تجميع مياه الأمطار هو تراكم وتخزين مياه الأمطار لإعادة استخدامها في الموقع ، بدلاً من السماح لها بالجري. يمكن جمع مياه الأمطار من الأنهار أو الأسطح ، وفي العديد من الأماكن ، يتم إعادة توجيه المياه المجمعة إلى حفرة عميقة (بئر ، أو عمود ، أو حفرة بئر) ، أو خزان مع الترشيح ، أو يتم جمعه من الندى أو الضباب بشبكات أو أدوات أخرى. وتشمل استخداماتها المياه للحدائق ، والثروة الحيوانية ، والري ، والاستخدام المنزلي مع العلاج المناسب ، والتدفئة الداخلية للمنازل ، وما إلى ذلك. كما يمكن استخدام الماء المقطوع كمياه للشرب ، وتخزين طويل الأجل ، ولأغراض أخرى مثل إعادة تغذية المياه الجوفية.
يعتبر حصاد مياه الأمطار أحد أبسط وأقدم طرق الإمداد الذاتي للمياه للأسر التي يمولها عادة المستخدم.
الشكل والوظيفة
يمكن أن يكون الجامعون مختلفين للغاية في الشكل والوظيفة ومصنوعين من المعدن أو البلاستيك.
أقدم البناء وأسلوب العمل المعروف هو أن رفرفة مياه الأمطار. نصف قطر قطر الأنبوب الهوائي المعدل “المعدن الصفيحي” المطول ، والذي يتم تثبيته في الأنبوب الهوائي عند نقطتي تعليق أفقي. عندما تغلق مياه الأمطار دون عوائق داخل الطية. من خلال الكشف عن جزء من رفرف هو ثمل في downpipe وتوجيه تدفق مياه الأمطار من downpipe أو خارج؛ ض. ب في برميل المطر المطروقة.
المتغيرات
أحدث جامعي مياه الأمطار ، يشار إليها أيضا باسم نقاط مياه الأمطار ، والشاشات أو الفلاتر ، وتستخدم في الانبوب. يتم تصريف الماء من خلال مخرج ، يتم تصفية الأوساخ أو ، حسب التصميم ، يستمر في التنظيف في نظام الصرف الصحي عن طريق الأنبوب الجانبي تحته.
انخفاض المنخل
عادة ما تكون شاشة downpipe مصنوعة من مرشح النسيج المعدني في الأنبوب السفلي. انها تحتفظ ميكانيكيا أوراق الشجر ، الطحلب وغيرها من الحطام أو الحطام. يتم استخدامه لحماية خطوط الأنابيب في اتجاه مجرى النهر من الانسداد أو لتنظيف المياه من حصاد مياه الأمطار (على سبيل المثال لتنظيف المرحاض).
للتنظيف المنتظم ، يجب أن تكون مصفاة الانحناء سهلة الوصول. لصيانة أو إزالة النفايات ، عادة ما يتم إرفاق رفرفة سهلة الفتح مع شاشة downpipe. وبدون صيانة ، هناك خطر من انسداد الأنبوب الهضمي والخروج من المياه فوق مصفاة الإنزال ، في الحالات القصوى حتى يصل إلى أعلى البئر. حتى مع وجود سقوف ملوثة للغاية ، فالفلروسيب غير مناسب ، حيث أنه حتى الفلورهرسي المنقى بالفعل عند هطول أمطار غزيرة يمكن أن ينسحب ، مما يتسبب في نفس حالة المطر في نسخة احتياطية.
مرشح Downpipe
يتم استخدام مرشحات Downpipe لتنظيف أول الخام لمياه الأمطار وفصل الماء في جزئين ، على النقيض من غرابيل downpipe ، والتي يتم الاحتفاظ بها في أوراق الشجر وما شابه فقط في منخل لتنظيفها بانتظام. جزء يحتوي على الكثير من الأوراق وما شابه ذلك ، قليل نسبيا من الماء ويتم تصريفها في نظام الصرف الصحي. الجزء الثاني هو مياه نظيفة نسبيا والتي يتم تحويلها لاستخدامها بشكل أكبر ويتم تخزينها عادة. نظرًا لأن مصافي النارجيلة تصريف الحطام في نظام الصرف الصحي ، فهي منخفضة الصيانة مقارنة بفلاتر الإنزال.
تقنية
على الرغم من أن المصطلح downpipe يشير إلى أن المياه تصب في السقوط الحر ، فإنها تمتد في الواقع على طول الجدار الداخلي للأنبوب. لكن أوراق الشجر والطحالب وغيرها من الحطام تقع داخل تجويف الأنبوب. يتم استخدام هذا التأثير باستخدام مرشحات المصفاة عن طريق تحويل الماء من الجدار الداخلي للأنبوب وتبديده بشكل جانبي.
