概述水窖澇池山邊溝渠工程魚鱗坑、水平溝和水平階保水技術第二章坡面集水蓄水工程一水資源分布概況地區(qū)195019601970198019902000年比1980年減少的百分數非洲亞洲拉丁美洲歐洲北美洲206961050593731657980254302127616174925294514884421351332834l17545.735.3426.817.8第二章坡面集水保水工程——概述①多雨豐水帶（即南方兩廣、江浙一帶），年降水量大于l600mm，年降水日數為160d以上；②濕潤多水帶（包括秦嶺南、長白山、淮河兩岸），年降水量800～1600mm，年降水日數為120d以上；③半濕潤過渡帶（包括黃淮海、東北、晉、陜、甘、青東南、四川、新疆部分地區(qū)），年降水量400～800mm，年降水日數為80～l00d；④半干旱少水帶（包括黃土高原及北方大部分旱農地區(qū)），年降水量為200～400mm，年降水日數為60～80d；⑤干旱干涸帶（包括西北、內蒙古等地的荒漠地區(qū)），年降水量小于200mm，降水日數少于60d。第二章坡面集水保水工程——概述一水資源分布概況集水技術是在干旱地區(qū)充分利用降水資源為農業(yè)生產和人畜生活用水服務的—種技術措施。把較大范圍上的降水聚集到小面積的農田上使用的一種方法。集水技術的另一術語是“雨量增值”或“降雨增效”這一術語指將非耕地里的降雨徑流集中到耕地里使其獲得足夠的水分以種植作物。這樣給耕地里的水要比直接接受的雨水多，因而雨量增值。徑流農業(yè)或聚流農業(yè)，就是充分利用現有的降水資源和徑流資源把集水技術與農業(yè)生產相結合的農業(yè)生產技術的總稱。第二章坡面集水保水工程——概述二集水技術和徑流農業(yè)定義：修建于地面以下并具有一定容積的蓄水建筑物叫水窖，水窖由水源、管道、沉沙、過濾、窖體等部分組成。功能：攔蓄雨水和地表徑流；提供人畜飲水和旱地灌溉的水源；減輕水土流失。第二章坡面集水保水工程——水窖一、水窖的定義與功能

水窖可分為井窖、窯窖、豎井式圓弧形混凝土水窖和遂洞形（或馬鞍形）漿砌石水窖等形式。第二章坡面集水保水工程——水窖1-窖口；2-沉沙池；3-進水管；4-散盤；5-旱窖；6-膠泥層；7-瑪眼；8-窖底二、水窖的類型井窖——井（40-50m3）,主要分布在黃河中游第二章坡面集水保水工程——水窖二、水窖的類型第二章坡面集水保水工程——水窖二、水窖的類型窯窖：窯窖按其所在的地形和位置可分為平窯窖和崖窯窖兩類。平窯窖一般在地勢較高的平臺上修建，其結構形式與封閉式蓄水池相同（參閱封閉式蓄水池）。將坡、面、路壕雨水引入窯窖內，再抽水（或自流）澆灌臺下農田。崖窯窖是利用土質條件好的自然崖面或可作人工剖理的崖面，先挖窯，然后在窯內建窖。主要在西北地區(qū)。第二章坡面集水保水工程——水窖

二、水窖的類型第二章坡面集水保水工程——水窖二、水窖的類型豎井式圓弧形混凝土水窖隧洞形漿砌石水第二章坡面集水保水工程——水窖二、水窖的類型第二章坡面集水保水工程——水窖三、水窖的規(guī)劃與設計水窖的規(guī)劃原則

