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雨水收集：孟加拉国干旱多发地区的水资源综合管理的实践潜力
摘 要
本研究旨在通过评估《2013年孟加拉国水法》（BWA）之后的水资源综合管理（IWRM）的潜力，并通过雨水收集（RWH）技术实施其试验模型作为科学成果，来协助研究区的可持续管理计划。在过去十年中，由于干旱和地下水灌溉农业的扩张，该地区的生计处于高风险。所以提出了河流网络和流域的概念，以评估地表水保护的潜力。已实施的 RWH 流程包括技术改造的挖井回灌和回灌井，重新开挖的池塘中的径流水保护，以及高丽和比尔斯已建成的止水坝。每年的双峰降雨分布在雨季具有很高的收获潜力，直接径流量为 1215 mm。屋顶、安置区和耕地面积的径流水量分别为 9670869 m3，145329128 m3 和 730431628 m3 ，其总水量为885431625 m3。雨水和径流水的总收获量可满足家庭和农业总需水量的 71％。实施 MAR 技术后，情况开始发生逆转，即 GWT 因人为增加的地下水补给而开始上升。MAR 技术应用后地下水水质的物理、化学和细菌学参数适合饮用。在实施地表水管理计划之前，可用水只能使用三到五个月，但是在实施之后，一年四季都可以使用。此外，已实施的 RWH 方案和水坝，减轻了抽取地下水的压力，并为农民，特别是妇女提供了好处，对于家庭用途、养鱼、养鸭等，明确了水资源综合管理的“ 4R”原则。受益的农民对在研究区域中的水资源综合管理实践持最积极态度，对计划的包容性和可持续性感到高兴。
关键字：水资源综合管理（IWRM）；雨水收集（RWH）；蓄水层补给（MAR）； 巴林德地区；孟加拉国
1 介绍
孟加拉国是世界上最容易受灾的国家之一（世界银行，2018 )。几乎每年，该国都会遭受一种或几种极端灾害的残酷组合，例如洪水、干旱、热带气旋等。极端天气事件以及高人口密度、社会不平等、财力不足等都使灾害更加严重。该国极易遭受灾难。自1971年独立以来，该国经历了9次严重的干旱以及洪水或飓风（Paul，1998 )。国家水管理计划（国家水管理计划，2000）认为干旱的主要问题是缺水和以农业为基础的研究区域稀缺造成的，该研究领域通常被称为“巴林德”在需要平衡农业用水的地方播种，为生计和环境提供饮用水（Brammer, 1996）; Alexander，1995 )。该地区的研究区域包括拉杰沙希、戈达加里和塔诺尔·厄帕齐拉斯地区，以及查派·纳瓦布根地区的纳乔尔和戈马斯塔普尔·厄帕齐拉斯，总共包括34个联盟（在孟加拉国的行政级别中地区、乌帕齐拉和工会是第二、第三为最低级别），人口为 944704，占地面积 1942 km2（图1)。该地区具有典型特征是平均海平面以上11～47 m（Rahaman等人，2018）圆顶状起伏的陆地，雨水不能充分保存；以径流水的形式损失，最终大部分流入主要的河流里，如帕德玛河、莫哈南达河和普尔纳巴巴河，以及南部、西部和东部的巴奈河。该地区属亚热带季风气候，冬季（十一月至二月）、雨季前或旱季（三月至五月）、雨季或雷雨（六月至九月）（Rahman 等人，2016a)。
在过去的30年中，随着农业生产率的提高，该地区一直致力于大力发展农业。孟加拉国农业部（MoA）所属的巴林德多用途开发局（BMDA），在农业和家庭用水的水资源管理领域中发挥着核心作用。农业实践覆盖了该地区的 77％，但只有 7％覆盖在夏季干燥的地表水体（Islam，2017 )。水稻（Boro、Aman 和 Aus）占主导地位，其中雨水灌溉覆盖面积最大，其次是Boro（旱季品种）。其他农作物，例如小麦，油料种子，豆类，水果和玉米，在耕作模式中占有 1～9％的份额（Islam，2017 )。
