第六章旱区雨水集蓄灌溉工程2012

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集雨工程是否对环境造成负面影响？
集蓄雨水水质情况:
长期以来，西北、西南一些地区群众饮用的就是 水窖、水池集蓄的雨水。根据甘肃、内蒙、云南等地 检测，水窖中的水基本没有化学和重金属污染。作为 饮用水，主要是细菌和大肠杆菌超标，通过煮沸即可 达到安全饮用的标准。用于灌溉，其水质完全可以满 足要求。 西南地区在水池里养鱼、养鸭，可能会使池中的 水富营养化，影响水池周围的环境卫生。但西南地区 降雨较大，经常给水池换水，上述问题可以得到较好 的解决。同时利用这种水进行灌溉，对作物生长有利。 饮水一般有专门的清洁水窖或水井。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
3）路面集蓄灌溉工程类
利用村内、村间道
路以及交通大路和 公路作为集水区。 沿道路一侧或两侧 开挖导引雨水径流 进入蓄水设施的截 水沟渠或暗管，并 修筑蓄水设施群， 以分段集蓄径流而 进行灌溉的工程类 型。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
3）屋面庭院集蓄灌溉工程类 在干旱严重缺水或水质极劣的地区，往往利用屋面 和庭院集蓄天然降水，主要为人畜饮用提供水质良 好的水源，多余的水量则可适当灌溉房前屋后庭院 作物。
1．雨水径流集蓄灌溉工程的组成 1）集水工程 集水工程主要包括 建立集水区，应用工 程技术措施处理集水 面，提高集水效率， 聚集天然降水，为旱 区农业持续发展提供 保证。
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天然坡面集流
一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
1．雨水径流集蓄灌溉工程的组成 1）集水工程
集水区位置应尽量靠近并稍 高于蓄水设施位置，或与蓄水 设施组合形成为一个整体；集 水区面积的大小，既取决于聚 集水量，又与灌溉利用方式、 灌溉用水量有密切关系，需通 过优化设计确定。
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窑窖
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三、蓄水设施
2．水窑窖 特点：①沿崖面挖窑，水窖设在窑内，不占或 少占耕地；②有窑的保护，可有效地防止水面 蒸发，且可使其水质基本不受污染；③可沿窑 身长度方向发展，容易增大水窖容积；④水窖 较浅，取水较方便，有利于发展自流灌溉；⑤ 技术简单，施工容易，相对于旱井来说，其工 作面大，可同时容纳许多人作业，出土方便， 省工，缩短施工时间，同样容积的水窑窖比旱 井能省工2—3倍。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
甘肃省称“121工程”、陕西称“甘露工程”、内 蒙古称“112集雨节灌工程”、四川称“川北微水 工程”、贵州称“渴望工程”、北京称“山区水 利富民工程”，山西称 “旱井集雨微灌工程”等 等，都是“九五”期间各地解决农村饮水困难的 成功之举。
据统计到“九五”末，集雨工程已经遍及全国半 数省、自治区、直辖市，解决了2380多万人、 1730多万头牲畜的饮水困难和近1740万人的温饱 问题。 24
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1．雨水径流集蓄灌溉工程的组成
雨水径流集蓄灌溉工程包 括集导引技术、储水技术 和灌溉利用技术三个方面， 由三大部分组成，即集水 工程、蓄水工程和灌溉工 程。集水工程与导引工程 是雨水集蓄工程的基础； 蓄水工程为雨水聚集工程 的核心；灌溉工程是雨水 聚集工程的目的。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
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二、雨水聚集技术
2．集流面规模设计 在集流面材料确定后，通过来用水分析计算，依据 集水、用水平衡的原则可确定集流面尺寸。 全年单位集水面积可集水量（不含导引过程的输水 损失）：
FP E y RP 1000
式中：Fp为保证率等于 P的年份单位集水面积上全 年可集水量 (m3/m2) ； Ey为某种材料集流面全年集 流效率。 Rp为保证率等于P的全年降雨量(mm)。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
1．雨水径流集蓄灌溉工程的组成 1）集水工程
柏油路面雨水集流 生物道路雨水集流面
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
1．雨水径流集蓄灌溉工程的组成 1）集水工程
北方旱区典型屋面雨水集流
庭院雨水集流面
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
2）蓄水工程 蓄水工程通常由引水渠 沟或管道、入水口、拦
第六章
旱区雨水径流集蓄灌溉工程
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本章的教学目的

讲述雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型；雨
水聚集技术；蓄水设施的类型及其优化设计方
法。

