水资源短缺已成为制约我国许多地区农业可持续发展的突出瓶颈，尤其在面对气候变化带来的降水不确定性时更为突出。有效收集和利用自然降水，对保障农业用水、减轻灾害风险意义重大。因此，深入探究如何科学设计并有效应用此类系统，显得尤为迫切。本文通过梳理农业水利工程中雨水收集与利用系统的价值、优化设计及应用，可为促进农业水资源的高效运用提供有益参考。

　　我国人均水资源所占比例偏低，加之受气候条件的影响，每年都会有很多地区发生干旱，导致水资源问题进一步加重，对农业生产造成了一定的影响，进而威胁国家农业经济和粮食安全。由此可见，作为农业大国，我国需要重视农业生产水资源的使用问题，寻找能够提高水资源利用效率的有效途径，最大限度地发挥水资源的价值，提升农业生产质量和产量，为农业经济和粮食安全提供保障。

农业水利工程中雨水收集与利用系统的重要性

缓解区域水资源短缺压力

　　当下，许多农业区域正经受着日益严峻的水资源短缺挑战，传统水源供给往往难以满足需求。雨水收集利用系统，正是应对这一挑战的有效手段。它将原本可能白白流失的自然降水，通过工程措施汇集存储起来，转化为宝贵的可用水源。特别在干旱季节或降水偏少年份，系统收集储存的雨水能够成为重要的补充水源，直接用于农田灌溉或补充地下水。这有效减少了对有限的地表水与地下水的过度依赖和开采压力。雨水资源化利用，相当于在区域内开辟了新的水源途径，增加了水资源总量。对于降水季节性分布不均的地区，雨季蓄水旱季用，显著缓解了用水高峰期的供需矛盾。从长远来看，开发利用本地雨水资源，是缓解区域性缺水、支撑农业可持续发展的必然选择。

保障农业生产灌溉用水需求

　　在农业生产过程中，灌溉用水是作物稳产高产的关键保障。然而，灌溉水源不足或不稳定，直接威胁着粮食安全和农民收入。雨水收集利用系统，为稳定农业灌溉用水提供了新的可能性。雨水收集与利用系统通过高效收集降雨，并在时间空间上进行合理调配，能够在一定程度上保障作物关键生育期的用水需求。即使在外来水源紧张或调水困难的区域，本地收集的雨水也能作为可靠的备用水源或补充水源，降低农业生产因缺水而减产的风险。重要的是，雨水水质通常较好，经过适当处理或直接用于灌溉，能满足大部分作物的生长需求。构建完善的雨水收集利用体系，实质上是为农业生产构筑了一道应对水源波动的缓冲屏障，增强了农业生产的韧性和稳定性。

减轻农田洪涝灾害潜在风险

　　强降雨事件，常常引发农田积水内涝，进而引发作物受淹减产甚至绝收。雨水收集与利用系统，在汇集雨水资源的同时，也承担着重要的洪涝调蓄功能。系统通过设计合理的集雨面和蓄水设施，能够在降雨发生时，有效拦截、滞蓄部分地表径流，从而直接降低了短时间内汇入农田沟渠和低洼地带的水量峰值，延缓了洪峰形成时间。相当于为暴雨洪水提供了一个临时的“储蓄池”，削减了洪涝灾害的强度和影响范围。尤其是在地势低洼、排水不畅的农田区域，配套建设雨水收集与利用设施，可以显著降低雨后积涝的发生概率和持续时间。雨水的资源化利用与洪涝风险防控，在此实现了有机统一。

促进农业生态环境持续改善

　　过度依赖外部引水和地下水开采，容易引发生态环境问题。雨水收集利用系统，则体现了对自然水文循环的尊重和高效利用。它减少了暴雨形成的地表径流冲刷，有效保护了农田表层肥沃的土壤，减轻了水土流失。收集储存的雨水用于灌溉，替代部分地下水或远距离调水，有助于维持区域地下水位的相对稳定，防止因超采导致的地面沉降或水源枯竭。同时，雨水收集与利用系统减少了未经处理的农田地表径流直接排入外部水体，降低了农业面源污染的负荷。雨水利用本身是一种清洁的水资源开发方式，减少了能源消耗和碳排放。推广雨水收集利用，对维护区域水循环健康、保护土壤资源、改善水体环境具有多重生态效益。

