淺議山區(qū)小水交窖工程規(guī)劃設計與應用

陳偉

摘要：我國各地山區(qū)長期存在的用水困難是制約當?shù)亟洕l(fā)展和社會進步的重要原因之一。而小水窖工程作為緩解山區(qū)用水困難問題的基礎措施逐漸的在我國廣大山區(qū)產生并且廣泛發(fā)展起來。

關鍵詞：山區(qū);供水;小水窖;應用

我國山區(qū)地區(qū)存在著嚴重的用水困難。雖然在近年來國家西部開發(fā)、希望工程等多個戰(zhàn)略的影響和帶動下，山區(qū)用水困難得到了一定程度的緩解，但就目前狀況來看，在很多山區(qū)，居民農業(yè)灌溉及生活用水依然比較吃緊，這種先天性資源不足日益成為阻礙當?shù)厣鐣洕l(fā)展的主要問題之一。

一、山區(qū)用水困難與小水窖工程的優(yōu)勢

我國山區(qū)用水困難問題不是偶然形成的。經過對我國多地如甘肅、陜西、四川、云南、貴州等各地山區(qū)用水問題的調查與研究，發(fā)現(xiàn)我國山區(qū)地區(qū)用水困難的原因主要來自于降水量不足和地下水位過深等。

對于西北地區(qū)山區(qū)，降水量不足是當?shù)赜盟щy的重要原因之一。年平均降水量在四百以下的山區(qū)地區(qū)，常年不能得到足夠降水供應，導致其河谷、山谷、湖泊大多出現(xiàn)常年的干旱現(xiàn)象，特別在大范圍的干旱災害到來之際，為了優(yōu)先保證人畜飲用水而使得農田灌溉出現(xiàn)困難，最終造成農作物的大規(guī)模減產，影響農業(yè)收入。

山區(qū)地區(qū)由于海拔相對周邊地區(qū)較高，特別在地勢較陡的地區(qū)，其山區(qū)地下水位一般較深，這就使得常規(guī)的鉆井用水無論在技術上還是在動力供應下均出現(xiàn)困難，加上鉆井成本過高，這就使得山區(qū)地下水利用幾乎為零。而以山體徑流為主要水源供應的山區(qū)又會由于山體的地理環(huán)境因素過于惡劣導致其工程量太大、給水造價過高，以上原因綜合起來便形成了我國山區(qū)用水困難的實際狀況。

近年來，為了解決山區(qū)用水困難問題，小水窖工程逐漸興起并得到迅速的推廣和利用。小水窖是在地表下人工構筑的蓄水設施，它利用引水溝、管將一定范圍內地表匯集的自然降水以及山體自然徑流水匯集到水窖中蓄存，供山區(qū)人畜飲用及農業(yè)灌溉等。它的主要特點有：

（一）水窖在地表以下，處于半密封不露天狀態(tài)，保證了蓄水能力

水窖的半密封不露天狀態(tài)，使得蓄積在水窖內水分的自然蒸發(fā)效率降低，并且在水窖底部及周邊涂抹有防滲漏混凝土，保證了水窖的蓄水能力。

（二）工程簡單，造價便宜

一個水窖的設計施工周期較短，特別是考慮到山區(qū)復雜地理條件不適宜大型水窖、水庫建設的實際狀況，以滿足當?shù)剞r戶各自農業(yè)灌溉和人畜飲用而修建的水窖大多工程量較小，因此其結構相對簡單，造價也相對便宜。在水窖的修建中還可以廣泛的利用當?shù)厣絽^(qū)豐富的山石建筑資源，進一步降低造價。

（三）管理方便，可利用時間長

小水庫的管理相對方便，不存在較為專業(yè)的知識與技術問題，除每年清理水窖之外，不存在大量的管理工作。在目前條件下修建的水窖平均使用壽命均在二十年以上，這就保證了在相當長的一段時期內的山區(qū)用水需求。

因此，出于解決山區(qū)用水困難而出現(xiàn)的小水窖工程一經推出便得到了廣泛的利用和好評。

二、小水窖設計規(guī)劃利用的主要技術參數(shù)

小水窖工程是自然降水可回收利用思路的產物，在解決山區(qū)用水困難中起到了較好的效果。其設計規(guī)劃利用中主要考慮的技術參數(shù)有集水量、水窖容量等。

