邢臺縣山區(qū)雨水利用技術(shù)及分析計算

苑志濤

【摘要】：邢臺縣西部山區(qū)年降水量集中，水資源利用率低。結(jié)合該區(qū)特點，利用天然山場集蓄雨水，作為農(nóng)業(yè)灌溉的水源，取得良好的效果。本文通過對該區(qū)降雨特性及時空分布分析，對利用自然山場集雨技術(shù)進行分析計算，為山區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展、雨水利用提供科學依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：自然山場；集雨工程；雨水利用技術(shù)；邢臺市山丘區(qū)

邢臺縣西部山區(qū)降雨年內(nèi)變化大，而且與農(nóng)作物需水時間不完全適應，汛期降雨集中，徑流占全年比重大，利用率較低。通過修建蓄水工程，攔蓄汛期雨水，為作物需要時提供灌溉水源，把天然徑流在時空上加以重新分配，充分利用雨水資源。該區(qū)利用山場集雨，為當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用，取得了良好的效果。

1、山區(qū)基本概況

邢臺縣位于河北省南部，東經(jīng)113°45′～114°38′，北緯36°58′～37°22′，地處太行山東麓，地形起伏，形態(tài)復雜。自西向東依次呈現(xiàn)中低山、低丘壟崗和山前傾斜平原的地貌。中低山區(qū)：位于白岸、楊莊、漿水、冀家村、崇水峪、路羅、城計頭、西棗圓、將軍墓、宋家莊、西上莊、龍泉寺、北小莊、西黃村等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積1290 Km2，占全縣總面積的65%。由變質(zhì)巖、石英砂巖及灰?guī)r構(gòu)成，地形起伏較大，海拔500～1800m，重巒疊嶂，山坡陡峭，溝壑縱橫，切割強烈。低山壟崗：位于邢臺縣中部，在龍華、大賈鄉(xiāng)、談話、張安北、羊范、南石門、皇寺、會寧等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積515Km2，占全縣總面積的26%，海拔高程100—300m。變質(zhì)巖分布區(qū)有明顯的立狀夷平面。石英砂巖、灰?guī)r構(gòu)成低緩的低山。山前平原：位于京廣鐵路東部，面積為175Km2，約占全縣總面積的9%，包括東汪、祝村、晏家屯、于辦等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。海拔高程45—80m。由于當?shù)氐牡刭|(zhì)條件，地理位置等因素，地下水開采困難，地表水嚴重匱乏，長期以來，山丘區(qū)農(nóng)村生活飲水采用水池、旱池集蓄雨水。

2、山區(qū)降雨徑流分析計算

2.1 降雨量時空分布

全縣多年平均降水量為590.7mm。降水量的區(qū)域分布不均勻，山區(qū)大于平原。西部山區(qū)多年平均年降雨量599.4mm并有以白岸、路羅為中心的650mm以上的多雨區(qū)，平原區(qū)多年平均降雨量517.7mm。降水量的年內(nèi)分配集中。全年降水量75～80%集中在6～9月的汛期，而汛期降水量又主要集中在7月中、下旬至8月上、中旬的30天甚至幾天之內(nèi)，特別是一些大水年份，降水更加集中。降水量的年際變化很大。單站最大與最小年降水量之比，山區(qū)一般在5～9倍，平原一般在3～6倍。全縣多年面平均蒸發(fā)量為1093.4mm。平原多年平均水面蒸發(fā)量一般在1100～1200mm左右，而山區(qū)則為990～1100mm左右。縣域內(nèi)的干旱指數(shù)，山丘區(qū)在1.6～2.2之間，平原區(qū)在2.2～2.9之間。

2.2 降雨量頻率計算

利用1956～2007年邢臺縣降雨量資料系列分析計算，多年平均降水量571.0mm。對年降雨量系列進行頻率計算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，頻率計算采用適線法，對于變差系數(shù)Cv值的確定，在適線中，對系列中出現(xiàn)的特大特小值，一般不做處理，由于年降水量相對穩(wěn)定。偏差系數(shù)Cs的取值一般用Cv/Cs值來反映。