1.在有水源保證的地方，修建水窖以分配（或調節(jié)）用水量，根據地形及用水地點，修建多個水窖，用輸水管（渠）串聯或并聯運行供水。

2.在無水源保證的地方。可修建容積較大的水窖，其蓄水調節(jié)能力，一般應滿足當地3～4個月的供水。第二章坡面集水保水工程——水窖水窖的設計1.設計原則（1）因地制宜，就地取材，技術可靠，保證水質、水量，節(jié)省投資。（2）充分開發(fā)利用各種水資源（包括現有水利設施），使灌溉與人畜飲水結合。（3）防止沖刷，確保工程安全。（4）為了調節(jié)水源，可將水窖串聯聯合運行。供飲水的水窖，一般要求人均3～5m3，兼有水澆地任務的是人均5～7m3，以l戶1窖或3～5戶聯窖為宜2.設計所需材料3.工程布置原則（1）以飲用水為主的窖池，應遠離污染源。（2）水源地（或調節(jié)池）應置于高位點，以便自壓供水。（3）應避開不良地質地段。4.水源工程水窖的水源有雨水、泉水、裂隙水、山溝水、庫水以及提水入窖（池）等。第二章坡面集水保水工程——水窖水窖的設計雨水作為水窖水源（集雨坪、集雨坪面積、集水池、攔山溝）水庫作為水窖水源泉水、河水、裂隙水輸配水工程凈化設施第二章坡面集水保水工程——水窖水窖的設計第二章坡面集水保水工程——水窖水窖的設計已知：一家三口人，一頭牛，兩頭豬，一畝玉米。每人每天需水114L/天，一頭牛每天需水30L/天，一頭豬每天需水20L/天，玉米生育期4個月需灌溉水150m3/畝。水窖復蓄兩次。每個水窖容積為50m3，試確定水窖個數和集雨坪面積。

設計標準：按10年一遇1h最大降雨量計算。查圖：1h暴雨平均值30mm，10年一遇模比系數為1.6.第二章坡面集水保水工程——水窖水窖總容積的確定

水窖總容積是水窖群容積的總和，應與其控制面積相適應。如果來水量不大，可設1～2個水窖；如果來水量過大，則應修水窖群攔蓄來水，水窖群的布置形式有以下幾種：1.梅花形2.排子形水窖群第二章坡面集水保水工程——水窖窖址的選擇（1）有足夠的水源。（2）有深厚而堅硬的土層，水窖一般應設在質地均勻的土層上，以黏性土壤最好，黃土次之。（3）在石質山區(qū)，多利用現有地形條件，在無泥石流危害的溝道兩側的不透水基巖上，加上修補，做成水窖。（4）窖址應便于人蓄用水和灌溉農田。第二章坡面集水保水工程——澇池一、澇池的定義與功能定義：以攔蓄地表徑流為主而修建的。蓄水量在50～1000m3的蓄水工程，稱為澇池。功能：攔蓄地表徑流，充分和合理利用自然降雨或泉水，就近供耕地、經濟林果澆灌和人畜飲水需要，減輕水土流失。優(yōu)缺點：技術簡單，容易掌握，而且修筑省工，但澇池的蒸發(fā)量大，占地也較多，在干旱面蒸發(fā)量太大的地區(qū)，不宜修筑澇池。澇池——農村不該消失的濕地第二章坡面集水保水工程——澇池二、澇池的類型

按材料可分為土池、三合土池、漿砌條石池、漿砌塊石池、磚砌池和鋼筋混凝土池等按形式可分為圓形池、矩形池、橢圓形池等幾種類型。此外，蓄水池還可分為封閉型和敞開式兩大類。第二章坡面集水保水工程——澇池第二章坡面集水保水工程——澇池第二章坡面集水保水工程——澇池第二章坡面集水保水工程——澇池第二章坡面集水保水工程——澇池三、澇池位置的選擇（1）有足夠的來水量。（2）澇池池底稍高于被灌溉的農田地面，以便自流灌溉。能離溝頭、溝邊太近，以防滲水引起坍塌。第二章坡面集水保水工程——澇池四、澇池的規(guī)劃

配套設施有：引水渠、排水溝、沉沙池、過濾池（有人畜飲水要求的蓄水池）、進水和取水設施（放水管或梯步）。第二章坡面集水保水工程——澇池四、澇池的規(guī)劃蓄水池一般規(guī)劃分布設在坡面水匯流的低凹處應盡量考慮少占耕地，來水充足，蓄引方便，造價低，基礎穩(wěn)固等條件房屋前后或道路旁的開敞式蓄水池環(huán)應加欄桿或圍坪人畜飲水用的蓄水池一般為封閉式，確保用水清潔衛(wèi)生和安全。第二章坡面集水保水工程——澇池五、澇池的布置形式平地澇池：修在平地的低凹處，一般是把凹處再挖深些，將挖出的土培在周圍。結合溝頭防護：在溝頭附近適當距離處挖澇池，攔蓄坡面匯集的地表徑流，防止溝頭前進。第二章坡面集水保水工程——澇池開挖小渠將地下水引入澇池：溝底坡腳常有地下水滲出，給很多地方造成泥流及滑塌?？稍诟浇跐吵?，并開小渠使地下水引入澇池，用以灌溉或人蓄飲用，也可避免塌岸。結合山地灌溉，開挖澇池（長藤結瓜式）：在山地渠道上，沿渠道兩旁每隔適當的距離布置一個澇池，澇池與渠道連接處設立閘門，將多余的水蓄在池內，雨天蓄水，旱天灌溉。