要求了解旱区雨水径流集蓄灌溉工程的一般知
识及设计方法。
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第六章 旱区雨水径流集蓄灌溉工程
主要内容 雨水径流集蓄灌溉工程 的组成与类型

庭院窖群

雨水聚集技术 蓄水设施
1）田面集蓄灌溉工程类
利用轮作、间作套种
或宽窄行种植的休闲
田块、暂时性未种植 的农田条带以及打谷 场等农业用地修建临 时性的集水区，配合
蓄水设施，进行灌溉
的工程类型。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
2）坡面集蓄灌溉工程类
利用坡面人工 营造集水区聚 集雨水径流， 并在靠近集水 区适当位置处 修筑蓄水设施， 利用蓄水设施 内贮存的雨水， 进行灌溉的类 型。
位于我国西北黄土高原沟壑区的甘肃省，从上个世 纪80年代就开始探索“雨水资源化”的路子，并从 1995年开始全面实施“121雨水集流工程”，即每户 修建一个100平方米的雨水集流场，修建两眼水窖， 发展一亩水浇地。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
3）屋面庭院集蓄灌溉工程类
位于我国西北黄土高原沟壑区的甘肃省， 从上个世纪80年代就开始探索“雨水资源化” 的路子，并从1995年开始全面实施“121雨水集 流工程”，即每户修建一个100平方米的雨水集
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三、蓄水设施
2．水窑窖
水窑窖的基本结构形式
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灌溉排水工程学
三、蓄水设施
2．水窑窖
水窑窖的基本结构形式
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三、蓄水设施
2．水窑窖
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三、蓄水设施
3．水窖
水窖又称旱井。水窖 种类主要有瓮形、瓶 形、缸形、球形等多 种形式，选用时应根 据当地土质及群众经 验确定。
水窖
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三、蓄水设施
3．水窖
靠近住房和需要灌溉的农田。
选择集水面材料应遵循因地制宜、就地取材、提高
集流效率、降低工程造价的原则。
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二、雨水聚集技术
1．集水面处理
屋面雨水集流
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二、雨水聚集技术
1．集水面处理
集水面的处理国外主要采用：植被管理、地表处理、 化学处理三类方法。
国内外常用的集水面材料及其处理措施有：
混凝土集水面 塑料薄膜 原土夯实处理 钠盐处理 硅有机树脂处理 水泥土夯实处理 三七灰土夯实处理 水泥瓦、青瓦屋面 粗石蜡处理 沥青喷洒处理
雨水径流集蓄灌溉系统 的优化设计方法
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
干旱区雨水农业利用 主要形式
聚 集 利 用
叠 加 利 用
自 然 利 用
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
自然利用：指对雨水的就
地直接利用。
通过蓄水保墒技术增加雨
水的就地入渗，减小径流、
土壤冲蚀及蒸发，从而最
大限度地利用自然降水。
二、雨水聚集技术
拦截与聚集雨水径流技术一般包括集水面的处 理、集水效率的确定和聚集水量的分析计算等
三部分内容。
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二、雨水聚集技术
1．集水面处理 首先应充分利用道路、庭院、打谷场、天然荒坡地 等现有的集流面。当现有集流面较小，不能满足集 水量要求时，则需修建人工集流面，人工集流面应 尽量利用空闲土地，不占或少占耕地，位置要选在
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三、蓄水工程
1．蓄水设施类型的选择
蓄水工程是蓄集雨水的储水主体，是集雨窖灌
工程的核心，蓄水工程的类型有涝池、旱井、田间 蓄水池、水窖、水窑窖等多种形式，应优先采用现 有蓄水设施，或进行必要的修复改造后利用。
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三、蓄水工程
蓄水工程的类型有涝池、田间蓄水池、水 窖(旱井)、水窑窖等多种形式。 水窖建筑容易、使用方便、蒸发渗漏少、 水质基本不受污染，在干旱半干早地区得到了 比较广泛的应用。 在干旱半干旱的北方山丘地区，若有地形 为一定落差的台地、陡坡或矮崖，且土质较好 宜于挖窑洞时，蓄水设施则以选择水窑窖为宜。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
2．雨水径流集蓄灌溉工程类型
雨水径流集蓄灌溉工程的分类方法有多种， 一般常依据雨水径流微型聚集区域的结构性 质划分为4种类型： 1）田面集蓄灌溉工程类；
2）坡面集蓄灌溉工程类；
3）路面集蓄灌溉工程类； 4）屋面庭院集蓄灌溉工程类 。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
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二、雨水聚集技术
3．集水效率 集水效率通常是指某时段内或某次集水面的集 水量占同一时期内的降雨量的比值。
对于经特别处理过的集水区，其集水面积都很 小，表面平整，集流路径和汇流时间短，故集水效 率都较高。 影响集水效率的因素主要是 降水特征（次降雨 量、降雨强度）和集水面质地、坡度、前期含水量 与集水面尺寸。
污栅、沉沙槽、蓄水设
施以及放水装置等部分 组成。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
3）灌溉工程
利用集蓄雨水径流灌溉作物，通常都采用最为节 水的灌溉方式，目前主要选用滴灌、微喷灌和渗 灌。 由于灌溉田块蓄水设施的位置不同，以及各种灌 水方式下工作水头大小的要求不同，所以蓄水设 施的灌溉取水、放水方式也不同。
山西闻喜县采用的一种三角瓶式水窖结构
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三、蓄水设施
3．水窖
甘肃白银市采用素混凝土衬砌的球形水窖结构
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三、蓄水设施 灌溉排水工程学
3．水窖
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三、蓄水设施
3．水窖
庭院和屋顶集水贮水常用 的缸扣缸式水窖
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三、蓄水设施
3．水窖
称杆式自动控制的瓮形水窖
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讨论 :
集雨工程是否对环境造成负面影响？
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二、雨水聚集技术
1．集水面处理 若当地砂石材料丰富且运距较近时，优先采用混凝 土和水泥瓦集流面。
耕地较多的地区，可采用土地轮休的办法，选用塑 料薄膜覆盖耕地作为集流面，为了提高塑膜使用寿 命，宜对地面进行处理后铺设。 在小流域治理区或荒坡地便于利用地区，可利用荒 山荒坡地作为集流面，并按一定间距修截流沟或输 水沟，把水引入蓄水设施。
梯田与林草结合雨水集流
该技术主要指小区集水种植技 术、隔坡（集流）梯田、平地 起垄地膜覆盖增墒技术等。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
聚集利用：指利用一系 列工程措施，将天然降 水聚集并储存起来用于 生活或灌溉，使自然降 水变成时空均可调节的 现实水资源。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型 雨水径流集蓄灌溉 工程是导引、收集 雨水径流，并把它 蓄存起来，作为一 种有效水资源而予 以灌溉利用的工程 技术措施。
流场，修建两眼水窖，发展一亩水浇地。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
“121工程”在解决干旱缺水地区群众饮水困难和 温饱问题的基础上，形成了以集雨工程为纽带， “梯田＋地膜＋集雨＋科技＋结构调整”的旱作 农业发展模式，是旱地农业指导思想和发展史上 的一次历史性突破，引发了干旱地区农村经济社 会发展的一系列深刻变化。


