《珍惜每一滴水》：雨水集蓄灌溉是引导农村居民脱贫致富的一项关键性措施|保证率|珍惜每一滴水|甘肃省|脱贫致富|集蓄|雨水

本文节选自《珍惜每一滴水中国农村雨水集蓄利用和可持续技术》。

《珍惜每一滴水中国农村雨水集蓄利用和可持续技术》作者：朱强、李元红、（新西兰）约翰·高德。本书主要介绍了甘肃省如何依靠农村居民，采用以雨水集蓄利用为中心的一系列适用技术，为家庭用水提供可靠水源，并显著提高农业生产水平。书中介绍的方法，都符合可持续发展原则，是普遍适用的。近期我将持续将本书内容分享给大家，感兴趣的网友可以去买一本实体书。

第四部分挑战、未来展望和结论

第8章甘肃省雨水集蓄利用面临的挑战和展望

尽管在过去20多年中，甘肃省的雨水集蓄利用有了很大发展，但还是面临着多种挑战。2005年进行的一次评估在肯定了项目成就的同时，也提出了许多挑战。

8.1为家庭供水的雨水集蓄利用所面临的挑战

中国水利部在农村安全供水准则中，提出在半干旱地区日供水定额应不低于20～40L, 供水保证率为90%～95%。水质还必须满足生活饮用水卫生标准 (GB5749—2006)。符合这些要求为家庭供水的雨水集蓄利用工程提出了多个挑战。

8.1.1供水量

甘肃省黄土地区，多年平均年降雨量从北部的250mm变化到东部的550mm, 多数地区在400mm左右。要满足供水量和保证率的要求，集流面(包括屋面和混凝土庭院)面积应达到230～440m²。而大多数农村家庭屋面加上庭院面积小于此数值，使得日供水能力低于规定值。通过从21世纪开始的新农村建设项目，一些像定西市青岚乡大坪村那样的示范农村，住房条件得到改善，生活标准有了提高。一般讲，这些农户可以满足供水量和供水保证率的标准要求。但要在整个黄土地区都能达到此要求，政府进一步的投入和农户劳力及资金的投入是必不可少的。

8.1.2水质

由于甘肃省的干旱气候，屋顶和庭院很少能受到大雨冲洗，使得储存的雨水水质不能满足国家标准中浑浊度和微生物指标的要求，常常超过其上限。水窖中水质低下的原因主要有：

(1)由于缺少接水槽和落水管，屋面和庭院混凝土面的径流因和地面接触受到污染。

(2)当地农民多数不愿采取初期径流排除系统以提高水质的措施。

(3)缺少一些重要的提高水质的设施，如水窖进口的滤网和溢流口等。

(4)缺乏经常性的水质监测。

虽然很多情况下，当地农民用第3章中介绍的太阳灶将水煮沸后饮用，但不少人还是不顾窖水的质量问题而不加任何处理直接饮用窖水。有意思的是，虽然水质的微生物指标一般都不能满足标准要求，在甘肃省却并未见到有任何因直接饮用未处理的窖水而发生严重疫情或健康问题的报道。尽管如此，还是建议采取一系列措施来改善窖水的水质，防止发生可能的健康问题。

(1)根据有关政府部门和农户可能的投入，制定一个农村家庭供水雨水集蓄利用系统的标准设计。

(2)使用标准较高的水池或水窖，通过接水槽和落水管连接屋顶集流面，储存专为饮用、煮饭和盥洗用的雨水。

(3)研究推广有效而价廉的过滤设施以改善饮用水的水质。

(4)进行健康卫生、特别是有关安全收集、储存雨水的教育。必要时，还应进行家庭供水水质处理方面的宣传教育。

8.2雨水集蓄进行补充灌溉所面临的挑战

补充灌溉方面面临的挑战主要有：

(1)对1995—2004年有关集流面积和集流效率资料的分析中，发现集流面收集雨水的能力只能蓄满水窖39%的有效蓄水容积。也就是说，有约三分之二的水窖有效容积不能得到有效利用。

绝大多数雨水集蓄利用工程是农民自行建造的，他们十分注重修蓄水窖，而对集流面的设计和修建则重视不够。集流面作为雨水集蓄系统的主要组成部分，其重要性还没有被农民所充分认识。这也表明雨水集蓄利用项目在技术支持和推广服务方面的不足。

