第五章旱區(qū)雨水徑流集蓄灌溉工程旱區(qū)通常是指廣大的干旱地區(qū)、半干旱地區(qū)、半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)以及個(gè)濕潤(rùn)偏旱地區(qū)。雨水徑流集蓄灌溉工程是導(dǎo)引、收集雨水徑流，并把它蓄存起來，作為一種有效水資源而予以灌溉利用的工程技術(shù)措施。第一節(jié)雨水徑流集蓄灌溉工程的組成與類型一、雨水徑流集蓄灌溉工程的組成雨水徑流集蓄灌溉工程基本上是由三部分組成：即集水工程、蓄水工程和灌溉工程。集水工程是雨水集蓄灌溉工程的基礎(chǔ)；蓄水工程是雨水集蓄灌溉工程的“心臟”(起調(diào)節(jié)的作用，類似于調(diào)節(jié)水庫)；灌溉工程則是其目的。1、集水工程建立集水區(qū)、應(yīng)用工程技術(shù)措施處理集水面，以減少滲漏，提高集水效率，盡量聚集天然降水，充分發(fā)揮降水作為一種有效的灌溉補(bǔ)充水源和人蓄飲用供水水源的作用，為旱區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供保證。2、蓄水工程蓄存由集水區(qū)導(dǎo)引聚集的雨水徑流水量，以備灌溉利用的工程技木設(shè)施。

蓄水工程引水渠溝或管道：導(dǎo)引集水區(qū)集水面上的雨水徑流入水口：蓄水池的入口攔污柵、沉沙槽：攔截污物和沉淀泥沙蓄水設(shè)施、放水裝置：存蓄水量、引水灌溉

3、灌溉工程由于利用集蓄雨水徑流灌溉作物，而雨水少，因此客觀上就要求采用最為節(jié)水的灌溉方式，目前主要選用滴灌、微噴灌和滲灌。一般蓄水設(shè)施的灌溉取水放水方式有：(1)自壓放水方式。直接在蓄水設(shè)施底部安裝輸水管道和閘閥，由輸水管連接滴灌、微噴灌或滲灌的干、支管向田間供水。(2)人力提水取水方式。對(duì)地下式蓄水設(shè)施，由人力提水使用。(3)機(jī)械提水取水方式。包括手動(dòng)機(jī)械提水和電動(dòng)水泵提水兩種。

二、雨水徑流集蓄灌溉工程類型一般依據(jù)雨水徑流微型聚集區(qū)域的結(jié)構(gòu)性質(zhì)劃分為以下4種類：1、田面集蓄灌溉工程類利用休閑田塊、打谷場(chǎng)等地面修建臨時(shí)性的集水區(qū)，配合蓄水設(shè)施，進(jìn)行灌溉的工程類型。特點(diǎn)：臨時(shí)性。蓄水設(shè)施：主要用水窖。2、坡面集畜灌溉工程類利用坡面人工營(yíng)造集水區(qū)聚集雨水徑流，并在靠近集水區(qū)適當(dāng)位置處修筑蓄水設(shè)施，利用蓄水設(shè)施內(nèi)貯存的雨水，進(jìn)行灌溉的類型。坡面的類型：素混凝土板、瀝青說凝土板、三七灰土等。特點(diǎn)：長(zhǎng)期性的。蓄水設(shè)施：水窖、水窖窯。3、路面集蓄灌溉工程類利用道路作為集水區(qū)，在道路側(cè)邊開挖導(dǎo)引雨水徑流進(jìn)入蓄水設(shè)施的截水溝渠或暗管，并修筑蓄水設(shè)施群，以分段集蓄徑流而進(jìn)行灌溉的工程類型。特點(diǎn)：投資少，流量大。需要設(shè)置沉沙槽和攔污柵等裝置。蓄水設(shè)施：主要用水窖。4、屋面庭院集蓄灌溉工程類利用屋面和庭院集蓄天然降水，為人畜飲用、溫室瓜果蔬菜提供水質(zhì)良好的水源。特點(diǎn)：屋面使用瓦、水泥屋面，地面需處理。蓄水設(shè)施：水窖。第二節(jié)雨水聚集技術(shù)雨水聚集技術(shù)包括集雨面的處理、集水效率的確定和聚集水量的分析計(jì)算。一、集水面的處理處理方法主要有：①植被管理；②地表處理；③化學(xué)處理。雨水徑流的收集方法主要有①微型集水區(qū)雨水收集系統(tǒng)②徑流農(nóng)業(yè)雨水收集系統(tǒng)。干旱地區(qū)的自然地面降水入滲大、快，其集水效率低。常用的集水面材料及其處理措施有：(1)混凝土集水面。(2)水泥土夯實(shí)處理。(3)塑料薄膜。(4)三七灰土夯實(shí)處理。(5)原土夯實(shí)處理。(6)水泥瓦、青瓦屋面。(7)鈉鹽處理。(8)粗石蠟處理。(9)硅有機(jī)樹脂處理。(10)噴灑瀝青處理。二、集水效率集水效率通常是指某時(shí)段內(nèi)或某次集水面的集水量占同一時(shí)期內(nèi)的降雨量的比值。1、影響集水效率的因素影響集水效率的因素主要是降水和集水面。