河川径流量的影响; 植被影响; 集蓄雨水水质情况;
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集雨工程是否对环境造成负面影响？

河川径流量的影响: 考察这一问题，要看对河川径流量的影响有多大。因为黄河 流域的径流系数平均仅为0.2，而在实施集雨节灌的黄土山丘区， 径流系数还不到0.1。西南山区虽然径流系数要大得多，但集雨 工程积蓄的主要是雨洪季节的水，对下游水资源利用的影响较小。 从长远看为了改善生存条件，这些地区的用水问题总是要解 决的，既使不集蓄雨水，也要从河流中取水，而这对下游河川径 流的影响将更大。 从总体发展规模来看，到2010年，规划区内的集雨工程面 积达到5285万亩，其中西北及华北为4500万亩，每年需集蓄雨 水17亿立方米，加上人畜用水，共需集蓄雨水18.6亿立方米， 估算减少径流约2.2亿立方米，仅占黄河流域年径流量的3.3%， 其影响是非常小的。
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
叠加利用：指在农 田就地聚集雨水， 将非耕地上的雨水 引导到耕地中，或 减少有效耕作面积 以实现“雨量叠加 增值”的技术。
鱼鳞坑种草拦蓄雨水集流
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一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型
叠加利用可以在较小范围内进 行空间调节以弥补某地区某时 段雨量的不足，但不能进行时 间上的调节使有限的降水应用 于作物的关键需水期。
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二、雨水聚集技术
1．集水面处理
混凝土集流面 塑料薄膜集流面
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灌溉排水工程学
油 毡 集 流 面 HEC土壤固化剂集流面
改进的HEC土壤固化剂集流面
高分子有机硅与土壤混合夯实集流面 30
二、雨水聚集技术
1．集水面处理 我国集水面多采用混凝土板处理，集水效率较高 (60％～80％)，而且使用年限长，是一种比较好 的集水面处理方法。 利用道路、公路和屋面作为集水面也是我国旱区 广泛采用的集水方法。