(2)甘肃省雨水集蓄工程中的灌溉潜力，还未得到充分利用。调查表明，雨水水窖能够提供灌溉的80550hm² 土地中，配套安装了滴灌、喷灌或微喷设备的约为38620hm²,占总量的48%。其余52%的土地只能使用简易的人工方法进行灌溉，不仅需要大量劳力，而且不方便。主要原因是资金不足。本地区多数农民仍然较贫困，买不起也难以获得贷款来购买现代化的灌溉设备。

(3)在甘肃省影响广泛实施雨水集蓄灌溉的主要因素仍然是农民缺乏认知。这里的农民习惯于雨养农业，只有当作物严重受旱时才会考虑进行补充灌溉。本书作者之一曾多次考察雨水集蓄灌溉项目，看到许多水窖蓄满了水而周围土地却没有灌水。农民不灌水的理由是：①缺少必要的设备，例如没有水泵；②农民只想到要灌保命水，而没有想到灌增产水和增值水；③缺乏如何灌水的知识；④缺乏积极性，特别是在偏远地区没有经济作物的市场，运输条件也不好。

(4)政府对建设家庭供水和补充灌溉的雨水集蓄系统给予了充分重视，但对农民能力建设和认知教育则重视不够。修建雨水集蓄系统的资金渠道一般是存在的，但在培训农民、使他们充分了解如何最有效地利用这些系统和高效使用宝贵的雨水方面，资金支持却不足。甘肃省有许多成功地把窖水转化为粮食、经济作物和金钱的成功范例，但大多数农民仍然并不了解从雨水集蓄利用的技术中获益的潜力和机会。

8.3雨水集蓄利用的未来展望

为了保证农村供水的水质，中国水利部于2005年作出决定，尽量采取集中供水的方式解决农村供水问题，实现城乡一体化供水。根据农村饮用水安全卫生评价指标(中国水利部、中国卫生部，2004年),全国有1.6亿农村人口、约20%农村总人口的供水不完全符合安全饮用水评价指标体系。而甘肃省不符合该指标体系的农村人口有1300万(农村人口的62%)。根据官方资料，到2008年，甘肃还有900万农村人口供水不达标。规划到2013年通过修建多个集中供水项目，使甘肃省农村供水达到安全水准。其中，约有16万多居住在偏远地区的农村人口将新建雨水集蓄利用工程来解决家庭供水，仅占农村总人口的1.7%。尽管雨水集蓄利用成功地解决了家庭供水和通过补充灌溉促进了农业生产，在有些政府部门看来还是认为分散式供水(包括雨水集蓄利用),在保证家庭安全供水方面还不够可靠。

然而，有些专家认为不能低估雨水集蓄利用在家庭供水方面的作用。首先，只要能按照高标准进行雨水集蓄利用系统的设计和建造，并经常进行检查，其供水水质能够得到大幅度提高。已经研制出像过滤器这样的农村家庭水处理设备，雨水水质经过处理后完全能达到饮用水标准(见附录1的例子)。随着农村经济情况的改善，越来越多的农户将能买得起这些过滤设备。

其次，由于目前水价较低，许多水处理工厂难以承担运行维护费用，更不必说支付折旧费。而提高水价对农村居民、特别是欠发达地区的农村，很不现实。即使农户有了自来水，由于雨水不要钱，他们还会使用或部分使用雨水。

至于雨水集蓄灌溉，虽然目前只有很少一部分土地采用雨水集蓄进行补充灌溉，但已有不少成功采用这项技术的例子。示范项目表明，雨水集蓄灌溉尽管用水很少，却能显著提高农业生产力。

2010年12月31日，中共中央、国务院作出了《关于加快水利改革发展的决定》。其中关于解决缺水问题提出要“支持农民兴建小微型水利设施，显著提高雨洪资源利用”,在解决资源型缺水问题时，提出要“高度重视雨水、微咸水利用”。这个决定表达了中央领导对于雨水利用的高度关心。由此可以得出结论，中国雨水集蓄利用的发展，尤其在像甘肃省这样的半干旱地区，在解决家庭供水和农业生产方面，都应当进一步得到加强。

中国的雨养农业占全部耕地的51%,而在甘肃省，更占到70%。雨水集蓄灌溉在甘肃省的进一步发展有着很大的潜力。根据过去20多年的经验，雨水集蓄灌溉是一项高效和创新利用有限水资源来发展粮食生产和提高干旱农村生活水平的途径。它把常规旱作农业方法和在作物生长关键时期进行低定额灌溉的技术结合起来。实践证明，旱作农业只有实行和雨水集蓄利用相结合，才能提高到一个新的水平。新型旱作农业的公式可以总结表述如下，这已成为甘肃省领导部门和科技人士的共识。

