芻議集雨灌溉工程水利設(shè)計(jì)與建設(shè)

高炳瓊

屏邊縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)

摘要：隨著水資源短缺問題和干旱問題的日益突出，雨水收集利用越來越成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問題。全球有一半甚至一半以上地區(qū)存在水資源匱乏問題，而水資源缺乏是造成這部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)發(fā)展制約的重要因素，并且這部分地區(qū)地下水、地表徑流及其匱缺，且開發(fā)困難。雨水收集利用的出現(xiàn)和運(yùn)用大大改善了這部分地區(qū)的水資源短缺問題。本文對(duì)進(jìn)行集雨灌溉工程水利設(shè)計(jì)的必要性、集雨灌溉工程的設(shè)計(jì)建設(shè)等問題作了詳細(xì)的分析和系統(tǒng)的闡述。

關(guān)鍵詞：集雨灌溉工程；水利設(shè)計(jì)；建設(shè)研究

水資源短缺已成為一個(gè)全球性問題，對(duì)于部分地表水、地下水儲(chǔ)量減少的地區(qū)，天然降水成為這部分地區(qū)極其重要的用水資源，但由于雨水蓄積利用意識(shí)不強(qiáng)，造成這部分水資源在雨季被大量浪費(fèi)，并且?guī)砹溯^為嚴(yán)重的水土流失問題，使得農(nóng)耕地區(qū)的土壤肥力大大降低，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化。而進(jìn)行雨水收集利用，不僅能使水資源得到充分利用，還且還能解決這些地區(qū)的水資源短缺問題，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而且通過對(duì)水土流失問題的控制，大大降低了生態(tài)環(huán)境惡化程度，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、進(jìn)行集雨灌溉工程水利設(shè)計(jì)的必要性

（一）緩解水資源短缺問題

建設(shè)集雨灌溉工程能夠緩解水資源短缺問題，我國(guó)部分地區(qū)處于干旱、半干旱狀態(tài)，且山地、丘陵地形較多，可用水資源短缺，且開發(fā)利用難度較大。受地貌、地質(zhì)條件以及地形等因素的影響和限制，水利化程度較低，山地、丘陵地區(qū)的耕地主要依靠天然降水的方式進(jìn)行灌溉，季節(jié)性、區(qū)域性等多種因素制約著該部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合實(shí)力的提升。雨水合理利用成為緩解水資源短缺問題的重要舉措。據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員研究發(fā)現(xiàn)，有效降水量在250毫米以上的地區(qū)均可進(jìn)行雨水資源的開發(fā)和利用。因此，對(duì)這部分地區(qū)雨水資源進(jìn)行充分利用，不僅能有效解決農(nóng)業(yè)灌溉用水問題，還能有效緩解水資源短缺問題。

（二）減輕干旱造成的損失

對(duì)雨水進(jìn)行收集、開發(fā)和利用，能夠減輕干旱問題對(duì)農(nóng)業(yè)造成的損失。開發(fā)利用降水資源，做到長(zhǎng)蓄短用、秋蓄春用，將以往被動(dòng)接受干旱變?yōu)橹鲃?dòng)抗旱，不僅能有效解決生活用水困難問題，還能因地制宜進(jìn)行合理灌溉，提高該區(qū)域的作物產(chǎn)量，減輕因干旱問題對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的大量損失，提高農(nóng)民收入。

（三）遏制水土流失生態(tài)環(huán)境惡化問題

就目前來看，我國(guó)的水土流失、生態(tài)惡化問題仍比較嚴(yán)重，我國(guó)的水土流失面積和因水土流失而造成的土壤肥力下降問題仍不容樂觀。由于我國(guó)地質(zhì)因素以及地形地貌、氣候特點(diǎn)的不同，造成降水分布的不平衡，往往降水強(qiáng)度大、歷時(shí)短等，造成地表徑流大、水土流失嚴(yán)重等問題，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。建設(shè)集雨灌溉工程能夠通過池、窖等將降水進(jìn)行就地?cái)r蓄，實(shí)現(xiàn)大水不出溝、小水不出地的目的，從很大程度上減輕水土流失、生態(tài)破壞問題，促進(jìn)該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)[1]。

二、集雨灌溉工程的設(shè)計(jì)建設(shè)

（一）集雨灌溉工程的組成及設(shè)計(jì)遵循的原則

集雨工程是一套對(duì)自然降水進(jìn)行收集、蓄積，為人們提供生活用水或是農(nóng)田灌溉用水的系統(tǒng)，其組成一般有集雨系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)以及用水系統(tǒng)組成。

集雨灌溉工程設(shè)計(jì)是需遵循因地制宜的原則，就地取材，提高蓄積效率，最大程度的降低工程建設(shè)成本。在集雨系統(tǒng)的選擇上，一般選擇有自然坡面的地方，有條件的地方還可選擇在靠近引水渠、道路邊坡、溪溝等方便徑流天然引蓄的場(chǎng)所，若無天然引蓄徑流，則需修建專門引洪溝進(jìn)行引水，開辟新集流場(chǎng)。人工集流場(chǎng)主要有石塊襯砌、塑料薄膜、原土碾壓等幾種方式，以最大限度的對(duì)自然坡面的徑流進(jìn)行攔截，滿足人們生活用水和灌溉用水需要。

