第三节 雨水集蓄利用技术发展现状
一、国外雨水集蓄利用发展现状
雨水集蓄利用技术是一项古老而简易的实用技术,属降雨初期阶段就地利用降水的技术措施。雨水资源开发利用具有悠久的历史,尤其是在集蓄雨水发展农业灌溉方面。世界上不同国家的雨水利用大致都走过了大规模使用—冷落—再度兴起的过程。据墨西哥的一份报告指出,雨水利用可追溯到公元前6000多年的阿滋泰克(Aztec)和玛雅文化时期,那时人们已把雨水用于农业生产和生活所需。在墨西哥、秘鲁和南美的安第斯山脉上,建有大片梯田和数百公里精巧的渠道输送雨水,供应印加人的太阳帝国和现已消失的马丘比城,使数十万人在此生活。
早在4000年之前的中东、南阿拉伯以及北非就出现了用于灌溉、生活、公共卫生等的雨水收集系统。古代中东的纳巴特人(Nabateans)在涅杰夫沙漠,把从岗丘汇集的径流由渠道分配到各个田块,或把径流储存到窖里,以供农作物利用,获得了较好的收成。以色列利用雨水种出庄稼并建立了一系列城市,成就了灿烂一时的沙漠文明。在威尼斯,屋顶雨水收集和蓄存是直到16世纪为止1300年间的主要水源。为了发展农业,印度和斯里兰卡早在公元前就修建了一系列小型阶梯式池塘在丰雨季节蓄水,供缺水季节使用。在哥伦比亚、厄瓜多尔、苏里南沿海和秘鲁南部高原,3000多年前的村居就成功地利用不同地形,修筑台地种植玉米,在沟底种植水稻。
公元前2000多年,中东地区典型的中产阶级家庭都有雨水收集系统用于生活和灌溉。他们在同干旱气候长期的斗争中,积累了收集利用雨水的丰富经验。阿拉伯人汇集雨水以保障农业,这里曾以“罗马帝国的粮仓”而著称,他们种植了无花果、橄榄树、葡萄、大麦等。在利比亚的干燥河谷内,人们用堤坝、涵管把高原上的水引至谷底使用。埃及人用集流槽收集雨水作为生活之用。阿拉伯闪米特部族巴泰人在内盖夫(Negev)沙漠(地处地中海和里海间,终年为副热带高压所控制,它占到整个以色列国家面积的60%,雨水是唯一的水源,年降雨量仅100mm)中,创造了径流收集系统,利用这样少量的雨水种出了庄稼,这种纳巴泰技术直到现在仍在应用。在阿富汗、伊朗、巴基斯坦以及我国的新疆,2000多年前就建造了坎儿井用于灌溉。在墨西哥、秘鲁和安第斯山山坡上,1000多年前就建造起来能灌能排的雨养梯田。几百年前,印第安人就收集雨水种植玉米、南瓜和甜瓜。
综上所述,无论是降水稀少的以色列内盖夫沙漠地带,还是年降水量在4000mm以上的西太平洋诸岛,几千年来,那里的人民正是依靠雨水资源的收集和利用顽强地生存下来的。但在人类漫长的发展历史中,由于没有现代化的工程设备和技术,不可能修筑大型水利工程来进行水量的拦蓄调节,因此,此阶段的雨水仅限于自然条件下的简单利用。
随着人口、耕地的增加和水资源过度开发,较少污染的雨水又日益被人重视。20世纪中期,以色列制订了“沙漠花园”计划,实施多种形式的雨水集蓄工程,在沙漠上种出了庄稼,产生了巨大的经济效益。60年代,日本开始收集利用路面雨水,70年代修筑集流面收集雨水。80年代雨水集流系统得到迅速发展,主要是提供农村生活、牲畜用水,灌溉庭院作物和部分农田以及有些地区补充城市用水。雨水集蓄利用在一些发展中国家也得到利用,范围也从生活用水向城市用水和农业用水发展,如东南亚的尼泊尔、菲律宾、印度和泰国,非洲的肯尼亚、博茨瓦纳、纳米比亚、坦桑尼亚和马里等国;在工业发达国家,如日本、澳大利亚、美国、新加坡、法国、瑞典等国都在开发利用雨水。各国根据自身的社会、经济和科技发展情况,因地制宜地发展集雨设备和蓄水设施。泰国的“泰缸”工程建造了超过1200万个2m3的家庭集流水缸,解决了超过300万农村人口的吃水问题。而肯尼亚的单个蓄水容器的容积更大,一般每罐储水10~100m3。澳大利亚在农村及城市郊区的房屋旁,普遍建造了用波纹钢板制作的圆形水仓,收集来自屋顶的雨水。据南澳大利亚的一项抽样调查问卷表明,使用雨水的居民比用城镇集中供水系统的要多。加勒比海地区的雨水也是许多地方居民生活用水的主要来源,百慕大群岛80%以上的居民用水来自雨水收集系统。在非洲肯尼亚的许多地方,联合国开发署和世界银行的农村供水和卫生项目把雨水存储罐作为项目的一个重要内容。伊朗建立了微集水、广泛集水、洪水收集3种集水类型及永久灌溉、补充灌溉和污水灌溉等类型的灌水方法。美国、日本作为雨水利用比较成功的国家,已经开始制定雨水收集系统标准和规划指南以及系统的优化设计等,而多数发展中国家包括中国在内的更多地方还处在以民间方式为主的初步利用阶段。
随着水资源日益紧缺和人们对可持续发展的思考,近30年来,雨水集蓄利用在世界很多国家和地区又迅速复兴和繁荣起来。目前,世界各地都不乏集蓄雨水发展农业灌溉的例证,特别是在干旱地区。例如,以色列人在南部年降水量200mm地区修建微型集流场造林,在内盖夫沙漠地区,修建石堤把坡地径流拦截到低处梯田或存放在山腰的水库中使用;美国西南部也有此类实践。由此说明,集雨灌溉在世界很多国家都曾经或正在被大面积推广应用。
随着社会经济的迅猛发展,人们对雨水集蓄利用的要求也不断提升,雨水集蓄利用开始向深层次、高效益、多元化、规模化、产业化以及高保障化方向拓展。特别是联合国1981—1990年“国际饮水及卫生十年”计划的实施,使得雨水集蓄利用得以在现代技术支撑下迅速发展和大量推广。1982年6月在美国夏威夷召开了第一届雨水集流利用国际会议,成立了国际雨水集流系统协会(International Rainwater Catchment Systems Association)。1995年6月在中国北京召开了第7届雨水集流系统协会,进一步推动了雨水的开发利用。之后,还多次召开雨水集蓄利用学术会议,促进了国际间的雨水集蓄利用技术交流与研究。目前,以色列在集雨农业灌溉方面成就显著,日本则开始了利用雨水回灌地下水技术的研究。
