La raccolta dell'acqua piovana è la cattura , l' accumulo e lo stoccaggio di acqua dalla pioggia aria per uso nelle vicinanze. Le definizioni di "pioggia" di " acqua piovana " (in inglese rainwater , rain waters e stormwater ) variano nel mondo. La raccolta è rivolta all'acqua da precipitazione atmosferica ( pioggia , neve , grandine , idrometeore varie), il carattere essenziale di quest'acqua può consistere nel non essersi ancora caricata di sostanze solubili provenienti dalla terra, il che permette il campionamento su una struttura, oltre che sul terreno, fintanto che l' acqua di ruscellamento è rimasta chimicamente vicina all'acqua piovana. La definizione più ristretta considera solo "l'acqua dalla pioggia raccolta su edifici o strutture" .
L'acqua piovana può essere raccolta dai fiumi o dai tetti e in molti luoghi quest'acqua viene reindirizzata a una fossa, un serbatoio, un pozzo di percolazione; o raccolti nella rugiada o nella nebbia con reti o altri strumenti. I suoi usi includono l' irrigazione dei giardini, l' irrigazione del bestiame , l' irrigazione , l' uso domestico con un trattamento adeguato, il riscaldamento domestico delle case, ecc. L'acqua raccolta può anche essere utilizzata come acqua potabile (tramite eventuale trattamento), stoccaggio a lungo termine e per altri scopi come la ricarica di falde acquifere .
La raccolta dell'acqua piovana è uno dei metodi più semplici e antichi di autoapprovvigionamento idrico per le famiglie, solitamente finanziata dall'utente.
La costruzione e l'utilizzo di cisterne di acqua piovana per memorizzare le date di nuovo al Neolitico , quando impermeabili da tigli cisterne intonacate sono state costruite nelle case nei villaggi del Levante , una vasta regione del sud-occidentale , a sud di montagne Taurus . collegata dal Mar Mediterraneo a ovest, il deserto arabo a sud e la Mesopotamia a est. Verso la fine dell'anno4000, le cisterne erano elementi essenziali delle tecniche emergenti di gestione dell'acqua utilizzate nell'agricoltura nelle zone aride .
Molte antiche cisterne sono state scoperte a Gerusalemme e in tutto il paese d' Israele . Sul sito considerato da alcuni quello della città biblica di Ai (Khirbet et-Tell), una grande cisterna risalente al 2500 a.C. Fu scoperto AD che aveva una capacità di quasi 1.700 m 3 . Era scolpito nella roccia solida, rivestito con grandi pietre e sigillato con argilla per evitare perdite.
L'isola greca di Creta è nota anche per l'uso di grandi cisterne per la raccolta e lo stoccaggio dell'acqua piovana durante il periodo minoico di2600 a.C. J.-C. a 1100 a.C. J.-C.. Quattro grandi cisterne sono state scoperte a Myrtos-Pyrgos , Archánes e Zakroeach. La cisterna rinvenuta a Myrtos-Pyrgos con una capacità di oltre 80 m 3 risale al1700 a.C. J.-C..
Intorno al 300 a.C., le comunità agricole del Belucistan (ora situate in Pakistan , Afghanistan e Iran ) e Kutch , in India , utilizzavano l'acqua piovana per l'agricoltura e molti altri usi. la raccolta dell'acqua piovana veniva effettuata dai re Chola . L'acqua piovana proveniente dal tempio di Brihadeeswara (situato a Balaganpathy Nagar, Thanjavur , India) è stata raccolta nel bacino idrico di Shivaganga. Durante il successivo periodo Chola , il bacino idrico di Vīrānam fu costruito (1011-1037 d.C.) nel distretto di Cuddalore del Tamil Nadu per immagazzinare l'acqua per bere e per l'irrigazione. Vīrānam è un bacino idrico lungo 16 km con una capacità di stoccaggio di 41.500.000 m 3 (circa 1.465.000.000 ft 3 ).
La raccolta dell'acqua piovana era comune anche nell'impero romano . Mentre romani acquedotti sono ben noti, cisterne romane sono stati anche comunemente utilizzati e la loro costruzione ampliata con l' impero . Per esempio, in Pompei , stoccaggio dell'acqua sui tetti era comune prima della costruzione dell'acquedotto di I ° secolo aC. Questa storia è continuata con l' impero bizantino , ad esempio la cisterna della Basilica di Istanbul .
