Yağmur suyu hasadı

Yağmur suyu hasadı, yağmur suyunun akması için bırakmak yerine, yeniden kullanım için yerinde biriktirilmesi ve depolanmasıdır. Yağmur suyu nehirlerden veya çatılardan toplanabilir ve birçok yerde toplanan sular derin bir çukura, akiferlere, süzülmüş bir hazneye yönlendirilir veya çiğ veya sislerden ağlar veya diğer aletlerle toplanır. Kullanım alanları bahçeler için su, hayvancılık, sulama, uygun arıtımla evsel kullanım ve evler için iç mekan ısıtmasını da içerir. Hasat edilen su ayrıca içme suyu, uzun süreli depolama ve yeraltı suyu zenginleştirilmesi gibi diğer amaçlar için de kullanılabilir.
Yağmursuyu hasadı, genellikle kullanıcı tarafından finanse edilen, hanelerin kendi kendine su temini için en basit ve en eski yöntemlerden biridir.

Yağmur suyu hasadı tarihçesi

Yağmursuyu depolamak için sarnıçların yapımı ve kullanımı, Güneybatı Asya'da, Toros Dağları'nın güneyindeki geniş bir bölge olan Levant köyü bölgesinde evlerin zeminlerine su geçirmez kireç sıvalı sarnıçların inşa edildiği Neolitik Çağ'a kadar izlenebilir. Bölge batıda Akdeniz, güneyde Arap Çölü ve doğuda Mezopotamya ile sınırlıdır. M.Ö 4000 yıllarının sonunda, sarnıçlar kurak arazi tarımın'da kullanılan su yönetimi tekniklerinin ortaya çıkmasında önemli unsurlardı.
Kudüs'ün bazı bölgelerinde ve tüm İsrail topraklarında çok sayıda eski sarnıç bulunmuştur. Bazıları tarafından İncil de geçen kent Ai'ye (Khirbet et-Tell) ait olduğuna inanılan alanda, yaklaşık 1.700 m3 kapasiteye sahip olan yaklaşık M.Ö. 2500 yılına ait bir sarnıç bulunmuştur. Sert taştan oyulmuş, büyük taşlarla sınırlandırılmış ve sızıntıyı engellemek için kil kullanılmıştır.
Yunanistan'ın Girit adası Minoan döneminde M.Ö. 2600 - 1100 arasında yağmur suyu toplanması ve depolanması için büyük sarnıçların kullanılmasıyla da bilinmektedir.
Myrtos-Pyrgos, Archanes ve Zakroeach'de dört büyük sarnıç bulunmuştur. Myrtos-Pyrgos'ta bulunan sarnıç, 80 m3'ten daha büyük bir kapasiteye sahiptir ve tarihi M.Ö. 1700'lere kadar uzanmaktadır.
M.Ö. 300 civarında, Hindistan'da Belucistan (şimdi Pakistan, Afganistan ve İran'da bulunmaktadır) ve Kutch'taki tarım toplulukları, tarım ve diğer birçok kullanım için yağmur suyu hasadı kullandı. Yağmur suyu hasadı Çola kralları tarafından da yapıldı. Brihadeeswarar tapınağından (Hindistan, Thanjavur, Balaganpathy Nagar'da bulunan) gelen yağmur suyu Shivaganga tankında toplanırdı. Daha sonraki Çola döneminde Vīrīnam göleti, içme ve sulama amacıyla suyu depolamak için Tamil Nadu'nun Cuddalore bölgesinde inşa edildi (M.S. 1011 - 1037 arası). Vīrānam, 1.465.000.000 m3 depolama kapasitesine sahip, 16 km uzunluğunda bir rezervuardır.
Roma İmparatorluğu'nda da yağmur suyu hasadı yaygındı.Roma su kemerleri iyi tanınırken, Roma sarnıçları da sıkça kullanılmış ve imparatorluk ile birlikte inşaatları yayılmıştır. Örneğin, Pompeii'de, su kemeri inşaatından önce M.Ö. 1. yüzyıl'da çatıdaki su depoları yaygındı. Bu tarih, Bizans İmparatorluğu ile devam etti, örneğin İstanbul'daki Yerebatan Sarnıcı.
Çok az bilinmesine rağmen, yüzyıllar boyunca Venedik şehri yağmur suyu hasadına bağımlıydı. Venedik'i çevreleyen lagün, içmek için uygun olmayan acı sudur. Su, özel olarak tasarlanmış taş döşemeden aşağı süzülürdü ve bir kum tabakası ile filtrelenip daha sonra kuyunun dibinde toplanırdı. Daha sonraları, Venedik anakarada yeni bölgeleri ele geçirdikçe, yerel nehirlerden teknelerle su getirmeye başladı ancak özellikle savaş zamanlarında anakaradaki suya erişimin engellenebilmesi durumunda önem kazanan kuyular kullanımda kaldı.

