集雨技术与土地整理工程

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1、集 雨 技 术 与 土 地 整 理 工 程孟 凡 奇（ 北 京 国 地 土 地 整 理 规 划 设 计 研 究 院 ， 100044）摘 要 世 界 水 资 源 危 机 及 土 地 、人 口 压 力 的 增 加 ，集 雨 这 项 古 老 的 技 术 重 新 被 认识 和 重 视 ，世 界 上 许 多 国 家 ，特 别 是 处 于 干 旱 区 的 国 家 对 此 进 行 了 卓 有 成 效 的 研 究 工 作 ，我 国 也 为 此 投 入 了 很 大 的 力 量 推 广 示 范 集 雨 技 术 。随 着 国 家 土 地 整 理 工 作 的 开 展 和 生 态环 境 问 题 日 趋 严 峻 ，该

2、技 术 渴 望 成 为 一 系 列 解 决 措 施 中 的 重 要 一 环 ，本 文 就 集 雨 技 术 的发 展 和 目 前 在 土 地 整 理 工 程 的 应 用 提 出 一 些 需 要 注 意 的 问 题 和 建 议 。 关 键 词 集 雨 技 术 土 地 整 理 应 用 引 言 随 着 土 地 整 理 项 目 的 开 展 ， 集 雨 技 术 越 来 越 被 广 泛 的 应 用 ， 它 的 本 质 是 实 现 雨水 的 富 集 叠 加 利 用 ， 延 续 雨 水 的 时 空 分 布 ， 达 到 充 分 利 用 有 效 降 水 目 的 。 但 也 应 该注 意 的 是 ， 任 何 技 术

3、都 有 其 本 身 的 特 点 和 适 用 的 范 围 ， 本 文 从 集 雨 工 程 的 发 展 、 系统 组 成 、 集 雨 灌 溉 模 式 、 工 程 规 划 及 一 些 技 术 细 节 方 面 并 针 对 规 划 设 计 提 出 一 些 需要 注 意 的 问 题 ， 以 期 推 广 集 雨 技 术 在 土 地 整 理 项 目 中 的 应 用 。 1 集 雨 技 术 1.1 概 述 集 雨 技 术 就 其 产 生 的 时 间 来 说 ， 早 已 不 是 一 种 新 技 术 ， 人 们 发 现 了 早 在4000 年 前 的 以 色 列 内 格 夫 沙 漠 的 径 流 集 蓄 系 统 （

4、Evanari 等 1971） 。 集 雨 技术 正 是 伴 随 着 人 类 生 产 发 展 的 需 要 而 发 展 起 来 的 。 随 着 土 地 压 力 的 加 剧 ， 世 界 上 越来 越 多 的 边 缘 地 区 用 于 农 业 生 产 ， 其 中 大 部 分 土 地 位 于 干 旱 半 干 旱 地 区 ， 在 这 些 地区 ， 大 都 降 雨 不 规 律 ， 并 且 降 水 大 多 成 为 地 表 径 流 而 流 失 ， 加 之 近 年 的 全 球 气 候 变化 ， 干 旱 缺 水 日 益 成 为 限 制 人 们 地 区 经 济 发 展 和 生 存 的 一 大 阻 障 因 子 。 水

5、资 源 短 缺 已 经 成 为 世 人 瞩 目 的 环 境 危 机 ， 在 人 们 将 地 表 水 、 地 下 水 的 利 用 程度 提 高 到 最 大 阀 值 的 今 天 ， 人 们 的 目 光 不 由 得 转 向 了 可 再 生 利 用 的 宝 贵 的 雨 水 资 源 。集 雨 技 术 正 缘 于 此 而 被 人 们 重 新 认 识 和 重 视 。 自 本 世 纪 50 年 代 以 来 ， 世 界 上许 多 国 家 ， 特 别 是 处 于 干 旱 地 区 的 国 家 ， 以 色 列 、 美 国 、 澳 大 利 亚 、 印 度 等 国 家 都积 极 而 有 成 效 的 进 行 了 这 方 面

6、 的 研 究 ， 人 们 渴 望 其 成 为 一 条 新 的 解 决 水 资 源 危 机 途径 。 1.2 基 本 概 念 和 特 征 1.2.1 基 本 概 念 关 于 集 雨 技 术 的 概 念 ， 国 内 外 一 直 没 有 一 个 统 一 的 定 义 ， 国 外 称 之 为WaterHarvesting， Rainfall-Runoff Collecting ， 国 内 称 之 为 集 雨 技 术 、 集 水 技术 以 及 径 流 拦 蓄 技 术 等 ， 但 总 体 内 涵 并 无 太 大 差 异 。 Gedeles 首 先 对 集 水 作 了 定 义 -集 水 是 对 降 雨 径 流