連環(huán)澇池：就是沿水渠修若干個澇池，并聯接起來，適應于地面起伏和道路曲折的地方，一般為方形或長方形，蓄水量可達10～15m3。五、澇池的布置形式第二章坡面集水保水工程——澇池六、澇池容積的計算矩形平底圓形

“U”字形橢圓形

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

一、溝渠工程的定義與功能定義為防治坡面水土流失而修建的截排水設施，統稱坡面溝渠工程。坡面溝渠工程是坡面治理的重要組成部分。功能

1.攔截坡面徑流，引水灌溉；

2.排除多余來水，防止沖刷；

3.減少泥沙下瀉，保護坡腳農田；

4.鞏固和保護治坡成果。

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

二、溝渠工程的類型

截水溝【interceptingditch】又稱天溝，指的是為攔截山坡上流向路基的水設置的水溝。截水溝的出水口必須與其他排水設施銜接。(水平溝：順坡隔一定距離修筑的等高截水溝

、沿山溝、攔山溝、環(huán)山溝、山圳以及梯田內的邊溝、背溝；)，排水溝

(撇水溝、天溝、排洪溝；)用于排除地面或地下多余水量的溝或暗管，陽溝和暗溝蓄水溝

(水平竹節(jié)溝；)引水渠

(堰溝；)灌溉渠

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

1.坡面溝渠工程應與梯田、耕作道路、沉沙蓄水工程同時規(guī)劃，并以溝渠、道路為骨架，合理布設截水溝、排水溝、蓄水溝、引水渠、灌溉渠、沉沙池、蓄水池等工程，形成完整的防御、利用體系。

2.根據不同的防治對象，因地制宜確定溝渠工程的類型、數量，并按高水高排或高用、中水中排或中用、低水低排或低用的原則設計。

3.在坡面上一般應綜合考慮布設截排、引、灌溉渠工程。截水溝、排水溝可兼做引水渠、灌溉渠。三、溝渠工程規(guī)劃與設計

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

規(guī)劃原則

4.截水溝一般應與排水溝相接，并在連接處前后作好沉沙、防沖設施。

5.梯田區(qū)域內承接背溝兩端的排水溝，一般垂直等高線布設，并與梯田兩端的道路同向，土質排水溝應分段設置跌水。

6.截水溝和排水溝、引水渠、灌溉渠在坡面上的比降，應視其位置而定。

7.一個坡面面積較小的溝渠工程系統，可視為一個排、引、灌水塊。

8.坡面溝渠工程規(guī)劃還應盡量避開滑坡體、危巖等地帶，同時注意節(jié)約用地，使交叉建筑物（如涵洞等）最少，投資最省。

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

規(guī)劃原則

1.暴雨徑流的設計

（1）設計標準：根據水土保持國家標準GB／T16453.1—16453.6《水土保持綜合治理技術規(guī)范》2008，小型蓄排水引水工程中規(guī)定。防御暴雨標準，按10年一遇24h最大降雨量設計。（2）坡面徑流量、洪峰流量與土壤侵蝕量的確定：以一次暴雨徑流模數Mω（m3／km2）、設計頻率暴雨坡面最大徑流量（或設計洪峰流量）Q（m3／s）和年均土壤侵蝕模數Ms（t/km2）表示。設計

