摘 要 从河北水资源开发利用现状、降水资源的特点，雨水集蓄利用技术和经济投入等方面，论述了雨水集蓄利用工程发展的必要性、紧迫性和可行性，阐述了干旱地区发展雨水集蓄利用技术是一项从根本上改变区域干旱贫穷，促进经济发展和社会进步的战略性措施。雨水集蓄利用工程系统是由集流工程、蓄水工程和供水系统组成的复合系统，应因地制宜，采用多种模式，多种配套技术，由简到繁，逐步发展。雨水集蓄利用技术在我省应用推广，在进一步试验示范的基础上，搞好规划，并在生产实践中不断完善发展。

关键词 雨水集蓄 干旱 人畜饮水 补充灌溉 持续发展

1 河北省发展雨水集蓄利用的必要性

河北省是我国水资源最紧缺的省份之一。多年平均水资源总量203亿m3，人均、亩均分别为311m3、208m3，分别为全国均值的1/7和1/9，被列为受到人口、环境双重压力的极度资源性缺水地区。随着全省经济的发展，年用水量不断增加，已由解放初期的30多亿m3，增加到210多亿m3，实际用水量已超出本省水资源的负担能力。而地表水自产水量锐减，现状与50年代相比，减少40多亿m3，入境水量减少60多亿m3，水面面积减少75％，同时还有引滦入津和让水济京19.6亿m3的任务，地表水的匮乏程度更加突出，靠超采地下水勉强维持。20世纪80年代以来，平均每年超采浅层地下水28.78亿m3，米，累计超采深层地下水405.88亿m3，长期大面集超采地下水，导致地下水位大幅度下降，降落漏斗丛生、含水层疏干、地面沉降、泉水断流、海水倒侵、咸淡水界面下移等等一系列环境地质问题。尤其是近几年连续大范围干旱，造成400多万人饮水困难，1 200多万人饮水不合标准，3000多万亩的旱地面积严重减产，不仅造成了巨大的经济损失，而且造成了严重的社会影响。

解决水资源严重匮乏问题，已成为21世纪河北人口、环境、经济和社会持续、协调发展的一个关键问题。解决的对策，除了实行计划用水、全面节水挖潜、多方补源、优化配置、强化管理、科学调蓄、实施南水北调等措施外，对于受地形、地质、水文条件限制，不宜修建骨干水利工程的地区，采取一定的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，是缓解干旱地区水资源紧缺问题和防洪减灾的有效措施，是从根本上改变区域干旱贫穷，促进经济发展和社会进步的战略性措施。

2 发展雨水集蓄利用技术的可行性

2.1 雨水资源的保证程度

河北省属于温带大陆性季风气候，四季分明，具有冬季寒冷少雪、春季干旱多风、夏季炎热多雨、秋季天高气爽等特点。光热资源丰富，雨热同期，适合多种植物生长。全省多年平均降雨量536mm。降水量时空分布不均，年际变化大是其主要特征。全年降水量的70～80％集中在6～9月份，其中又主要集中在7月下旬至8月上旬。在地域分布上，燕山、太行山迎风坡有一条多年平均降雨量600mm以上的弧形多雨带，永定河中上游和冀北山地多年平均降雨量在400mm～500mm；坝上地区不足400mm，为我省的少雨区；河北平原多年平均降雨量500～600mm，其中滨海平原在600mm左右，冀中平原无极、辛集、新河一带多年平均降雨量不足500mm，为平原少雨区。由此可见，水资源匮乏严重的山丘区和滨海地区，降水资源相对较充沛；降雨少的坝上，降雨量也在400mm以上。从降水资源上讲，我省完全可以发展雨水集蓄利用技术。

2.2 发展雨水集蓄利用工程的技术可靠性

雨水集蓄工程技术就是利用工程措施，提高雨水在时空的叠加富集效率与能力，把分散的降雨产生的径流集中、蓄存起来，解决人畜饮水困难和作物补充灌溉问题。

2.2.1 提高雨水叠加富集效率

这是发展雨水集蓄利用的关键技术。多年来，水文系统一直对各流域进行着长系列资料观测，熟知各流域多年平均和不同水文年的径流深和产流模数，但对不同材料的下垫面产流效率情况缺乏详细的试验资料。进入20世纪80年代以来，甘肃和内蒙在这方面作了大量试验研究，搞清了不同集流面（包括各种人工硬化防渗集流面）上，场次降雨产流规律。并依据大量实际降雨过程，分析计算各种下垫面在不同降雨量地区，各种保证率年份的全年集流效率（如表1）。根据他们的试验结果表明，在河北的降雨条件下，通过对雨水集蓄工程合理规划和科学设计，有较充足的雨量可以集蓄。