7、 或 小 溪 水 的 收 集 和 储 存 并用 于 灌 溉 。 Mayer 也 引 用 Currier 的 定 义 -从 已 处 理 过 的 区 域 收 集 自 然 降 水并 有 益 利 用 的 过 程 。 最 后 ， Mayer 定 义 是 ： 一 个 为 了 增 加 降 雨 或 融 雪 水 的 实 践活 动 。 Finkel 定 义 为 ： 径 流 的 收 集 并 用 来 灌 溉 作 物 、 草 场 和 树 木 以 及 为 牲 畜 提 供饮 用 水 。 不 论 何 种 定 义 ， 其 主 要 内 容 是 产 生 、 收 集 、 储 存 径 流 并 加 以 多 种 利 用 ， 以 实 现雨

8、水 的 叠 加 和 聚 集 利 用 ， 采 用 的 各 种 方 法 主 要 取 决 于 各 地 的 自 然 地 理 及 经 济 条 件 状况 。 1.2.2 集 水 系 统 的 特 征 Boers 认 为 ， 不 管 所 采 取 的 方 法 有 什 么 不 同 ， 集 水 系 统 有 三 个 普 遍 特 征 ： 主 要应 用 于 具 有 间 歇 性 径 流 的 干 旱 和 半 干 旱 地 区 ， 地 表 径 流 主 要 源 于 降 雨 和 季 节 性 地 下水 出 流 ， 由 于 径 流 时 间 短 ， 储 存 是 集 水 系 统 中 不 可 分 割 的 一 部 分 。 水 源 主 要 是 地

9、 表 径 流 、 小 溪 、 泉 水 和 渗 出 水 。 集 水 系 统 在 集 水 面 积 、 储 存 面 积 和 规 模 上 比 较 小 。 实 践 证 明 ， 集 雨 技 术 对 于 干 旱 半 干 旱 地 区 起 到 非 常 重 要 的 作 用 ， 主 要 体 现 在 如下 几 个 方 面 ： 提 高 作 物 产 量 ， 降 低 种 植 风 险 ； 改 善 草 场 状 况 ； 提 高 产 品 质 量 ； 防 治土 壤 侵 蚀 ； 充 分 利 用 水 资 源 ； 补 充 地 下 水 。 在 另 一 方 面 ， 集 雨 技 术 也 具 有 一 些 问 题 ：比 雨 养 农 业 投 入 较

10、多 的 劳 力 ； 由 于 对 技 术 的 不 熟 悉 和 水 源 供 给 的 不 可 靠 性 而 带 来 的诸 多 困 难 ； 集 流 区 的 植 被 和 土 壤 需 要 处 理 ； 在 扩 大 可 利 用 土 地 的 同 时 也 可 能 占 用 可耕 种 的 土 地 。 1.3 集 雨 技 术 的 近 期 应 用 随 着 集 雨 技 术 的 研 究 进 展 ， 已 有 许 多 国 家 投 入 实 践 中 。 泰 国 已 建 成 1000 多 万 m3 钢 筋 混 凝 土 面 集 雨 存 水 罐 ， 亚 洲 的 尼 泊 尔 ， 孟 加 拉 国 ， 印 度 和 菲 律 宾 ，非 洲 的 波 滋

11、 瓦 拉 、 马 莱 和 坦 桑 尼 亚 已 将 雨 水 利 用 与 开 发 作 为 一 项 国 策 。 日 本 已 用 雨水 来 补 调 一 些 城 市 供 水 。 墨 西 哥 、 博 茨 瓦 纳 、 印 度 、 巴 基 斯 坦 、 澳 大 利 亚 和 阿 富 汗都 有 集 水 农 场 。 国 内 典 型 的 工 程 有 甘 肃 的 “121”工 程 ， 内 蒙 古 的 “112”工 程 ，陕 西 的 “甘 露 工 程 ”和 宁 夏 的 “窑 窖 工 程 ”。 这 些 都 已 经 在 生 产 中 形 成 具 有 一 定 区域 特 色 的 规 模 。 随 着 土 地 整 理 项 目 的 开 展

