(1)集雨窖建造技术
(2)集雨窖效果及适用性
西部地区是干旱少雨并且极度缺水的,是制约农业发展的最大障碍。
根据地形地貌,以及雨水资源丰富但降雨时空分布不均且容易流失的实际情况,采取集雨蓄水—抑蒸保水—节水补灌措施,取得抗旱节水的明显效果。其节水机理,主要是通过建立拦、截、引、蓄系统,将地表径流强行集留于蓄水窖中,待果树需水时进行节水补灌;其核心技术为集雨窖的建造。
1建造技术
1.1设计思路
以种植苹果为例,集雨窖的主要用途是解决苹果园管理中的病虫害防治、节水灌溉抗旱用水问题。
1)果园年需水量。病虫害防治每年每亩果园按喷药7次,每次用水60kg计,需水420kg;节水灌溉抗旱按每亩果园平均栽植56株,每株穴灌1次25kg,每年灌溉2次计,需水2800kg。据此标准,每亩果园年需水量为3220kg。
2)果园可供水量。据有关资料,陇县往年的年平均降雨量为611.4mm,以每眼水窖可利用天然集雨场(坡地、道路、沟渠)面积50m2,径流系数0.4计算,单窖年均汇集水量为611.4×50×0.4÷1000=12.2m3。
3)每眼集雨窖供水面积。根据以上计算结果,每眼集雨窖年可汇集水量12.2m3,每亩果园年需水量3.22m3,故每眼水窖可满足3亩以上果园管理用水需求。
1.2容积确定
通过对已建成集雨窖使用情况的调查和综合论证分析,按照工程建设用途,本着减轻群众负担、方便施工的原则,集雨窖单个容积确定为10m3,单窖控制果园面积3亩。
1.3建造形式
集雨窖一般有圆型和方型两种(两种类型的比较如下)。通过比较,工程设计选用倒锥薄壳防渗圆型窖(瓶式)。
1)圆型集雨窖。适用于地质条件较好地区,窖体呈侧圆台形,窖壁分层抹砂浆,球形薄壳窖盖封顶。这种类型不但省工省料,而且受力结构良好。
2)方型集雨窖。适用于地质结构复杂、含有砂砾岩等土质比较坚硬的地区,窖体呈方形,窖池壁浇筑砼(混凝土),砼盖板封顶。这种类型结构简单,施工方便,但用料多。
1.4窖址选择
1)集雨窖。宜选择在有雨水汇流或地表径流,土层深厚、无岩石层的地方,且地势要相对较缓,上部有一定的集雨面积,应避开暗洞、裂缝、滑坡体等不利位置,以保证窖壁具有较好的防渗性和抗力强度。
2)沉淀池。按照地形、地貌,设计在有利于收集集雨场雨水的位置,以利于汇集雨水向水窖分水。
3)集雨场。集雨场选择应充分利用生产道路、坡地、沟渠等天然条件,有利于收集雨水,尽可能与沉淀池相连。
1.5规格要求
1)窖体。窖体上口径和下底径分别为3m和1.4m,深3m,窖壁坡比为1∶0.1。窖壁采用75#混合砂浆和M20砂浆(防水砂浆)分层压实,厚度4cm。窖壁和窖底均布设断面10cm×10cm的矩形梁,用C15砼浇筑。
2)窖盖。窖盖为1/3球壳形,厚度4cm,内直径300cm,高58cm,顶部设直径60cm、高10cm的出入口。窖盖底设断面10cm×10cm的圈梁,与窖盖一次浇筑成一个整体,浇筑前沿窖盖四周预埋30cm长、Φ32的PE进水管4根。整体窖盖采用C20砼浇筑,内设Φ6钢筋网。
3)集水平台。集水平台位于窖底圈梁外围,与窖盖底圈梁连接,坡向向内倾斜5°。采用C15砼浇筑,断面尺寸为窖盖底圈梁向外延伸80cm,厚度100cm。
4)沉淀池工程。采用75#水泥砂浆砌砖,100#水泥砂浆抹面,长和宽各40cm,深50cm。进水口处嵌入铁筛状滤网或进水篦子,过滤杂物,并按一定级配铺设卵石,达到净化水质的目的。