İsrail

Rotary International ile işbirliği içinde Güneybatı Hastane ve Sağlık Sistemleri Araştırma Merkezi, ülke genelinde bir yağmur suyu toplama modeli programına sponsorluk yapıyor. İlk yağmur suyu toplama sistemi, İsrail'in Lod kentinde bir ilkokulda kuruldu. Proje, üçüncü evresinde Hayfa'ya genişlemeyi hedefliyor. Güneybatı Merkezi, şu anda Batı Şeria'da yağmur suyu toplama projeleri olan Washington DC'nin Su Kaynakları Eylem Projesi ile de ortaklık kurmuştur. Yağmur suyu toplama sistemleri, okul çocuklarını su koruma ilkeleri konusunda eğitmek ve farklı dini ve etnik kökenleri olan insanlar arasında bölünmeleri birleştirmek amacıyla Orta Doğu’nun karşılaştığı su kıtlığı sorununu da ele alarak, yerel okullarda kurulmaktadır.

Yeni Zelanda

Yeni Zelanda'da, Batı ve Güney'de bol miktarda yağış olmasına rağmen, ülkenin çoğu için yağmur suyu hasadı çoğu kırsal konut için normal bir uygulamadır ve çoğu konsey tarafından teşvik edilmektedir.

Sri Lanka

Yağmur suyu hasadı, tarım ve kırsal evlerde içme amacıyla su elde etmek için popüler bir yöntem olmuştur. Yağmur suyu hasadı için yasalar, 2007 tarihli 36 sayılı Kentsel Kalkınma Kurumu (Değişiklik) Yasası ile çıkarılmıştır. Lanka yağmur suyu toplama forumu, Sri Lanka'nın girişimini yönetiyor.

Güney Afrika

Güney Afrika Su Araştırma Komisyonu yağmur suyu hasadı araştırmalarını destekledi. Bu araştırmaya ilişkin raporlar “Bilgi Merkezinde” mevcuttur. Kurak, yarı kurak ve nemli bölgelerdeki çalışmalar, malçlama, çukurlaştırma, sırt yapma ve modifiye edilmiş deneme parselleri gibi tekniklerin küçük ölçekli mahsul üretimi için etkili olduğunu onaylamıştır. Hidrolik kırma işlemi su sondaj kuyularının performansını iyileştirmek için düzenli olarak kullanılmıştır. 1990'dan 1992'ye kadar 170 adet kuyu, hidrolik kırma işlemine tabi tutulmuştu.