(1)降水與集水效率的關(guān)系①次降水量與次集水效率的關(guān)系在其它條件已定時(shí)，降水量越大，其集水效率越高。②次降水強(qiáng)度與集水效率的關(guān)系在其它條件相同的情況下，降水強(qiáng)度越大，來不及入滲的降水量越多，從而導(dǎo)致集水效率越大。因此，集水效率隨降水強(qiáng)度的增大而提高，成正相關(guān)關(guān)系。(2)集水水面對(duì)集水水效率的影影響。①集水面質(zhì)質(zhì)地對(duì)集水水效率的影影響。用不同材料料制成、不不同措施處處理的集水水面，其表表面或內(nèi)部部結(jié)構(gòu)不同，相應(yīng)應(yīng)的透水性性、吸水件件或持水性性不用，從從而導(dǎo)致了了對(duì)降水產(chǎn)流有不不同的影響響。②集水面坡坡度對(duì)集水水效率的影影響。一般建議，，集水面坡坡度應(yīng)不小小于1／10。③集水面前前期含水量量對(duì)集水效效率的影響響在其它條件件相同的情情況下，前前期含水量量越高，越越易飽和。。吸水性越弱．故故其集水效效率就會(huì)越越高。④集水區(qū)面面積對(duì)集水水效率的影影響。一般其它條條件相同時(shí)時(shí)，集水區(qū)區(qū)而積越大大，集水效效率越低。。⑤集水面的的施工質(zhì)量量對(duì)集水效效率的影響響。施工質(zhì)量越越好，集水水效率越高高。2、集水效效率的計(jì)算算方法集水效率的的計(jì)算可分分為三類：：①能獲得次次降水量、、次平均降降水強(qiáng)度以以及集水面面前期含水水量資料的集水效率率計(jì)算：②能獲得次降水水量、次平均降降水強(qiáng)度的集水水效率計(jì)算：式中：Eh為各次降水的的集水效率；P為各次降水的次次降水量(nm)；I為次降水平均降降水強(qiáng)度(rnm/min)；W為集水面前期含含水量；a、b、c、d：為待走常數(shù)數(shù)。③僅能獲得次降降水量的集水效效率計(jì)算：對(duì)于降水資料不不詳或缺乏試驗(yàn)驗(yàn)資料的地區(qū)，，可直接建立降降水~徑流關(guān)系，或或引用其它地方方同類處理集水水面的集水效率率。三、集水量的計(jì)計(jì)算若已知集水效率率和次降水量，，進(jìn)行集水量的的計(jì)算方法可采采用：①先依據(jù)試驗(yàn)資資料，在一般性性產(chǎn)流理論的指指導(dǎo)下，得出次次降水的集水效效率Ehi；②用公式Poi=EhiPi計(jì)算出該次降水水的集水量;③累加各次集水水量即即得到該時(shí)段內(nèi)內(nèi)的總集水量;④考慮到集水面面積的影響，實(shí)實(shí)際集水量為：：第三節(jié)蓄水水設(shè)施一、蓄水設(shè)施類類型的選擇蓄水設(shè)施的類型型有多種，應(yīng)盡盡量采用現(xiàn)成蓄蓄水設(shè)施，或進(jìn)進(jìn)行必要的修復(fù)改造后后利用。若地形形、地質(zhì)適宜，，蓄水設(shè)施以選選擇水窯窖為宜。其優(yōu)點(diǎn)有：①沿岸而挖窯，，水窖設(shè)在窯內(nèi)內(nèi)，可少占耕地地；②有窯的保護(hù)，，可有效地減少少水面蒸發(fā)，并并可使其水質(zhì)基基本不受污染；③可沿窯身長(zhǎng)度度方向發(fā)展，容容易增大水窖容容積；④水窖較淺，取取水較方便；⑤技術(shù)簡(jiǎn)單，施施工容易。二、水窯窖1、水窯密的結(jié)結(jié)構(gòu)形式修建程序：①修面②②挖洞③③防滲處理④④埋埋設(shè)附屬設(shè)施2、水窯窖位置置的選擇選定窯窖位置時(shí)時(shí)，要依據(jù)如下下原則：①地形：選擇有有利于挖掘窯洞洞的地形盡量把把水窯窖修建在在耕地高處，以實(shí)現(xiàn)自自流灌溉或便十十灌溉利用；②地質(zhì)：避免有有斷層、裂斜、、砂礫層地帶、、樹根較多的地地方；③集水面：靠近近瀝青路邊、場(chǎng)場(chǎng)邊等，以擴(kuò)大大集水面。3、水窯容的養(yǎng)養(yǎng)護(hù)與管理水窯窖的養(yǎng)護(hù)管管理工作①蓄水時(shí)，不應(yīng)應(yīng)超過最高蓄水水位；②只有集水時(shí)才才打開進(jìn)水孔眼眼，以免泥土和和雜草、污物等等由進(jìn)水孔眼進(jìn)人窯窯窯內(nèi)；③集水區(qū)在集水水前應(yīng)打掃干凈凈，以防止泥砂砂和污物進(jìn)入水水窖；④水窯窖應(yīng)定期期清淤，以保持持其原有容積；；⑤經(jīng)常檢查進(jìn)水水口、沉砂槽、、攔污柵；⑥平時(shí)應(yīng)鎖閉窯窯窖門，以減少少蒸發(fā)、防止雜雜物進(jìn)入污染水水源。