寿光大棚雨水收集与回用研究

寿光大棚雨水收集与回用研究

隋高阳;于莉;陈康

【摘要】在对地下漏斗区域综合治理深入研究的基础上, 结合寿光市农田水利的实际情况和发展需求, 对寿光相关大棚灌溉用水来源与使用方式进行了研究.提出了\"大棚雨水收集与回用\"的新型节水理念.经分析, 相关集雨系统建设完成后, 将在提高水资源优化调配能力、提高水资源利用效率、改善地下漏斗区等方面具有较大作用.大棚雨水收集与利用对于解决寿光市目前存在的农业水资源短缺问题具有重要的现实意义.

【期刊名称】《山东水利》

【年(卷),期】2018(000)012

【总页数】2页(P31-32)

【关键词】雨水收集利用;节水灌溉;寿光市;PCCP

【作者】隋高阳;于莉;陈康

【作者单位】山东兴水水利科技产业有限公司,山东济南 250014;济南市水文局,山东济南 250013;山东兴水水利科技产业有限公司,山东济南 250014

【正文语种】中文

【中图分类】TV213.4

近年来，由于水资源的供需结构不尽合理，寿光市对地下水资源的过度利用，造成了地下水漏斗区域面积的不断扩大。地下水漏斗区域的不断扩大和地下水位的下降

已引起咸水入侵、地面沉陷等环境灾害问题，同时也严重危及当地水生态环境和人民生产生活。寿光市作为国内知名蔬菜基地，大棚雨水收集与利用技术发展潜力巨大，对于治理地下漏斗区及节水灌溉均有重要的借鉴和指导意义。

1 大棚雨水收集与利用优势

1.1 雨水收集系统组成

雨水收集与回用工程主要由雨水收集系统、雨水蓄存及回用系统以及嵌入雨水收集系统的净化设施组成。雨水收集系统包括集雨沟和汇流管、沟；雨水蓄存及回用系统包括蓄水池与水泵，经水泵提水进入现有灌溉管网；雨水净化由集雨沟上的弃流装置、集雨沟末端拦污栅、汇流沟末端的拦污栅、沉砂池以及清污泵等设施、设备完成。

1.2 雨水收集系统优点

雨水收集蓄水池采用新型PCCP 蓄水池模块，PCCP 模块具有以下优势：1）PCCP 具有良好的工程经济性和维护费用低。PCCP 管材内径为0.4～4 m，每百米蓄水量约为12.6～2 512 m3，能够满足中小型蓄水池的项目需求。2）蓄水池结构材料密封性能良好。蓄水池在使用过程中必须使渗水率控制在较小范围内，而PCCP 管材管体良好的抗渗性和接口密封性，杜绝了渗漏现象。3）蓄水池结构材料不能污染水质。PCCP 是一种由预应力钢丝、钢筒、混凝土、保护层砂浆构成的复合管材，而钢材都被密实的混凝土或水泥砂浆所包裹，所以PCCP 管材用于蓄水池结构不污染水质。4）蓄水池结构材料使用寿命长。PCCP 管材在压力管线运行的设计寿命在50 年以上，蓄水池属于低压结构，管材的使用寿命更长。5）蓄水池结构材料具有一定的经济性。PCCP 管材在工厂预制，结构设计合理，生产效率高，造价低于现场浇筑钢筋混凝土结构，并且不影响工程上方土地耕种及通过。针对传统混凝土封闭蓄水池、PP 模块蓄水池、透水混凝土蓄水池，PCCP 蓄水模块的经济性为最主要亮点，由于此蓄水池针对农业项目使用，经济附加值相对于其

他行业较低，如若利用传统蓄水模式，造价过高，不便于推广使用。以1 300 m3 蓄水需求计算：2 m 直径PCCP 蓄水模块较传统混凝土封闭蓄水池节约造价约为30%，如若大规模使用，批量化生产，造价会进一步降低，价格便于使用单位、

个人接受。

2 集雨条件与应用举例

2.1 集雨条件分析

据统计数据显示，我国年降雨量远大于供水总量，但直接以雨水为水源的供水量所占比例较小。我国的温室大棚面积世界第一，除了中小拱棚等简易棚外，日光温室、塑料大棚的建筑面积高达200 多万公顷以上。以目前应用范围最广的塑料薄膜大

棚为基础，引进棚顶雨水收集技术，不仅可以保证棚内设施的正常运转，还可以储存降水，并循环利用，是集低碳、节水、节能、环保于一身的新型绿色高科技农业生态建设项目，这极大地促进了传统农业向工业化农业的发展，也对地区的农业发展起到了良好的示范作用。

项目区灌溉用水为深井水，在整个温室蔬菜和水果等生长周期中，需要消耗大量的地下水，而雨水却白白流失了，从节能环保及节省水资源的角度出发，增设大棚雨水及高质水的收集回灌系统是必要的。

2.2 应用举例

以寿光市面积为0.33 hm2 的大棚为例，寿光多年平均降水量554.1 mm，降雨多集中在5～9月。单棚灌溉需水量每年627.0 m3。根据分析成果，单棚集雨、单

棚用水情况下，降雨频率50%时可实现全部雨水灌溉，并有富余雨水量；降雨频

率75%时，典型年1988 年实现全部雨水灌溉，并有富余雨水量；典型年1984

年雨水集雨量略少于灌溉用水量；特枯年份，降雨频率90%时，集雨量少于灌溉

用水量，其中典型年2006 年雨水能满足73%的灌溉用水；典型年1992 年雨水

能满足63%的灌溉用水。4 个大棚集雨3 个用水的情况下，降雨频率50%时、75%

时，均可实现全部雨水灌溉，并有富余雨水量相机用于第4 个大棚灌溉；特枯年份，降雨频率90%时，集雨量略少于灌溉用水量，其中典型年2006 年雨水能满足97%的灌溉用水；典型年1992 年雨水能满足84%的灌溉用水。不同保证率下最大集雨量及实际蓄存水量详见表1。因此在寿光市进行雨水收集与回用推广是可行和必要的。

3 效益分析

科学的雨水收集、合理储存及使用是节能减排的一个有效途径，是充分发挥雨水利用价值的有效保障。科学、合理、高效地利用雨水资源，不仅可以有效缓解水资源紧缺压力，改善水资源短缺的状况，而且可有效减少地下水使用，改善目前地下水超采的状况，减少洪涝灾害，改善区域生态环境。

3.1 经济效益

本项目实施以后，蔬菜大棚外增设集雨系统，使温室利用雨水灌溉来降低生产成本成为现实，这不仅有效提高了灌溉水利用系数，而且节水、省工。本示例区内可实现年节水每亩281．0 m3，最大可减少抽取地下水每亩281 m3。按工程运行年限30 年计算，工程寿命期内可减少使用地下水0.85 万m3。根据一般大棚销售情况，较大的大棚每年毛收入30 万元左右，净利润每年6 万元。

表1 不同保证率下最大可集雨量及实际蓄存水量保证率典型年份最大可集雨量/m3 实际蓄存水量/m3 50% 1997 2 739 2 018 2000 2 750 2 021 75% 1984 2 366 2 019 1988 2 763 2 019 90% 1992 1 575 1 575 2006 1 824 1 824

3.2 生态环境效益

本技术充分利用雨水储水灌溉，既节能环保又减少了地下水的开采，使项目区地下水漏斗区域不再扩大，缓解项目区因地下水位的下降而引起的咸水入侵、地面沉陷等环境灾害，同时改善项目区的水生态环境。

项目建成后，保证了农业用水，涵养了水土，美化了环境，使该区域形成一个良好