该区域表明，仅 4％（48 km2）的区域具有很好的地下水位; 13％（170km2）、25％（342 km2）、30％（405 km2）和 28％（379 km2）的地下水位分别为的良好、中等、差和非常差等级(Rahaman等人,2018)，地下水位极差到极差的地区（58％），具有高度不规则到不规则的地形，排水密度高，降水少和表层土壤覆盖低（更新世时代的巴林德粘土）入渗能力低（2～3mm/d）（Jahan 等人，2010a）补给地下水会影响其水位（Jahan 等人，2007 , 2015)。同时，由于地下水的过度抽取，灌溉农业的发展，地下水位（GWT）自上个十年开始以来以惊人的速度下降，这破坏了地下水的可利用性，并对可持续性构成威胁（Jahan 等人，2010b; Rahman 等人，2016a, 2016b, 2017)。但是灌溉需求正在日益增加，因此采用水资源综合管理方法的“ 4R”原理实施雨水收集技术是迫在眉睫。
孟加拉国几乎没有与水资源管理相关的专门政策。最近颁布的BWA(2013)规定整体解决了相关制度的框架，通过资源管理，并建立政府的权力和责任用来规范水资源的抽取和使用，其目的是确保随时随地向所有部门充分分配。新法令（ 孟加拉语）名为“ Krishi Kaje Bhugorvostho Pani Bebosthapona Ain ， 2017”（《农业地下水管理法》， 2017）已在 2018 年被采空区采用，并且放在2018 年 BWR框架下的 BWA，2103 实施条款和通过水资源综合管理在基层开展次级条款，
图 1.研究区域的位置图以及孟加拉国及其周围地区的区域卫星视图。
目的是为人民群众饮用水安全和充足的灌溉水，特别是弱势和贫困群体。
在孟加拉国，水资源管理仍然是分散的，所以它导致了以供应为主导，以部门为中心，以技术为驱动和自上而下的方法来关注高昂的经济、社会和生态成本。但是，为饮用水和粮食生产力等提供充足和安全的用水并不是对水资源部门的子行业服务提供挑战，而应该是跨部门的监管和管理方法（NWMP，2000）。此外，水资源综合管理是一个逐步开放的水资源管理过程（ Jonch-Clausen，2004 )。从研究区域水资源的子部门管理到跨部门水管理制度的可持续模式转变包括有利的环境，即提供法律、规则、政策等方面的条文；建立不同实体或本地政府之间的关系。诸如友联市和厄帕齐拉行政部门等机构（LGI），负责需求、供应、许可、仲裁等工作的行政管理；最后是包括实践、技术和流程的管理工具（Islam，2017 )。该国不同的政府组织已努力改善人、食品、自然和工业的水资源综合管理。但是遗憾的是，这些行为者之间的协调不够充分，并且主要关注其自身的特定业务并提供了法律框架（Islam，2017 )。
在研究人员开发的水资源综合管理概念中（Hooper，2005; Bandaragoda，2006 ; Adeel，2004 ; Biswas，2004 ; jonch-Clausen,2004; Anderson 等人，2008），决策者 （Falkenmark 等人，2004 ; Schulze 等人，2004; Swatuk，2005），国际组织（全球水合作伙伴组织（ GWP）、国际水协会（IWA）、世界水理事会（WWC）、国际流域组织网络（INBO）、国际、美国和加拿大水资源协会（IACWRA）、斯德哥尔摩水研讨会（SWS）和世界水价（WWP））和援助机构。同时，也有人认为，这一概念是表述不善的（Conca，2006 年），是一种几乎无法实现的“涅槃”话语（Molle，2008 )。