La raccolta dell'acqua piovana in Francia è molto antica ed è stata oggetto di un nuovo esperimento a partire dagli anni 90. La raccolta dell'acqua piovana è ora regolamentata per legge e sovvenzionata.
In Guyana l'acqua piovana è un'importante fonte della cosiddetta acqua potabile (legata a un aumento del rischio di avvelenamento da piombo; nel 2015 il 25% delle donne che partoriscono in Guyana aveva un livello di piombo nel sangue eccessivamente alto (> 50 μg / L ) e l'82% aveva un almeno un fattore di rischio di avere un alto livello di piombo nel sangue (es: consumo settimanale di selvaggina uccisa con pallini di piombo o proiettili). CanadaUn certo numero di canadesi ha iniziato a creare sistemi di raccolta dell'acqua piovana per la riduzione dell'acqua piovana, l'irrigazione, la lavanderia e le strutture igienico-sanitarie. Una sostanziale riforma della legge canadese dalla metà degli anni 2000 ha aumentato l'uso di questa tecnologia per scopi agricoli, industriali e residenziali, ma molte province continuano ad essere ambigue. Lo statuto cittadino e i codici delle città locali spesso regolano la raccolta dell'acqua piovana.
IndiaIl Southwest Center for the Study of Hospital and Healthcare Systems , in collaborazione con il Rotary International , sponsorizza un programma di raccolta dell'acqua piovana in tutto il paese. Il primo sistema di raccolta dell'acqua piovana è stato installato in una scuola elementare a Lod , in Israele. Il progetto cerca di espandersi ad Haifa nella sua terza fase. Il Southwest Center ha anche aderito al " Water Resources Action Project " di Washington DC , che attualmente ha progetti di raccolta dell'acqua piovana in Cisgiordania . I sistemi di raccolta dell'acqua piovana vengono installati nelle scuole locali per educare gli scolari sui principi della conservazione dell'acqua e per colmare le lacune tra persone di diverse origini religiose ed etniche, affrontando il problema della scarsità d'acqua.
Nuova ZelandaSebbene la Nuova Zelanda abbia piogge abbondanti a ovest e sud, per la maggior parte del paese la raccolta dell'acqua piovana è una pratica standard per la maggior parte delle abitazioni rurali ed è incoraggiata dalla maggior parte dei comuni.
Sri LankaLa raccolta dell'acqua piovana è stato un metodo popolare per ottenere acqua per l'agricoltura e per bere nelle case rurali. La legislazione per promuovere la raccolta dell'acqua piovana è stata emanata con l'emendamento alla legge n . 36 del 2007 dell'Autorità per lo Sviluppo Urbano . Il “ Lanka Rainwater Harvesting Forum ” guida l'iniziativa dello Sri Lanka.
Sud AfricaLa South African Water Research Commission ha sostenuto la ricerca sulla raccolta dell'acqua piovana. I rapporti su questa ricerca sono disponibili sul loro " Knowledge Hub ". Studi su aree aride, semi-aride e umide hanno confermato che tecniche come mulching , piting (in) , rincalzatura (in) e appezzamenti di deflusso modificati ( prigionieri di scorrimento modificati ) sono efficaci per la produzione di colture su piccola scala.
UKNel Regno Unito , ci sono spesso serbatoi di acqua piovana (mozziconi d'acqua) negli orti e negli orti familiari per raccogliere l'acqua piovana, che viene poi utilizzata per irrigare il giardino. Tuttavia, il codice del governo britannico per le case sostenibili ha incoraggiato l'installazione di grandi serbatoi sotterranei nelle case di nuova costruzione per raccogliere l'acqua piovana per lo sciacquone , l'irrigazione e il lavaggio. I design ideali hanno il potenziale per dimezzare la domanda di acqua di rubinetto. Il codice è stato revocato nel 2015.
Altri paesiInvece di utilizzare il tetto come bacino, il RainSaucer, che sembra un ombrello capovolto, raccoglie la pioggia direttamente dal cielo. Ciò riduce il potenziale di contaminazione e rende l'acqua potabile per i paesi in via di sviluppo una potenziale applicazione. Altre applicazioni di questo approccio autonomo alla raccolta dell'acqua piovana sono il giardinaggio sostenibile e l'agricoltura su piccoli appezzamenti.
Un'invenzione olandese chiamata Groasis Waterboxx è utile anche per la coltivazione di alberi con rugiada e acqua piovana raccolte e immagazzinate.