تاريخ حصاد مياه الأمطار
العصور القديمة
يمكن إرجاع إنشاء واستخدام الصهاريج لتخزين مياه الأمطار إلى العصر الحجري الحديث ، عندما تم بناء خزانات الجير المقاومة للماء في أرضيات المنازل في مواقع القرى في منطقة المشرق ، وهي منطقة كبيرة في جنوب غرب آسيا ، جنوب جبال طوروس ، ملزمة من البحر الأبيض المتوسط في الغرب ، والصحراء العربية في الجنوب ، وبلاد ما بين النهرين في الشرق. بحلول أواخر 4000 قبل الميلاد ، كانت الصهاريج عناصر أساسية لتقنيات إدارة المياه الناشئة المستخدمة في زراعة الأراضي الجافة.
تم اكتشاف العديد من الصهاريج القديمة في القدس وفي كامل أرض إسرائيل. في الموقع الذي يعتقد البعض أنه موقع من مدينة Ai (Khirbet et-Tell) التوراتية ، تم اكتشاف صهريج كبير يعود تاريخه إلى حوالي 2500 قبل الميلاد والذي تبلغ سعته حوالي 1700 متر مكعب (60.000 قدم مكعب). تم نحتها من الصخور الصلبة ، واصطف بالحجارة الكبيرة ، وختمها الطين للحفاظ على تسرب.
تشتهر جزيرة كريت اليونانية أيضًا باستخدامها لصهاريج كبيرة لجمع مياه الأمطار وتخزينها خلال فترة مينوان من 2600 قبل الميلاد إلى 1100 قبل الميلاد. تم اكتشاف أربع خزانات كبيرة في Myrtos – Pyrgos و Archanes و Zakroeach. تم العثور على الصهريج الموجود في Myrtos-Pyrgos بقدرة تفوق 80 م 3 ويعود تاريخه إلى عام 1700 قبل الميلاد.
حوالي 300 سنة قبل الميلاد ، المجتمعات الزراعية في بلوشستان (الموجودة الآن في باكستان وأفغانستان وإيران) ، وكوتش ، الهند ، استخدمت حصاد مياه الأمطار للزراعة والعديد من الاستخدامات الأخرى. تم جمع مياه الأمطار بواسطة ملوك تشولا. تم جمع مياه الأمطار من معبد Brihadeeswarar (تقع في Balaganpathy Nagar، Thanjavur، India) في صهريج Shivaganga. خلال فترة شولا المتأخرة ، تم بناء صهريج Vīrānam (1011 إلى 1037 م) في مقاطعة كودالور في ولاية تاميل نادو لتخزين المياه لأغراض الشرب والري. Vīrānam هو خزان يبلغ طوله 16 كيلومتراً مع سعة تخزين تبلغ 1،465،000،000 قدم مكعب (41،500،000 م 3).
كان حصاد مياه الأمطار شائعاً أيضاً في الإمبراطورية الرومانية. في حين أن القنوات الرومانية معروفة جيدا ، كانت تستخدم أيضا البئر الرومانية وتوسعت بنائها مع الإمبراطورية. على سبيل المثال ، في بومبي ، كان تخزين المياه على السطح شائعاً قبل بناء قناة Aqueduct في القرن الأول قبل الميلاد. استمر هذا التاريخ مع الإمبراطورية البيزنطية ، على سبيل المثال كاتدرائية Basilica Cistern في اسطنبول.
على الرغم من كونها غير معروفة على نطاق واسع ، فقد اعتمدت مدينة البندقية لعدة قرون على جمع مياه الأمطار. البحيرة التي تحيط بالبندقية هي مياه معتدلة الملوحة ، وهي غير مناسبة للشرب. أنشأ سكان البندقية القديمة نظامًا لجمع مياه الأمطار كان يعتمد على آبار تجميع معزولة من صنع الإنسان. ترشحت المياه أسفل الأرضيات الحجرية المصممة خصيصا ، وتم ترشيحها بواسطة طبقة من الرمل ، ثم تم تجميعها في قاع البئر. في وقت لاحق ، عندما حصلت البندقية على الأراضي في البر الرئيسي ، بدأت باستيراد المياه عن طريق القوارب من الأنهار المحلية ، لكن الآبار لا تزال قيد الاستخدام ، وكانت مهمة بشكل خاص في وقت الحرب عندما يكون الوصول إلى مياه البر الرئيسي محصوراً من قبل العدو.
الاستخدامات الحالية
كندا
وقد بدأ عدد من الكنديين في تنفيذ نظم تجميع مياه الأمطار لاستخدامها في الحد من مياه الأمطار والري والغسيل والسباكة. وقد أدى الإصلاح الجوهري للقانون الكندي منذ منتصف العقد الأول من القرن الحالي إلى زيادة استخدام هذه التكنولوجيا في الاستخدام الزراعي والصناعي والسكني ، لكن الغموض ما زال قائما بين التشريعات في العديد من المقاطعات. غالباً ما تنظم اللوائح والقوانين البلدية المحلية حصاد مياه الأمطار.