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

2.截水溝的容積尺寸

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

每道截水溝的容量（V）按下式計算：

V＝Vω+Vs

式中：V——截水溝容量，m3；

Vω——一次暴雨徑流量，m3；

Vs——1～3年土壤侵蝕量，m3；

上式中Vω和Vs值按下式計算。

Vω=Mω×FVs=3M×F

式中：F——截水溝的集水面積，km3；

Mω——一次暴雨徑流模數，m3／km2；

M——年均土壤侵蝕模數，t／km2；3、截水溝斷面設計（1）截水溝斷面設計公式

截水溝斷面積根據設計頻率暴雨坡面匯流洪峰流量，按明渠均勻流公式計算。式中：A2——截水溝過水斷面面積，m2；

Q——設計坡面匯流洪峰流量，m3／s；

C——謝才系數；

R——水力半徑，m；

i——截水溝溝底比降。

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

3、截水溝斷面設計（1）截水溝斷面設計公式Q值的確定R值的確定C值的確定（主要是糙率n的確定）i值的確定m值的確定灌水農渠斷面結構示意圖

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

排水干溝斷面示意圖

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

水平溝斷面示意圖

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

第二章坡面集水保水工程

——山邊溝渠工程

（2）截水溝斷面設計步驟A.一般斷面形式設計公式：式中：h——過水斷面水深，a——常數，a=0.58～0.94，一般采用0.76；

Q——設計洪峰流量，m3／s。B.水力最優(yōu)斷面設計公式：式中：h——過水深，m；

n——溝槽糙率；

Q——設計洪峰流量，m3／s

m——截水溝溝內邊坡系數

i——截水溝溝底比降。第二章坡面集水保水工程

——魚鱗坑、水平溝和水平階一、魚鱗坑魚鱗坑是陡坡地（45°）植樹造林的整地工程，多挖在石山區(qū)較陡的梁峁坡面上，或支離破碎的溝坡上。由于這些地區(qū)不便于修筑水平溝，因而采取挖坑的辦法分散攔截坡面徑流。魚鱗坑的布置是從山頂到山腳每隔一定距離成排地挖月牙形坑，每排坑均沿等高線挖，上下兩個坑應交叉，互相搭接，成品字型排列第二章坡面集水保水工程

——魚鱗坑、水平溝和水平階一、魚鱗坑第二章坡面集水保水工程

——魚鱗坑、水平溝和水平階一、魚鱗坑第二章坡面集水保水工程

——魚鱗坑、水平溝和水平階魚鱗坑布置圖（單位：mm）

第二章坡面集水保水工程

——魚鱗坑、水平溝和水平階在坡面不平、覆蓋層較厚、坡度較大的丘陵坡地，采用水平溝，即沿等高線修筑。用來攔截坡地上游降雨徑流，使其變?yōu)橥寥浪綔系臏暇嗪蛿嗝嬖O計，應以保證設計頻率暴雨徑流不致引起坡面水土流失。水平溝容積比魚鱗坑蓄水量大。為防止山洪過大沖壞地埂，每隔5～10m，設置瀉洪口，使超量的徑流導入山洪溝中。為使雨水在溝中均勻，減少流動，每隔5～10m，留一道土擋，其高度為溝深的1／2～1／3。二、水平溝第二章坡面集水保水工程

——魚鱗坑、水平溝和水平階水平階是沿等高線自上而下里切外墊，修成臺面，臺面外高里低，以盡量蓄水，減少流失，但其效果不如水平溝。在山石多、坡度大（10°～25°）坡面上采用。水平階的設計計算類同梯田，如采用斷續(xù)水平階，實際相當于窄式隔坡梯田。階面面積與坡面面積之比為l：l～4?？蓱锰萏锏挠嬎惴椒ā５诙缕旅婕Ｋこ?/p>

——魚鱗坑、水平溝和水平階三、水平階

保水技術同集水技術一樣，也是在干旱地區(qū)充分利用降水資源為農業(yè)生產和人畜生活用水服務的一種技術措施。保水技術就是在降雨量較少的地區(qū)或干旱季節(jié)，采取必要的技術措施，使僅有的天然降水盡可能地免于或減少蒸發(fā)、蒸騰或滲漏而引起的損失。這實際上也是“雨量增值”或“降雨量增效”的一個重要的內容。

第二章坡面集水保水工程——保水技術一、保水技術概述保水技術抑制水分蒸發(fā)