目前,雨水集蓄利用在国际上受到了越来越广泛的重视。雨水集蓄利用工程不仅已成为发展中国家解决干旱缺水的一项重要举措,而且在许多发达国家也得到了推广应用。总体来看,雨水集蓄利用工程主要用来解决生活用水问题,但也有不少干旱缺水国家也同时向发展补充灌溉、恢复生态植被等综合利用方向发展。而在发达国家,雨水主要用作城市用水的补充水源,用于冲洗、绿化、消防和事故备用水源。有些发达国家如德国等,规定必须对雨水进行处理后才允许入渗地下或汇入地表水体。他们对雨水水质处理作了深入的研究,从对城市雨水径流中的污染物分析、入渗过程中水与溶质运移模型到雨水处理工程、生物技术措施等都做了大量工作。但在农村雨水集蓄利用方面,中国不仅在利用规模上,而且在雨水集蓄利用的深度开发、集雨节灌技术和方法、雨水集蓄利用效益、雨水集蓄利用工程系统等方面都居世界先进行列,对国外影响很大。许多国家的官员,特别是非洲国家的官员包括一些元首都来甘肃等地参观访问,学习和借鉴我国雨水集蓄利用的做法。
“雨水利用”在国外通常称为“雨水管理”。许多国家和地区已经出台了相应的技术手册、规范和标准。由于全球范围的水资源紧缺和暴雨水灾频繁,近年来美国、加拿大、法国、印度、以色列、日本等40多个国家在城市开展了形式多样的雨水利用研究。尤其是随着城市化发展、水资源短缺、水环境污染等问题的不断出现与加剧,雨水集蓄利用在20世纪中叶引起了世界各国,尤其是严重缺水国家的重视。目前,德国、日本分别成为欧洲和亚洲广泛进行雨水集蓄利用的典型代表。
由于全球范围内水资源紧缺和暴雨洪水灾害频繁,近30年来,德国、日本、美国、丹麦、以色列、澳大利亚、加拿大、法国、墨西哥、印度等40多个国家开展了雨水集蓄利用研究与实践,并召开了10届国际雨水利用大会。世界上许多国家将雨水集蓄利用纳入到水资源管理范畴中,其中,德国、美国、日本等经济发达、城市化进程发展较早的国家,将城市雨水利用作为解决城市水源问题的战略措施,进行试验、推广、立法、实施。从国际应用上看,目前在世界六大洲都有收集雨水解决农业生产和生活用水的成功做法,包括发达国家日本、澳大利亚、美国、德国等和发展中国家泰国、印度、墨西哥等。总体来看,全世界已建立了数以千万计的雨水集流系统,通过现代化科技手段及新材料的研制利用,在雨水资源化和利用方面取得了很好的成果。目前,德国、日本分别成为欧洲和亚洲广泛进行雨水利用的代表。
二、典型国家雨水集蓄利用现状
(一)德国
德国是世界上雨水收集、处理、利用技术最先进的国家之一,基本形成了一套比较完整、实用的理论和技术体系。早在20世纪80—90年代,德国就开始雨水利用研究,并把雨水的管理与利用列为水污染控制的三大课题之一,修建了大量雨水池用以截流、处理或利用雨水,利用天然地形地貌及人工设施来渗透滞纳雨水。德国许多地方利用公共雨水管道收集雨水,经过简单处理后,达到杂用水水质标准,便可用于街区公寓的厕所清洗和庭院浇洒。而对于机动车道上雨水径流,则需要处理达标后才能加以利用。德国居民小区雨水利用和家庭式的雨水利用技术也较成熟,并有了较广泛的利用。
目前,德国已形成了成熟和完整的雨水收集、处理、控制和雨水渗透等技术体系及配套的法规体系,而且已经走向了设备集成化道路,从屋面雨水的收集、储存、渗透、回用等环节都形成了一系列定型产品和组装式成套设备。例如赫伯特·德莱塞特尔在德国波茨坦地区进行了有关雨水收集利用的系统设计,用储存在地下蓄水池里的雨水满足包括广场洒水、绿地灌溉等用水系统的水量供给。
为提高城市排涝能力,近年来,德国开始推广新型雨水处理系统“洼地-渗渠系统”。该系统包括各个就地设置的洼地、渗渠等组成的设施,这些设施与带有孔洞的排水管道连接,形成一个分散的雨水处理系统。通过雨水在低洼草地中短期储存和在渗渠中的长期储存,保证尽可能多的雨水得以下渗。
另外,德国还制定了一系列有关雨水利用的法律法规。如目前德国新建小区之前,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施,若无雨水利用设施,政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。德国的地方法规定,新建住宅必须配备雨水利用设施。另外,德国对雨水实行就近分散的原则。小雨或中雨时,各个社区基本都可以自行消化区域径流。只有大雨和暴雨时,建筑物集水沿着排水管道排入地下蓄水池。蓄水池兼具渗透功能,并与公共排水系统相通。
(二)美国
美国的雨水利用主要是考虑雨水的截留、储存、回灌、补充地表和地下水源,常以提高天然入渗能力为目的。雨水管理在美国已有30年的历史,主要是针对雨水的收集、储存和净化过程。与传统的“排”水概念相反,美国在20世纪80年代初对所有新开发区强制实行“就地滞洪蓄水”。
1993年大水之后,美国新建地下隧道蓄水系统,让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中,既利用了洪水的生态环境能力,同时也减轻了其他地区的防洪压力。改建或新开发区的雨水下泄量,即暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。同时,为了保证雨水质量,排向市政管道的雨水必须经过一定时间(至少24h)的沉淀和过滤;对暴雨洪水的蓄水能力和过滤设施是工程报批必不可少的重要组成部分,滞洪设施的最低容量均能控制5年一遇的暴雨径流。对一些硬质的市政设施采取软化的措施,如在停车场采用嵌草路面,提高雨水的下渗量;在停车场及道路沿线两侧设置地下蓄水层(池),以扩大地表层收集雨水的能力。美国的关岛、威尔金岛广泛利用雨水进行草地灌溉和冲洗。芝加哥市为解决长期以来的污水和暴雨突袭成灾问题,修建了长211km、深45~91m、直径2.7~10.8m的地下隧道蓄水工程,主要包括252座直径1.2~5.1m的截水竖井,645项接近地表的集水构筑物,4座泵站和5个蓄水量共为1.55亿m3的蓄水设施。洛杉矶建有屋顶蓄水池,加州建有渗漏回灌系统,其他很多城市还建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。
