隴東地區設施蔬菜集雨灌溉技術實踐與應用

集雨灌溉技術是一種通過收集和儲存雨水，并將其用于農田灌溉的水資源管理方法。該技術主要應用于干旱或半干旱地區，隴東地區可利用秋季相對豐富的降雨資源，通過設計，將雨水收集、過濾、儲存，為來年的春播儲備水源，可以緩解水資源短缺，提高水資源的利用效率，為當地的農業生產注入新的活力。

1基本原理

集雨灌溉技術是一種創新的農業水資源管理方法，它巧妙地結合了日光溫室、鋼架大棚、連棟溫室等現代農業設施的棚面空間及周邊空地、道路等非生產區域，實現雨水的有效收集、安全儲存，并通過先進的滴灌系統精準灌溉。這一技術體系主要由四大核心部分組成：集雨面、導流槽、蓄水池以及灌溉系統。集雨面是整個系統的起點，它覆蓋了溫室和周邊所有能夠承接雨水的區域，包括但不限于溫室棚頂、大棚覆蓋膜、露天空地及硬化道路表面。這些集雨面能夠最大限度地捕捉自然降落的雨水，為后續的儲存和利用提供充足的水源。雨水通過精心設計的導流槽系統被引導至特定的匯流溝中，導流槽通常采用耐腐蝕、耐磨損的材料制成，以確保雨水在傳輸過程中不被污染，同時能夠順暢地流向預定的收集點。匯流溝設計靈活多樣，既可以是矩形的，也可以是U形的，用素混凝土或磚石等材料砌成，以適應不同地形和排水需求。雨水通過匯流溝流入蓄水池中，蓄水池是集雨灌溉的關鍵設施之一。為了確保水質安全，集流場與蓄水池的結合部通常會修建沉沙池，以過濾掉雨水攜帶的泥沙和雜質，防止它們進入蓄水池并影響灌溉效果。通過滴灌系統即可精確地將集雨池中的雨水輸送到作物的根部。雨水含鹽量低，能夠增加微生物群落、減少農藥使用，提升作物產量和品質。雨水灌溉技術不僅可以應用于種植業、養殖業，還可緩解防洪排澇的壓力，保護水土資源。

2集雨蓄水系統建設

2.1雨水收集策略為了在同一面積內更有效地收集較多的水量，除在溫室大棚的外體覆蓋高質量的棚膜外，還需用無紡布覆蓋棚之間的空地，溫室大棚周邊道路硬化處理。道路硬化后不僅便于運輸和作業車輛的通行，還能有效防止雨水流失，提高收集效率。無紡布覆蓋和道路硬化都需要一定的成本投入，包括材料費、施工費以及后續的維護費用等，建造時要充分考慮工程預算。

2.2雨水過濾機制雨水收集過程中，過濾是關鍵。建造過濾池，通常使用堅固耐用的磚石砌成，用 水泥砂漿抹面，以確保池體結構穩固且不易滲漏。抹面厚度要適中，既能保護池體，又能保持水流順暢。過濾池內部分為3個層次，每個層次填充不同粒徑的濾料，以實現對雨水的多級過濾。第1層填充粒徑 1～8mm 砂石，第2層填充粒徑 8～17mm 礫石，第3層填充粒徑 15～20mm 卵石。同時，為了有效排放池內可能沉積的雜質，蓄水池底部需預留排水孔（圖1）。

2.3水池容量計算一般來說，理論上全年單位面積的集水量可按下列公式推算： Wp=Ey×Rp/1000 式中， Wp ：保證率等于 p 的年份單位集雨面積全年可集雨量， m³/m² ， p 取 75% E_y 一某種材料集流面積全年可集流效率，以小數表示，根據《雨水集蓄利用工程技術規范》，取連棟溫室集雨效率為 0.9;Rp 一保證率為 p 的年份全年降雨量， mm 。例如果年降雨量達 500mm ，經計算，全年集雨量為 0.45m³/m² 。

