低碳视角下北方农村庭院雨水集蓄利用模式探讨

赵雪妍，王丹，陈映珠，徐蔚，石洋硕

（东北林业大学园林学院 黑龙江，哈尔滨 150006）

引言

我国作为农业大国，水资源是乡村生产生活生态的基础性资源，“十四五”规划提出开展农村人居环境整治活动，稳步解决乡村黑臭水体等环境问题。2022年中央一号文件中也强调，要推进农村的生活污水治理，推进小型化生态治理以及污水化资源的利用[1]。现阶段我国正在加强农业节水管理，将“海绵城市”体系逐步用于农村的生态建设中，但对农村的庭院和农宅等分散宅基地关注不够，对院落式雨水利用推进较少。

本文通过对北方的雨水以及水环境的分析，研究北方农村庭院的蓄水模式，总结问题并提出相应的建议，为推进北方农村庭院雨水利用和庭院的低碳优化发展提供参考。

1 北方地区水资源现状

按照我国四大地理区域划分，北方地区主要包括关中、关东、华北和东北四个地区。北方水资源现有条件并不优越。受气候影响，北方雨水季节性分布不均、阶段性旱涝明显。干旱现象常有发生，春旱更为严重，对农业发展造成了一定的影响。北方作为人口和农业大省，家庭和农业用水总体上都呈现实际大于承载的现象。此外，由于各类开发建设，加上人们节水和环保意识薄弱，使现有水环境变得更加恶劣，在多方面的压力下，导致水资源的开发利用缺少优势，难度较大。

2 农村庭院的用水现状和雨水利用方式

农村庭院用水情况综合雨水的利用模式直接反映出院落内整体水资源使用现状和村民们的用水意识。

2.1 农村庭院用水现状

2.1.1 主要用水方式

我国北方农村供水工程水源主要来自地下水，通过集中式、二次供水和分散式供水模式对村民用水进行供应。现有北方农村庭院中主要用水方式有自来水和井水。集中式供水是水源直接到各村的供水站或公共取水点，二次供水是各家用的自来水。自来水是现在农村家庭常用的用水方式，目前全国农村的自来水普及率可达84%[2]，自来水引进农村后，一是人们不注意节约用水，造成了不必要的浪费；二是过于在意用水的费用，出现自来水管闲置的情况。分散式供水是村民直接从水源取水，如井水、泉水、河水等。在自来水引进之前，压水井是北方地区农村家庭最常见的用水方式，现在村民的用水也多是自来水和水井共同结合使用。

2.1.2 主要用水途径

庭院内的家庭经营活动丰富，水是庭院各类活动正常运转的主要资源，庭院用水途径大致可以包括以下四个方面：

第一，用于灌溉。庭院内用于种植的水占比较大，在季节性降雨分布不均时，还易受到内涝干旱等影响，对此，需要探究更全面的用水模式。

第二，用于畜牧养殖。家禽牲畜喂养需要用水，鸡舍、牛棚等需要用水进行定期清理。如果不注意卫生，会滋生细菌病毒，长时间会使人畜的健康问题都受到威胁。

第三，用于加工生产等。经营作坊和企业，这些需要大量用水，加工食品等作坊对用水标准会更高。

第四，用于生活活动。洗漱、冲洗车辆这种日常生活中，提高院落生活品质，但目前庭院环境整治工作不到位，用水状况不容乐观。

2.2 农村庭院雨水利用方式

北方农村庭院内雨水收集，主要是利用屋顶、场院、坡面、草坪和棚顶等来进行集雨，其中屋面和场院集雨是现阶段家庭中最为常用的集雨方式。

2.2.1 屋面集雨方式

北方农宅屋面坡屋顶居多，坡面斜度适于雨水的收集。人们用水桶、水缸或更简便的容器，对屋面雨水进行简易的回收利用。收集后的雨水往往没有其它更深层次处理便直接使用，这使收集的雨水混有空气中污染物和屋面杂质，得到的雨水浑浊有异味，水质较差。

2.2.2 场院集雨方式

为了收集更多且更有效的拦蓄雨水，人们会在庭院内修建集雨设施，像水窖、水池等，通过调整地面坡度，雨水径流，将雨水汇聚到蓄水装置中进行储存。现阶段农村地面材料多如地砖，石板这一类地面径流系数小的材质，不利于雨水集蓄，其次农村旱厕改造还不够彻底，再加上院内堆砌的杂物，容易造成污染，这使流到蓄水装置里的雨水质量大大下降。

3 农村庭院雨水集蓄利用模式存在的问题

通过对北方地区水资源以及农村庭院的用水综合现状的整理和分析，总结出了以下北方农村庭院雨水利用模式发展所存在的问题。

3.1 国家及各地政府缺少对于乡村家庭型雨水利用方式的关注和政策支持

现阶段，国家及各地政府所推进的水利工程已经解决了一部分城乡用水问题，但整体造价高，操作难度大，且多以大型工程为主，小型化空间利用较少。因此，国家可以加强此方面的政策导向，调动乡镇政府开展相关工作，提高厂家对于雨水设施生产积极性[3]，从每家每户出发，大力发展农村庭院雨水集蓄利用。