美国不但重视工程措施,而且还制定了相应的法律法规对雨水利用给予支持。如科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》。这些条例规定所有新开发区必须实行强制的“就地滞洪蓄水”,新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。
(三)丹麦
丹麦属于北欧五国之一,是一个岛国。地势低平,平均海拔约30m。过去供水主要依靠地下水,这在世界上是极为罕见的。一方面这与丹麦特殊的地质及水文条件有关,另一方面是因为该国十分重视地下水资源的保护、净化和合理利用。但地下水开发利用量非常有限,一些地区的含水层已经被过度开采。为此,丹麦开始寻找可替代水源,以减少对地下水的消耗,雨水集蓄利用因此受到关注。例如,在一些城市地区开始从屋顶收集雨水,收集后的雨水经过预过滤设备进入储水池进行储存,用于冲洗厕所和清洗衣服。目前,丹麦每年从居民屋顶收集雨水645万m3,占居民冲洗厕所和清洗衣服用水量的68%,相当于居民总用水量的22%,占市政总用水量的7%。
(四)日本
日本是一个水资源缺乏、人口密度大、用地紧张的国家。目前,日本政府除了采取开辟新水源和提高水的利用率外,还积极开展雨水集蓄利用研究。鉴于此,日本政府自20世纪60年代就开始着力推动因地制宜的小型地面蓄水设施和大型地下蓄水设施建设,于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池,并用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水源。许多城市屋顶还建有利用雨水浇灌的“空中花园”,有些大型建筑物如相扑馆、大会场、机关大楼等,建有数千立方米容积的地下水池来存储雨水。
同时,为解决“因抽取地下水而引起地基下沉”等问题,于20世纪80年代初期推行“雨水渗透计划”,采取了“雨水的地下还原对策”,先后开发应用了透水性沥青混凝土铺装和透水性水泥混凝土铺装。计划用雨水来涵养地下水,复活泉水,改善区域生态环境条件。透水性铺装主要应用于公园广场、停车场、运动场及城市道路,雨水可以通过柏油马路渗入到地下,然后再经过收集系统处理后加以利用。同时,城市里大量的建筑物也都安装了雨水收集装置。据统计,透水性铺装使东京市区的雨水流出率由51.8%降低到5.4%。1992年颁布了《第二代城市排水总体规划》,正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。近年来,各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展,包括渗井、渗沟、渗地等,这些设施占地面积小,可因地制宜地修建在楼前屋后。
此外,日本还制定了相关政策来推动全民对雨水集蓄利用设施的修建和安装。如东京的墨田区建立了一套完善的雨水利用补助制度,对于在区内设置利用雨水储存装置的单位和居民(不包括国家单位、地方机关和其他公共团体)实行补助。补助金分为3类,分别是地下大型储雨装置补助金、中型储雨装置补助金和小型储雨装置补助金。在各个种类的补助金下又根据储水装置设置方式、有效容量和材质的不同,划分了不同的补助金额标准。同时,墨田区政府还针对3种补助金,分别制定了申办手续,以保证该项制度得以合理且高效的实施。
(五)新加坡
新加坡地处赤道,属于热带雨林气候,雨水充沛,四季常青,以700km2的陆地承载500万人口,但是它曾是世界上人均淡水资源占有量倒数第二的国家,其天然淡水资源远远不能满足生产、生活之需。许多年来,其日常生活用水几乎全部从马来西亚进口。另外,新加坡也曾饱受暴雨内涝之苦。新加坡的土地资源十分有限,人们对水的需求量不断上升,该国正在创新水资源的获取方法。新加坡人口大约有86%居住在高层建筑上,他们安装轻型屋顶作为集水区,把收集的雨水保存在屋顶上单独的水箱内,用于非饮用水。新加坡最近的一项研究主要是针对面积约7.42km2的城镇住宅进行模型模拟试验,以确定屋顶水箱最佳的储水量,要考虑的因素包括非饮用水的需求量、15min时间间隔的实际降水量等。研究结果表明:该区域使用雨水收集系统能够节省4%的地下水使用量,对于保护地下水和防止地面下沉有很多好处。例如,新加坡樟宜机场的雨水收集利用系统,将飞机跑道及其周围绿地的降雨径流导入两个池塘中,其中一个池塘用于平衡同时发生的较大径流和潮汐入流,另一个池塘用于收集径流。池塘的蓄水主要用于非饮用水之目的。通过该系统收集和处理的水占总用水量的28%~33%,每年能节省约31万美元的消费开支。
受岛国地质条件限制,新加坡严禁开采地下水,以防地面沉降,因而获取水资源的主要途径除地表水资源外就是收集雨水。经过多年的实践,新加坡政府成功地采取了适合岛国特色的集水区计划,在规划建设、环境保护和综合利用等方面,都进行了有益的探索和尝试,积累了一整套行之有效的经验和办法。
通过科学高效的回收、利用、管理,以及完善的政策法规配套支持,新加坡已基本上解决了全岛的缺水问题。目前,新加坡政府开源与节流双措并举,提出开发四大“国家水喉”计划,即天然降水、进口水、再生水和海水淡化,正在向着实现水资源自给的目标努力,而其中适合岛国特色的隶属于天然降水的集水区计划无疑扮演着举足轻重的关键角色。
