不同的國(guó)家和地區(qū)在水源收集、地表水存儲(chǔ)和地下水交換方面有著不同的技術(shù)和傳統(tǒng)。水源收集在干旱和半干旱地區(qū)尤為重要,即使在特別干旱的時(shí)期,大范圍的水源收集措施,也能緩解水資源緊張局面。
將水源收集作為策略性工具
水源收集并非新觀點(diǎn),但卻是最近在各國(guó)政府、國(guó)際非政府組織,以及很多革新社區(qū)的努力下,作為干旱情況下的水資源管理舉措出現(xiàn)的。印度、巴基斯坦、伊朗等缺水國(guó)家的成功實(shí)踐表明,水源收集措施有許多優(yōu)點(diǎn),這種當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的水源能夠滿足家庭和農(nóng)畜使用、提供更多的灌溉用水、增加地下水的交換、減少暴雨洪水危害、有利于城市防洪和防止海濱地區(qū)咸水入浸地下。
年平均降雨量在300毫米以下的地區(qū)通常被視為嚴(yán)重干旱地區(qū),但一些年平均降雨量超過(guò)1000毫米的赤道地區(qū)也頻繁經(jīng)歷干旱。這不完全因?yàn)槿鄙俳涤炅?,而是缺乏持續(xù)管理水資源和有效使用可獲得水源的能力。
水源收集就是從大的流域范圍收集降雨或者徑流,而用于一個(gè)較小的目標(biāo)地區(qū)的過(guò)程。水源收集常發(fā)生于降雨在時(shí)間方面是季節(jié)性分布、但是不足以平衡農(nóng)作物的蒸散發(fā)的地區(qū)。被收集的水量可以直接用于附近農(nóng)田的灌溉,或者存儲(chǔ)于某種設(shè)施之中、供家庭使用,或者灌溉莊稼。水源收集只有在那些冬季降雨不少于100毫米和夏季降雨不少于250毫米的地區(qū)才適合進(jìn)行。
水資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)給地表徑流和地下水安全帶來(lái)了危機(jī),水源收集則可以充分利用被忽略了的雨水和洪水。很多研究表明,重新分配流域面積的1%~5%,用以進(jìn)行水量收集就能滿足缺水地區(qū)的水需求。
水源收集和保持技術(shù)
水源收集所獲得的水量能夠滿足人們的基本生活用水,也能增加糧食生產(chǎn)和城鄉(xiāng)居民生活的安全。研究者對(duì)世界范圍的源頭水量收集進(jìn)行了研究,包括田間收集、壤中水收集、山坡收集、溝渠收集等。南亞干旱地區(qū)或者水缺乏地區(qū)通常通過(guò)以下方式進(jìn)行水源收集:
——地下水窖。地下水窖是印度、巴基斯坦、斯里蘭卡、中國(guó)和其他很多國(guó)家干旱地區(qū)經(jīng)常采用的雨水收集技術(shù),通常用來(lái)收集和存儲(chǔ)地表徑流。幾乎每個(gè)家庭、學(xué)校和宗教地點(diǎn)都可以建造地下水窖,以滿足飲用水的需要。一般水窖直徑3米~5米,底面和側(cè)壁可用水泥層阻水。
——鄉(xiāng)村水塘。鄉(xiāng)村中小型水塘能收集微弱降雨形成的徑流,可以滿足人們的生活用水和家畜用水等。水塘可持續(xù)供水的時(shí)間從兩個(gè)月到1年不等,主要取決于積水面的特征和降雨強(qiáng)度。這些水塘的水也可以通過(guò)滲透井滲透到地下,對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)充。在印度的Gu-jarat地區(qū),2.25公頃的積水面上建造了一個(gè)1.5萬(wàn)立方米的水塘,一個(gè)雨季能交換1萬(wàn)立方米的水體進(jìn)入地下。在巴基斯坦的Cholistan地區(qū)約建設(shè)了1500個(gè)大小不一的水塘,以滿足村民生活用水和家畜飲水。由于這些水塘并沒(méi)有經(jīng)過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和建造,所以水量下滲和蒸發(fā)嚴(yán)重。
——自然河流上的擋水物。這是河流中一系列的擋水結(jié)構(gòu),以保證河流在干旱的時(shí)候總有一部分水存于河槽,以進(jìn)行地下水交換,河流中的地表水被鎖定在相鄰的兩個(gè)擋水物之間,擋水物形似微小水壩,阻止河水往下流,確保河流與地下水交換的動(dòng)態(tài)平衡,以緩解旱情。
——滲透水塔。滲透水塔通常建于小河流,但有足夠多的徑流來(lái)補(bǔ)充水塔中的水,水塔中的水全部用來(lái)進(jìn)行地下水交換,以保證干旱時(shí)土地的濕潤(rùn)。與普通的水塘相比,水塔有更強(qiáng)的水土保持能力,因?yàn)樗难a(bǔ)水和下滲主要發(fā)生于雨季,這時(shí)候的蒸發(fā)速率只是普通水塘的一半。如果建筑地點(diǎn)合適,水塔的下滲地下水的速率會(huì)提高。
——地下?lián)跛畨?。地下?lián)跛畨问侨乐辛髯詈玫氖占问?,地下水壩通過(guò)壤中自然的水文過(guò)程將土壤中的水流導(dǎo)流到河谷的泥沙中,這樣的地下?lián)跛畨魏苋菀捉ㄔ?,不?huì)被洪水破壞,一般也不存在河流管理方面的問(wèn)題。印度Jodhwr地區(qū)在季節(jié)性河流上修建地下水壩,將水流導(dǎo)流到距河300米的水井,解決了500多村民的飲用水問(wèn)題。
——城市地區(qū)的雨水收集。城市地區(qū)的水源收集包括:房頂雨水收集、城市暴雨收集和社區(qū)建筑物之間的出流收集。這些被收集的水源可以用來(lái)進(jìn)行地下水交換,即將這些水源補(bǔ)充到地下,保證干旱時(shí)的土地濕潤(rùn)。有些國(guó)家的建筑規(guī)范要求當(dāng)房頂面積達(dá)到一定程度時(shí)必須進(jìn)行雨水收集設(shè)計(jì)。印度新德里的一個(gè)雨水收集點(diǎn)房頂面積為3110平方米,在2000年雨季收集到3000立方米的水體。
很多基于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水源收集成功地減少了旱災(zāi)所造成的損失。研究表明,通過(guò)大范圍的水源收集,即使在嚴(yán)重的旱災(zāi)時(shí)也能減少旱災(zāi)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)損失,但水源收集要作為減少旱災(zāi)的策略性工具,仍需要制定不同級(jí)別的政策、機(jī)制和體制,包括用戶級(jí)、流域級(jí)、社區(qū)級(jí)、城市級(jí)和國(guó)家級(jí)等。