الهند
كانت ولاية تاميل نادو أول ولاية تجعل تجميع مياه الأمطار إلزامياً لكل مبنى لتجنب استنزاف المياه الجوفية. تم إطلاق المخطط في عام 2001 وتم تنفيذه في جميع المناطق الريفية في تاميل نادو. الملصقات في جميع أنحاء تاميل نادو بما في ذلك المناطق الريفية خلق الوعي حول حصاد مياه الأمطار موقع TN Govt. أعطى نتائج ممتازة في غضون خمس سنوات ، وببطء كل دولة اعتبرتها نموذجا يحتذى به. منذ تنفيذها ، شهدت تشيناي زيادة بنسبة 50 ٪ في مستوى المياه في خمس سنوات وتحسنت نوعية المياه بشكل ملحوظ.
كارناتاكا: في بانغالور ، فإن اعتماد حصاد مياه الأمطار إلزامي لكل مالك أو محتل لمبنى يحتوي على مساحة موقعية تبلغ 60 قدمًا (18.3 مترًا) × 40 قدمًا (12.2 مترًا) وما فوق ، وللمبنى المشيد حديثًا قياس 30 قدمًا (9.1) م) × 40 قدم (12.2 م) وما فوقها. وفي هذا الصدد ، قامت شركة بنغالور لإمدادات المياه والصرف الصحي بإنشاء وبناء “متنزه حصاد مياه الأمطار” باسم السيد م. فيسفسفارايا على مساحة 1.2 فدان (4900 متر مربع) من الأراضي الواقعة في جاياناجار ، بنغالور. في هذه الحديقة ، يتم عرض 26 نوعًا مختلفًا من نماذج تجميع مياه الأمطار جنبًا إلى جنب مع نصائح الحفاظ على المياه. تم إنشاء القاعة في الطابق الأول بنظام تكييف “أخضر” وسيتم استخدامه لترتيب الاجتماع وعرض مقطع فيديو حول حصاد مياه الأمطار للطلاب والجمهور العام. تم إجراء محاولة في قسم الهندسة الكيميائية ، IISc ، بنغالور لحصاد مياه الأمطار باستخدام السطح العلوي للظل الشمسي ، والذي تم استخدامه لتقطير المياه
في راجستان ، كان يمارس حصاد مياه الأمطار تقليديا من قبل سكان صحراء ثار. تم إحياء العديد من أنظمة تجميع المياه القديمة في راجستان. وتستخدم نظم تجميع المياه على نطاق واسع في مناطق أخرى من ولاية راجاستان ، على سبيل المثال ، نظام chauka من منطقة جايبور.
ماهاراشترا: في الوقت الراهن ، في بيون ، يعد حصاد مياه الأمطار إلزامياً لأي مجتمع إسكان جديد يتم تسجيله.
في مومباي ، مهاراشترا ، يجري النظر في جمع مياه الأمطار كحل جيد لحل أزمة المياه.
يخطط مجلس مدينة مومباي لجعل حصاد مياه الأمطار إلزامياً للمجتمعات الكبيرة.
إسرائيل
يرعى مركز الجنوب الغربي لدراسة المستشفى وأنظمة الرعاية الصحية بالتعاون مع شركة روتاري الدولية برنامجًا لجمع مياه الأمطار في جميع أنحاء البلاد. تم تركيب أول نظام لتجميع مياه الأمطار في مدرسة ابتدائية في اللد ، إسرائيل. المشروع يتطلع للتوسع في حيفا في مرحلته الثالثة. كما أقام مركز الجنوب الغربي شراكة مع مشروع العمل الخاص بالموارد المائية في واشنطن العاصمة ، والذي لديه حاليًا مشاريع لجمع مياه الأمطار في الضفة الغربية. ويجري تركيب نظم لجمع مياه الأمطار في المدارس المحلية بغرض تعليم أطفال المدارس مبادئ الحفاظ على المياه وردم الفجوات بين الأشخاص من خلفيات دينية وعرقية مختلفة ، مع معالجة مشكلة ندرة المياه التي يواجهها الشرق الأوسط.
نيوزيلاندا
على الرغم من أن نيوزيلندا تتمتع بكميات وافرة من الأمطار في الغرب والجنوب ، فإن حصاد مياه الأمطار في معظم أنحاء البلاد هو الممارسة الاعتيادية لمعظم المساكن الريفية ، ويشجعها معظم المجالس.
سيريلانكا
كان حصاد مياه الأمطار طريقة شائعة للحصول على المياه لأغراض الزراعة ولأغراض الشرب في المنازل الريفية. تم سن التشريعات لتشجيع تجميع مياه الأمطار من خلال قانون (التنمية) سلطة التنمية الحضرية ، رقم 36 لعام 2007. منتدى حصاد مياه الأمطار في لانكا يقود مبادرة سري لانكا.