(六)澳大利亚
澳大利亚是一个水资源相对贫乏的国家,多年平均年降水量只有470mm,水资源短缺迫使澳大利亚人充分利用好每一滴水。澳大利亚各地开展了以节水为核心的城市雨水利用设计,主要是通过收集雨水并加以利用,减少地下水开采量,同时大量补充地下水。澳大利亚城市雨水利用设计被广泛应用于很多方面,比如在新开发居民点附近的停车场、人行道铺装透水砖,并在地下修建地下蓄水管网。雨水收集后,先被集中到第一级人工池里过滤、沉淀;然后,在第二级水池中进行化学处理,除去一些污染物;最后在第三个布设有类似芦苇的植物并养鱼的池塘里进行生物处理,也就是让池塘中的动植物吃掉一些有机物。经过这三道工序后,雨水就被送到工厂作为工业用水直接利用。澳大利亚雨水利用典型示意图如图1-1所示。
图1-1 澳大利亚雨水利用典型示意图
政策先行保障了雨水利用和收集在澳大利亚的普及,政府对雨水的回收利用非常重视,并对修建储水箱的居民每年给予200澳元的补助。因此,几乎每家每户都安装了雨水收集容器,他们使用水箱收集雨水来满足冲洗厕所、家用热水和户外浇水、洗车等用水需求,能明显节约用水,缓解水资源紧张状况,减小供水压力。同时,雨水收集在源头上降低了洪水发生的可能,体现了一种暴雨源头控制的理念。
(七)泰国
泰国在20世纪80年代,建造了1200万个2m3的家庭集雨水缸,解决了超过300万农村人口的饮水问题。事实证明,通过泰缸储存来自屋顶的雨水是一种恰当且廉价的获得高质量饮用水的方法。泰缸最常见的规格是2000L,约花费750泰铢。通过“泰缸工程”的实施,收集的雨水足以满足一个6口之家在旱季长达6个月的生活用水。泰国典型雨水利用装置如图1-2所示。
图1-2 泰国典型雨水利用装置
由泰国的人口与地区发展协会(PCDA)主导成功实施的泰缸项目,进一步刺激了泰国政府在全国范围内推广雨水集蓄利用技术的积极性,显著促进了雨水集蓄利用在泰国的推广应用。
(八)孟加拉国
在孟加拉国,雨水集蓄利用在砷污染区被当作一种可行的安全饮用水备选方案。从1997年开始,有关非政府组织,在全国农村地区安置了大约1000个雨水集蓄系统。孟加拉国雨水集蓄罐有钢丝网水泥罐、砖罐、碾压混凝土和地下水罐等,容量从500~3200L不等,成本从3000~8000塔卡(50~150美元)不等。收集的雨水主要用于生活饮用,一些非政府组织在城市地区倡导了一些雨水集蓄利用行动,并将雨水集蓄利用作为解决家庭各种生活用水的备选方案。
综上所述,无论是国外发达国家还是发展中国家,都把雨水集蓄利用作为社会经济用水的有益补充。自从1982年6月在夏威夷召开了第一届雨水集流利用国际会议之后,每两年一次的国际会议如期召开,截至目前,已经成功举行了17届。其中还有不少国家和地区的区域性会议,这些雨水集蓄利用会议的召开,进一步推动了雨水资源化及开发利用的进程,加速了各国对雨水集蓄利用技术的研究与应用。
三、国内雨水集蓄利用发展现状
雨水利用是一项十分古老的技术,在中国也有着悠久的历史。中国人民在长期的抗旱实践中,积累了丰富的利用雨水经验,创造了水窖、水窑、水池等小型和微型蓄水工程,用于解决生活用水、农业灌溉用水以及恢复生态用水等。雨水利用在中国大致经历了古代、近代、现代和当代四个阶段。
(一)第一阶段——古代雨水利用
第一阶段——古代雨水利用可上溯到1840年鸦片战争以前。我国周朝时期(约公元前11世纪—公元前256年)已开始利用中耕(即作物生育期中在株行间进行的表土耕作)等技术增加农业生产中对雨水的利用率。据考证,在2700年前的春秋时期,黄土高原地区已有引洪漫地和塘坝技术。2600年前,安徽省寿县就修建了大型平原水库——芍陂,拦蓄雨水,用于农田灌溉。1982年文物普查时,在碗窑村北后山南坡1000m2范围内发现有十多条古代龙窑遗址,均为依山傍水,利用山势坡度而建。以窑低端为窑头,倾斜度在11°~25°之间,窑身长短不一,最长不超过50m,宽度在1.5~2.5m之间,达到了充分利用雨水的目的。明代时出现了水窑,秦汉时期就有修建涝池、塘坝拦蓄雨水进行利用的历史记载。在长期的抗旱实践中,干旱地区广大群众积累了丰富的雨水利用经验,创造了许多雨水利用技术,如土窖、大井口、坎儿井和蓄水塘等小型和微型蓄水工程,用于储存雨水解决生活用水问题,还改进了修筑梯田、沟筑土坝、粮草轮作等就地集蓄雨水措施,发挥了很好的抗旱作用。仅修筑水窖的历史也有数百年,但由于社会历史的原因,这些措施并未得到迅速发展,农业生产长期未能摆脱“靠天吃饭”的不利局面。
(二)第二阶段——近代雨水利用
第二阶段——近代雨水利用自1840年鸦片战争至1919年中国“五四”运动。即19世纪末,随着现代技术的兴起,以控制洪涝灾害、利用河川径流和开采地下水为目标的水利工程建设,使得雨水利用一定程度上被忽视,只有在探察团城的雨水利用之谜时,才有所报道。北京北海公园团城是古代雨水利用工程中较好的实例。团城是清朝乾隆年间永定河整治时兴建的行宫,也是我国著名的古代园林文化遗址,800多年前它只是湖中的一个土岛,面积仅约4500m2,高出地表4.6m,而且没有水源,却从不干旱,拥有众多郁郁葱葱的古树。究其主要原因则是古代的设计师将地面用倒梯形青砖处理,砖与砖之间形成一个三角形的缝隙,很容易将雨水引入地下,且不易在砖的表面形成径流,同时该缝隙可起到土壤表层通气和蒸发的作用,并为古树营造了适宜的生长环境。这一技术历史悠久,思路精巧,是人类利用雨水的杰作。水窖历史可追溯至数百年前,在甘肃会宁有一口清朝末年修筑的水窖至今仍在使用。对于建筑屋檐排水也有迹可寻,福建省磻溪古镇保留了一座始建于清朝光绪年间的古建筑,该建筑的大门上方设计了一对三脚蟾蜍的排水口,下雨时由屋檐上层收集的雨水经陶瓷制作的凹形沟汇入蟾蜍身后的汇水口,然后从三脚蟾蜍的口中“吐”出,形成了雨水排水设施。与此相类似的设计还有北京故宫众多宫殿所保留的完整的龙头阶梯式排水口,下雨时,上层台阶上汇集的雨水由次级台阶的龙头口中流出,汇入下一级台阶龙头,由上至下,多级龙头所呈现出的雨水排水景观气势恢宏。
