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城市乡村都可应用的N种雨水收集设施

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无需高新的技术和昂贵的设备,在用心观察自然、遵循雨水收集八个原则的基础上,仅仅用泥土、石块、水管等简单的材料,我们就能建造出大多雨水收集设施。而这些设施应用范围很广,从城市公园、社区、校园到乡村的家庭、农场、牧场都可使用,对于生态景区、人工造林来说也是大有助益。

本文中的雨水收集设施(除了储水罐以外)目的都是让雨水渗入土壤,把土壤当做庞大的储水库,所以,设计时需避免积水,最好让收集的雨水能在12小时内渗入地下,以免蚊虫滋生,并且都需定期观察、维护和调整。文中示意图为了简便清晰,大多未画出植物,但我们还需注意,实际上这些设施当中或周边都必须种植植物才有意义。本文仅为简略介绍,任何雨水收集设施都需因地制宜,实践时建议咨询专业人士。

篇幅所限,这里对于梯田、池塘、小型水库等常见设施就不特别介绍了,但这些不同设施相互结合使用,效果才更好。文末列有推荐书籍供参考,也欢迎大家分享更多资源。

小洼地

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小洼地适用于缓坡或很平坦、且地表径流量较小的地方,比如人行道边沿、绿化景观、停车场周边的种植区等。如果要用在径流较集中的区域,则需要多个小洼地组合,并将其用溢流道相连。

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建造方法:挖出一个浅洼地,将挖出的泥土堆放在下坡侧和洼地的两侧,形成一个厚厚的、新月形的,略微倾斜的护堤。其规模可大可小,这根据地形和植物用水需求来定。小洼地的上坡侧是敞开的,以吸纳水流。压实护堤以防其被水冲垮。护堤用石块或地被植物覆盖,以进一步固土。不要压实洼地底部,因为这会妨碍水渗透。洼地底部可以是平坦的,以均匀分散雨水,或者略微呈碗状凹陷,以在需要的地方聚积水。在一些地区,可能需要在小洼地附近建造石块加固的溢流道来导出溢流。种植地被植物并使用天然覆盖物,能促进雨水的快速渗透。

多样化应用:

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△多个小洼地组合,形成更长的水流路径,促进更多雨水渗透到土壤中。这适用于地表径流稍大的地区。但可能需要对溢流区采取更多的固土措施。

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△在山脊两侧建造小洼地,拦截流下的雨水。这些小洼地沿着等高线建造,洼地的上坡侧位于同一高度。

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△在道路附近建造小洼地。路面比小洼地底部略高,即可收集排水。

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△设计停车场的地表坡度朝向,以将雨水引向小洼地,而种植在小洼地中和周边的树木将能为停车场遮阴。在停车区和种植区的交界处,铺设带有开口的路缘石,这样即能防止车辆停入种植区,同时又能允许水流通过。

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△在很平坦的种植区,可建造多个没有护堤的圆形洼地,并用溢流道将其连接。圆形洼地最外沿的直径最好是成熟树木树冠直径的1.5倍以上。当然,即便做一个较小的洼地,也比完全没有洼地要好得多。

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△对于需排水良好的树木,小洼地不是建在树根周围,而是距离树有一定距离的地方,这样树根既可以吸收到小洼地收集的水分,又不至于受涝。

等高线洼沟

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等高线洼沟是沿着等高线挖掘的、在下坡侧有护堤的浅沟。详细介绍请点击文章“等高线洼沟——最庞大的雨水储存库,就在我们脚下”,这里介绍两种不同的应用:

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△无护堤的等高线洼沟:在平缓的斜坡上,沿着等高线挖掘宽而平缓的洼沟,不需做护堤,这也能收集雨水,虽然集水容量较小,但外观看上去不明显,适合对景观要求较高的地方。

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△在缓坡上的、比较宽的排水道内,可建造一系列小型的等高线洼沟,减缓排水道内的水流速度。

导流洼沟

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跟等高线洼沟不同的是,导流洼沟跟等高线之间有一个很小的夹角,因此既能缓慢地向下坡引导雨水,又能使水渗入土中、滋养植被,同时防止土壤侵蚀、降低雨水流速,并最终将多余的雨水排放到安全区域,比如湿地。

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导流洼沟可用于中等大小流域的缓坡地,如公园、大型景观区域、开放空间等。大型的导流洼沟应该至少与建筑地基保持3米以上的距离。

建造方法与等高线洼沟类似。同样,也要在护堤上种树和灌木,以根系固土,并让落叶成为天然覆盖物。还可在较大的导流洼沟内建造一系列浅洼地,以进一步降低雨水流速,并在土壤中保留更多的水。如果有部分导流洼沟经过坡度较大的斜坡,则可用石块来加固。如果所在流域规模较大,则可能需要溢流道。

多样化应用:

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△路面挡水带+口袋形洼地:在下坡道路上,在路面安装平缓的挡水带,将其当做导流洼沟使用,拦截雨水。挡水带应稍微偏离等高线,以将水引向相邻的口袋型的洼地。确保挡水带的形状要很缓和,以避免对车辆行人造成太大影响。路面和洼地的交界处落差要比较平缓,使水能缓缓流入并布满整片洼地。

