第一章　农村雨水集蓄利用背景及发展趋势

第一节　雨水集蓄利用技术发展缘由

“所有的水都是雨水”这是美国雨水集蓄利用专家理查德·海尼忱经常说的一句话。的确，不论是地表水、地下水，还是河水、井水，最初都来源于雨水。对雨水的集蓄利用不仅可以增加地下水的补给量、涵养水源、节约用水、缓解缺水局面，还可增加农业灌溉与生态林面积，减少区域内的降雨外排流量，缓解市政排水压力，提高城市防洪能力。因此，把雨水作为重要水资源加以收集利用，已经成为一个重要的新兴课题。

Geddes 1963年首次将雨水集蓄利用（Rainwater Catchment and Use）定义为“收集和储存径流或溪流用于农业灌溉”。在此基础上，1975年、1988年多人先后多次修改其定义。Mayer引用Currier的定义，将其定义为“从已处理过的区域收集自然降水并有益利用的过程”，Mayer定义是“一个为了增加降雨或融雪水的实践活动”。Finkel定义为“径流的收集并用来灌溉作物、草场和树木以及为牲畜提供饮用水”。1996年，赵松岭等将其定义为“经过一定的人为措施，对雨水径流进行干预，使其就地入渗或汇集蓄存，并加以利用的过程”。对于雨水利用，美国早期称之为Rainwater Cistern System（雨水收集系统），英国称为Rainwater Collection（雨水收集），泰国称为Rainwater Storage（雨水储存），日本称为Rainwater Resources（雨水资源化）。自第五届国际雨水利用大会后大多称为Rainwater Catchment System（雨水蓄积系统），而我国有关文献则称为“雨水利用”（Rainwater Use）。《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/T 50596—2010）对雨水集蓄利用作了如此界定：“雨水集蓄利用是指采取工程措施对雨水进行收集、蓄存和调节利用的微型水利工程。”同时规定蓄水库容不大于10000m3，灌溉面积小于33.3hm2。雨水集蓄利用工程的目的主要是为了解决人畜饮水困难、发展庭院经济，进行大田作物和林木的节水灌溉。雨水集蓄利用工程由集流面、输水系统、蓄水设施、生活用水设施和农业灌溉设施等五部分组成。

所有形式的水资源（包括河川径流、地下水等），从根本上说都来自雨水，因而雨水利用不仅仅是指借助雨水集蓄利用工程的生活利用和雨养农业利用，而且还包括人工增雨、水土保持、水源涵养、城市防洪和生态环境改善等水资源利用方面。这种雨水利用的概念其外延几乎囊括了水资源利用的所有方式。一般文献中提到的雨水利用是指对雨水的原始形态和最初转化为径流或地下水、土壤水阶段的利用，可将其称为狭义雨水利用（有的文献称为雨水直接利用）。就狭义雨水利用而言，其内涵至少应包括：①解决人畜饮水；②实施农业补灌；③用于城市消防和绿地灌溉；④补给地下水；⑤修复生态系统。

地球上70%的面积是海洋，水资源总量中97.5%是不能直接利用的海水，淡水资源只占2.5%，而可以直接利用的河流、湖泊和水库的淡水资源仅为淡水资源总量的0.26%，水资源的珍贵由此可见一斑。随着人口剧增和经济高速发展，水资源供求矛盾已成为制约世界各国工农业生产和社会发展的瓶颈。工业和城市的迅猛发展，排污量大增，又导致水源的污染；森林等植被破坏使得生态失去平衡，也会造成降水量减少，地下水补给量随着也减少。目前，世界上大约有90个国家，40%的人口出现缺水危机。同时，全世界干旱、半干旱区占陆地总面积的34.3%，其中干旱区占24%，半干旱区占10.3%，分布在50多个国家和地区，分布着世界耕地的42.9%。由此引发了部分地区人民生活贫困、社会经济发展下滑、水资源利用不可持续等问题，更有甚者在非洲等地区还会由于水危机而爆发区域政治危机。因此，开源节流，实现水资源的安全、可持续开发利用已上升为诸多国家共同关注的核心问题和国家战略。联合国于1997年发出淡水资源短缺的警报：“缺水问题将严重制约下世纪的经济和社会发展，并可能导致国家间的冲突。”由此可见，水是人类最重要的生存依靠，尤其对于干旱地区，水更像生命一样宝贵。