（二）來水量、用水量、蓄水量的計(jì)算和設(shè)計(jì)

1、來水量計(jì)算設(shè)計(jì)

集雨灌溉工程的水源來源主要是降水，由于我國(guó)地質(zhì)因素以及氣候特點(diǎn)的不同，造成降水分布的不平衡，雨季歷時(shí)短、降水強(qiáng)度大，暴雨使得地表徑流量增加，因此在進(jìn)行來水量設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用最大徑流量來進(jìn)行計(jì)算，以滿足工程需求。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，先統(tǒng)計(jì)分析該區(qū)域的最大徑流量均值、變差系數(shù)，并根據(jù)洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和流域地質(zhì)條件、地形地貌特征等確定徑流模數(shù)、模比系數(shù)等，然后結(jié)合暴雨折減系數(shù)確定來水量[2]。

2、用水量計(jì)算設(shè)計(jì)

用水量包括生活用水量和灌溉用水量，生活用水量根據(jù)該區(qū)域的生活用水使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，灌溉用水量的計(jì)算主要是由種植作物（一季蔬菜、玉米、小麥、果樹、水稻等）以及灌溉方式等因素來決定的，包括種植作物的灌溉次數(shù)、灌溉定額、灌溉面積等，根據(jù)該區(qū)域不同作物的灌溉次數(shù)、灌溉定額以及灌溉方式等實(shí)際情況，對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)算。

3、蓄水量計(jì)算設(shè)計(jì)

對(duì)蓄水量進(jìn)行計(jì)算主要分為分為灌溉面積確定時(shí)和灌溉面積不確定時(shí)。當(dāng)灌溉面積確定時(shí)，需水量為灌水次數(shù)、灌水定額與灌溉面積、噴灑水利用系數(shù)比值的乘積；當(dāng)灌溉面積不確定時(shí)，蓄水量為流域面積、徑流模數(shù)暴雨折減系數(shù)、模比系數(shù)之間的乘積。

（一）蓄水池、塘壩以及旱井群、水窖群設(shè)計(jì)建設(shè)

首先是蓄水池、塘壩的建設(shè)。由于雨季具有歷時(shí)短，降水強(qiáng)度大的特點(diǎn)，因此溝口附近地表徑流過大造成的洪水問題時(shí)有發(fā)生。因此，需進(jìn)行蓄水池、塘壩的合理建設(shè)。在進(jìn)行蓄水池、塘壩選址時(shí)，應(yīng)該遵循離壩、村落較近的原則，以方便對(duì)蓄水池、塘壩進(jìn)行管理。在溝口處于水流垂直方向進(jìn)行截流、沉沙，將引洪渠中的水通過沉砂池沉降后儲(chǔ)存在蓄水池、塘壩中。蓄水池深一般不能超過四米，并進(jìn)行底板防滲處理；塘壩是利用原有的洼地和溝頭改造而成的，且塘壩的塘底也應(yīng)進(jìn)行防滲處理。其次是旱井群、水窖群的建設(shè)。旱井群、水窖群的選址一般是坡面水積聚地或洪水經(jīng)常出現(xiàn)地區(qū)。旱井群由四個(gè)以上的旱井組成，并且各旱井之間平行等高布置；水窖群由兩個(gè)或兩個(gè)以上的水窖組成，通常建在溝道的兩岸，洞深不超過十五米，洞高三米左右[3]。

結(jié)語：

在干旱半干旱地區(qū)，水資源匱乏。將降雨收集并進(jìn)行利用，能夠緩解土壤含水量虧缺問題，提高補(bǔ)灌效率。將收集的雨水利用在農(nóng)作物補(bǔ)充灌溉當(dāng)中能夠大大提高作物產(chǎn)量。大量實(shí)踐表明，集雨灌溉工程的設(shè)計(jì)建設(shè)打破了以往降水時(shí)間不連續(xù)的問題，將降水轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定、連續(xù)的降水水源，促進(jìn)了水資源與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間的協(xié)調(diào)和發(fā)展，優(yōu)化了資源配置，大大加快了生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)恢復(fù)和農(nóng)業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展的有效統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝鵬鴻.創(chuàng)新思維推進(jìn)雨水集蓄利用興水調(diào)產(chǎn)夯實(shí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)根基[J].山西水利，2010，03：40-41.

[2]林憶南，金曉斌，郭貝貝，楊緒紅，周寅康.隴東臺(tái)塬區(qū)雙壟全膜集雨溝播土地整治模式研究[J].中國(guó)土地科學(xué)，2014，12：56-62+97.

[3]趙文舉，李宗禮，范嚴(yán)偉，孫偉.干旱半干旱地區(qū)集雨利用模式及可持續(xù)發(fā)展對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2011，05：623-626.