方向前进
（一）雨水集蓄利用相关政策制度更加健全
未来一个时期，随着我国水资源利用问题和供需矛盾的日益尖锐，无论是农村雨水利用，还是城市雨水利用都将得到广泛关注和高度重视，规划设计与建设管理将更加规范，与其相关的政策制度也将更加完备。一方面，对于户建户用工程，将按照“谁建设、谁所有、谁管理、谁受益”的原则，进一步深化产权制度改革，明晰产权属性；对于联户兴建的工程，则由受益户共同制定管理公约，推举责任心强、懂技术、会管理的受益户进行管理运行。另一方面，除国家已出台的相关雨水集蓄利用工程技术规范外，各级各类《雨水集蓄利用条例》将先后出台，新建小区或村舍，无论是工业、商业还是居民小区，均设计建设与之配套的雨水集蓄利用设施。同时，政府还将推出相关鼓励或补贴政策，进一步调动全社会实施雨水集蓄利用工程的积极性。
（二）雨水集蓄利用理念更加深入人心
未来雨水开发利用技术将更加成熟，从雨水收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都将形成系列化定型产品和组装式成套设备，与之相关的技术体系将更加完备，广泛涉及生产、生活、生态系统的雨水集蓄利用范围将更加宽泛。在此基础上，在做好雨水集蓄利用研究的同时，还要进一步做好雨水集蓄利用知识的普及与宣传工作，申报并建设各类雨水集蓄利用科普基地；同时，以青少年和普通公众为主要对象，编写雨水集蓄利用技术科普简明读本、应用手册，并通过参观示范工程、公益性广告推介、展览及社区活动等各种方式，进一步提高人们对雨水集蓄利用的准确理解和自觉参与意识，全面推动雨水集蓄利用科普工作迈上新台阶。
（三）雨水集蓄利用技术服务体系更加完善
雨水集蓄利用技术专业性强、涉及面广，面对规模化、集约化发展的雨水集蓄利用工程，强化技术服务、技术支撑至关重要。①未来一段时期，将形成一系列与雨水集蓄利用系统规划设计、建设管理、运行维护相关的规范、标准、条理、指南与应用手册等；②与雨水集蓄利用相关的机制体制将进一步完善，各级各类技术支撑队伍将实现专业化并开展全方位、多途径、一条龙技术服务。
（四）雨水集蓄利用的社会化管理更加广泛
一方面，随着用水需求的不断增长，水资源短缺进一步加剧，水危机矛盾日益尖锐；另一方面，随着水资源基础性自然资源和战略性经济资源理念的深入人心，雨水集蓄利用在经济社会发展中的地位更加重要，全社会对雨水集蓄利用的重视程度进一步增强，政府层面倡导、引导、指导雨水集蓄实践过程成为必然，社会层面关心、关注、关爱雨水集蓄利用工程成为常态，由此形成一个广泛的、能够促使雨水集蓄利用健康、持续、稳定发展的社会化管理格局。
[1]1亩≈667m2。