12、 ， 越 来 越 多 的 地 区 开 始 应 用 集 雨 技 术 ， 不 但 对 于 干 旱半 干 旱 地 区 的 农 业 发 展 具 有 重 要 意 义 ， 而 且 对 于 降 雨 量 较 大 地 区 同 样 具 有 重 要 的 作用 ， 特 别 是 对 于 人 蓄 饮 水 和 旱 作 农 业 来 说 。 集 雨 技 术 与 干 旱 半 干 旱 地 区 的 关 系 密 切 ， 在 当 前 地 区 环 境 恶 化 、 干 旱 和 人 口 压力 问 题 十 分 突 出 的 情 况 下 ， 集 雨 技 术 则 有 望 成 为 解 决 这 些 问 题 而 采 取 的 一 系 列 措 施中 的 十 分

13、 重 要 的 一 环 ， 该 技 术 将 会 得 到 更 加 全 面 的 发 展 和 推 广 ， 集 雨 技 术 的 发 展 必将 和 地 区 生 态 环 境 紧 密 联 系 在 一 起 。 2 系 统 组 成 集 雨 系 统 虽 因 各 种 具 体 种 类 不 同 而 有 差 异 ， 但 总 由 雨 水 收 集 系 统 、 储 存 系 统 及利 用 系 统 组 成 。 其 过 程 包 括 集 流 收 集 -雨 水 储 存 -高 效 利 用 三 个 环 节 ， 是 具 备产 流 、 集 流 、 储 存 和 利 用 的 通 路 系 统 。 收 集 系 统 主 要 由 处 理 的 集 雨 面 及

14、附 属 设 施 组 成 。 集 流 面 的 处 理 早 期 是 采 用 自 然的 坡 面 ， 如 自 然 砂 岩 坡 面 和 光 洁 的 岩 石 坡 面 或 自 然 的 土 质 坡 面 ， 近 些 年 一 些 新 技 术得 到 应 用 ， 主 要 由 有 自 然 植 被 管 理 、 化 学 材 料 处 理 （ Fraiser 1987， Maheswari1986） 、 地 表 硬 化 覆 盖 处 理 （ Emmerich W.E. 1987） 。 利 用 系统 随 目 的 不 同 而 不 同 ， 有 供 农 业 用 水 的 灌 溉 系 统 ， 供 人 畜 饮 水 的 供 水 净 化 系 统

15、等 。目 前 在 我 国 应 用 的 集 流 场 材 料 主 要 有 混 凝 土 、 瓦 、 塑 料 薄 膜 、 三 七 灰 土 、 原 状 土 ，各 地 使 用 的 效 果 不 同 ， 但 总 体 来 说 集 流 效 率 还 是 依 次 递 减 的 。 输 水 系 统 是 将 集 雨 场 所 汇 集 的 雨 水 引 入 蓄 水 系 统 的 输 水 沟 渠 和 截 流 沟 。 有 土 渠和 衬 砌 渠 道 ， 其 末 端 一 般 为 沉 沙 池 。 蓄 水 系 统 是 指 将 雨 水 储 存 起 来 的 系 统 ， 包 括 储 存 雨 水 本 身 的 设 施 ， 现 在 常 用 的主 要 有

16、水 池 （ Wilder 1977） 、 水 罐 （ H.N.Verheshwari 1986） 、 水 窖 （ 张 光 辉1997） 、 水 库 （ Margeta 1990） 等 。 还 包 括 为 其 服 务 的 附 属 设 施 ， 如 沉 沙 池 、 拦污 栅 等 。 雨 水 利 用 系 统 是 将 蓄 存 在 蓄 水 系 统 的 雨 水 再 利 用 的 设 施 、 技 术 ， 农 用 集 雨 工 程主 要 指 灌 溉 系 统 。 3.集 雨 灌 溉 模 式 集 雨 灌 溉 不 同 于 常 规 水 源 灌 溉 ， 首 先 需 要 明 确 的 是 ， 集 雨 灌 溉 是 补 充 灌 溉 ， 是在 水 资 源 短 缺 或 其 它 水 资 源 利 用 较 困 难 的 情 况 下 采 取 的 辅 助 措 施 ， 虽 然 它 产 生 的 效益 很 高 ， 但 必 须 认 识 它 的 局 限 性 。 在 谈 规 划 设 计 之 前 ， 有 必 要 了 解 在 集 雨 灌