(三)第三阶段——现代雨水利用
第三阶段——现代雨水利用自1919年五四运动至1949年中华人民共和国成立。由于中国社会处于严重动乱状况,在此期间,鲜有雨水利用报道和相关文章的描述。该阶段,在继承传统雨水利用技术的基础上,由民众自发形成的无政府行为的雨水利用虽有所发展和小规模利用。但总体来看,该阶段雨水利用基本处于停滞阶段,在利用技术、利用规模等方面均无起色。
(四)第四阶段——当代雨水利用
第四阶段——当代雨水利用自1949年中华人民共和国成立至今。我国从20世纪50年代才开始利用窖水点浇玉米、蔬菜等,突破了原来只用窖水作为生活饮用水的传统。但自此以后,开始重视大型水利工程,并修建了不少水库和灌区,解决了大面积农田的灌溉问题,从而忽视了雨水利用;20世纪60年代,科学家在黄土高原进行水土保持研究时就曾涉及鱼鳞坑和水平沟雨水集流技术;70年代在吕梁山还采用集雨梯田发展雨养农业,但真正意义上关于雨水集蓄利用的系统研究相对较晚。自80年代以来,由于人口、资源、环境问题,尤其是面对地表水匮乏、地下水位下降、水质污染等水资源危机,水资源日趋短缺和水供需矛盾加剧,雨水集蓄利用技术又越来越受到广大专家学者的再次关注,雨水集蓄利用系统才得到迅猛发展,雨水集蓄利用范围也从农业和生活用水向城市用水方向发展,自此,真正意义上的雨水集蓄利用研究与应用方兴未艾。
而雨水集蓄利用真正发展于20世纪90年代,在这段时期,由于中国北方干旱形势严重,水资源日益紧缺,加之在国际雨水集流事业的推动下,国家重视了雨水集蓄利用和水资源持续发展方面的研究。在西北、华北、西南有关省(自治区)缺水山区以及沿海岛屿兴建的雨水集蓄利用工程,应用现代技术对传统蓄水方式进行了改造,发挥了很好的作用,并把雨水集蓄工程的应用范围从单纯解决饮水问题扩大到了农业灌溉上,大大提高了雨水利用效率。与此同时,我国各地迅速推广利用该项技术,尤其是我国北方一些省(自治区)雨水集蓄利用技术发展很快,甘肃省在干旱、半干旱地区实施了“121雨水集流工程”(每户建100m2左右的雨水集流场,打2眼水窖,发展1亩庭院经济),宁南山区实施“窑水农业”,内蒙古自治区实施了“112”集雨节水灌溉工程(1户建1眼旱井或水窖,采用坐水种和滴灌技术,发展2亩抗旱保收田),陕西实施了“甘露工程”以及广西的“水柜”工程等,山西、四川、贵州、云南、河北、河南等省(自治区)也都先后实施了雨水集蓄利用工程,产生了明显的经济效益、社会效益和生态效益,展现了雨水集蓄利用的强大生命力。经过近10年的研究,在90年代中后期取得了重大进展,陆续有一批研究成果应用于生产实践。
1995年6月在中国北京召开的第七届国际雨水利用大会,进一步推动了雨水的开发利用进程。1996年9月在甘肃兰州举行的全国雨水利用学术会议暨东亚地区国际研讨会和1998年10月在徐州举行的雨水利用国际学术研讨会暨第二届全国雨水利用学术研讨会,使雨水利用研究进入快车道。通过这些活动,交流了国际和国内雨水利用方面的研究成果和实践经验,促进了雨水利用研究水平的提高。目前,国内关于雨水集蓄利用的研究已经从单纯地解决干旱、半干旱区人畜饮水、发展农业补充灌溉方面,转移到利用城市雨洪回补地下水、灌溉生态植被、营造良好水文化氛围等综合利用方面。特别是进入21世纪后,世界各国和我国许多地区都已开始大规模实施雨水集蓄利用工程,给这一工程技术赋予了新的内容,标志着人类在开发利用雨水资源方面进入了一个崭新阶段。中西部地区农民群众通过兴建水窖、水池和小塘坝等小微型水利工程,不仅有效解决了生活用水,还配合各种节水措施,积极用于粮食、蔬菜、瓜果和牧草等抗旱补充灌溉,发展农业生产,取得了很好的经济、社会和生态效益。同时,在我国东部海岛和沿海地区,也充分利用雨水资源来解决区域性的水资源短缺问题。
截至2006年,全国有25个省(自治区)的700个县应用这项技术,共建设或改造利用各类集流面304亿m2,建成各种类型蓄水设施1032万个,年收集利用雨水45亿m3,解决了2194万人的生活用水,6530万头(只)大小牲畜的饮用水困难,为234万hm2土地提供了补充灌溉水源,显著改善了缺水山区农村生活用水和农业生产条件。在34.4万hm2林草地上采取了富集雨水措施,提高了苗木成活率,对重建生态系统、改善环境条件起到了积极作用。甘肃省已累计建成各种水窖288万眼,解决了140万人、120万头(只)牲畜的饮水问题,并发展集雨灌溉面积36万hm2。
同时,1997年甘肃省颁布了地方技术标准《甘肃省雨水集蓄利用工程技术标准》(DB 62/T 495—1997),2001年水利部颁布了行业技术规范《雨水集蓄利用工程技术规范》(GB/T 50596—2010)和2006年我国颁布的《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB 50400—2006),分别掀开了我国农村、城市雨水集蓄利用的开端,为雨水集蓄利用工程的推广提供了技术支撑。尽管如此,截至目前,我国城市雨水收集利用系统还处于初期阶段,雨水大多被当作废水通过排水系统流入了周边河流或渗入地下。但以北京为代表的一些北方城市走在了全国雨水利用的前列,国家体育馆在设计时充分考虑了雨水利用的功能,为今后修建可利用雨水型建筑物提供了重要参考和借鉴。