新型旱作农业=雨水集蓄利用十常规旱作农业技术

现有的所有指标都表明雨水集蓄灌溉是引导甘肃省和邻近省份的干旱黄土山区农村居民脱贫致富、建设繁荣农村社会的一项关键性措施。

8.4结论

技术能为人类提供廉价而方便的途径以获得生活的基本需求：粮食、水、能源和住房，从而极大地改善他们的生活质量。但它也是一把双刃剑，能促成过度消费和对资源的过度开采而造成土地退化、污染和气候变异。

本书中简要介绍的项目令人振奋，它表明雨水集蓄利用和其他简单、适用和低影响技术，例如太阳灶和廉价大棚温室的应用，改变了中国广阔农村成千上万居民的生活。这一方法符合“小的是美好的” (E.F.Schumacher,1973)哲理。它无可争辩地证明了这一方法能有效促进人类的发展和环境的可持续性。

在过去的两个世纪中，人类为了满足我们这个星球上快速增长人口的食物需要和不断提高舒适消费的欲求，总是在越来越大的规模上应用现代技术。由此而建造的巨型项目，无论是大型水坝、开发大江大河或是建设核电站，为不断增长的工业生产和消费提供能源，它们的效益在短期内是明显的。然而，它们在经济、社会和环境方面付出的代价如此巨大，其长期影响难以确定，而可持续性也存在疑问。

最后，我们现今生活在这样一个时期，世界正进入全球化，每个人开始越来越清楚地看到人类已经面临着越来越多的巨大挑战：失控的气候变暖以及它所意味着将愈益频繁发生的洪涝、干旱、火灾、暴风和洋面上升，等等。人们也愈益清楚，过去这些大规模的能源和资源消耗性技术和实践并不能帮助我们应对面临的挑战，因为正是它们造成了这些问题。我们需要的是那些在全人类尺度上节约资源使用的聪明而适用的技术。它们不仅能在全球范围内解决我们的问题，而且能给每个个人带回现实和对技术控制的意识。

显然，高技术诸如计算机、卫星监测的精心使用将在未来起到十分重要的作用。然而，人类也应当重新审视那些古老方法和传统智慧，研究它们和今天世界所面临问题的关系。要应对和战胜未来的挑战，人类应当把当今最适用的技术和资源管理策略以及过去所积累的经验和智慧结合起来，使之更好地为自己服务。

应对当前的巨大挑战，“让贫穷成为历史”,建立一个人类和地球和谐共处的关系，还并非为时太迟，但时不我待，行动应当从现在就开始。

附录1

甘肃省收集雨水的净化系统

由于中央提出在全国全面建成小康社会的目标，近年来农村供水的水质问题已引起了高度重视。2005年，中国水利部和中国卫生部发布了农村家庭安全供水指标体系。水窖水质试验表明绝大多数水样的化学和毒理指标都能满足国家标准，而微生物指标和浑浊度则大大超出国家标准的允许值。

虽然农户采取了一些措施改善了水窖水质，例如把水窖放在庭院内，避免和牲畜接触，雨前打扫庭院集流面等，但还不足以保证良好水质。

调查也发现，多数家庭都有太阳灶，可以用来产生干净的水用于烹饪和沏茶，但农民并不总是喝茶，而常常直接喝厨房里水缸中未经处理的水，水窖水只是在缸中存储，一些大的悬浮颗粒会沉淀下来。虽然迄今并没有任何因饮用此类水发生疫情的报道，但是长期饮用这种水是否会有害于健康成为一个关注点。因此决定要研制一个有效而廉价的设备，来处理农村雨水集蓄系统中收集的雨水，达到饮用标准。

为此，中国科学技术部资助了“西北村镇集雨饮用水安全保障适用技术研究与示范”项目，由甘肃省水科院在2008—2010年实施。项目地点位于甘肃省会宁县的柴家门和张城堡村，那里多年平均年降雨量为393mm。

水质试验用了的水窖水是从三种集流面收集的：屋顶和混凝土衬砌庭院地面、屋顶和天然土地面以及沥青路面。试验结果表明浑浊度约为允许值的3倍，总细菌数几乎超过允许值70倍。大肠杆菌为270～302MPN/100mL,而标准规定为零 (MPN是最大或然数，是基于概率理论对细菌浓度的一项估计，在我国水质标准中用于衡量大肠杆菌)。

由于细菌常附着于悬浮颗粒，降低浑浊度能使细菌数减少。过滤设备的有效运行也要求能除去悬浮颗粒。该净化系统首先减小浑浊度，然后再把细菌过滤掉。运行流程包括采用一个絮凝和沉淀容器和过滤设备，见图A1.1 所示。