抑制水分蒸騰

減少水分滲漏

地面蒸發(fā)水面蒸發(fā)土壤滲漏水池滲漏

渠道滲漏農作物葉面蒸騰雜草蒸騰水庫滲漏第二章坡面集水保水工程——保水技術（一）液態(tài)化學制劑脂族醇，例如十六醇，是細長的分子，在水面上能并排的排列，形成一個分子厚的一層蓋在水面上的薄膜，可以阻止水分汽化，抑制水面蒸發(fā)。這種液態(tài)化學制劑只需極少量的材料，1hm2水面用量少于60g。它不限制氧氣傳入水中，其組成成分對魚和人無毒，但易受風浪影響。二、抑制水面蒸發(fā)的技術第二章坡面集水保水工程——保水技術（二）石蠟蒸發(fā)抑制劑漂浮的石蠟板放在水面上，在太陽光下石蠟融化，伸展成一個柔軟的連續(xù)薄膜，可以抑制水面蒸發(fā)。在美國亞里桑那州，一個貯水池的石蠟覆蓋層用了4年，起蒸發(fā)抑制效率超過85%。（三）固態(tài)板用輕質水泥、聚苯乙烯、石蠟、橡膠和塑料等制成的固態(tài)板，覆蓋水面可以減少產生蒸發(fā)的面積，為了克服抑制蒸發(fā)所引起的水體增溫問題，選用絕熱，淺色、能避免太陽能進入水體的反射材料來解決這個問題。二、抑制水面蒸發(fā)的技術第二章坡面集水保水工程——保水技術（四）沙、石填充法用沙和粗石填充貯水池和水庫，把水貯存在沙、石粒之間的空隙中，水位保持在地表下30cm以上，可以避免水面蒸發(fā)。在美國亞里桑那州沙弗得附近建造的貯水池，就是塑料薄膜襯底和池壁，然后用粗石填滿貯水池。這些粗石使小貯水池的體積減少約55%，但減少蒸發(fā)約90%。修造填沙壩：也是抑制水面蒸發(fā)的一種形式。這種沙壩可長時期的貯存水分，比露天貯水池貯存的時間長得多。在干旱年份也能提供水分，因為當水位降到沙面以下1m時，蒸發(fā)實際上就停止了。二、抑制水面蒸發(fā)的技術第二章坡面集水保水工程——保水技術三、抑制農用水池和渠道滲漏的技術農用水池和渠道的防滲技術一般都要首先采取措施壓實土壤，以封閉土壤空隙。最簡單的辦法是用人工或畜力壓實（如腳踩、打夯、牛羊踏實等），大的水池或水庫可用輪式拖拉機壓實。必要時還可用膠泥、黏土或1：5的石灰土鋪在池底或搪在池壁，以形成防滲層?；蛟诔貎确湃霚\水，反復進行水耕水耙，把水攪渾，使細泥沉降并填塞于土壤孔隙之中，以減低滲漏。現代工業(yè)技術提供了很多廉價防水材料，可以阻止貯水、輸水工程的底、壁透水。第二章坡面集水保水工程——保水技術三、抑制農用水池和渠道滲漏的技術有一種商品膠質黏土。叫做“膨潤土”，它的鈉鹽起絮凝作用，并且分散細小顆粒起封閉作用。一種良好的土壤大約需要膨潤土5kg／m2，沙土則需高達20kg／m2。還有一些化學制劑，如聚乙烯和聚丙烯塑料薄膜及丁烯橡膠、塑料布、塑料纖維或玻璃纖維，增強的瀝青和水泥等材料，也可用于水池和渠道防滲。第二章坡面集水保水工程——保水技術三、抑制農用水池和渠道滲漏的技術現代歐美許多國家，異丁橡膠越來越多地被用來鋪補水庫、溝渠和蓄水池，它堅固、耐久、抗風化和蟲害。但用于防滲成本較高。水泥質的材料，例如摻用水泥加固的土壤，鋼絲網水泥和用水泥填充的纖維制品，用作防滲材料，在國內外應用也很普遍。第二章坡面集水保水工程——保水技術四、抑制農田水分滲漏的技術（一）建造人工地下擋水層

地下擋水層的建造方法，就是在土壤耕層以上的適當深度處，即土表以下60～70cm處用抗水材料組成的連續(xù)薄膜鋪置。在有排水需要的地方，隔一定距離（每排150m左右）需留間隙，以利排水。地下擋水層所用的擋水材料基本上都是用瀝青做成的。任何耐用的、不透水的材料都可使用。在目前條件下，地下擋水層比較多的用在收益高的作物上。在美國利用機器鋪設擋水層的成本為625.5～750美元／hm2。因此，只適用于栽培價值較高的作物和供水短缺以及不用此法就不能利用的土壤。

第二章坡面集水保水工程——保水技術四、抑制農田水分滲漏的技術（二）施用改土物