世界各地已实施了一些实践，以平衡观点并改进实践,如水资源综合管理,（Grigg,2008);在加纳的发展中国家（Agyenim 和 Gupta，2012 ); 埃塞俄比亚的阿瓦什河流域的原则、政策和实践形成对比（Mersha 等人，2015 )。此外，到目前为止还没有进行任何研究将水视为有限和脆弱的资源，建立可持续的水资源综合管理措施。在目前研究中，水资源综合管理的技术方面被实践，包括 RWH（即收集雨水或径流水的补给（即循环），最终通过地下水补给恢复水资源，即 4R（减量，重复使用，再生和能源回收利用）。此外，循环技术是本研究的一项完整的科学成果与实践技术影响评估的研究一起工作，以提高人们的幸福感。
2 概念和方法
水资源综合管理是一个合理且直观的概念，旨在以一种全面和整体的方式管理水资源（CAPNET, 1999)。旨在通过协调和公平的方式改善人们的福祉，以促进可持续水资源的巴林德管理框架，包括物质（饮用水的需求）和社会经济组成部分（食物的需求）。它的三个基本“支柱”是适当的政策和法律等有利环境；机构的作用和框架；以及每天使用的管理工具。水资源综合管理及其与子行业的联系（全球升温潜能值，2000 ）显示在图 2。
水资源综合管理的各个部门及其与其他子行业的联系（全球升温潜能值，2000 ）显示在图 3。在本研究中，水资源综合管理的两个主要指标被认为是可获得适当水量的淡水，
图 2.水资源综合管理及其与子行业的联系。（资源：全球升温潜能值，2000 )。
包括对气候或降水模式的调查；是否有径流水；地质学;植被或种植方式；品质适当的淡水等；人类对水需求包括诸如技术、基于科学的决策方面以及流域及管理活动等组成部分。这些研究认为只有水资源综合管理的科学考量，因此，法律方面和社会考虑被有意地排除在外。在这种情况下，雨水收集技术是水资源综合管理的一部分（Prinz，2003）已被采用为一种高效的方法，用于收集、集中和保存各种来源的雨水和径流水。在最简单的层面上，本研究采用的 RWH 技术分为两组（cse，2003 ）：屋顶和非屋顶，即定居和农业用地面积。
1980-2017 年期间的长期降雨数据和地下水位（GWT）分别来自孟加拉国水务发展局（UPW）四个厄帕齐拉斯的雨量站（RGS）和永久水位站（PHS）。其他基本的气候数据，如蒸发，温度等，均从孟加拉国气象局（BMD）收集。分析降雨量数据以确定其月平均降雨量、季和年度平均降雨量以及 1980、1985、1990、1995、2000、2005、2010 和 2015 年的每月降雨量数据，以研究降雨分布的性质。不同厄帕齐拉斯的降雨模式显示出双峰分布模式（图 4)。月降雨量的年内变化是通过找到其变化系数确定的，并表示为（Aladenola 和 Adeboye，2010 ):
CV = Sy /Va (1)
式中: CV－月降雨量的变化系数；Sy－月降雨量的标准偏差（以毫米为单位）；Va－平均每月降雨量（毫米）。年度累积降雨的年度变化取决于其变化系数，表现出降雨分布存极度不平衡，但多年来却较低。长期年平均降雨量在1359 至 1399 毫米，差不多是全国平均值的一半，而不同厄帕齐拉斯的年度变化则显示在图 5。美国农业部（USDA）水土保持服务曲线编号（SCS-CN）2004年采用于水平衡方程式（Mishra 和 Singh，2003 ）：可以表示为；
P = Ia F Q ； Q/(P - Ia) = F/S ；Ia = lambda;S (2)
式中，P－总降水量（毫米）（当前研究中为 P=45 毫米/天）；Ia－初始抽象（毫米）；F－累积渗透量（毫米）；Q－直接径流（mm）;S－潜在的最大保留量（毫米）；lambda;－初始抽象系数（0.2）。使用 SCS-CN 方法计算耕地、安置区和屋顶区的典型径流系数值（c）分别为 0.08～0.41、0.3～0.75 和 0.75～0.95（Stuebe和Johnston， 资料编号：[606830]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
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