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△新建停车场时,可设计特定的坡度朝向,并与导流洼沟和小洼地结合,将雨水从硬化地面导入种植区。而在已有的停车场,可参考导流洼沟的设计,安装导流减速带(如上图),将水拦截并引入种植区。硬化地面和种植区交界处要铺设有开口的路缘石,以允许水流通过。

法式排水沟

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法式排水沟是一种填满石块的深沟渠,能促进雨水迅速渗入沟渠的侧面、末端和底部的土壤中。

因为填满了石块,其容纳的水流量较小,但营造了水平的地面,方便人们走动(但不能承受车辆的重量)。根据其大小不同,法式排水沟可拦截低到中等流量的水流。它通常用于平缓至中等坡度,主要的限制条件是,只能从沉积物相对较少的地方(如停车场、屋顶、人行道或植被稳定的区域)接收雨水。与其他雨水收集设施一样,法式排水沟应设置在距离建筑物地基至少3米的地方。

建造方法:挖一条深沟,用砾石或鹅卵石填至与地面齐平。相比有棱角的石头,用圆形大石块能留出更多孔隙空间,即能容纳更多雨水。可沿着等高线建造以拦截水流,或者也可与等高线垂直,以缓慢地向坡下输水。为了减少泥沙堆积,在排水沟周围和顶部可放置过滤网,或在其上坡侧建造小洼地,以拦截泥沙、使其沉淀。当然,种植地被植物也有助于固土。

多样化应用:

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△使用地下管道将雨水或灰水引至法式排水沟。输水用无孔的水管,而在法式排水沟内,则埋放多孔管,让水均匀流出并渗入土壤。注意在内部安装水管后,排水沟顶部就不能承受重载。

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△在树木周围,可建造圆柱体形状的法式排水沟,这样雨水会渗透到土壤深处,鼓励树木往深处扎根。

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△法式排水沟的底部可稍微倾斜,将水引向特定的地点,并且可有多个分支,将水引向不同的种植区。

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△修建与道路相结合的法式排水沟,以保持行走面相对水平,同时将雨水安全地导向附近的植被。石块表面必须平缓稳定,以免行人绊倒。

石笼

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石笼就像是小型的、可透水而不是全封闭的水坝,以层层堆叠的石块作为坝墙,以钢丝网加固石块防止其被冲走。这些石块没有用水泥黏合,因而可透水。在小型溪流上,设置这种半渗透性的屏障,能减缓水流,防止或修复上游的侵蚀问题,拦截水中的碎石和沉积物,并且促进雨水渗入周边的土壤。石笼在使用过程中会被沉积物慢慢填满,形成梯田一般的构造。

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注:比较适合建造石笼的小型溪流的流域面积应小于1.6公顷,和/或百年最大流量小于0.57立方米/秒。很多这样的溪流可能是季节性的,即雨季时才会有少量水流。如果要在更大的流域或水流量更大的溪流建造石笼,需进一步咨询专业人士。

石笼应位于溪流形状比较直的位置,不可位于弯道或紧邻弯道的下游处。石笼并非越大越好,不要建造高于1米的石笼。更适合的做法是,在上游处,建造较多的、规模较小的石笼,以在上游处就促进更多水分渗入地下。

浅至中等坡度的、较为稳固的堤岸才能使石笼的结构稳固。沙质堤岸的结构强度一般不足以支撑石笼。设计不良或结构不合适的石笼可能在水流大时坍塌,弊大于利,因此应谨慎使用,并咨询专业人员。

建造方法:确定位置后,开挖一条垂直于溪流走向的沟渠,溪流底部挖30-45厘米深,两侧堤岸也要挖出30-45厘米深的固定处,以将石笼固定到位。将挖出的泥土放在上游,但不要完全阻挡水流。在开挖的沟渠底部放置一段足够长的钢丝网(可买到石笼专用的镀锌网),将15-30厘米直径的、多棱角的石块小心地放入钢丝网框架中,堆积成稳定的结构。多棱角的石块可相互固定,形成比圆形石块更稳定的结构。最后将钢丝网包裹在石块结构的顶部,并将钢丝网紧密固定。

石笼的顶面应有一定斜度,靠堤岸处稍高,在石笼中心处较低。这样,溢流就能集中在中间位置。在石笼下游侧,需要用石块建造平坦的护坡。护坡厚度应该是所用到的石块直径的两倍,护坡宽度应与石笼本身宽度相同,以缓冲水流的冲击力。护坡在下游侧延伸的距离至少是石笼高度的两到三倍,且同样需要用钢丝网固定、并将护坡和石笼的钢丝网相连。我们在市面上可购买到预制好的石笼框架。

节制坝

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节制坝和石笼很类似,但不需钢丝网加固,仅仅是用石块堆积起来的。最简单的节制坝只有一层石块,也会有减缓水流的效果,当然,也可建造多层石块的构造。