Yeni yaklaşımlar

Çatıyı hasad için kullanmak yerine, baş aşağı bir şemsiye gibi görünen RainSaucer, doğrudan gökten yağmur toplar. Bu, kirlenme potansiyelini azaltır ve RainSaucer'ı gelişmekte olan ülkelerde içme suyu için potansiyel bir uygulama haline getirir. Bu serbest yağmur suyu toplama yaklaşımının diğer uygulamaları sürdürülebilir bahçecilik ve küçük arsa tarımıdır.
Groasis Waterboxx adı verilen Hollandalı bir buluş, hasat edilmiş ve depolanmış çiğ ve yağmur suyuyla ağaç yetiştirmek için de faydalıdır.
Geleneksel olarak, bekletme havzaları kullanan yağmur suyu yönetimi tek bir amaca hizmet etti. Bununla birlikte, optimize edilmiş gerçek zamanlı kontrol, bu altyapının mevcut bekletme kapasitesinden ödün vermeden yağmur suyu hasadı kaynağı olarak ikiye katlamasını sağlar. Bu, EPA merkezinde, fırtına olaylarından önce depolanan suyu tahliye etmek, böylece daha sonra tekrar kullanmak üzere suyun mevcudiyetini sağlarken yağışlı hava taşkınlarını azaltmak için kullanılmıştır. Bu, kombine lağım taşması olayları sırasında, salınan su kalitesinin arttırılması ve  salınan suyun hacminin azaltılması avantajına sahiptir.
Genel olarak, yüzey suyunun toprak altı tabakalarına sızmasını artırmak için akarsuların önlerine kontrol barajları inşa edilir. Kontrol barajlarının su altında kalan kısmındaki sızma işlemi, açık saha madenciliğinde kullanılan ANFO patlayıcıları kullanılarak toprağın alt katmanları ve örtü toprağının gevşetilmesi suretiyle yapay olarak geliştirilebilir. Böylece, yerel akiferler kuru mevsimde kullanılmak üzere tamamen mevcut yüzey suyu kullanılarak hızlı bir şekilde zenginleştirilebilir.

Geleneksel olmayan

1992'de Amerikalı sanatçı Michael Jones McKean, Omaha, Nebraska'da bulunan Bemis Çağdaş Sanat Merkezi'nde, Omaha silüetinde tamamen sürdürülebilir gökkuşağı oluşturan bir sanat eseri yarattı. Proje binlerce galon yağmur suyu topladı, suyu papatya şeklinde konuşlandırılmış 12.000 galonluk altı adet tankta sakladı. Büyük lojistik girişim, beş aylık bir süre boyunca, Amerikan Ortabatısındaki en büyük kentsel yağmur suyu toplama alanlarından biriydi.

Tatlı su basar ormanlarla yağmur suyu hasadı

Yağmursuyu hasadı, kullanımda olan sualtındaki alanlardan elde edilen geliri kaybetmeden, su basar ormanların yetiştirilmesiyle mümkündür. 
Yağmur suyunun toplanmasının asıl amacı, yerel olarak mevcut yağmur suyunu, yıl boyunca büyük sermaye harcamalarına ihtiyaç duymadan su ihtiyacını karşılamak için kullanmaktır. Bu, evsel, endüstriyel ve sulama ihtiyaçları için kirlenmemiş suyun bulunmasını kolaylaştıracaktır.

Güneş enerjisi panelleriyle yağmur suyu toplama

Nüfus alanlarına daha yakın olan kaliteli su kaynakları tüketiciler için giderek kıt ve maliyetli olmaktadır. Güneş ve rüzgar enerjisine ek olarak, yağmur suyu herhangi bir arazinin ana yenilenebilir kaynağı'dır. Dünyanın her yerinde geniş alanlar her yıl güneş PV panelleri ile kaplanmaktadır. Güneş panelleri, üzerine düşen yağmur suyunun çoğunun hasadı için kullanılabilir ve içilebilir kalitede su, yağmur suyunun tuzluluk oranı çok düşük olduğu için basit filtrasyon ve dezenfeksiyon işlemleriyle üretilebilir. Şişelenmiş içme suyu gibi katma değerli ürünler için yağmur suyunun kullanılması, katma değerli içme suyu üretiminden elde edilen gelirin artması ile güneş PV santrallerini yüksek yağışlı/bulutlu alanlarda bile karlı kılar. Son zamanlarda, halihazırda kazılmış olan kuyulardaki düşük maliyetli Yağmur Suyu toplanmasının, Hindistan'da yeraltı suyu seviyesinin yükseltilmesinde oldukça etkili olduğu bulunmuştur.