جنوب أفريقيا
قامت لجنة أبحاث المياه في جنوب إفريقيا بدعم البحث في تجميع مياه الأمطار. تتوفر تقارير عن هذا البحث على “مركز المعرفة” الخاص بهم. وقد أكدت الدراسات في المناطق القاحلة وشبه القاحلة والرطبة أن تقنيات مثل التغطية والتأريض والتخضير والمؤامرات المعدلة على الأرض فعالة في إنتاج المحاصيل على نطاق صغير. يستخدم الهيدروفرس بانتظام لتحسين أداء آبار المياه. من عام 1990 إلى عام 1992 ، تم حفر 170 حفرة آبار.
المملكة المتحدة
في المملكة المتحدة ، غالباً ما توجد بأعقاب الماء في الحدائق المحلية وعلى التعيينات لجمع مياه الأمطار ، والتي تستخدم بعد ذلك لري الحديقة. ومع ذلك ، شجعت مدونة Code For Sustainable Homes التي وضعتها الحكومة البريطانية تركيب خزانات كبيرة تحت الأرض على المنازل المبنية حديثًا لجمع مياه الأمطار من أجل تنظيف المراحيض وسقيها وغسلها. كانت التصاميم المثالية قادرة على تقليل الطلب على إمدادات المياه الرئيسية بمقدار النصف. تم إبطال الرمز في عام 2015.
بلدان اخرى
في الصين والأرجنتين والبرازيل ، يمارس حصاد مياه الأمطار على السطح لتوفير مياه الشرب ، والمياه المنزلية ، والمياه للماشية ، ومياه الري الصغيرة ، وطريقة لتجديد مستويات المياه الجوفية. تمتلك مقاطعة قانسو في الصين وشبه القاحلة في شمال شرق البرازيل أكبر مشاريع تجميع مياه الأمطار على السطح.
تايلاند لديها أكبر جزء من السكان في المناطق الريفية بالاعتماد على حصاد مياه الأمطار (حاليا حوالي 40 ٪). شجعت الحكومة حصاد مياه الأمطار بكثافة في الثمانينيات. في تسعينات القرن الماضي ، بعد نفاد التمويل الحكومي لخزانات التحصين ، تدخل القطاع الخاص وقدم عدة ملايين من الدبابات للأسر الخاصة ، والتي لا يزال كثير منها يستخدم. هذا هو واحد من أكبر الأمثلة على الإمداد الذاتي للمياه في جميع أنحاء العالم.
في برمودا ، يشترط القانون على جميع المباني الجديدة أن تشمل جمع مياه الأمطار بشكل كافٍ للسكان.
جزر فيرجين الأمريكية لديها قانون مماثل.
في السنغال وغينيا بيساو ، غالباً ما تكون بيوت شعب ديولا مجهّزة بحصادات مياه الأمطار من المواد العضوية المحلية.
في دلتا إيراوادي في ميانمار ، تعتبر المياه الجوفية مياه مالحة وتعتمد المجتمعات المحلية على أحواض مياه الأمطار المبطنة بالطين لتلبية احتياجاتها من مياه الشرب طوال موسم الجفاف. بعض هذه البرك تعود إلى قرون وتعامل باحترام وإحترام كبيرين.
في الولايات المتحدة ، حتى عام 2009 في ولاية كولورادو ، تقيد قوانين حقوق المياه حصاد مياه الأمطار بشكل شبه كامل ؛ واعتُبر مالك العقار الذي استولى على مياه الأمطار أنه يسرقه من أولئك الذين لديهم حقوق في أخذ المياه من مستجمع الأمطار. الآن ، يمكن لمالكي الآبار السكنية الذين يستوفون معايير معينة الحصول على تصريح لتركيب نظام تجميع الأمطار على السطح (SB 09-080). يمكن أيضًا السماح لعدد يصل إلى 10 دراسات تجريبية واسعة النطاق (HB 09-1129). كان العامل الرئيسي في إقناع الهيئة التشريعية في ولاية كولورادو بتغيير القانون هو دراسة أجريت عام 2007 وجدت أنه في عام متوسط ، 97٪ من الهطول الذي سقط في مقاطعة دوغلاس ، في الضواحي الجنوبية لدنفر ، لم يصل أبداً إلى تيار – تم استخدامه من النباتات أو تبخرت على الأرض. مستجمعات مياه الأمطار إلزامية للمساكن الجديدة في سانتا في ، نيو مكسيكو. تقدم تكساس إعفاء من ضريبة المبيعات على شراء معدات تجميع مياه الأمطار. كل من ولاية تكساس وأوهايو تسمح هذه الممارسة حتى لأغراض الشرب. أصدرت أوكلاهوما قانون المياه لعام 2060 في عام 2012 ، للترويج لمشاريع تجريبية لاستخدام مياه الأمطار واستخدام المياه الرمادية من بين تقنيات أخرى لتوفير المياه.
في بكين ، تضيف بعض المجتمعات السكنية الآن مياه الأمطار في مصادر المياه الرئيسية بعد العلاج المناسب.