5)集雨场工程。选用C15砼浇筑集雨场,即窖体周围黄土(干密度≥1.6g/cm3)平整压实,浇筑10cm厚C15砼,硬化面积不少于20m3。
1.6施工要求
确定好中心线,然后垂直向下开挖窖筒,并随时吊线矫正,以保证窖体形状符合设计要求。
1.6.1窖体内部处理
1)用铁器刮掉窖壁上的浮土,然后手摸窖壁判断湿润程度。如窖壁土壤干燥,须喷水湿润后方可进行第一道内部处理工序。
2)用窖壁土拌和少许麦秸和泥打底,白灰砂浆抹面。M20水泥砂浆(水泥、砂子质量比为1∶3)要分两次抹完,厚度1~1.4cm。一定要压实抹光,力求均匀。
3)水泥砂浆面上分3次刷M20防水砂浆,每刷一次抹光压实一遍,注意接茬处的衔接,要保证整个窖壁光亮坚实。窖底采用C20砼作防渗处理。
1.6.2窖筒的养护
水窖糊成两天后喷洒清水,并注意查看窖内的湿度,严防缺水。养护时间根据气温情况,一般养护15天左右即可收水,如暂时收不到水,可先拉几桶水倒入窖内,防止窖壁干裂。水窖窖口在收水前一定要封闭。
1.6.3沉淀池施工
在集雨场内集水最低处(一般距水窖2m以外)设置沉淀池,沉淀池用水泥砂浆砌砖砌筑,依设计尺寸施工,沉淀池上盖预制混泥土雨水篦子,从沉淀池内节塑料进水管(长3m以上)引水进入水窖。
2注意事项
1)集雨窖虽然使用寿命长,但受降雨量影响也不小,适宜在年降雨量400mm以上地区使用。如果降雨量不足,其使用价值就会大打折扣。
2)利用集雨窖收集到的雨水有限,不能满足传统大水漫灌的用水量,所以必须采用微灌施肥技术,高效利用收集到的雨水资源。
3)窖体防渗是高效集蓄雨水的关键。集雨窖施工时要选择合格的防渗材料,严把施工质量关。窖体建成后,先注入3~5m3的水(俗称养窖水),养好窖体后才能集雨蓄水。
4)雨季来临前要清理集流槽、沉淀池和拦污栅的杂物,疏通进水管道,保证雨水顺利进入水窖并且清洁无杂质。严格检查窖体外观,及时排除安全隐患。
5)蓄水期间要定期观测窖内水位变化情况,并做好记录。如发现水位非正常下降,应及时分析原因,采取措施防渗或加固。
6)每年蓄水前要检查窖内淤积情况。淤积轻微(淤深小于20cm)的,当年可不清淤;淤深大于30cm的,要及时清淤,否则会影响蓄水容积和灌溉水质。清淤方法因地制宜,一般采用污水泵抽泥、人工窖内掏泥等方法。
3效果明显
3.1经济效益
自2010年以来,陇县在优质苹果示范园区共计投资614万元,修建集雨窖2047眼,总容积20470m3,完成土石方23423m3,配套建设沉淀池163.76m3,基本解决了6500亩旱作苹果园对水的需求。根据试验和示范,与对照比较,平均每亩节省劳动力投入4个,新建园成活率提高21%,成龄园亩增产485kg。3年来,累计增收1989.95万元。
3.2生态效益
通过实施集雨窖节水灌溉技术,以建设集雨水窖为核心,配套结合节水补灌技术,减少了地表径流量,减轻了实施区域地表径流对土壤的冲刷,减少了地下水的开采量,增加了区域内的可用地下水资源。
4适用性
建设大型蓄、引、提工程难度大,而修建集雨窖、发展雨养农业、实行节水补灌不受地形条件限制,工程量小,适用于各种复杂的地理环境,是所有旱土坡地,特别是丘陵山区发展持续高效农业的必然选择。
集雨窖的建设大大改善干旱地区对水的渴望,在农业发展和当地民众生产开发和生活条件都得到了提高,集雨窖的建设也提高了土地生产能力和减灾、抗灾能力,粮食、蔬果产量都有大幅提升,为农业结构调整带来了巨大贡献。