Avantajlar

Yağmursuyu hasadı, bölgesel su kısıtlamaları sırasında bağımsız su teminini sağlar ve gelişmiş ülkelerde genellikle ana arzın desteklenmesi için kullanılır. Bir kuraklık meydana geldiğinde su sağlar, alçakta bulunan alanları su basmasını hafifletmeye yardımcı olabilir ve kuyulara olan talebi azaltarak yeraltı suyu seviyelerinin sürdürülmesini sağlayabilir. Yağmur suyu esas olarak tuzluluk ve diğer tuzlardan arınmış olduğu için, içme suyunun teminine de yardımcı olur. Kentsel su sistemindeki yağmur suyu hasadı uygulamaları,  hem su teminine hem de atık su alt sistemlerine, su dağıtım sistemlerinde temiz suya olan ihtiyacı, kanalizasyon sistemlerinde aşırı yağış kaynaklı suyu ve tatlı su kütlelerini kirleten yağmur suyu akışını azaltarak  önemli bir fayda sağlar.
Geniş bir çalışma grubu, yağmur suyu toplama sistemlerinin uygulanmasıyla elde edilebilecek çevresel etki ile ilgili ve maddi kazançları değerlendirmek için yaşam döngüsü değerlendirmesinin ve maliyetlendirme metodolojilerinin geliştirilmesine odaklanmıştır.

Bağımsız su temini

Yağmur suyu hasadı, su kısıtlamaları sırasında bağımsız su temini sağlar. Temiz suyun maliyetli veya elde etmesi zor olan bölgelerde, yağmur suyu hasadı kritik bir temiz su kaynağıdır. Gelişmiş ülkelerde, yağmur suyu genellikle ana kaynak yerine tamamlayıcı bir su kaynağı olarak kullanılmak üzere hasat edilir, ancak yağmur suyunun toplanması aynı zamanda bir evin su maliyetlerini veya genel kullanım seviyelerini azaltabilir. Yağmur suyu içmek güvenlidir.

Kuraklıkta tamamlayıcı olarak

Kuraklık meydana geldiğinde, geçmiş aylarda toplanan yağmur suyu kullanılabilir. Yağmur kıt ancak aynı zamanda tahmin edilemez ise, yağmur suyu hasadı sisteminin kullanılması, yağmur yağdığı zaman yağmurun yakalanması için kritik öneme sahip olabilir. Kurak ortamlara sahip birçok ülke, yağmur suyu hasadını ucuz ve güvenilir bir temiz su kaynağı olarak kullanır. Kurak ortamlarda sulamayı artırmak için, yağmur suyunun tepeden aşağı akmasını engellemek ve yakalamak için topraktan sırtlar yapılır. Düşük yağış dönemlerinde bile, bitkilerin yetişmesi için yeterli su toplanır. Çatılardan su toplanabilmekte ve çok miktarda yağmur suyunu tutmak için tanklar inşa edilebilmektedir.
Ek olarak, yağmur suyu hasadı, kuyulardan gelen suya olan talebi azaltır ve yeraltı suyu seviyelerinin tükenmesi yerine daha fazla sürdürülmesini sağlar.