في أيرلندا ، أنشأ البروفيسور مايكل ماكينلي مشروعًا لتصميم نموذج أولي لتجميع مياه الأمطار في وحدة تحدي تصميم الأنظمة الحيوية في University College Dublin
اتجاهات جديدة
فبدلاً من استخدام السطح للاستجماع ، يجمع RainSaucer ، الذي يشبه مظلة مقلوبة ، المطر مباشرة من السماء. وهذا يقلل من احتمال التلوث ويجعل المياه الصالحة للشرب في البلدان النامية تطبيقًا محتملًا. ومن التطبيقات الأخرى لهذا النهج القائم بذاته لجمع مياه الأمطار ، الزراعة المستدامة واستزراع الأراضي الصغيرة.
وهناك اختراع هولندي يسمى Groasis Waterboxx مفيد أيضا لزراعة الأشجار مع الندى المحصود والمخزن ومياه الأمطار.
تقليديا ، كانت إدارة مياه الأمطار باستخدام أحواض الاحتجاز تعمل لغرض واحد. ومع ذلك ، فإن التحكم المحسن في الوقت الفعلي يتيح لهذه البنية الأساسية مضاعفة كمصدر لجمع مياه الأمطار دون المساس بقدرة الاحتجاز الحالية. وقد استخدم هذا في مقر وكالة حماية البيئة لإخلاء المياه المخزنة قبل أحداث العواصف ، وبالتالي تقليل تدفق الطقس الرطب مع ضمان توافر المياه في وقت لاحق لإعادة استخدامها. هذا له فائدة من زيادة جودة المياه التي تم إصدارها وخفض حجم المياه التي تم إصدارها خلال أحداث الفائض المجاري المشتركة.
بشكل عام ، يتم إنشاء السدود عبر المجاري المائية لتعزيز ترسب المياه السطحية في طبقات باطن الأرض. يمكن تعزيز ترشيح المياه في المنطقة التي تحتفظ بها المياه في سدود الشيك بشكل مصطنع كثيرًا عن طريق تخفيف طبقات باطن الأرض وزيادة العبء باستخدام متفجرات ANFO كما هو مستخدم في التعدين المكشوف. وبالتالي ، يمكن إعادة تعبئة طبقات المياه الجوفية المحلية بسرعة باستخدام المياه السطحية المتاحة بالكامل للاستخدام في موسم الجفاف.
غير تقليدى
في عام 1992 ، أنشأ الفنان الأمريكي مايكل جونز ماكين عمل فني في أوماها ، نبراسكا ، في مركز بميس للفن المعاصر الذي أنشأ قوس قزح مستدام بالكامل في أفق أوماها. جمع المشروع آلاف غالون من مياه الأمطار ، وخزن المياه في ستة خزانات بسعة 12،000 غالون. كان المشروع اللوجستي الضخم ، خلال فترة الخمسة أشهر ، واحدًا من أكبر مواقع تجميع مياه الأمطار في المناطق الحضرية في الغرب الأوسط الأمريكي.
تجميع مياه الأمطار بغابات غمرتها المياه العذبة
يمكن جمع مياه الأمطار عن طريق زراعة الغابات التي تغمرها المياه العذبة دون أن تفقد الدخل من الأراضي المستخدمة والمغمورة بالمياه. الغرض الرئيسي من تجميع مياه الأمطار هو استخدام مياه الأمطار المتاحة محليا لتلبية الاحتياجات المائية على مدار العام دون الحاجة إلى نفقات رأسمالية ضخمة. وهذا من شأنه تسهيل توافر المياه غير الملوثة لتلبية الاحتياجات المنزلية والصناعية والري.
تجميع مياه الأمطار عن طريق ألواح الطاقة الشمسية
فالموارد المائية الجيدة النوعية ، أقرب إلى المناطق المأهولة بالسكان ، أصبحت نادرة ومكلفة بالنسبة للمستهلكين. بالإضافة إلى الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، تعتبر مياه الأمطار من المصادر الرئيسية المتجددة لأي أرض. يتم تغطية مساحة واسعة من الألواح الشمسية الكهروضوئية كل عام في جميع أنحاء العالم. كما يمكن استخدام الألواح الشمسية لحصاد معظم مياه الأمطار التي تسقط عليها ، كما يمكن إنتاج المياه الصالحة للشرب ، الخالية من البكتيريا والمواد العالقة ، من خلال عمليات بسيطة للترشيح والتطهير ، حيث أن مياه الأمطار منخفضة للغاية في الملوحة. استغلال مياه الأمطار للمنتجات ذات القيمة المضافة مثل مياه الشرب المعبأة ، يجعل محطات توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية مربحة حتى في المناطق ذات الأمطار الغزيرة / المرتفعة من خلال زيادة الدخل من توليد مياه الشرب ذات القيمة المضافة.