三、水窖選擇水窖形式的的要求：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，容積大，，受力性能好，，安全可靠，施工容易易，灌溉取水方方便，并便于治治淤和維護(hù)。水窖與水窯窖的的結(jié)構(gòu)：由引水渠、沉沙槽、進(jìn)水管以及存貯容器等四部分組成。。第四節(jié)雨水徑徑流集蓄灌溉系系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)方法一、系統(tǒng)的基本本結(jié)構(gòu)主要由3個(gè)主體體部分組成：即集水區(qū)域A、蓄水設(shè)施V和灌溉利用區(qū)域AM：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化化就是確定出該該系統(tǒng)集水區(qū)面面積與灌溉利用用區(qū)面積的最佳佳比例。這其中中蓄水設(shè)施的容容積及其調(diào)蓄能能力對(duì)最佳面積積比例起著決定定性的影響。雨雨水徑流集蓄利利用灌溉系統(tǒng)的的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要建立立系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)調(diào)蓄模式。二、降雨量的分分析計(jì)算1、年降雨量量的設(shè)計(jì)計(jì)算為獲得比較適用用而精確的降水水分析數(shù)據(jù)，一一般選用經(jīng)驗(yàn)頻率擬合理論頻率的適線法較為合合理。2、時(shí)段降水量量的分析計(jì)算一般采用隨機(jī)水水文相關(guān)解集模模型進(jìn)行分析計(jì)計(jì)算確定。3、次降水量的的分析計(jì)算一般采用同倍比比縮放法。三、優(yōu)化調(diào)蓄模模型的建立1、某時(shí)段蓄水水設(shè)施巾可獲得得的總水量WA2、灌溉利用區(qū)區(qū)單作面積上可可獲得利用的水水量3、作物產(chǎn)量對(duì)對(duì)灌溉的反應(yīng)作作物產(chǎn)量量Y對(duì)灌溉的反應(yīng)取取決于灌水量m及外界因素；；4、調(diào)蓄模型的的目標(biāo)函數(shù)凋蓄模型的最終終目標(biāo)是要確定定集水區(qū)面積A、灌溉利用區(qū)面面積AM與蓄水設(shè)施容積積V的最佳組合方案案，使該系統(tǒng)凈凈效益B最大，即目標(biāo)函數(shù)：5、調(diào)蓄模型的的約束條件調(diào)蓄模型優(yōu)化應(yīng)應(yīng)考慮3種組合合方案，即相應(yīng)應(yīng)的有3種約束束條件：(1)灌溉面積積AM已確定，尋求最最佳蓄水設(shè)施容容積V和集水面面積A，其約束條件：(2)集水區(qū)面面積A已確定，尋求最最佳蓄水設(shè)施容容積V和灌溉利用區(qū)而而積AM，其約束條件：：(3)雨水徑流流集蓄與灌溉利利用系統(tǒng)總面積積ω已確定，求求解集水區(qū)面積A、灌溉利用區(qū)面面積AM和蓄水設(shè)施容積積V的最佳組合，其約束條件：四、推求蓄水設(shè)設(shè)施有效容積的的逆時(shí)序法若某一典型年水水量調(diào)配過程，，到年未蓄水設(shè)設(shè)施放空，即年年末所需蓄水量為0，，逆時(shí)序往前推推算，遇缺水相相加，遇余水相相減，減后若小小于0，即取為為0。這樣便可可求得各特征時(shí)時(shí)刻所需要的蓄蓄水量，取其大大者，即為該年年所需的蓄水設(shè)設(shè)施有效容積。。五、蓄水設(shè)施調(diào)調(diào)蓄能力及其容容積與個(gè)數(shù)1、蓄水沒施的的調(diào)蓄能力理論上的復(fù)蓄次數(shù)是一個(gè)反映蓄水水設(shè)施調(diào)蓄能力力的概念，它等等于由蓄水設(shè)施所所提供的總水量量與蓄水設(shè)施的的有效容積之比比：N主要決定于集水水與用水的配合合協(xié)調(diào)情況，若若各個(gè)時(shí)段的集集水與用水基本本持平，則復(fù)蓄蓄次數(shù)就大；反反之，則小