Yaşam döngüsü Değerlendirmesi

Yaşam döngüsü değerlendirmesi bir sistemin çevresel etkilerini ömrünün beşiğinden mezara kadar değerlendirmek için kullanılan bir metodolojidir. Devkota ve arkadaşları, yağmur suyu hasadı için böyle bir metodoloji geliştirdiler ve bina tasarımı (örneğin, boyutlar) ve fonksiyonunun (örneğin, eğitim, konut, vb.) sistemin çevresel performansında kritik roller oynadığını buldular. Sanitasyon Teknolojileri Ekonomik ve Çevresel Analizi modeli, bu tür sistemlerin sera gazı emisyonlarını ve  maliyetini çeşitli bina tiplerinin kullanım ömrü boyunca değerlendirir.
Yağmur suyu toplama sistemlerinin işlevsel parametrelerini ele almak için, tuvalet sifonu için yağmur suyu hasatının çevresel performansı ile ilgili ideal bina tasarımını (arz) ve fonksiyonunu (talep) tanımlayan yeni bir metrik - arz talep oranı (A/T) - geliştirilmiştir. Yağmur suyu arzının yalnızca içme suyunu kurtarmakla kalmayıp, aynı zamanda kombine kanalizasyon şebekesine giren yağmur suyunu da azaltacağı fikri ile, binalar kombine kanalizasyon şebekesine  bağlandığında, ayrı kurulmuş bir sisteme göre çevre emisyonlarındaki tasarruf daha yüksek olmuştur.

Sistem kurulum düzeni

Yağmursuyu toplama sistemleri, asgari beceriler ile kurulabilen sistemlerden gelişmiş düzen ve kurulum gerektiren otomatik sistemlere kadar çeşitlilik gösterebilir.
Temel yağmur suyu toplama sistemi, binanın terasından çıkan tüm çıkışların bir boru ile suyu depolayan bir yeraltı tankına bağlanması nedeniyle teknik bir işten daha çok bir sıhhi tesisat işidir.
Sistemler, kuru mevsim boyunca su talebini karşılayacak ideal ölçülerdedir, çünkü günlük su tüketimini destekleyecek kadar büyük olması gerekir. Spesifik olarak, bir inşaat çatısı gibi yağış yakalama alanının, yeterli su akışını sağlayacak kadar büyük olması gerekir. Su depolama tankı boyutu, yakalanan suyu içerecek kadar büyük olmalıdır.  
Düşük teknolojili sistemler için, yağmur suyunu yakalamak için birçok düşük teknolojili yöntem kullanılır: çatı sistemleri, yüzey suyu yakalama, zaten toprakta birikmiş ya da rezervuarlarda yakalanan yağmur suyunu pompalayarak tanklarda (sarnıçlar) depolama.
Yağmur suyu toplama sistemi kurulmadan önce, dijital aletlerin kullanılması yararlıdır. Örneğin, bir bölgenin yağmur suyu toplama potansiyeli yüksek olup olmadığını tespit etmek için, çevrimiçi etkileşimli bir araç kullanarak yağmur suyu toplama GIS haritaları yapılabilir veya bir topluluğun suyunun ihtiyacını karşılamak için ne kadar su gerektiğini tahmin etmek için Rain is Gain aracı yardımcı olabilir. Bunun gibi araçlar, projeyi sürdürülebilir ve uzun ömürlü hale getirmenin yanı sıra, bir sistem kurma taahhüdünde bulunmadan önce zamandan ve paradan tasarruf edebilir.

Tarım

Beş Karayip ülkesine yapılan misyonlar, daha sonra kullanılmak üzere yağmur suyu fazlasının yakalanmasının ve depolanmasının, toprak veya su kıtlığı nedeniyle yılın hasatının bir kısmını veya tamamını kaybetme riskini önemli ölçüde azaltabileceğini göstermiştir. Ayrıca, yüksek yağış mevsimlerinde sel ve toprak erozyonu ile ilgili riskler azalacaktır. Küçük çiftçiler, özellikle yamaçlarda tarım yapanlar, yağmur suyunun toplanmasından en fazla yararlanabilir çünkü akıntıyı yakalayabilir ve toprak erozyonunun etkilerini azaltabilirler.
Birçok ülke, özellikle kurak ortamdakiler, yağmur suyu hasadını ucuz ve güvenilir bir temiz su kaynağı olarak kullanırlar. Kurak ortamlarda sulamayı artırmak için, yağmur suyunun tepelerden ve yamaçlardan akmasını engellemek ve yakalamak için topraktan sırtlar yapılır. Düşük yağış dönemlerinde bile, bitkilerin yetişmesi için yeterli su toplanır. Çatılardan ve barajlardan su toplanabilir ve ayrıca büyük miktarlarda yağmur suyu depolamak için havuzlar inşa edilebilir, böylece çok az yağışın olduğu günlerde bile bitkileri sulamak için yeterli miktarda su bulunur.