表1 各种集流面的全年集流效率

注：甘肃省的试验资料

2.2.2 雨水资源在时空的叠加富集

水资源工程就是一种雨水资源在时空的富集，它是在一个较大流域甚至跨流域范围进行的富集。例如筑坝蓄水、跨流域引水或提水等。本文讲的雨水富集则是在小范围内进行的微型水利工程，集雨范围小（集雨面积大到十几平方公里的小流域，小到一个屋顶、一所场院、一段路面、一块自然坡面甚至两块毗邻的地块等）。解决人畜饮水和庭院经济主要利用屋顶和庭院，有四间混凝土处理的屋顶面积约50m2，硬化庭院面积100m2左右，在我省一般地区都可集约30～50m3水，不仅可以满足一个五口之家的生活用水和牲畜用水，还有条件发展庭院经济；农业补充灌溉用水，可利用路面、场院、自然荒坡等，120m2的路面，就可建一座50m3的水窖，一亩的塑膜复砂集雨面，可满足3亩耕地的关键用水。平原地带不仅可蓄集汛期径流，还能充分蓄存汛期河道的弃水。蓄集的雨水可以利用水窖、水池、塘坝和坑塘等水利工程贮存起来。通过对雨水资源时空上的调蓄，即可解决人畜饮水困难问题，又可解决补充灌溉问题。

2.3 发展雨水集蓄利用技术的经济可行性

根据雨水集蓄利用技术应用的实践经验，解决降雨在300mm以上地区的人畜饮水问题，采用屋顶和庭院硬化集水、水窖蓄水，需要集流面积120～150m3（用水泥瓦或混凝土，集雨效率按65％计）和30m3～40m3水窖1眼，总造价（包括群众投劳）不超过1 500元，按河北省现行补助标准18元/m3，总计补助540～720元/户，人均108～144元。与我省现行的已建成的人饮工程平均每人国补投入200元/人相比，国家每人节省92～56元的资金，而且运行费大大降低。如雨水集蓄工程的寿命按20年计算，每m3的水国家投入的代价不足1元，是国家补助拉水费的十分之一，因此雨水集蓄解决人畜饮水问题是十分经济的。

解决多年平均降雨在400mm以上地区补充灌溉问题，每亩需要水窖容积30～40m3，混凝土集雨面积150～200m2，总造价2500元左右。如果采用路面或自然坡面做集流面，总造价可降低为1 500元左右。根据我省生产实践经验，雨水集蓄补充灌溉后，每亩粮食可增产200kg以上，则8年可收回投资，如种植经济作物，每亩可增加效益千元以上，则2～3年可收回投资（为发展一亩水浇地，我省许多大型灌区的国家投资都在2000元以上），这还没有计算社会效益与生态效益。另外，骨干水利工程运行费用远远高于雨水集蓄利用工程。由此可见，利用雨水集蓄利用工程发展作物灌溉也是经济可行的。

3 雨水集蓄利用工程系统

雨水集蓄利用工程是一项对降雨进行收集、集中、蓄存并进行高效利用的系统工程。它主要包括雨水集流工程，雨水蓄存工程、雨水高效利用系统等。为了充分收集利用雨水资源并尽量降低工程造价和运行费用，雨水集蓄利用工程应按照因地制宜的原则，采取多种模式，使单位雨水资源的利用投入降到最低，使单位雨水资源的产出达到最高。

3.1 雨水集流工程

雨水集流工程是指为收集雨水而设定的自然或人工硬化的集流面。一般为解决人畜饮用水的集流工程，主要以户为单元，利用屋顶或硬化的庭院通过防渗的集流沟、沉砂池，在运送到蓄水设施中；对解决灌溉用水为目的的有多种集流方式，可利用沥青路面，乡村的天然地面、路面、庭院等，也可利用荒坡、荒地，为提高集流效率还可铺砌混凝土、塑膜覆砂等，利用路边的排水沟并适当防渗，坡面等高截流沟，引导水流通过沉砂池，进入蓄水工程。

集流面面积可按下式计算：Ｗd为全年需水量，Ｒp为对应某个频率的全年降雨量，Ａi为某种集流面的面积，ηi为该种集流面全年的集流效率。n为集流面的种类数。对于人畜饮用水量，可按人口数和牲畜数用水定额。人和大牲畜的用水定额：平水年，20～30L/d，干旱年为10～20L/d。对于灌溉用水应根据作物种类、作物需水量和生育期的降雨确定，应注意：雨水集蓄灌溉技术一般采用补充灌溉，只在作物需水关键期对土壤进行调控。

3.2 雨水蓄存工程

河北多年的生产实践表明，蓄水工程主要采用水窖、水池、旱井、塘坝、坑塘等几种形式，水窖、旱井和水池一般应选择建造在比较密实、完整、没有贯通裂缝的土层内，并离开根系发育发达的树木不小于5m；塘坝一般建造在易于集中水流且地质条件适宜的沟谷、河道中，并利于使用的地段；坑塘一般建造在平原区的村中、村边、有连片的集流面或靠近河道并能引河道中水等地方，造价相对较低，但蒸发损失大。塘坝和坑塘一般应进行防渗处理。