（一）集水量

集水量是衡量水窖能否提供正常用水需求的重要指標之一。在水窖的設計與規(guī)劃中，對集水量的計算主要根據(jù)當?shù)啬杲邓俊⒔邓畯姸取⒓髅娣e、集流面材料特性等而得。對于足夠容量的水窖，不考慮降水中的自然蒸發(fā)及其他損失，某水窖的集水量可以由下式進行計算。

其中，Q—集水量;

q—24h降水量大于15mm的全年累積量;

K—徑流系數(shù);

S—集流場面積。

而對于草木較為茂盛、地表蓄水能力較強的集流場，其徑流系數(shù)相對較小，因此，在進行水窖的設計規(guī)劃與施工中，對于有條件的用戶，可以對集流場進行混凝土、瀝青敷設地表處理，以增大徑流系數(shù)，提高集水量;對于缺水狀況特別嚴重的地區(qū)，也可采取增大集流場面積的方式來提高集水量，但考量到地區(qū)實際地理環(huán)境因素以及工程造價等多方面影響，對水窖的設計與規(guī)劃中，集流場面積及集流場徑流系數(shù)的控制中需要根據(jù)實際條件進行合理的選擇。

（二）水窖容量

水窖容量的大小直接影響著水窖最大可集水量，因此在進行水窖的設計規(guī)劃中需要對水窖年儲水量及需水量進行計算和統(tǒng)計。如對于某山區(qū)水窖的容量計算中，假定其年降水量約450mm，且可匯集降水量大約為400mm，經過計算可得該水窖年最大集水量。但由于該地降水分布不平衡，集中在7、8、9月份，用水為農田灌溉和人畜飲用，主要用水月份為4、5、10、11月份，因此其水窖年實際儲水量趨勢顯示出第一季度逐漸減少，第二季度大量減少，第三季度大量增加，第四季度一開始大量減少而后減少速度逐步放緩的特點，因此，考慮減少工程量和降低成本等因素，可以選取10月初該集流場內的水窖最大儲水量作為水窖實際最大容量。考慮到降水不穩(wěn)定的因素，實際設計容量一般要超過該最大容量百分之十到二十左右。

三、節(jié)水技術

水窖的推廣利用給山區(qū)用水困難提供了水源保障，但是由于山區(qū)氣候影響導致的降水量較少以及山體徑流量較低，使得小水窖工程供水能力依然不足。因此，在用水過程中大力推廣滴灌等節(jié)水技術成為大勢所趨。

滴灌技術是農田灌溉節(jié)水技術之一，它主要利用滴灌取代過往漫灌的方式來減少農田灌溉水量，避免農田灌溉中產生的大量水資源在地表滲透及自然蒸發(fā)作用下產生的浪費。它主要利用毛細管直達農作物根部的滴灌方式來對農作物進行供水，有效地提高了水資源的利用率。近年來從滴灌技術發(fā)展出一種新型的農田節(jié)水理論，利用葉片噴霧的方式來對農作物進行給水作業(yè)，但相應的增加了人力及技術成本，因此進行大規(guī)模推廣依然需要一定的時間。

在農田灌溉時，出現(xiàn)了分時段灌溉的節(jié)水模式。如玉米在播種一拔節(jié)期（苗期）、拔節(jié)—抽穗期以及抽穗—乳熟期為幾個關鍵的補水階段，對這三個階段的玉米進行適量的補水即可保證玉米的產量，從而避免了大量灌溉造成的水資源損失。

結語

小水窖工程對于解決山區(qū)用水困難問題起到了一定的積極作用，但對于滿足農田灌溉和人畜飲用的實際需求仍然存在著一定的差距，通過對有條件、有環(huán)境基礎的用戶可以通過增大集流場面積、增大徑流系數(shù)、合理控制水窖容量的方式來優(yōu)化設計方案，降低成本，提高水窖蓄水能力可以進一步解決這一困難。滴灌等節(jié)水技術對于山區(qū)灌溉是有積極意義的，但考慮到成本問題，在一定時期內還無法得到充分的推廣與利用，但山區(qū)地區(qū)進行農田灌溉時依然可以通過分時段灌溉加上地膜覆蓋保濕等方式來有效減少水資源的浪費。

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