Tradizionalmente, la gestione delle acque piovane utilizzando stagni di ritenzione serviva a un unico scopo. Tuttavia, il controllo in tempo reale ottimizzato consente di raddoppiare questa infrastruttura come fonte di raccolta dell'acqua piovana senza compromettere la capacità di ritenzione esistente. Questo è stato utilizzato nella sede dell'EPA per sciacquare l'acqua immagazzinata prima delle tempeste, riducendo il flusso in caso di pioggia e garantendo la disponibilità di acqua per un successivo riutilizzo. Ciò ha il vantaggio di aumentare la qualità dell'acqua e di ridurre il volume di acqua rilasciata durante gli straripamenti combinati delle fognature.
Di solito, le dighe di controllo vengono costruite attraverso i corsi d'acqua per migliorare la percolazione dell'acqua superficiale negli strati del sottosuolo . La percolazione dell'acqua nell'area di ritenzione idrica delle dighe di ritenzione può essere aumentata artificialmente allentando gli strati del sottosuolo e sovraccaricandola utilizzando esplosivi ANFO utilizzati nelle miniere di superficie . Pertanto, le falde acquifere locali possono essere ricaricate rapidamente utilizzando l'acqua superficiale disponibile per l'uso durante la stagione secca.
Nel 1992, l'artista americano Michael Jones McKean ha creato un'opera d'arte a Omaha, nel Nebraska, presso il Bemis Center for Contemporary Art , che ha creato un arcobaleno del tutto duraturo nello skyline di Omaha. Il progetto ha raccolto migliaia di litri di acqua piovana, immagazzinando l'acqua in sei serbatoi da 12.000 litri su una catena. La massiccia azienda di logistica, durante il suo periodo di cinque mesi, è stata uno dei più grandi siti di raccolta dell'acqua piovana urbana nel Midwest degli Stati Uniti.
La raccolta dell'acqua piovana è possibile coltivando foreste alluvionali senza perdere reddito dai terreni sommersi. L'obiettivo principale della raccolta dell'acqua piovana è quello di utilizzare l'acqua piovana disponibile localmente per soddisfare il fabbisogno idrico durante tutto l'anno senza la necessità di enormi spese in conto capitale. Ciò faciliterebbe la disponibilità di acqua incontaminata per esigenze domestiche, industriali e di irrigazione.
Risorse idriche di buona qualità, più vicine alle aree popolate, stanno diventando scarse e costose per i consumatori. Oltre all'energia solare, l'acqua piovana è una delle principali risorse rinnovabili di qualsiasi terra. Grandi aree sono coperte ogni anno da pannelli fotovoltaici in tutte le parti del mondo. I pannelli solari possono anche essere utilizzati per raccogliere la maggior parte dell'acqua piovana e l'acqua di qualità priva di batteri e sostanze sospese può essere generata da semplici processi di filtrazione e disinfezione. Lo sfruttamento dell'acqua piovana per prodotti a valore aggiunto come l'acqua potabile in bottiglia, rende redditizi gli impianti solari fotovoltaici anche in zone con elevata piovosità / nuvolosità grazie al valore aggiunto della produzione di acqua potabile.
La raccolta dell'acqua piovana fornisce un approvvigionamento idrico indipendente durante le restrizioni idriche regionali e nei paesi sviluppati viene spesso utilizzata per integrare l'approvvigionamento principale. Fornisce acqua nei periodi di siccità, può aiutare ad alleviare le inondazioni nelle zone basse e ridurre la domanda di pozzi, che possono aiutare a mantenere i livelli delle acque sotterranee. Contribuisce anche alla disponibilità di acqua potabile, poiché l'acqua piovana è essenzialmente priva di salinità e altri sali. L'applicazione della raccolta dell'acqua piovana nelle reti idriche urbane fornisce un vantaggio sostanziale sia per l'approvvigionamento idrico che per i sottosistemi delle acque reflue riducendo la necessità di acqua pulita nei sistemi di distribuzione dell'acqua e una riduzione del deflusso inquinante nei corpi d'acqua dolce.
Molto lavoro si è concentrato sullo sviluppo di una valutazione del ciclo di vita e di una metodologia di determinazione dei costi del ciclo di vita per valutare il livello degli impatti ambientali e dei risparmi che possono essere raggiunti attraverso l'implementazione dei sistemi di raccolta dell'acqua piovana.