Endüstri

Frankfurt Havalimanı, Almanya'daki en büyük yağmur suyu toplama sistemine sahiptir. Bu sistem, 26.800 metrekarelik alana sahip yeni terminalin çatılarından su toplamaktadır. Su, havaalanının bodrumunda 100 metreküp depolama kapasitesi olan altı tankta toplanmaktadır. Su, tuvalet temizleme, bitkileri sulamak ve klima sistemini temizlemek için kullanılır.
Tesisin sürdürülebilirliğini artırmak için Velodrome'da - Londra Olimpik Parkı - yağmur suyu toplanması benimsendi. Parkın içilebilir su talebinde % 73'lük bir düşüş olduğu tahmin edilmektedir. Buna rağmen, sürdürülebilirliği artırmak için,  yağmur suyunun toplanmasında, parkurun karasu geri dönüşüm programına kıyasla,  finansal kaynakların daha az verimli bir şekilde kullanıldığı kabul edildi.

Kalite

Yağmur suyunun itinalı bir şekilde analiz edilmesi ve güvenliğine uygun bir şekilde kullanılması gerekebilir. Örneğin Gansu eyaletinde,  toplanan yağmur suyunun parabolik güneş ocaklarında içmeden önce kaynatılmasıyla güneş enerjili su dezenfeksiyonu kullanılır. Bu "uygun teknoloji" olarak adlandırılan yöntemler, depolanan yağmur suyunun içilebilmesi maksadıyla arıtılması için düşük maliyetli dezenfeksiyon seçenekleri sunar.
Yağmur suyu, çoğu zaman  yeraltı suyundan veya nehirlerden veya göllerden gelen sudan daha iyi, temiz bir su kaynağı olsa da, toplama ve depolama işleminden sonra geriye genellikle kirli ve içilmez su kalır. Çatılardan toplanan yağmur suyu, insan, hayvan ve kuş dışkısı, yosun ve likenler, rüzgar esintisi tozu, kentsel kirlilikten kaynaklanan parçacıklar, böcek ilaçları ve denizdeki (Ca, Mg, Na, K, Cl, SO₄) ve çözünmüş gazlardaki (CO₂, NOₓ, SOₓ) inorganik iyonları içerebilir. Avrupa'da yağmur suyunda, en yüksek konsantrasyonların kuraklıktan hemen sonraki ilk yağmurda ortaya çıktığı yüksek pestisit seviyeleri bulunmuştur; Bu ve diğer kirletici maddelerin konsantrasyonu, suyun ilk akışını atıklara yönlendirerek önemli ölçüde azaltılır. Artırılmış su kalitesi, suyu yüzeyden alma mekanizması ve serinin sonundaki suyun alındığı bir dizi tank kullanılarak da elde edilebilir. Ön filtreleme, sistemi sağlıklı tutmak ve tanka giren suyun büyük tortular içermediğinden emin olmak için endüstride kullanılan yaygın bir uygulamadır.
Kavramsal olarak, bir su tedarik sisteminde su kalitesi son kullanımla uyumlu olmalıdır. Bununla birlikte, gelişmiş dünyanın çoğunda, tüm son kullanımlar için yüksek kaliteli içme suyu kullanılmaktadır. Bu yaklaşım para ve enerjiyi boşa harcar ve çevreye gereksiz etkileri olur. Tuvalet temizleme, sulama ve çamaşır yıkama gibi içilemez su kullanımları için ön filtreleme önlemlerinden geçen yağmur suyunun sağlanması, sürdürülebilir bir su yönetimi stratejisinin önemli bir parçası olabilir.