مزايا
يوفر حصاد مياه الأمطار إمدادات المياه المستقلة خلال القيود الإقليمية المفروضة على المياه ، وفي البلدان المتقدمة ، غالبًا ما يستخدم لتكملة العرض الرئيسي. فهو يوفر الماء عند حدوث الجفاف ، ويمكن أن يساعد في تخفيف الفيضانات في المناطق المنخفضة ، ويقلل الطلب على الآبار التي قد تمكّن من الحفاظ على مستويات المياه الجوفية. كما أنه يساعد في توافر مياه الشرب ، لأن مياه الأمطار خالية إلى حد كبير من الملوحة والأملاح الأخرى. تقدم تطبيقات جمع مياه الأمطار في نظام المياه في المناطق الحضرية فائدة كبيرة لكل من إمدادات المياه ونظام الصرف الصحي الفرعي من خلال تقليل الحاجة إلى المياه النظيفة في شبكات توزيع المياه ، وتوليد مياه الأمطار أقل في أنظمة المجاري ، وانخفاض في مياه الأمطار الجريان السطحي الملوث لأجسام المياه العذبة.
وقد ركز جزء كبير من العمل على تطوير تقييم دورة الحياة ومنهجيات تقدير التكاليف لتقييم مستوى التأثيرات البيئية والمال الذي يمكن توفيره من خلال تنفيذ نظم تجميع مياه الأمطار.
إمدادات المياه المستقلة
يوفر حصاد مياه الأمطار إمدادات مياه مستقلة خلال قيود المياه. في المناطق التي تكون فيها المياه النظيفة مكلفة ، أو يصعب الحصول عليها ، يعد حصاد مياه الأمطار مصدرًا هامًا للمياه النظيفة. في البلدان المتقدمة ، غالباً ما يتم حصاد مياه الأمطار لاستخدامها كمصدر تكميلي للمياه بدلاً من مصدر رئيسي ، ولكن يمكن أن يؤدي حصاد مياه الأمطار أيضًا إلى خفض تكاليف المياه للأسرة أو مستويات الاستخدام العامة. إن مياه الأمطار آمنة للشرب. كما أن مياه الأمطار مستقلة عن الملوحة أو الملوثات الموجودة في المياه الجوفية ، مما يزيد من كمية مياه الشرب الصالحة للشرب المتاحة عند استخدام حصاد مياه الأمطار.
تكميلية في الجفاف
عندما يحدث الجفاف ، يمكن استخدام مياه الأمطار التي يتم حصادها في الأشهر الماضية. إذا كان لا يمكن التنبؤ بالمطر ، يمكن استخدام نظام حصاد مياه الأمطار يكون حاسما لالتقاط المطر عندما يسقط. تستخدم العديد من البلدان ، خاصة تلك التي توجد بها بيئات قاحلة ، حصاد مياه الأمطار كمصدر رخيص وموثوق للمياه النظيفة. لتعزيز الري في البيئات القاحلة ، يتم بناء التلال من التربة لصيد ومنع مياه الأمطار من الهبوط من التلال والمنحدرات. حتى في فترات انخفاض هطول الأمطار ، يتم جمع مياه كافية لزراعة المحاصيل. يمكن جمع المياه من أسقف ، ويمكن بناء السدود والبرك لعقد كميات كبيرة من مياه الأمطار بحيث أنه حتى في الأيام التي يحدث فيها سقوط أمطار قليلة أو معدومة ، يتوفر ما يكفي لري المحاصيل.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن حصاد مياه الأمطار يقلل من الطلب على المياه من الآبار ، مما يسمح بتعزيز مستويات المياه الجوفية بدلاً من استنفاذها.
تقييم دورة الحياة
تقييم دورة الحياة هو منهجية تستخدم لتقييم الآثار البيئية للنظام من المهد إلى اللحد من عمره. طور Devkota وزملاؤه هذه المنهجية لجمع مياه الأمطار ، ووجدوا أن تصميم المبنى (مثل الأبعاد) والوظيفة (على سبيل المثال ، التعليمية والسكنية وغير ذلك) يلعب أدوارًا مهمة في الأداء البيئي للنظام. التحليل الاقتصادي والبيئي لتكنولوجيات التدوير ، يقوم نموذج EEAST بتقييم انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتكلفة هذه الأنظمة على مدى عمر مجموعة متنوعة من أنواع المباني.
لمعالجة المعايير الوظيفية لأنظمة تجميع مياه الأمطار ، تم تطوير مقياس جديد – نسبة العرض إلى العرض (D / S) – تحديد تصميم البناء المثالي (العرض) والوظيفة (الطلب) فيما يتعلق بالأداء البيئي لتجميع مياه الأمطار المرحاض بيغ. مع فكرة أن إمدادات مياه الأمطار لا توفر المياه الصالحة للشرب فحسب ، بل توفر أيضًا مياه العواصف التي تدخل شبكة المجاري المشتركة (وبالتالي تتطلب المعالجة) ، فإن المدخرات في الانبعاثات البيئية كانت أعلى إذا كانت المباني متصلة بشبكة مجاري مدمجة مقارنة مع شبكة منفصلة واحدة.