La raccolta dell'acqua piovana fornisce un approvvigionamento idrico indipendente durante le restrizioni idriche. Nelle aree in cui l'acqua pulita è costosa o difficile da trovare, la raccolta dell'acqua piovana è una fonte essenziale di acqua pulita. Nei paesi sviluppati, l'acqua piovana viene spesso raccolta per essere utilizzata come fonte d'acqua aggiuntiva piuttosto che come fonte primaria, ma la raccolta dell'acqua piovana può anche ridurre i costi dell'acqua. L'acqua piovana è anche indipendente dalla salinità o dagli inquinanti presenti nelle acque sotterranee, il che aumenta la quantità di acqua potabile disponibile quando viene utilizzata la raccolta dell'acqua piovana.
In caso di siccità, è possibile utilizzare l'acqua piovana raccolta negli ultimi mesi. Se la pioggia è imprevedibile, l'utilizzo di un sistema di raccolta dell'acqua piovana può essere essenziale per catturare la pioggia quando cade. Molti paesi, soprattutto quelli che vivono in ambienti aridi, utilizzano l'acqua piovana come fonte di acqua potabile economica e affidabile. Per migliorare l' irrigazione in ambienti aridi, vengono costruite dighe (creste) del suolo per intrappolare e impedire all'acqua piovana di precipitare giù per colline e pendii. Anche durante i periodi di scarse precipitazioni, viene raccolta acqua a sufficienza per la crescita delle colture. L'acqua può essere raccolta dai tetti e si possono costruire dighe e stagni per trattenere grandi quantità di acqua piovana, in modo che anche nei giorni in cui piove poco o nulla, ce n'è abbastanza per irrigare i raccolti.
Inoltre, la raccolta dell'acqua piovana riduce la domanda di acqua dai pozzi, il che aiuta a mantenere i livelli delle acque sotterranee piuttosto che esaurirli.
L' analisi del ciclo di vita è una metodologia utilizzata per valutare gli impatti ambientali di un sistema nel corso della sua vita (dalla culla alla tomba). Devkota et al., Hanno sviluppato una tale metodologia per la raccolta dell'acqua piovana e hanno scoperto che la progettazione degli edifici (ad es. Dimensioni) e la funzione (ad es. Educativa, residenziale, ecc.) Svolgono un ruolo fondamentale per le prestazioni ambientali del sistema. Il modello di analisi economica e ambientale delle tecnologie sanitarie - EEAST - valuta le emissioni di gas a effetto serra e il costo di tali sistemi nel corso della vita di vari tipi di edifici.
Per affrontare i parametri funzionali dei sistemi di raccolta delle acque meteoriche, è stata sviluppata una nuova metrica: il rapporto tra domanda e offerta (deamnd / supply - D / S), identificando la progettazione dell'edificio ideale (offerta) e la funzione (domanda) rispetto alla prestazione ambientale di raccolta dell'acqua piovana per il lavaggio. Con l'idea che l'approvvigionamento di acqua piovana consente di risparmiare non solo l'acqua potabile, ma anche l'acqua piovana che entra nel sistema fognario combinato (che richiede un trattamento), il risparmio nelle emissioni ambientali è maggiore se gli edifici sono collegati a un sistema fognario combinato rispetto a uno separato.
I sistemi di raccolta dell'acqua piovana possono essere complessi, da sistemi che possono essere installati con competenze minime, a sistemi automatizzati che richiedono configurazione e installazione avanzate. Il sistema di raccolta dell'acqua piovana di base è più un lavoro idraulico che tecnico, poiché tutti i punti di uscita dal patio dell'edificio sono collegati da un tubo a un serbatoio sotterraneo che immagazzina l'acqua.
I sistemi sono dimensionati idealmente per soddisfare la domanda di acqua durante la stagione secca, poiché devono essere abbastanza grandi da supportare il consumo giornaliero di acqua. Nello specifico, l'area di cattura delle precipitazioni, come il tetto di un edificio, deve essere sufficientemente ampia da mantenere un flusso d'acqua adeguato. La dimensione del serbatoio dell'acqua dovrebbe essere abbastanza grande da contenere l'acqua catturata.
Molti metodi a bassa tecnologia sono utilizzati per catturare l'acqua piovana: sistemi di copertura, raccolta di acque superficiali e pompaggio di acqua piovana già sommersa nel terreno o catturata in serbatoi (cisterne).