农业水利工程中雨水收集与利用系统的优化设计

集雨面高效收集技术优选

　　集雨面的选择与处理，是整个雨水收集系统的起点，直接关系到收集效率和雨水质量。优选技术，需要综合考虑区域气候特征、下垫面条件、可用材料和经济成本等多方面因素。天然坡面集雨，是一种常见方式，利用山坡、荒地等自然地形汇集雨水，尽管成本较低，但效率受地表植被和土壤入渗影响较大。人工铺面集雨，则通过改造屋面、路面或专用集雨场，使用混凝土、沥青、塑料膜、瓦片等材料，显著提高集流效率和雨水洁净度，当然投入也相对增加。技术优选过程，关键在于评估不同集雨面的集流系数、水质状况、维护需求以及建设运行的总体成本。对于降雨量小且分散的地区，可能需要优先考虑高效的人工铺面;而在降雨充沛、地形适宜的区域，合理利用和改造天然坡面或许更为经济可行。同时，集雨面的设计应便于初期雨水的弃流处理，有效减少污染物进入蓄水系统。选择最适宜的集雨面技术，是确保后续环节高效运行的基础。

科学确定蓄水设施经济容量

　　蓄水设施的容量大小，是系统设计中的核心经济与技术决策点，需要在蓄水需求和建设成本之间找到最佳平衡。容量过大，造成建设投资浪费和设施闲置;容量过小，则无法有效调蓄雨水，难以满足用水需求。科学确定经济容量，要准确评估可供收集的雨水量，这取决于集雨面积、当地降雨量及其时空分布特征。同时，要深入分析用水需求，包括灌溉面积、作物需水规律、关键需水期以及可能的其他用途，并结合蓄水设施的类型(如水窖、水池、塘坝)及其单位容积造价、维护费用，进行不同规模方案的技术经济比选。重要的是，还需考虑设施的安全性和运行管理的便利性。最终确定的容量，应当是在满足基本蓄水调峰功能的前提下，实现全生命周期成本最小化。容量决策影响深远，一次科学合理的容量确定，能为系统长期高效经济运行奠定坚实基础。

合理布局输配水管网系统

　　雨水收集起来后，如何高效、经济地将水输送到需要灌溉的农田，输配水管网的布局设计至关重要。合理的布局能最大限度减少输送过程中的水量损失和能量消耗，从而降低建设与运行成本。设计时，必须紧密结合水源点(蓄水设施)的位置、需水地块的分布、地形起伏状况以及现有道路沟渠的走向。核心目标是构建路径短、水头损失小、覆盖全的管网网络。通常，树枝状管网结构简单、投资相对节省，适用于水源单一、需水点分散且高差不大的区域。而环状管网虽然初期投入可能稍高，但供水可靠性更强，尤其适合对灌溉保障率要求高或需水点集中的区块。管径的选择，需要科学计算各管段的流量需求，并结合经济流速范围，避免因管径过小导致水头损失过大，或因管径过大造成不必要的材料浪费。阀门、排气阀、泄水阀等附属设施的合理设置，对于管网的安全运行、维护检修和分区控制至关重要。管线走向应尽量利用自然地形坡度，减少泵站设置和能耗，同时需避开不良地质区域和重要建筑物。

集成应用智能监测调控模块

　　数字时代，让雨水收集利用系统运行得更智能、更高效，离不开智能监测调控技术的支撑。集成应用这类模块，相当于给系统装上感知神经和智慧大脑。通过在关键节点布设传感器，实时监测降雨量、蓄水设施水位、管网压力流量、土壤墒情、气象数据等信息。采集到的数据，传输至中央控制平台或云端进行分析处理。基于预设的模型和算法，系统能够自动或辅助决策者判断当前水源状况、预测未来需求、优化灌溉计划。例如，根据实时土壤墒情和天气预报，智能调整灌溉时机和水量;当监测到蓄水池水位过低时，自动减少或暂停非关键区域的供水;在暴雨来临前，提前降低蓄水设施水位以腾出调蓄库容。智能调控模块，还能实现远程监控、故障预警、能耗管理和运行数据的可视化。集成应用的关键，在于选择稳定可靠的硬件设备，开发切合实际需求的软件平台，并确保系统操作的简便性和可维护性。