3.2 缺少适于庭院使用的专业化雨水收集处理装置

现有农村集雨模式，存在传统化，利用效率低，水质差等问题，缺少技术型、专业化的雨水收集处理装置。

3.3 雨水收集受限较多，庭院环境对其影响较大

通过对现有雨水收集情况分析，可以看到无论是屋面还是场院等集水模式，都会受到降水量，院落环境的影响，现有收集模式污染程度较高，所收集雨水可利用方面受到限制。

3.4 雨水收集利用模式单一化，缺少综合性的发展

庭院内雨水利用模式大多还停留在简单直接利用方面，收益与效果不明显。对此，我们需要综合考虑雨水利用模式，尝试与庭院内的其它资源综合使用。

4 农村庭院雨水集蓄利用模式的优化策略

针对北方农村用水情况和对现有问题的思考，本文提出保留原有“屋面”和“场院”集雨模式，并对其所用方法进行改进优化，并提出更贴合时代发展和乡村建设的“雨水利用下的庭院多元综合发展模式”策略。

4.1 屋面集雨模式

4.1.1 对传统屋面集雨模式进行改造

传统收集模式是直接接收降水，收集的雨水有杂质且收集效率不高。设想我们可以在屋檐外围固定整圈的引水管道，在引水管道中安入过滤纱网，对初期雨水中混入的如落叶，沙石等大杂质进行简单阻隔，并在引水管和储水装置的水流出口处，放置简易小型的净化装置，只需利用鹅卵石—石英砂—活性炭，这一简单净化层就可以得到用于生活的水。

4.1.2 使用屋顶雨水收集处理装置

本文团队设计了小型、安装方便的屋顶雨水收集处理装置，如图1所示，装置的工作流程大致如下：

图1 屋顶雨水收集处理装置

整个装置的收集处理过程包括初期雨水收集—预处理—净化三个阶段。首先通过电动阀门和液位传感器的感应，将收集到一定容量后的初期雨水排出，排出后触发预处理的电动阀门，雨水流进预处理罐，通过粗滤网等，对大体积杂质进行过滤处理。最后，经过前两道流程，再流入净化装置的雨水已是较好的水质，不同净化程度的净化层，通过鹅卵石层—石英砂层—活性炭层—前PP 棉层—前活性炭层—后PP 棉层—RO 膜层—后活性炭层可以将雨水处理为生活用水以及烧开处理后即可饮用的合格饮用水。整体工作原理简单，把初期雨水单独收集，再进行处理和净化，缓解雨水后期净化压力，提高净化层寿命，降低装置和净化成本，适用于农村庭院进行集雨。

4.2 场院集雨模式

可以在庭院内实现生态的雨水集蓄模式，对地面的雨水进行收集利用，其余的地面雨水通过渗透等再继续回馈到地下水。

4.2.1 小型庭院雨水花园

雨水花园对雨水集蓄以及生态景观打造都有显著的效果。对于农村庭院来讲，我们可以将院子内需要景观效果或是空闲的绿地，改造成小型的雨水花园或生态池，雨水花园从上到下，一般由蓄水层—覆盖层—种植土壤层—砂层—砾石层组成[4]，通过上层洼坑集蓄雨水，下层土壤增加雨水入渗，使地表积水减少，并过滤较脏雨水，积蓄的雨水供给植物利用，种养的植物吸附空气中的污染物，带来更多生态效益，提升居住环境。对于植物选择需要耐旱耐碱耐寒，以便院落的雨水可以长期使用下去。

4.2.2 透水地面

近些年，透水地面的利用率在城市中大大提高。对于庭院的建设，也可以采取地面铺设透水材质来进行雨水的收集，尘土的吸附。庭院地面面积相对较小，易于承担透水材质的价格。对此，庭院地面可以适当采用透水的带孔砖，碎石，透水性混凝土地面等，以此来控制地面积水，有效补充地下水，夏天可以降低地面的温度，使地面更加凉爽。

4.3 基于雨水利用的庭院多元（综合）模式

4.3.1 “庭院经济+雨水收集”综合模式

综合全村的生态、产业等要素，有效进行雨水收集和储存，使农民在继承、改善和发展传统的家庭“副业”的基础上，充分利用家庭院落的水平垂直空间，打造低碳生态庭院[5]。运用农村剩余劳动力和现有的生产资料，综合配置和开发可利用的自然与社会资源，实现较高的经济、社会和生态效益。助力乡村振兴、农业现代化，实现建设“美丽宜居”的乡村。

4.3.2 “阳光—雨水收集—粮食作物—畜禽—沼”绿色循环模式

北方地区绿色资源丰富，在庭院内可以综合各类要素形成绿色循环体系，通过太阳蓄力发电，带动雨水收集装置，利用收集的雨水为粮食作物的生长提供所需的条件，减轻用水负担，提高粮食作物的种植效益，并促进北方特色经济作物的种植，同时从作物中得到的茎叶可以作为饲料用于喂养禽畜，得到的禽畜粪尿作为固体废弃物加入到沼气池的循环体系中，最终形成物质间的绿色循环。

5 总结

在建设美丽宜居乡村，完善农民闲置宅基地的大背景下，助力乡村振兴发展庭院经济势不可挡，低碳绿色发展下可再生环保资源利用将日渐成为主流，雨水仍是重要的一项，通过对雨水的收集利用，可避免自然资源的浪费，在用水方面为农民减轻负担，发展更多的经营活动，且可以较好的调节雨水，有效改善雨水径流污染，利用可再生资源，最终形成良性循环，带动整体促进共同富裕。