图 A1.1 收集雨水的净化系统流程图

在絮凝过程中，采用了聚合氯化铝铁 (PAFC), 它是一种无机高分子絮凝剂，其成分为聚合氯化铝铁。在测试中，对使用和不使用PAFC的沉淀过程进行了比较，同时也对最佳PAFC浓度进行了研究。当水中没有加入PAFC时，沉淀用了120h, 浑浊度从原来的18NTU(散射浊度单位)降低到3.6NTU, 仍然高于标准允许值的3NTU。而加入PAFC后，仅用了60h,浑浊度就降低到0.3～1.3NTU。试验还得出， PAFC的浓度为40mg/L时效果最好。

对水窖水进行絮凝过程处理仅为饮用水。为絮凝过程研制了一个专门的圆筒形容器，安装了进、出水和排水阀门以及一个絮凝剂投入口。窖水用水泵抽进该容器，根据所需水量加入一定量的絮凝剂。沉淀过程结束后，清洁水在重力作用下流入过滤设备，见图A1.2。容器底的沉淀物可定期排除。絮凝器的容积取决于家庭成员数量和日需水定额。设计了容积为200L、250L、300L、400L、500L、800L和1000L 的絮凝器。

目前常用的过滤器有聚丙烯棉(1μm)、陶瓷(0.1～0.01μm)。处理设施还包括离子交换树脂等。聚丙烯棉容易被浑浊水中的颗粒堵住，树脂则很贵。这里采用了陶瓷过滤器。陶瓷浆料主要成分为高岭土、硅藻土、蒙脱土、凹凸棒土和铝矾土等，其配比通过试验确定。烧结温度最高达1100℃。过滤器为圆筒形，外径为60cm,厚度为15cm,详见图A1.2。絮凝器处理过的水在重力作用下流至过滤器，渗过器壁进入内腔，和出流管相连。过滤器壁孔隙为0.1μm, 能过滤掉极细的颗粒和细菌。过滤器可以重复使用。

如果表面被堵，可以在水流下淋洗，或者用一块干净布擦净。

图A1.3 是收集雨水的净化装置。其中在过滤器旁还安装了活性炭罐，可以进一步净化水质并改善气味，但并非必需部件。

整个系统造价约为人民币1500元。净化1m³ 水的运行费仅为人民币0.8元。絮凝器和过滤器的使用寿命估计为30年。活性炭过滤器则每半年到1年需更换。

净化系统安装在会宁县柴家门村和张成堡村的50家农户中进行试用和示范，费用由项目支付。这一系统受到农户欢迎，对处理后的水非常满意(见图A1.4)。

但是要广泛推广此项设备还存在问题。首先，该净化系统目前要农民购买，价格仍太贵。为解决此问题，可考虑请求政府补助部分费用。考虑到集中供水项目中，政府要花更多的资金投入来修建昂贵的管道系统和高额运行费，这一请求也许是合理的。再则，该系统大量生产时，价格可能会大幅度降低。第二个问题是迄今该项目还未经科技部鉴定验收，还不能广泛推广。系统的长期性能和可靠性还有待验证。所说的 30年使用寿命中，陶瓷过滤芯是否可以不更换还有待检验。

附录2

太阳灶设计细则：如何绘制抛物线

4py=x²

(A2.1)式中：x和y为水平和垂直坐标轴；p为抛物线焦距。

为绘制抛物线，先要确定焦距。中国有关标准对不同尺寸太阳灶推荐的焦距见表A2.1。表中，截光面积是灶壳轴线平行于太阳光线时，灶壳在垂直太阳光方向的投影面积。对4～6口人的家庭，截光面积可采用1.5~2.0m²。

焦距确定后，抛物线可按下法绘制(见图 A2.1)。此例中，焦距采用70cm。

第一步：焦距为70cm时，截光面积可取2m², 最大水平坐标值估计为

B=(2÷3.14)°5=0.8m。最大垂直坐标值h按式 (A2.2) 计算：

h=B×B÷4÷p=0.8×0.8÷4÷0.7=0.229m (A2.2)

第二步：在宽度100cm的纸上，画出垂直和水平坐标轴，长度各为22.9cm和80cm。

第三步：把两个坐标轴分10等分，每一间隔分别为2.29cm和8.0cm。

第四步：从原点连接垂直坐标轴上分割点的斜线。从水平坐标轴上每个分割点作竖直线。