إعداد النظام
نظم تجميع مياه الأمطار يمكن أن تتراوح في التعقيد ، من النظم التي يمكن تثبيتها مع الحد الأدنى من المهارات ، إلى الأنظمة الآلية التي تتطلب الإعداد والتركيب المتقدمة. نظام حصاد مياه الأمطار الأساسي هو أكثر من وظيفة السباكة من وظيفة فنية ، حيث أن جميع المنافذ من شرفة المبنى متصلة من خلال أنبوب إلى خزان تحت الأرض يخزن الماء.
الأنظمة مثالية الحجم لتلبية الطلب على المياه طوال موسم الجفاف ، حيث يجب أن تكون كبيرة بما يكفي لدعم الاستهلاك اليومي للمياه. على وجه التحديد ، يجب أن تكون منطقة التقاط الأمطار مثل سقف المبنى كبيرة بما يكفي للحفاظ على تدفق المياه بشكل مناسب. يجب أن يكون حجم خزان تخزين الماء كبيرًا بما يكفي لاحتواء المياه الملتقطة. بالنسبة للأنظمة ذات التقنية المنخفضة ، يتم استخدام العديد من الأساليب منخفضة التقنية لالتقاط مياه الأمطار: أنظمة السطح ، والتقاط المياه السطحية وضخ مياه الأمطار التي غارقة بالفعل في الأرض أو تم التقاطها في الخزانات وتخزينها في الخزانات (الصهاريج).
قبل إنشاء نظام تجميع مياه الأمطار ، يكون استخدام الأدوات الرقمية مفيدًا. على سبيل المثال ، لاكتشاف ما إذا كانت المنطقة تتمتع بقدرة كبيرة على جمع مياه الأمطار ، يمكن وضع خرائط GIS لجمع مياه الأمطار باستخدام أداة تفاعلية عبر الإنترنت ، أو لتقدير كمية المياه اللازمة لتلبية احتياجات المياه في المجتمع ، فإن أداة Rain is Gain يساعد. يمكن لأدوات كهذه توفير الوقت والمال قبل تنفيذ الالتزام ببناء نظام ، بالإضافة إلى جعل المشروع مستدامًا وطويل الأمد.
تطبيقات تجميع مياه الأمطار
الزراعة
أظهرت بعثات إلى ست دول في منطقة الكاريبي أن احتجاز وتخزين مياه الأمطار الجوفية لاستخدامها فيما بعد يمكن أن يقلل بدرجة كبيرة من خطر فقدان بعض أو كل محصول السنة بسبب التراب أو ندرة المياه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المخاطر المرتبطة بالفيضانات وتآكل التربة خلال مواسم الأمطار العالية ستنخفض. يمكن أن يستفيد صغار المزارعين ، لا سيما المزارعون على سفوح التلال ، من الاستفادة القصوى من حصاد مياه الأمطار لأنهم قادرون على التقاط المياه الجوفية وتقليل آثار تآكل التربة.
تستخدم العديد من البلدان ، خاصة تلك التي توجد بها بيئات قاحلة ، حصاد مياه الأمطار كمصدر رخيص وموثوق للمياه النظيفة. لتعزيز الري في البيئات القاحلة ، يتم بناء التلال من التربة لصيد ومنع مياه الأمطار من الهبوط من التلال والمنحدرات. حتى في فترات انخفاض هطول الأمطار ، يتم جمع مياه كافية لزراعة المحاصيل. يمكن جمع المياه من أسقف ، ويمكن بناء السدود والبرك لعقد كميات كبيرة من مياه الأمطار بحيث أنه حتى في الأيام التي يحدث فيها سقوط أمطار قليلة أو معدومة ، يتوفر ما يكفي لري المحاصيل.
استخدام محلي
في الصين والأرجنتين والبرازيل ، يُستخدم تجميع مياه الأمطار على أسطح المنازل لتوفير مياه الشرب ، والمياه المنزلية ، والمياه للماشية ، ومياه الري الصغيرة ، وطريقة لتجديد مستويات المياه الجوفية. تمتلك مقاطعة قانسو في الصين وشبه القاحلة في شمال شرق البرازيل أكبر مشاريع تجميع مياه الأمطار على السطح.
حوالي 40 ٪ من سكان الريف في تايلاند يستخدمون حصاد مياه الأمطار. شجعت الحكومة حصاد مياه الأمطار بكثافة في الثمانينيات. في تسعينيات القرن الماضي ، وبعد أن نفد التمويل الحكومي لدبابات التحصيل ، تدخل القطاع الخاص وقدم عدة ملايين من الدبابات إلى الأسر الخاصة ، والتي لا يزال كثير منها يستخدم اليوم. هذا هو واحد من أكبر الأمثلة على الإمداد الذاتي للمياه في جميع أنحاء العالم.