2.3 降水量年內(nèi)分配計算

邢臺縣西部山區(qū)降水量具有年內(nèi)非常集中的特點，全年降水量的80%左右集中在汛期（6～9月），而汛期降水又集中在在7、8月份，按多年平均計算，7、8月份降水量占全年降水量的60%，6～9月份降水量占全年降水量的78.3%。特別是一些大水年份，降雨更加集中。非汛期8個月期間的降水量僅占全年降水量的21.7%。

2.4 年徑流系數(shù)計算

根據(jù)《邢臺市水文計算手冊》中多年平均徑流系數(shù)等值線圖，求得西部山區(qū)天然狀態(tài)下年徑流系數(shù)。流域內(nèi)年徑流系數(shù)分布不均勻，采用加權(quán)平均計算，根據(jù)邢臺市多年平均徑流系數(shù)等值線圖，西部山區(qū)流域內(nèi)等值線分為6部分，

根據(jù)等值線圖查的數(shù)據(jù)，按上式計算出邢臺縣西部山區(qū)多年平均徑流系數(shù)為0.21。在西部淺山區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造分布有寒武系、奧陶系灰?guī)r裸漏區(qū)338.6km2，該區(qū)降水入滲系數(shù)在0.6～0.7之間，大部分降水滲入地下補充巖溶地下水，使得降雨徑流系數(shù)明顯減小，部分地段幾乎不產(chǎn)流。所以，在裸露巖區(qū)利用天然山場集雨受到影響。

3、天然山場單位面積集水量和蓄水工程容量計算

山區(qū)、坡地地區(qū)山高坡陡，巖石裸露，天然集雨場充足，集流效率高，且建筑材料豐富。雨水集蓄工程適應土地零星分散、建造常規(guī)水利工程難以實現(xiàn)的地方。在干旱的丘陵區(qū)，集雨工程也可作為一種有效的補充灌溉措施。

3.1 單位面積集水量計算

在自然降雨條件下，自然集水面的徑流產(chǎn)生過程十分復雜，與降雨量、降雨強度、雨型、前期土壤含水量、植被蓋度和坡度等都有關(guān)系。根據(jù)對邢臺縣西部山區(qū)降雨徑流關(guān)系分析，西部山區(qū)年降雨徑流系數(shù)為0.21，采用年降雨徑流系數(shù)作為山場集流面集流效率計算.

3.2 集水工程容積計算

山區(qū)集水工程主要包括山塘、石河堰、小水庫等類型。通常有蓄水壩、引水區(qū)和溢洪道組成。主要是攔蓄壩址上降雨徑流及溪流，作為農(nóng)田灌溉的水源。壩址選擇應考慮灌溉區(qū)較近、比灌溉區(qū)位置高、引水渠短、沿線滲漏少等條件。

按照技術(shù)、經(jīng)濟合理的原則 ，確定蓄水工程的容積是集水工程建設(shè)的一個重要方面。影響蓄水容積的主要因素有地形、土質(zhì)條件、不同用途要求、當?shù)亟?jīng)濟水平、技術(shù)能力等。

結(jié)論

利用天然山場收集雨水，集雨技術(shù)簡單易行，降雨集存系統(tǒng)工程投資小，工程完成后，可在不需要燃料和電力條件下提供水量，而且能適應各種復雜地形，蓄水工程規(guī)格宜大則大、宜小則小、宜方則方、宜圓則圓，便于施工和維護。

在干旱區(qū)，根據(jù)山區(qū)的特點，利用天然山場集蓄雨水，使降雨成為一種額外的水量來源。它直接來源于降雨，無污染，收集儲存后直接用于農(nóng)田灌溉，為加速山區(qū)農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮重要作用。

【參考文獻】：

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[2]崔毅主編.農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)及應用實例[M].化學工業(yè)出版社，2005.