我国是一个水资源短缺的国家，人口占世界总人口的22%，水资源总量为28124亿m3，其中河川年平均径流总量约为27115亿m3，居世界第5位，继巴西69500亿m3、美国30560亿m3、加拿大29114亿m3和印度尼西亚28113亿m3之后。一方面，目前我国人均水资源占有量仅为2100m3，根据国际标准，世界人均占有量12900m3，而中国人均占有量则不到世界平均的1/6，仅相当于美国的1/5，俄罗斯的1/7，加拿大的1/50，居世界第110位，被联合国列为世界13个贫水国家之一。另一方面，降雨时空分布极不均衡，干旱区约占我国领土总面积的47%，包括了北方15个省（自治区、直辖市）的645个县，分布着全国30%左右的耕地面积。在我国668个城市中，缺水城市达400多个，其中严重缺水城市110个。据统计，全国城市目前日缺水量达1600万m3，每年因缺水损失工业产值1200多亿元。全国农村每年缺水约300亿m3，有5000多万人和2.5亿头牲畜饮水困难。如果用水矛盾得不到有效解决，将直接影响我国经济可持续发展的大局。因此，开源节流，用好每一滴水成为我们每一个公民的责任和义务。

随着经济社会的不断发展，水资源短缺问题日益突出，缺水已经成为我国国民经济和社会发展的主要制约因素。据预测，到2030年和2050年，中国的供水缺口将分别达到2300亿m3和3710亿m3。预计到2030年，中国人口接近16亿人时，用水量将达到7000亿～8000亿m3，而实际可利用的水资源约为8000亿～9500亿m3，需水量已逼近可利用水量的极限，甚至一些地方已经开始出现水生态危机。人均水资源也由目前的2100m3减少到1760m3，逼近国际上公认的1700m3“用水紧张”的界限。尤其是随着城市化进程的加快，城市人口的大量增加和工业生产持续规模化，污水量大幅度增加，水环境恶化，原本已经非常紧张的水资源也因污染而丧失其应有的使用功能。全国90%以上的城市水域受到不同程度的污染。以太湖流域为例，因为水污染逐渐加剧，出现了3000多万人守着2300km2的太湖，但却出现了“水多用难”的尴尬局面。

20世纪80年代以来，在我国西北、华北、西南缺水山区及沿海和海岛地区实施了解决干旱缺水问题的有效措施——雨水集蓄利用。采取这些措施地区的共同特点是：地表水和地下水严重缺乏或季节性缺乏，地形上山大沟深、沟壑纵横，修建跨流域引水等骨干工程的条件十分艰苦。农业生产完全依靠天然降水，而降水的年内分布十分不均，水分供需严重错位，农业生产水平低下。更为严重的是当地居民祖祖辈辈没有可靠的生活饮用水供给，长期饮用不符合饮水标准的山泉水、苦咸水，在供水和食物两方面都缺乏安全保障，是我国最为贫困的地区。但即便如此，每遇干旱年份，经常需要政府组织车辆远距离运水度荒。

我国西北山区群众历史上就有打窖蓄水，解决家庭生活用水的传统，南方许多山区也有修建山塘解决季节性缺水困难的实践。但长期以来，受经济和技术条件的限制，传统雨水利用收集效率很低，蓄水工程渗漏损失大，集蓄的雨水往往连生活饮水都难以满足，更不用说解决农业生产用水。随着半干旱地区雨水集蓄利用技术的兴起，通过有计划设置一定数量的集流面并采取人工防渗处理，有效提高了集流效率，很好地解决了传统雨水利用“水源”不足的问题；同时，通过对蓄水工程采用混凝土材料进行防渗处理，与传统红胶泥防渗相比，减少了劳动力投入，易于保证工程质量。在此基础上，对雨水资源进行了综合利用，不仅解决了人畜饮水问题，而且在现代节水理论和方法的指导上，发展对作物、林草的补充灌溉，大大提高了雨水集蓄利用效益。特别是进入20世纪90年代以来，干旱日益严重，全国每年受旱农作物面积超过2000万hm2，因干旱粮食减产达150亿kg左右。干旱缺水制约着这些地区的自然、社会、经济发展，因而实施雨水集蓄利用具有重要理论和实践意义。而且，把雨水作为重要水资源加以收集储存，实现综合利用成为新兴课题。

