西峰黃土區庭院雨水徑流調蓄利用經濟效益評價研究

常文哲，王志雄，段景峰

(黃河水利委員會 西峰水土保持科學試驗站，甘肅 慶陽745000)

通過大幅度提高雨水利用時空調控性，庭院雨水徑流調蓄措施不僅能有效解決農村人畜飲水、果園灌溉和發展生態循環經濟水源，而且能有效保護水土資源、改善農村生活條件、提高農村景觀質量。近年來，在水資源緊缺地區，充分高效、經濟合理地調蓄利用庭院雨水徑流受到人們的重視和關注，但是在相關研究中技術集成較多、評價分析較少，難以為不同類型區雨水收集利用模式的優化發展提供支撐和依據。為此，黃河水利科學研究院“西峰黃土區雨水徑流調蓄利用效應評價研究”項目組選擇在黃河生態工程硯瓦川項目建設的寥坳、南廟和樊浩3個具有代表性的雨水調蓄利用示范村，以調查和監測的方式，對不同調蓄利用模式下雨水徑流對農戶經濟活動的貢獻率進行了研究。

1 基本概況

項目組選擇的南廟、廖坳和樊浩3個雨水調蓄利用示范村地處甘肅慶陽西峰黃土區，為隴東黃土高塬溝壑區的典型代表。當地多年平均降水量560 mm，7—9月為豐水季，降雨量約占年降水量的70%，多以大雨、暴雨形式出現，能形成較大的雨水徑流，這樣的降雨特點使得庭院雨水徑流調蓄利用具有了可行性。

南廟村有680戶2 780人，人口密度230人/km2，以果業為優勢產業，現有果園農戶390戶，按照庭院硬化-集雨-水窖蓄水-果園滴灌系統模式和庭院硬化-集雨-水窖蓄水-暖棚養畜-沼氣池-果園滴灌系統模式，設有以單個農戶為樣本的獨立徑流高效利用示范戶18戶。廖坳村有247戶1 127人，人口密度136人/km2，以養畜和果業生產為優勢產業，按照庭院硬化-集雨-水窖蓄水-果園灌溉模式和庭院硬化-集雨-水窖蓄水-暖棚養畜模式，設有以單個農戶為樣本的獨立徑流利用示范戶10戶。樊浩村有206戶927人，人口密度168人/km2，以養畜為優勢產業，按照庭院硬化-集雨-水窖蓄水-暖棚養畜-沼氣模式，設有以單個農戶為樣本的獨立徑流利用示范戶30戶。根據農戶農業收入狀況，按照好、中、差3個水平，在各示范村分別選定5戶示范戶進行監測，其中收入好的1戶、中等的3戶、差的1戶。監測戶基本情況見表1。

2 材料與方法

降水量資料采用距離各村最近的董志、胡同趙和元馬3個雨量站的資料，采用自記雨量計和雨量筒同時量測。自來水消耗量數據來自自來水系統中各戶水表讀數，每月月初和月末各觀測1次。機井水消耗量按照拉水桶子的容積和取水次數計算。每次降雨前后采用鋼卷尺量取水深，根據水窖直徑計算水窖雨水收集量。果園次灌水量根據潛水泵流量(3 m3/h)和灌水時間計算。農戶生活用水量和養畜用水量根據取水桶(15 L)和取水次數計算。當地農村水資源緊缺，農民節水意識較強，洗菜、洗臉、洗衣和清潔用水等一般都會二次利用，用于養畜或庭院果樹澆灌，該部分計入生活用水后不再計入灌溉用水或養畜用水。本試驗于2010年布設，2011年開始監測。

3 結果與分析

3.1 監測戶雨水集蓄量分析

3.1.1 降水量統計

南廟、廖坳、樊浩分別采用董志、胡同趙、元馬雨量站資料，2011—2013年各雨量站降水量資料見表2。相比多年平均降水量，3個示范村2011、2013年降水量偏多、2012年降水量偏少，7—9月降雨量占年降水量的57.3%～68.1%，春季降水量少、土壤墑情差，通過硬化庭院收集雨水，用集蓄水結合自來水進行果園灌溉，基本能滿足果樹用水需求，人畜用水也能得到保障。

表1 監測戶基本情況

表2 2011—2013年董志、胡同趙、元馬雨量站降水量資料 mm

3.1.2 雨水集流場組成及面積

根據各監測戶雨水集流場面積統計(表3)，在庭院集水面積中，混凝土庭院占總面積的62.1%，隨著農村經濟發展，混凝土庭院越來越普遍，已成為一種主要的庭院處理方式；屋頂面積占總面積的37.9%，其中機瓦面積占總面積的32.5%，是庭院雨水集流場的重要組成部分。

表3 監測戶可集水面積統計 m2

3.1.3 雨水集流場徑流系數確定

根據西峰水土保持科學試驗站“黃土高塬溝壑區水資源調控利用技術研究”[1]和“黃土高塬溝壑區集雨節水灌溉技術”[2]成果，確定雨水集流場的徑流系數分別為混凝土0.80、機瓦0.50、缸瓦0.85、石棉瓦0.75。