根據隴東地區年均降水量 572mm 和大棚平面占地面積 計算，可集雨水量為 1030m³ ，遠超作物生長需水量。通常情況下，建議蓄水池容量設定為 ，例如，在涇川縣兩個寬 8m 長 50m 的塑料大棚內，修建1個 的蓄水池，便可滿足全年的灌溉需求。

2.4水池施工為防止冬季降溫，水池修建在棚內，水泥澆筑，澆筑互通隔斷2個。沉淀池設置在水池兩邊，沉淀池壁預留進水孔，設置過濾網。集雨池要加蓋蓋板，蓋板要預留出進水口、電線孔和水位指示裝置。水池內壁要用防水涂料涂刷2次，水池要預留排洪口，防止水量過多倒流棚內。水池為地下式，深 3.5m ，底寬 3m ，頂寬 4m ，長 2m 。地基夯實，底墊層 10cm ，墊層上用 Φ10 螺紋鋼現澆筑 10cm 厚C20混凝土防滲層，水池上再用 磚砌高 50cm 磚墻，并用土填實，水泥砂漿抹平，水泥砂漿外粉。水池剖面圖見圖2。

水池也可用大型塑料桶或挖土坑鋪防滲布替代。

2.5集雨槽設置集雨槽材質為熱鍍鋅鋼板，橫截 面為V字型，槽口寬 40cm ，深 30cm ，底部 35cm ， 根據大棚走向鋪設6條集雨槽，集雨槽用DN90PVC 管連接到集雨池。

2.6滴灌系統鋪設出水可選用揚程 15m 的電機水泵，用1MpaDN63PVC管鋪設主管1條，用1MpaDN32PVC管鋪設支管5條，滴灌帶可選貼片式 Φ16mmPE 管，滴灌帶垂直作物種植方向布設，沿作物種植方向1行1帶布置。

2.7日常維護及時清理、清洗沉淀池和過濾網，檢查疏通管道。根據秋季節水量多的特點，提前用完集雨池水，為注水做準備，一般用完1次集雨池水需清理1次。

3在設施蔬菜生產中的應用

2023年，甘肅省涇川縣蔬菜生產辦公室在荔堡鎮云呂村實施了全年蔬菜生產雨水灌溉技術試驗與示范，并取得了顯著成效。

根據甘肅省涇川縣荔堡鎮建造實際情況調查， 大棚，連棟大棚雨水收集率 90% ，每年通過屋面可收集降水 1030m³ ，集雨效益412元；每年增產 1800kg ，增產凈效益1440元，每年凈增產效益1852元（表1）。扣除集雨設備和人工成本1500元，可節省費用352元。此技術已申請“一種農業集水灌溉裝置\"專利，專利號為ZL202321384832.9。此案例展示了設施農業雨水利用的成功實踐，具有在各地廣泛推廣的價值。

當前，涇川縣設施蔬菜栽培面積 750hm² ，并以每年 20% 的增速持續擴大。但是設施大棚內作物無法直接利用雨水資源，完全依賴灌溉滿足其水分需求。相較于露天種植，棚內作物不僅生長期更長，茬次也更多，對水分的需求量更大。

集雨量 全年降水量 n000× 可收集率 ?× 可利用面積

設施大棚的年總耗水量介于 4015～4750m³/hm² 之間。依據《雨水集蓄利用工程技術規范》，連棟大棚收集雨水率 90% ，單體大棚收集雨水率 85% ，雨水理論收集量分別為 5148m³/hm²?4862m³/hm² 可以滿足作物生長所需水分，可節省灌溉費用約1760元 /hm² 。按涇川縣現有設施蔬菜面積、 60% 設施使用集雨灌溉技術，每年可節約79.2萬元。

集雨灌溉技術不僅能夠充分利用寶貴的雨水資源，減輕農業用水的壓力，還能在一定程度上減少對傳統能源和可利用水資源的消耗量，從而實現經濟效益與生態效益的雙贏。

參考文獻

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武龍龍，甘肅省涇川縣蔬菜生產辦公室，郵編744300。

收稿日期：2025-01-10