从技术的支撑角度来看,甘肃省相继开展了“干旱半干旱地区雨水集蓄利用技术研究”“天然降水富集灌溉类型区农业高效用水模式与产业化示范”“旱地集水农业高效用水调控技术研究”“雨水安全集蓄利用技术及装置开发”等课题研究,形成了《集雨农业理论与实践》《半干山区天然降水高效富集利用技术集成与创新研究》《农村集雨工程简明读本》《雨水集蓄利用技术与实践》等一批研究成果。雨水集蓄利用技术经过多年的研究和应用示范,已经形成了一套较为成熟、完善的技术体系,编著出版了《雨水集蓄工程技术》成果专著,并对水利部颁布的《雨水集蓄利用工程技术规范》(SL 267—2001)按照国家标准要求进行了修订,提出了国家标准《雨水集蓄利用工程技术规范》(GB/T 50596—2010)。
综上所述,雨水集蓄利用工程在辽阔的中国大地上产生了明显的经济效益、社会效益和生态效益,并在全面建设小康社会和社会主义新农村中发挥了重要作用。实践证明,雨水集蓄利用不仅是干旱缺水地区非常重要的水资源保障供给模式,而且是一项实现经济社会可持续发展的战略性措施。可以毫不夸张地说,目前我国的农村雨水集蓄利用不论在规模上还是开发深度上,都居于世界先进水平,在理论探讨、技术研发、示范应用等方面长期引领着该项技术在国际上的发展方向。
四、典型地区——甘肃省雨水集蓄利用发展现状
甘肃省是一个水资源严重短缺的省份,多年平均年降水量只有280.6mm,全省人均水资源量仅为我国平均水平的一半,而耕地平均水资源量仅为我国平均水平的1/3左右,水资源短缺成为制约甘肃省社会经济发展的重要限制因素。因此,解决水资源短缺问题成为摆在甘肃省各级政府和广大人民群众面前最为迫切的问题。雨水成了甘肃省干旱山区分散农户唯一可供利用的水资源,实施雨水集蓄利用是解决这些地区人畜饮水乃至发展农业生产的根本性出路。同时,甘肃省也是我国开展雨水集蓄利用最早的省级行政区之一,特殊的水资源条件和严酷的自然环境,决定了雨水资源的开发利用在甘肃农业发展和生态环境建设与保护中占有十分重要的地位和发挥着不可替代的作用。雨水利用在甘肃中东部地区已有几百年利用和发展的历史,但传统的雨水利用技术较为简单,完全依赖于天然径流集水,利用传统的红黏土防渗水窖储水,其建设目的主要是解决干旱山区农村生活用水问题。总结甘肃省雨水集蓄利用的发展实践,大致分为技术形成时期、示范应用时期、推广利用时期、完善发展时期和拓展提升时期等五个阶段。
(一)第一阶段——技术形成时期
该阶段主要为20世纪80年代后期,即试验研究阶段,主要是对雨水集蓄利用相关技术进行试验研究,论证雨水集蓄利用工程的可行性和可持续性,提出了雨水集蓄利用理论与方法,初步建立了雨水集蓄利用适用技术理论体系。通过《甘肃省干旱半干旱地区雨水集蓄利用试验研究》《集水农业理论与实践》《半干旱丘陵山区集雨节水灌溉工程试验》等一批科研成果,从根本上突破了干旱缺水地区无法解决干旱缺水问题的传统观念,找到了一条现实可靠的兴水治旱的新路子,为雨水集蓄利用工作的开展奠定了理论和技术基础。
首先,在甘肃省水利厅的组织下,1988年由甘肃省水利科学研究院主持开展了“甘肃省干旱半干旱地区雨水集蓄利用试验”项目,率先在我国开展了雨水集蓄利用技术研究,研究目标主要是解决农村饮水问题,同时兼顾庭院经济发展。该项研究较为成功地解决了缺水地区的农村饮水问题,同时还对利用雨水发展农业的可行性做了一些初步分析和探讨。1989年起,率先在通渭县李店乡崔家河村高氟病区的39个农户中进行小规模庭院雨水集流典型示范,每户修建混凝土集流场113m2,一眼容积为20~35m3混凝土现浇蓄水窖。当地多年平均年降水量450mm,秋末每户集蓄雨水15~20m3,而未修建集流工程的农户水窖只蓄了3~5m3的雨水。示范解决了39户239人、60头大牲畜、309头(只)小牲畜的饮水困难,初步证明庭院雨水集流工程集雨效果良好,不仅可以解决旱区群众的饮水困难,还可以解决高氟病区群众的饮水问题。
在此基础上,“九五”国家科技攻关项目“节水农业技术研究与示范”专门设立了“人工汇集雨水利用技术研究”专题,将其研究范畴定位在利用雨水发展干旱、半干旱地区农业上,即通过雨水的汇集、存储和高效利用,促进当地农业生产。同时,“干旱半干旱地区集雨农业生产模式试验”,提出了大田作物在不同的保温、保墒条件下,采用滴灌、管灌、点浇等不同节水灌溉方法和经济合理的补灌水量、补灌时间以及日光温室蔬菜滴灌、喷洒条件下的灌溉制度与效益,提出了日光温室蔬菜合理的补灌水量、灌水次数、灌水历时等技术指标。自此,雨水集蓄利用开始向深层次开发、多元化利用方向发展。在利用小型微灌发展庭院经济、实施旱作农业补充灌溉等方面进行了有效尝试,亦取得了一定成效。
(二)第二阶段——示范应用时期
该阶段为20世纪90年代前期,主要开展雨水集蓄利用技术的试点示范工作。在试验研究取得初步成果的基础上,为了验证技术应用的实践效果,结合研究工作开展,在小范围典型示范的基础上,1990年,又在通渭、榆中、安定等县(区)进行小范围应用示范,示范推广庭院雨水集流工程各100户,1991年扩大到11个干旱县1700户,1992年又扩大到1万户。1993年,在定西、天水、平凉等10个市进一步开展大范围试点示范工作,使雨水集蓄利用从零星试点示范变成规模发展,从单项技术发展为农业综合集成技术,从传统集雨利用模式走向高效综合利用,从理论探讨、技术攻关走向技术集成与技术体系形成阶段,找出了一条干旱山区农业和社会经济发展的新路子,雨水集蓄利用全面展开。自此,雨水集蓄利用成了旱作农业区解决人畜饮用水困难,发展庭院经济,进行农作物补充灌溉,促进农业稳产增收的有效措施。截至1994年年底,全省累计推广庭院雨水集流工程2.786万户,修建混凝土、瓦类集流面239万m2,混凝土和水泥砂浆抹面蓄水窖2.2万眼,年户均蓄水23m3,全省庭院雨水集流工程年均蓄水64万m3,解决了旱区14.16万人、4.37万头大牲畜和13.93万头(只)小牲畜的饮水困难。