面对日益短缺的水资源情势，有效应对的唯一办法就是开源节流，实现雨水资源化及其综合利用作为“开源”的重要内容，成为协调水资源配置模式、缓解水资源供需矛盾的重要抓手。一方面，我国降水量在250mm以上的地区分布很广，且降雨主要集中在6—9月，荒坡山地、路面、场院和屋顶等设施为收集雨水创造了十分有利的条件，这些地方都为进一步开发利用雨水资源提供了许多便利。特别是西北黄土高原沟壑区、华北干旱缺水山区和西南喀斯特地区，地形地貌及地质条件特殊，人口耕地分布零散，水资源供需矛盾十分尖锐，因地制宜建设雨水集蓄利用工程非常必要。另一方面，我国高度重视雨水集蓄利用工作，中央明确提出要支持兴建小微型水利设施，显著提高雨洪资源利用水平和供水保障能力。目前，我国雨水集蓄利用规模居世界第一。从实际效果来看，雨水集蓄利用工程在解决群众饮水困难、提高农业综合生产能力、改善区域生态环境等方面发挥了不可替代的重要作用，同时还在一定程度上解放了农村劳动力，为农民增收、农业发展和农村稳定提供了强有力支撑。

进入21世纪以来，随着人口的不断增长和水资源危机的进一步加剧，跨流域调水和地下水开采受到越来越多的限制，我国水资源面临着更加严峻的挑战，水资源短缺和供需水矛盾进一步加剧，全面建设小康社会和社会主义新农村对水资源的需求进一步增加，全球气候变化引起的极端气候和干旱、洪涝灾害频繁发生，雨水集蓄利用技术重新开始发挥其独特作用。但如何才能实现天人合一、人水和谐，在新农村建设中实现雨水集蓄利用的可持续发展是值得思考的一个重要问题。

根据《全国雨水集蓄利用工程实施情况评估》成果，全国已有25个省（自治区、直辖市）不同程度的实施雨水集蓄利用，其中用于解决农村饮水问题的省（自治区、直辖市）已经达到22个，实际解决人口数量达到2194万人，但普遍存在的问题是工程建设标准低、供水保证率低、水质状况差，与社会主义新农村建设和目前实施的“农村安全饮水”要求尚有较大差距，对高效、安全、经济的雨水集蓄利用支撑技术具有强烈需求。同时，在我国25个省（自治区、直辖市）的雨水利用区目前还有近1100万人、333.3万hm2耕地亟须建设雨水集蓄利用工程，解决生活饮用水缺乏与农业生产受旱的问题。

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、促进植被恢复等方面取得了非常显著的应用效果，雨水集蓄利用已经成为干旱、半干旱地区实现农业发展的重要增长点之一。根据贯彻科学发展观思想和以人为本的发展理念，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。

随着全球水资源短缺形势的不断加剧，水危机与粮食危机一并成为21世纪全球关注的焦点。为了适应党中央提出的全面建设小康社会和社会主义新农村的新要求，加大资源节约型、环境友好型社会建设力度，在我国北方地区，面对水资源数量不足，供需水矛盾不断加剧的现实，以开辟水资源利用途径、提高水资源利用效率为核心的雨水集蓄利用必将在今后获得更大发展空间。可以预见，在我国西北、华北一些干旱、半干旱地区，雨水集蓄利用仍将是今后较长时期内解决农村人畜饮水的重要途径。但与此同时，“农村安全饮水”战略的实施，对雨水的安全利用也提出了更高的要求，这为雨水集蓄利用技术的深层次研究、高水平发展提供了重要契机。

有鉴于此，雨水集蓄利用在全球迅速兴起并取得了巨大成效。我国北方许多水资源短缺省份都先后组织实施了雨水集蓄利用工程，在解决干旱山区人畜饮水困难、改善旱作农业生产条件等方面发挥了重要作用。随着我国水利发展方略的不断调整以及按照构建和谐社会和社会主义新农村建设的具体要求，保障水资源可持续利用、支撑经济社会可持续发展成为未来我国农村水利发展的重点。但与之相矛盾的是受水资源短缺形势的制约，一些干旱山区仍然不得不采用雨水解决生活用水。为此，探讨包括雨水集蓄利用在内的绿色非常规水资源利用战略具有非常重要的现实意义。