农业水利工程中雨水收集与利用系统的应用

集雨技术，广泛覆盖

　　要让雨水收集系统发挥最大效益，首要任务是将集雨技术尽可能广泛地推广应用，覆盖更多有潜力的区域和场景。这绝非千篇一律地推广单一模式，而是根据不同地方的资源禀赋、气候条件、经济水平和农业特点，灵活选用并适配最适宜的集雨技术。在广大的农村地区，充分利用农户庭院、村内道路、打谷场等现有硬化面集雨，投入小、见效快，易于被农民接受和实施。对于规模化农场或设施农业基地，则可建设专用的高效集雨场。例如，铺设专用集雨膜或改造大棚屋面，实现更大规模的雨水收集。丘陵山区，应重点利用天然坡面，辅以简单工程措施，如修建截流沟、小型沉砂池，增强集流效率和净化效果。平原农区，则可结合农田林网、沟渠路网，巧妙设计集雨面。在推广过程中，需要加强技术指导和示范引领，让农民和经营者切实看到集雨带来的好处，掌握简易实用的建设和维护方法。只有让集雨技术真正落地生根，广泛覆盖各类适用场景，才能充分挖掘雨水资源的利用潜力。

蓄水工程，因地制宜

　　收集到的雨水需要有效存储。蓄水工程的形式和规模必须紧密结合当地的具体情况，做到因地制宜。地形地貌，是决定蓄水工程类型的关键因素。山区丘陵地带，利用自然地形修建小型塘坝、蓄水池或水窖，往往是经济实用的选择，可就近拦蓄坡面径流。地势相对平坦的区域，则更适合开挖地下式水窖或建造地上式储水罐，节省土地且便于取用。当地的水文地质条件，直接影响工程的安全性和蓄水效果，选址时必须避开滑坡、塌陷等地质灾害隐患区，并评估土壤的防渗性能。经济承受能力也深刻影响着工程规模和材料选择。经济条件较好的地区，可考虑建设标准化的混凝土水池或装配式蓄水设施;经济欠发达地区，则应优先推广造价低廉的土窖、石砌水池或改进型水柜。气候特点同样重要，干旱少雨区需要更大的蓄水容量以应对长旱季，多雨区则可侧重调蓄功能。核心在于，选择的蓄水工程形式既要满足基本的储水需求，又要与当地的自然和社会经济条件高度契合，确保工程建得起、用得好、管得住。

灌溉系统，精准匹配

　　收集储存的雨水，其最终价值体现在满足作物生长需求上。灌溉系统的设计运行必须追求与水、作物、土壤状况的精准匹配。系统设计之初，需要深入调研服务地块的作物种植结构、土壤持水能力、地形条件以及已有的灌溉基础。基于这些信息，选择最适宜的灌溉方式：对于需水频繁的蔬菜花卉或高附加值经济作物，滴灌、微喷等节水灌溉技术能实现水肥精准送达根系;大田粮食作物，则可能更适合成本较低、管理相对简便的移动式喷灌或改良沟灌。灌溉制度的制定尤为关键，不能简单套用固定模式。管理者需要结合实时或预测的土壤墒情、气象信息(特别是降水预报)、作物需水规律，动态调整灌水时间、灌水频率和单次灌水量。例如，在雨季来临前或土壤墒情尚可时，适当减少灌水;在作物需水关键期且预报少雨时，则确保及时足量供水。精准匹配的灌溉系统，最大限度地将宝贵的雨水转化为作物产量和品质，提升水分利用效率。

管理机制，长效运行

　　企业要建立一套权责明晰、操作可行、可持续的管理维护机制，明确系统运行维护的责任主体。根据工程规模和属性，责任主体可由村集体、用水者协会、专业公司或受益农户共同承担。清晰界定各主体的职责分工，特别是日常巡查、设施清洁、设备保养、简单维修等具体工作，需确定由谁负责、如何执行。企业应建立稳定的经费筹措渠道，确保维护管理的持续投入。费用来源可考虑纳入村集体预算、收取合理水费、申请政府补贴或设立专项管护基金等多种方式。经费来源必须落实，并制定简明实用的操作规程和维护标准，使管理人员或农户清楚知道何时、如何以及达到何种程度地完成相关工作。此外，企业应开展必要的技术培训，提升管护人员的技能水平，建立有效的监督与激励机制，定期检查评估系统运行状况。对管护到位、效果良好的给予适当奖励或支持，对失职行为进行约束。只有管理跟得上，工程效益才能长久发挥。

　　雨水资源的智慧化利用，为应对农业水资源挑战开辟了一条兼具生态与经济效益的可行路径。实践表明，精心构建的系统能够有效缓解用水压力，增强生产韧性，涵养水土、改善农田生态环境。推动雨水收集利用从技术方案走向广泛实践，需要持续的技术适配创新与扎实的管理机制保障。让每一滴雨水在田间地头发挥最大价值，是构建节水型农业、实现可持续发展的务实之举。

　　终审：魏文源

　　监审：王莉娟

　　编校：王婷婷