(三)第三阶段——推广利用时期
该阶段主要为20世纪90年代中后期,重点是开展雨水集蓄利用技术的推广利用工作,包括“121”雨水集流工程和集雨节灌工程。在经历了1995年的特大干旱以后,雨水集流工程的作用进一步凸显,使广大群众对雨水集蓄利用的认识更加深入,加之政府的扶持,极具规模的雨水集蓄利用工程开始实施,“人均一窖,人均半亩基本农田”“一园一窖”已成为干旱区群众普遍的奋斗目标。同时,前期的雨水集蓄利用试点示范工作带动了定西、天水、平凉等10个市雨水集蓄利用工作的迅速开展。另外,这一时期中国科学院兰州沙漠研究所在利用雨水集流技术,改善干旱地区生态环境和沙漠化治理方面也开展了部分工作。在甘肃省政府的大力倡导和科技人员的努力下,以雨水集蓄利用技术为依托,在甘肃中东部地区建立了初具规模的雨水集蓄利用工程技术模式——以现有屋顶、混凝土庭院、沥青路面、土质路面为主的集流面模式,以混凝土薄壳水窖和砂浆抹面水窖为主的蓄水模式,以解决人畜饮水、灌溉庭院经济为主的雨水利用模式。
1995年,通过甘肃省委、省政府联合发出号召,动员全社会、多渠道广泛集资,实施了甘肃省“121雨水集流工程”,取得了显著的经济效益和社会效益。在全省建成高标准集流面3716万m2,蓄水窖52万眼,稳定解决了131万人、118万头牲畜的饮水困难问题,同时发展庭院经济12万亩[1]。这一工程的实施是雨水集蓄利用技术在解决人畜饮水和发展庭院经济灌溉方面在甘肃省的全面应用和普及,拓展了水利建设的新领域,开辟了水资源利用的新途径,为同类地区进行雨水资源的持续开发和综合利用提供了十分成功的经验,对全球水资源的可持续利用和减缓世界用水危机具有指导意义。在成功实施“121雨水集流工程”,彻底解决干旱山区人畜饮水问题之后,1996年,甘肃省又组织实施了“集雨节灌工程”,至1999年年底累计建成集雨节灌水窖122.8万眼,发展节灌面积284万亩,集雨节灌已经成为促进当地农业生产发展的重要途径和有效措施。在此期间,出现了像秦安县刘坪、通渭县景木岔、安定区郭沟川等成功利用雨水发展农业灌溉的典型。
在甘肃雨水集蓄利用取得大量试验资料和应用成果之后,1999年承担了“九五”国家重大科技产业示范工程项目“天然降水富集利用类型区农业高效用水与产业化示范”课题研究工作。该课题紧紧围绕提高有限降水利用率和利用效率,形成农业高效用水技术体系开展工作,其核心是对集雨工程技术、高效灌溉技术、农业与生物技术、节水农机具及防渗新材料、运行管理模式等进行技术集成、创新研究及示范应用。该项目通过对降水资源高效利用技术的集成、组装、配套和创新,形成了完整的半干旱山区天然降水灌溉类型区农业高效用水技术体系,初步形成并建立了新的农业水资源利用模式,为水资源短缺地区发展农业生产开创了一条新途径,成果适宜在我国北方同类地区推广应用。
在雨水集蓄利用建设与运行管理过程中,甘肃省积累了许多宝贵的经验与教训。为了确保雨水利用技术的开展,进一步规范、标准、科学地推广应用雨水集蓄利用技术,甘肃省水利厅制定了甘肃省地方标准《甘肃省雨水集蓄利用工程技术标准》(DB 62/T 495—1997),规定了雨水集蓄利用工程的建设内容、适用范围、基本原则、设计、施工及管理运用要求,很好地指导了甘肃雨水集蓄利用工程的科学化、规范化、标准化规划设计、施工建设和运行管理过程。
(四)第四阶段——完善发展时期
该阶段主要为21世纪前10年,主要是雨水集蓄利用技术的完善发展时期。随着社会经济的发展、人口的不断增加和用水矛盾的日益突出,雨水集蓄利用的目的不再局限于传统的农村生活用水和农业生产。随着农业综合应用技术的不断发展,使得对有限降水资源的最大化收集、贮存和高效利用成为可能,雨水就地叠加利用技术、秋季覆膜保墒技术、塑料大棚雨水高效利用技术就是本阶段发展起来并被当地农民广泛采用的农业综合应用技术。
2001年7月,中国水利学会雨水利用专业委员会成立大会暨雨水利用国际学术交流会在兰州隆重召开。2003年3月,第三届世界水论坛在日本东京举行。在论坛展览会上,甘肃省水利科学研究院提出的“甘肃雨水利用行动”被选中为150个邀请赴日本参加展览的内容之一,获得该届水行动大赛特等奖,得到了国际社会的广泛认可。同年,商务部将“雨水集蓄利用技术”培训纳入国家对外技术援助计划,面向亚洲、非洲以及拉丁美洲发展中国家开展雨水集蓄利用技术培训工作。截至2014年,甘肃省已经向来自70多个发展中国家从事水资源开发利用和旱区农业开发的800名专业技术人员和管理工作者开展了技术培训。2006年,甘肃省水利科学研究院有关专家,结合甘肃省长期开展雨水集蓄利用技术研究以及举办国际培训班的经验,编著出版了英文专著《Rainwater Harvesting》(《雨水集蓄利用》),全面、系统地总结了中国雨水集蓄利用技术以及管理方面的经验,从而使这项富有创意的科研成果在已经取得社会效益、经济效益的同时,还进一步凸显了理论价值、学术价值以及在水资源保护利用领域独特的国际交流与合作价值。同年,国家科技支撑计划“雨水安全集蓄与利用技术装置及开发”项目由中国水利水电科学研究院与甘肃省水利科学研究院联合执行,其成果具有较高的理论水平和很强的实用价值,不仅对我国西北、华北等干旱、半干旱地区解决农村饮水具有重要指导作用,而且对雨水集蓄利用技术的进一步深入研究有着重大促进作用。该项目的部分研究成果列入了《水利部科技推广“十二五”规划》,并在甘肃省干旱缺水地区进行了推广利用,取得了很好的效果。2008年,国家重大水专项“西北村镇集雨饮用水安全保障适用技术研究与示范”项目由中国水利水电科学研究院与甘肃省水利科学研究院联合执行,完成示范户184户,受益人口900人。示范区建成运行后,无论是土建工程,还是净水系统,运行良好,示范区各用水户水量、水质均达到了农村安全饮用水标准,示范效果良好,当地群众纷纷表达了进一步推广利用该项技术的心愿。