3.3 雨水利用系统

为解决人畜饮水的雨水集蓄系统大都建造在庭院内，一般在水窖口或水池上装一个手压泵，就可以很方便的取水。

雨水集蓄灌溉系统一般包括取水设备、灌溉设备和农艺技术。取水方式选择比较简单，蓄存工程应尽量建造在灌溉地块之上，可利用压力差在水窖壁或其它适宜位置安装引水管，使其自流灌溉，否则要安装小型扬水设备。

灌溉设备多种多样，应本着先简后繁，逐步发展。最简单的是人工穴灌，不需要什么设备，在劳力相对较多的情况下采用此法，贫困的地方大量采用；较为复杂的可采用膜上灌、管灌、滴灌、喷灌等节水灌溉方法，并应尽量做到高水低用，自压灌溉。由于集雨工程一般控制的范围较小，灌溉要求的压力都不大，膜上灌不需要水头，滴灌要求水头5～8m，管灌1～2m即可。

雨水集蓄技术应与旱作农业技术相结合。雨水集蓄工程中集水、节水都有限，应使这点儿水在田间充分利用，最大限度地提高水分生产效率。因此旱作农艺技术与灌溉技术相结合，利用节水灌溉技术、塑膜覆盖技术、田块蓄水技术、土壤保墒技术、生物节水技术、设施园艺技术以及选用抗旱品种等，发展节水农业，高效农业。

4 雨水集蓄利用与可持续发展

雨水蓄集利用工程技术解决干旱地区缺水问题，可以从根本上改变区域干旱缺水状况，增强了抗旱能力，改善了生态环境，是一项有效的促进社会经济发展的战略性措施。

4.1 雨水集蓄利用促进干旱地区经济的可持续发展

雨水集蓄利用工程技术的发展，可促进农村经济结构的调整，加快农村经济的发展和脱贫致富奔小康的进程。例如石家庄的井陉县焦家垴村，地处海拔800多m高的深山，过去一直是一个交通闭塞、干旱缺水的贫困山庄，经过十几年的努力，发展水窖180多个，总容积达到2.7万m3，人均61m3，实现了“一年蓄水三年用，人均一分水采田，关键季节有水用”。由于有了水，农林牧副渔迅速发展，大旱之年仍获丰收，1997年人均达到1800元。承德县新杖子村，位于海拔600m的山坡上，205口人，仅有分布在山坡上的18.6hm2旱地，属于典型的干旱缺水区。自1995年来，村民们齐心协力，发展雨水集蓄工程，同时发展错季蔬菜，利用山上自然资源，高接优质苹果、大枣、杏、优质梨、桃，并在果园套种草莓、小麦等，使这个贫困山村从1995年的不足千元的收入—越超过了3000元，成为全乡最富的自然村，走出了一条贫水山区依靠修建雨水集蓄工程脱贫致富奔小康的致富之路，促进了旱区农业经济的可持续发展。

4.2 雨水集蓄利用技术的发展促进环境的可持续发展

据统计，河北省现有旱地200多万hm2，其中能够发展雨水集蓄灌溉的面积106.67多万hm2，需解决饮水困难人口400多万，约需集蓄雨水5亿m3，约占水资源总量的2.5％（按我省最新水资源评价结果，全省多年平均降雨量为535.9mm，降水总量约为1000亿m3，水资源总量为203亿m3），不会对各河流水系造成影响，相反，集中发展农业生产，制止了广种薄收的现象，增加自然，封育面积，减少水土流失，涵养水源，改善生态环境，促进了环境的可持续发展。雨水集蓄利用工程，可谓是小工程大作用，但要搞好这些小工程，使其发挥大作用，还需要做许多耐心细致的工作。首先要搞好试验研究，使这项工作一开始就要建立在科学的基础上；二要搞好规划，要以“全面规划，统筹兼顾，标本兼治，综合治理的原则，因地制宜，以增强抗御水旱灾害的能力，改善农业生产和农民生活条件为中心，发展雨水集蓄利用工程；三是要因地制宜，采用灵活多样的工程技术形式，通过试验示范，充分调动群众的积极性，在充分利用雨水资源的同时，最大限度的降低工程造价和国家投入，依靠群众的力量，使雨水集蓄利用技术得以较快的发展；四是加强工程的管理与维护。理顺集雨工程管理与使用机制，使之长久的发挥效益，这也是雨水集蓄利用工程持续发展的关键。群众看到了效益，就能发挥主观能动性，才能自觉地进行工程维护，搞好经营管理，才能不断扩大雨水集蓄灌溉的规模。

参考文献

〔1〕朱强等.1996年9月，干旱地区农业的基本出路探讨，甘肃省水利厅

〔2〕魏智敏.2001年3期，关于充分利用雨洪资源的几个问题，河北水利水电技术

作者：张艳红，女，1963年10月出生，教授级高级工程师.硕士学位，河北省有突出贡献的中青年专家。

作者单位：河北省水利技术试验推广中心