حصاد مياه الأمطار إلزامي للمنازل الجديدة التي بنيت في سانتا في ، نيو مكسيكو.
تقدم تكساس إعفاء من ضريبة المبيعات لشراء معدات تجميع مياه الأمطار.
تسمح كل من ولاية تكساس وأوهايو باستخدام حصاد مياه الأمطار حتى في الأغراض الصالحة للشرب.
أصدرت أوكلاهوما قانون المياه لعام 2060 في عام 2012 ، للترويج لمشاريع تجريبية لاستخدام مياه الأمطار واستخدام المياه الرمادية من بين تقنيات أخرى لتوفير المياه.
في المملكة المتحدة ، غالباً ما توجد بأعقاب الماء في الحدائق المحلية وعلى التعيينات لجمع مياه الأمطار ، والتي تستخدم بعد ذلك لري الحديقة.
صناعة
يوجد في مطار فرانكفورت أكبر نظام لجمع مياه الأمطار في ألمانيا. يساعد النظام على توفير حوالي مليون متر مكعب من المياه سنوياً. وبلغت تكلفة النظام 1.5 مليون (000 63 دولار) في عام 1993. ويقوم النظام بتجميع المياه من أسقف المبنى الجديد الذي تبلغ مساحته 26800 متر مربع. يتم جمع المياه في الطابق السفلي من المطار في ست خزانات بسعة تخزينية تبلغ 100 متر مكعب. يستخدم الماء بشكل رئيسي في تنظيف المرحاض ، وسقي النباتات ، وتنظيف نظام تكييف الهواء.
اعتمد حصاد مياه الأمطار في The Velodrome – The London Olympic Park – من أجل زيادة استدامة المرفق. تم تقدير انخفاض بنسبة 73 ٪ في الطلب على مياه الشرب من قبل الحديقة. وعلى الرغم من ذلك ، فقد اعتبر أن تجميع مياه الأمطار كان استخدام أقل كفاءة للموارد المالية لزيادة الاستدامة من برنامج إعادة تدوير المياه في الحديقة.
جودة
قد تحتاج مياه الأمطار إلى تحليلها بشكل صحيح ، واستخدامها بطريقة ملائمة لسلامتها. في مقاطعة قانسو على سبيل المثال ، يتم استخدام تطهير المياه بالطاقة الشمسية عن طريق غليان مياه الأمطار المحصودة في المواقد الشمسية قبل استخدامها في الشرب. وتوفر هذه الطرق المسماة “التكنولوجيا المناسبة” خيارات تطهير منخفضة التكلفة لمعالجة مياه الأمطار المخزنة لأغراض الشرب.
وبينما تعد مياه الأمطار نفسها مصدرًا نظيفًا للمياه ، وغالبًا ما تكون أفضل من المياه الجوفية أو المياه من الأنهار أو البحيرات ، فإن عملية الجمع والتخزين غالباً ما تترك المياه ملوثة وغير صالحة للشرب. يمكن لمياه الأمطار التي يتم حصادها من أسطح المباني أن تحتوي على براز الإنسان والحيوان والطيور ، والحزازيات والأشنة ، والغبار الطليق ، والجسيمات من التلوث الحضري ، والمبيدات ، والأيونات غير العضوية من البحر (Ca ، Mg ، Na ، K ، Cl ، SO4) ، والغازات الذائبة (CO2، NOx، SOx). تم العثور على مستويات عالية من مبيدات الآفات في مياه الأمطار في أوروبا مع أعلى التركيزات التي تحدث في المطر الأول مباشرة بعد موجة جفاف. يتم تقليل تركيز هذه الملوثات وغيرها بشكل ملحوظ عن طريق تحويل التدفق الأولي للمياه المتدفقة إلى النفايات. يمكن أيضًا الحصول على جودة مياه محسّنة باستخدام آلية سحب عائمة (بدلاً من قاعدة الخزان) وباستخدام سلسلة من الدبابات ، الانسحاب من السلسلة الأخيرة. الترشيح المسبق هو ممارسة شائعة تستخدم في الصناعة للحفاظ على صحة النظام وضمان أن المياه الداخلة إلى الخزان خالية من الرواسب الكبيرة.
من الناحية النظرية ، يجب أن يتطابق نظام إمدادات المياه مع جودة المياه مع الاستخدام النهائي. ومع ذلك ، في معظم العالم المتقدم ، يتم استخدام مياه الشرب عالية الجودة لجميع الاستخدامات النهائية. هذا النهج يهدر المال والطاقة ويفرض تأثيرات غير ضرورية على البيئة. إن توفير مياه الأمطار التي مرت بتدابير أولية للترشيح لاستخدامات المياه غير القابلة للاستخدام ، مثل غسيل المرحاض والري والغسيل ، قد يكون جزءًا هامًا من استراتيجية إدارة المياه المستدامة.