(五)第五阶段——拓展提升时期
2010年至今,为雨水集蓄利用技术拓展提升时期。截至目前,随着雨水利用技术的发展,甘肃省对雨水资源的利用达到了一个空前的规模,对解决人畜饮水、发展农业灌溉和进行生态植被建设都产生了重大影响和促进作用,雨水集蓄利用已经成为甘肃省中东部地区干旱、半干旱地区发展农业生产、促进农村经济增长的重要支撑点。但与此同时,在开展雨水集蓄利用的过程中也出现了一些如规划不科学、设计不合理的现象,存在着各种各样的问题和不足,一定程度上制约了雨水集蓄利用技术和工程建设的发展。为了进一步规范雨水集蓄利用的政府行为,科学地指导雨水集蓄利用工程的实施过程,有必要在调查评价甘肃省雨水资源现状和开发利用现状的基础上,提出包括城市雨洪利用在内,与区域水资源利用实践和雨水资源利用潜力相匹配的雨水集蓄利用工程规划、设计、建设与管理运行决策与评价体系,不仅使雨水集蓄利用技术的再次提升成为必然,也为雨水集蓄利用第五阶段发展提出了更高要求。
自2009年以来,甘肃省相继承担完成了水利部科技推广计划“单户雨水安全集蓄与利用模式推广应用”“西北村镇集雨饮用水安全保障技术推广应用”等项目,对解决干旱、半干旱山区农村生活用水、缓解人畜饮水困难发挥了十分重要的作用,完成了“全国雨水集蓄利用评估”,全面系统地评估了全国开展雨水集蓄利用以来的项目实施进展、取得的效果和存在问题,为进一步完善雨水集蓄利用计划管理、组织实施雨水集蓄利用工程提供了可靠依据和重要支撑;完成了水利部“948”计划“黄土高原城市雨水综合利用技术研究”项目,建立了集城市绿化与防洪、农业高效用水、水土保持、水产养殖、回灌地下水、旅游景观、消遣休憩为一体的多功能示范区,总结提出了一套极具特色的雨水综合利用技术体系。2010年,中国灌溉排水发展中心、甘肃省水利科学研究院会同有关单位编制完成了《雨水集蓄利用工程技术规范》(GB/T 50596—2010),规范编制过程中总结了水利行业标准《雨水集蓄利用工程技术规范》(SL 267—2001)实施7年来的经验,吸取了国内外最新科研成果,针对存在的问题以及生产中提出的新要求,重点开展了雨水集蓄利用工程农村供水定额、雨水集蓄系统规模确定和雨水水质管理等专题研究。同时,广泛征求了全国有关设计、科研、生产厂家、管理等部门及专家和技术人员意见,为行业标准化工作管理提供了依据。同年,为了及时总结我国新时期雨水集蓄利用经验和成果,满足全面建设社会主义新农村对安全饮用水的要求,推动我国集雨补充灌溉事业的发展,中国灌排发展中心、甘肃省水利科学研究院、北京市水利科学研究院、内蒙古自治区水利科学研究院、河北农业大学、贵州省水利科学研究院等单位的专家,联合编写出版了农田水利工程技术培训教材《雨水集蓄利用工程技术》,对我国雨水集蓄利用工程建设和管理提供了技术参考。2011年,甘肃省水利科学研究院结合科学技术部、联合国环境署非洲水行动计划“非洲典型国家水资源利用技术开发应用与示范研究”项目的执行,提出了《肯尼亚雨水集蓄利用规划》,针对非洲相关国家和区域实际编写了《水资源规划管理与雨水利用技术培训教材》《非洲(尼日利亚)雨水利用培训教材》,并在肯尼亚、阿尔及利亚、尼日利亚等国家建立了非洲雨水利用与农村安全饮水技术开发合作与应用示范区,促进了非洲国家水资源领域的能力建设,为深化中非在水资源开发利用领域的合作提供了重要支撑。
同时,为促进雨水集蓄利用的国际交流和示范推广,甘肃省水利科学研究院朱强、李元红和新西兰的约翰·高德(John Gould)等三位专家联合撰写了英文专著《Every Last Drop》(《珍惜每一滴水》)。该书以甘肃省为例,系统介绍了我国雨水集蓄利用的实施背景、发展规模、工程建造、技术创新等内容,描绘了旱区群众通过雨水集蓄利用摆脱生产生活困境、走上脱贫致富道路的生动画面,并针对我国雨水集蓄利用面临的主要问题和挑战提出了可行性建议和下一步研究方向。该书既是介绍雨水集蓄利用技术的工具书和参考书,也是宣传节约用水的科普知识读本,引起了国内外读者的广泛关注。该书的出版,不仅对我国雨水集蓄利用发展起到了积极的推广、促进作用,而且对深化水资源节约保护宣传教育也具有十分重要的参考价值和启迪意义。2014年,为进一步促进雨水集蓄利用技术的国际合作交流与技术推广,科技部授予甘肃省水利科学研究院“雨水资源化与水资源高效利用示范型国际科技合作基地”,为继续围绕水资源高效利用、节水灌溉、雨水集蓄利用等领域在国内外开展合作研究与示范提供了十分重要的科技平台。
综上所述,甘肃省在雨水集蓄利用方面的探索和实践,使人们清楚地认识到雨水集蓄利用是缓解水资源不足的重要手段,是解决干旱、半干旱地区人畜饮水、发展旱作农业、恢复生态植被的有效途径,是帮助人民群众摆脱贫困、发展农村经济的基础保障。依托雨水集蓄利用技术形成、示范应用、推广利用、完善发展和拓展提升等五个阶段的发展,通过理论探索、体系完善,先后形成了雨水资源化技术、雨水集蓄利用技术、农业高效用水技术及雨水集蓄利用综合技术体系与利用模式,很好地指导了雨水集蓄利用的实践过程,为世界雨水集蓄利用技术发展奠定了坚实的基础。在某种意义上甚至可以说,甘肃当代雨水集蓄利用实践过程引领了中国雨水利用的发展方向,是中国雨水集蓄利用的奠基者、开拓者和引领者。