集雨节灌工程

目前，全国各地集雨节灌发展迅速，但对集雨节灌的作用还有待进一步的认识，因为，集雨节灌不仅对农业、农村、农民和生态环境建设影响深远，而且是促进区域水安全、粮食安全和环境安全的一种重要技术措施。集雨节灌工程一般是通过集雨场、沉淀池、集雨池等主体集雨设施配以滴灌、自流灌溉和集雨袋贮等辅助设施，是容集水、贮水与灌溉为一体的配套节水滴灌设备，集雨节灌工程设计是否合理，关系到集雨贮水和节水灌溉整体效益的发挥。

(一)集雨节灌工程设计

杨荣慧等人设计了集雨袋贮和节水包滴灌雨水收集利用系统，集雨系统设计主要考虑集雨能力、水窖容积和为植物节水补灌的最低需水量等因子，保证一定面积的集雨场能充分蓄积一定的水量，使之满足相配套的蓄水容量和补灌最低需水量，其整体思路见图7－3。

1.集雨面

所谓集雨面就是通过自然或人工使降雨径流能够承接、汇集，引流到蓄水工程的地表面积。集雨面的面积、材质和截流的方法直接影响集流量及水质，应给予充分重视。杨荣慧等人认为集雨面的修建应将坡、生产道路整修硬化，然后铺设防渗材料，在集雨场外围修排水渠。而张志成等人则将径流面分为人工集流面(混凝土集流面、塑膜防渗集流面、片石衬砌集流面、棚面集流面)、土质集流面和自然集流面等几种不同类型。此外，集流面处理还有钠盐处理、石蜡处理、沥青处理、有机硅处理等处理方法，根据试验，混凝土集流面效果较好，集流效率随时间的变化较稳定，但是，在集流面的实际建设中，应根据实际地形确定集流面的类型。

图7－3　集雨系统设计思路

2.沉淀池和贮水池

雨水集蓄工程建设必须同时考虑集水含沙量，李怀有等人提出了一种采用拦沙原理设计沉沙池的方法，与采用沉沙原理设计的沉沙池进行优化比较设计，针对集雨节灌工程年费用计算时缺乏有关设施、设备的折旧年限、年折旧率、年大修费率的现状，提出了有关设施、设备的折旧年限、年折旧率、年大修费率等。关于沉淀池和贮水池的建设方法，相关文献介绍较少。中华人民共和国水利部、住房和城乡建设部和国家质量监督检验检疫总局分别于2001和2010年颁布了水利行业标准和国家标准“雨水集蓄利用工程技术规范”。该规范规定了贮水池的一般建设方法。杨荣慧等人认为应在略高于灌溉地整修好的地块挖贮水池，贮水池内的防渗材料选用加厚聚乙烯膜，土池修好后用过筛的胶土将池体泥一遍，然后将制作好的防渗贮水袋放入池内。池体内的贮水防渗袋要根据贮水容积制作，贮水袋应略大于池体，存水后贮水袋水压力向外扩张，贮水袋就能紧贴池体，贮水袋缝部用机械封口机热合粘接。

3.集水包及相应的滴灌系统

集雨包及滴灌系统是杨荣慧等人提出用于补灌的配套措施，主要包含节水包、引水管、地膜、膜上引水管、滴灌管、水量控制器、三通管等不同设施。他们也对该系统提出了相对具体的建设方式:集水包选用2.0 mm聚乙烯膜用机械封口热合粘接，装水容量20 kg;再在集水包粘接下列附件:①注水口;②水导流管;③滴灌管(滴头);④滴灌水量控制器等。连接在滴灌管上的水量控制器，先制作齿轮和水量控制槽模型，然后将塑料放入模型里热压成型即可。水量控制器底槽向上倾斜，齿轮上、下滑动控制槽向下倾斜。

4.集雨节灌工程应用效果分析

杨荣慧等人在陕北黄土高原丘陵沟壑区干旱山地枣树造林和生产中，应用集雨袋贮、节水包滴灌技术，解决了干旱山区坡地枣树造林成活率低的难题，取得了良好的经济、生态及社会效益。可使枣树平均造林成活率提高52.5%，水利用率达95%，滴灌1 m3水可增产34 kg，比穴灌1 m3水增产50.8%，产量提高了29%;此外，他们还针对陕北黄土丘陵区干旱少雨，土壤深层补水困难，造林成活率很低等问题进行了应用试验，结果认为旱坡地枣、杏等经济林木的成活率均有很大程度的提高。秦舒浩等人认为补灌45mm处理水分利用效率最高，且收获后不同土层中滞留的水分较少;在此基础上再增加补灌量，水分利用效率显著降低，苗期45 mm补灌处理蒸腾量与蒸发量比率比较高，其综合用水效率较高。马三保等建设了大型集雨场，并布设了渗灌、低压管灌等，结果认为采取渗灌、低压管灌等方式，可改善示范区集约化枣园和大扁杏示范园区小气候和土壤理化性状，增加了适宜生长的田间水分持续天数，促进了树体生长发育和产量增加，改良了果实品质，并减少了用工。孟岩等认为适宜于黄土高原沟壑区的集雨补灌苹果利用模式指标参数可初步确定为:不同降水保证率年份收集全部径流所需修建固化土集流面面积为360～570 m2/hm2，配置水窖容积为107.44 m2/hm2;补灌灌水定额57.75 m2/hm2。徐建新等人提出了一种对集雨节灌工程综合效益进行评价的实用模型多层次模糊综合评价模型，并给出了模型的求解过程。实例考核结果表明该模型合理有效，它所给出的综合评价结果和相对排序，能客观地反映集雨节灌工程各方面的情况，还可以展现工程综合效益的动态变化。以上研究分析综合认为，集雨补灌能将丰雨期地表产生的径流有害水变为能产生经济效益的有用水，不仅有效地收集了雨水，提高了植物产量，同样可减少地面入渗，防止水土流失，有着良好的经济效益、生态效益和社会效益。