跟石笼相比,节制坝的好处是更容易找到本地材料,节省了成本,且无需担心钢丝网被腐蚀损坏的问题。但是相应的也有一些限制,即其稳固性较差,可应对的水流量更小,只可用于季节性的溪流,且最好尽量建在很靠近上游处的地方,以保持适当的小规模。这就再次提醒了我们雨水收集的原则之一“从地势高处开始”。

沙漠中的节制坝,营造出了一片绿洲

沙漠中的节制坝,营造出了一片绿洲

有的节制坝是用粗树枝、废弃木料或秸秆堆做成——似乎是在模仿河狸们修建水坝的做法。不论选择何种材料,石笼和节制坝的目的都是要让水流减缓并通过,而不是完全拦截水流。

另外还有一种可用于建造石笼或节制坝的材料就是建筑垃圾——混凝土碎块。它的持久性和石块相当,而且如果设计巧妙,再加上水生植物作为掩饰,外观并不难看。

储水罐

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储水罐主要用于收集来自屋顶的雨水。市面上已有出售各种形状、材料和尺寸的储水罐,常见的是塑料和金属制的。我们也可以自己动手,用在钢丝网上糊水泥的方式(ferrocement)来制作储水罐,钢丝网可起到很好的加固抗拉作用,减少所需的水泥用量。

钢丝网水泥储水罐制作中

钢丝网水泥储水罐制作中

根据屋顶面积、降雨量、空间大小和所需用水量等具体条件,可确定适当的储水罐容积。在不易沉降、侵蚀的区域,将储水罐安放在水平地基上。除了储存水外,储水罐还可发挥多种功能,如遮阳、作为院墙的一部分,或调节气温等。其位置越高,可用的重力给水压力就越大,当然地基建设也更费时。或者也可用增压泵供水,将收集的雨水用作家用或灌溉。

储水罐本身需要是不透明的,且用不透明材料做顶盖,以防止蒸发和藻类生长。储水罐内部的设计应便于定期检查和维护。必须对落水管、入水口和出水口进行屏蔽,以防止蚊子、其他小动物和枯枝落叶等杂物进入水箱。檐沟必须定期清洗。将出水管设置在水箱底部上方的十几厘米处,以使杂质沉淀在底部。

所有储水罐都需要一个流量等于或大于入水管的溢流管。溢流管应能够被动运行(即水量过多时自动排水,不依赖于水泵)。可将溢流水引至池塘、相邻的水箱、法式排水沟或其他远离建筑物的、需要用水的位置。也有人选择在地下建造储水池,这节省了占地面积,但建造过程也很复杂,且无法用重力压供水。

储水罐是一个很大的储热体,能够营造气温相对稳定的微气候,其周围很适合种植植物,而植物也会为储水罐遮阴、并起到美化作用。

储水罐既能单独建造,也可以串联起来。串联的方式有两种,一是让一个储水罐的溢流水注入相邻的储水罐,或者在底部连接,以保持所有储水罐的水位相同。

减少硬化地面及使用透水性铺装

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从一般观念来看,减少硬化地面似乎不能算是雨水收集设施,但它确实能够对促进雨水下渗、改善城市环境起到非常大的作用。对于必须铺设路面的地方,现在市面上已经有很多透水性铺装可供选择。透水性铺装可减少城市绿化的灌溉需水量,而且能让植物根系有更多呼吸空间,为土壤微生物留出生存繁衍的栖息地。透水性铺装比较适合用在建筑物密集、土地稀缺、且车辆行驶不频繁的地方,铺设好后的地表最好比周围的地面略高,防止因为底部土壤排水性不好而造成路面下陷或移位的问题。这也会防止周围的水流带来太多沉积物,堵住用于透水的孔隙。

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在城市公园、社区花园等绿化集中、没有车辆行驶的地方,还可用碎木片等天然覆盖物来铺设小径,代替硬砖或水泥路面,覆盖物能促使雨水下渗,而且走上去感觉松软舒适。绿化维护时修剪枝条产生的废弃物即可就地打碎做成小径覆盖物。

译者的话

当提到如何应对水资源短缺的问题,仅仅谈论和实践“节约用水”还远远不够。一旦当我们尝试去设计一个雨水收集系统,就会很容易意识到,解决问题还需从根源处着手。习惯的生活方式和景观之中,有太多值得打上问号的地方。我们有能力做到的比自己想象的要多得多。气候变化和环境污染问题的确是全球性的,看似过于庞大、个人无能为力,但其实,我们必须也只能从本地开始去一点点解决问题。

如果刚刚迈出行动的步伐,不必为缺乏专业技能而过于担心,也不需勉强自己一下子做太多。学习和探索也许缓慢,但只要我们能从心底意识到,原来水与生命的关系是如此实在,原来万物生灵都经由水的循环而紧密相连,原来我们所做的一切是那么直接又深远地影响着彼此,那么,我们的实践就是走在正确的方向上了。

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信息来源/推荐阅读:

City of Tucson Water Harvesting Guidance Manual

Rainwater Harvesting for Drylands and Beyond

国内可购买的书籍:《留住雨水 利用雨洪》、《把雨水带回家》、《实用朴门农艺》

图文来源:有机会

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