3.1.4 雨水可集蓄量計算

經計算，監測戶2011—2013年平均可集水量見表4。

3.2 監測戶用水量統計分析

經統計，監測戶2011—2013年平均用水量及來源見表5。在總用水量2 614.1 m3/a中，自來水(機井水)用量、集蓄水用量分別為513.2、2 100.9 m3/a，占總用水量的19.6%和80.4%，說明集蓄水是監測戶果園灌溉、養畜和洗涮用水的主要水源，尤其是廖坳集蓄水用量1 138.2 m3/a，占到其總用水量的94.7%。上述結果說明在干旱區特別是自來水管網不能覆蓋且沒有灌溉水源地的落后地區，發展徑流集蓄對農戶發展果園和畜牧業有著重要作用。

表4 監測戶2011—2013年平均可集水量 m3/a

表5 監測戶2011—2013年平均用水量及來源

3.3 監測戶耗水量及去向分析

3.3.1 集蓄雨水消耗量及去向

監測戶2011—2013年平均集蓄雨水消耗量及去向統計見表6。南廟監測戶總集蓄水量為657.6 m3/a，其中果園灌溉平均用水量為521.6 m3/a，占總集蓄水量的79.3%；養畜平均用量為136.0 m3/a，占總集蓄水量的20.7%。廖坳監測戶總集蓄水量為1 138.2 m3/a，其中果園灌溉用水量最多，占總集蓄水量的67.5%；養畜用水量和生活用水量分別占總集蓄水量的25.8%和6.7%。樊浩監測戶總集蓄水量為305.1 m3/a，養畜用水量和生活用水量分別占總集蓄水量的80.0%和20.0%。

表6 監測戶2011—2013年平均集蓄雨水消耗及去向統計 m3/a

3.3.2 自來水(機井水)消耗量及去向

根據監測戶2011—2013年平均自來水(機井水)消耗量及去向統計，南廟自來水總消耗量為374.2 m3/a，其中果園灌溉用水量為222.7 m3/a，占全部自來水用量的59.5%；生活用水量為151.5 m3/a，占全部自來水用量的40.5%(表7)。廖坳和樊浩機井水年總消耗量分別為63.1和75.9 m3/a，全部用于生活用水。

表7 2011—2013年南廟監測戶自來水(機井水)年平均消耗量及去向統計 m3/a

3.4 監測戶經濟效益分析與評價

監測戶2011—2013年平均經濟收入見表8。南廟監測戶經濟效益最高，為4.02萬元/a，廖坳和樊浩則分別為3.36萬和1.67萬元/a；南廟和廖坳監測戶的主要經濟收入來自果園產出，分別占其總收入的79.0%和67.6%，樊浩為純養畜戶，平均收入相對較低。上述結果表明，在目前市場條件和有水源保障的前提下，當地以戶為單元的家庭經濟果園收益高于養畜。

3.5 監測戶技術經濟效益分析與評價

2011—2013年監測戶平均技術經濟效益分析結果見表9。3個示范村平均集蓄水效益為352.15元/m3，其中南廟為544.80元/m3，遠高于樊浩的297.61元/m3和廖坳的214.04元/m3，這主要得益于南廟監測戶把果園建設和養豬有機結合起來，并采用了果園滴灌技術提高水的利用率，應該重點推廣；養畜耗水量遠小于果園耗水量，樊浩的庭院硬化-集雨-水窖蓄水-暖棚養畜-沼氣模式適合在水源緊缺的區域推廣；廖坳的平均集蓄水效益最低，是因為廖坳監測戶果園灌溉采用了渠灌和漫灌，水的有效利用率較低；南廟和廖坳監測戶的人均純收入分別為1.40萬、1.11萬元，均高于所在地西峰區農業人口人均收入0.95萬元，樊浩監測戶的人均純收入為0.45萬元，是所在寧縣農業人口人均收入0.23萬元的近2倍，說明徑流利用能夠提高農民收入，3個示范村的徑流利用模式均能不同程度地促進了當地經濟發展，尤其是采用滴灌等節水措施后經濟效益更高。

表8 監測戶2011—2013年平均經濟效益分析 萬元/a

4 結 語

分析研究表明，在西峰黃土區開展庭院雨水徑流調蓄利用能夠促進當地經濟發展，結合滴灌等節水措施可以大幅度提高雨水資源在經濟活動中的貢獻率。在硯瓦川項目區提出并實施的 “庭院硬化-集雨-水窖蓄水-果園滴灌系統模式和庭院硬化-集雨-水窖蓄水-暖棚養畜-沼氣池-果園滴灌系統模式”適合在塬區重點推廣，“庭院硬化-集雨-水窖蓄水-暖棚養畜-沼氣模式”適合在以山坡地為主的養殖區重點推廣。

表9 監測戶2011—2013年平均技術經濟效益分析

[參考文獻]

[1] 趙安成,李懷有,宋孝玉,等.黃土高塬溝壑區水資源調控利用技術研究[M].鄭州:黃河水利出版社,2006:38-59.

[2] 李懷有,趙安成,郭永樂.黃土高塬溝壑區集雨節水灌溉技術[M].鄭州:黃河水利出版社,2002:7-12.