Prima di costruire un sistema di raccolta dell'acqua piovana, è utile utilizzare strumenti digitali. Ad esempio, per rilevare se una regione ha un alto potenziale per la raccolta dell'acqua piovana, è possibile creare mappe GIS della raccolta dell'acqua piovana utilizzando uno strumento interattivo online. Oppure, per stimare quanta acqua è necessaria per soddisfare il fabbisogno idrico di una comunità, lo strumento Rain is Gain può aiutare. Strumenti come questi possono aiutare a risparmiare tempo e denaro prima di impegnarsi nella costruzione di un sistema, oltre a rendere il progetto sostenibile e duraturo.
Le missioni in sei paesi caraibici hanno dimostrato che catturare e immagazzinare il deflusso per un uso successivo riduce significativamente il rischio di perdere alcuni o tutti i raccolti dell'anno a causa della scarsità del suolo o dell'acqua. Inoltre, i rischi associati alle inondazioni e all'erosione del suolo durante le stagioni di forti piogge diminuirebbero. I piccoli agricoltori, in particolare quelli che coltivano in collina, potrebbero ottenere il massimo dalla raccolta dell'acqua piovana, poiché sono in grado di catturare il deflusso e ridurre gli effetti dell'erosione del suolo.
Molti paesi, soprattutto quelli che vivono in ambienti aridi, utilizzano l'acqua piovana come fonte di acqua potabile economica e affidabile. Per migliorare l'irrigazione in ambienti aridi, vengono costruite dighe per intrappolare e impedire all'acqua piovana di scorrere giù per colline e pendii. Anche durante i periodi di scarse precipitazioni, viene raccolta acqua a sufficienza per la crescita delle colture. L'acqua può essere raccolta dai tetti e si possono costruire dighe, stagni per contenere grandi quantità di acqua piovana, in modo che anche nei giorni in cui piove poca o nessuna, c'è abbastanza acqua per irrigare i raccolti.
L' aeroporto di Francoforte ha il più grande sistema di raccolta dell'acqua piovana in Germania . Il sistema consente di risparmiare circa 100.000 m 3 di acqua all'anno. Il costo del sistema è di 1,5 milioni di dm ( US $ 63.000 ) nel 1993. Il sistema raccoglie l'acqua dai tetti del nuovo terminal che ha una superficie di 26.800 m 2 . L'acqua viene raccolta nei sotterranei dell'aeroporto dove sono stati allestiti sei serbatoi, con una capacità di stoccaggio di 100 m 3 . L'acqua viene utilizzata principalmente per lo sciacquone del WC, l'irrigazione degli impianti e la pulizia dell'impianto di climatizzazione.
La raccolta dell'acqua piovana è stata adottata presso il velodromo - il Parco Olimpico di Londra - per aumentare la sostenibilità della struttura. È stata registrata una diminuzione del 73% nella domanda di acqua potabile del parco. Nonostante ciò, si è ritenuto che la raccolta dell'acqua piovana fosse un uso meno efficiente delle risorse finanziarie, per aumentare la sostenibilità, rispetto al programma di riciclaggio delle acque nere del parco.
La concentrazione di contaminanti viene ridotta in modo significativo deviando il flusso iniziale dell'acqua di ruscellamento . Una migliore qualità dell'acqua può essere ottenuta anche utilizzando un meccanismo di prelievo galleggiante (piuttosto che dalla base del serbatoio) e utilizzando una serie di serbatoi, ritirandosi dall'ultimo in serie. La prefiltrazione è una pratica standard nel settore per garantire che l'acqua che entra nel serbatoio sia priva di sedimenti grossolani. La prefiltrazione è importante per mantenere il sistema sano.
Concettualmente, un sistema di approvvigionamento idrico dovrebbe essere adeguato alla qualità dell'acqua in relazione al suo uso finale. Tuttavia, nella maggior parte dei paesi sviluppati, l'acqua potabile di alta qualità viene utilizzata per tutti gli usi finali. Questo approccio spreca denaro ed energia e impatta inutilmente l'ambiente. La fornitura di acqua piovana che è stata sottoposta a misure preliminari di filtrazione per usi di acqua non potabile, come sciacquoni , irrigazione e lavanderia, può essere una parte importante di una strategia di gestione dell'acqua sostenibile.
“Le precipitazioni, fino all'ultima goccia o fiocco, sono state assegnate di proprietà dal momento in cui sono cadute in molti stati occidentali, facendo beffe di persone che raccoglievano la pioggia dalle proprie grondaie. In alcuni casi, i diritti su quell'acqua sono stati assegnati un secolo o più fa. "