浅议山区小水交窖工程规划设计与应用

陈伟

摘要：我国各地山区长期存在的用水困难是制约当地经济发展和社会进步的重要原因之一。而小水窖工程作为缓解山区用水困难问题的基础措施逐渐的在我国广大山区产生并且广泛发展起来。

关键词：山区;供水;小水窖;应用

我国山区地区存在着严重的用水困难。虽然在近年来国家西部开发、希望工程等多个战略的影响和带动下，山区用水困难得到了一定程度的缓解，但就目前状况来看，在很多山区，居民农业灌溉及生活用水依然比较吃紧，这种先天性资源不足日益成为阻碍当地社会经济发展的主要问题之一。

一、山区用水困难与小水窖工程的优势

我国山区用水困难问题不是偶然形成的。经过对我国多地如甘肃、陕西、四川、云南、贵州等各地山区用水问题的调查与研究，发现我国山区地区用水困难的原因主要来自于降水量不足和地下水位过深等。

对于西北地区山区，降水量不足是当地用水困难的重要原因之一。年平均降水量在四百以下的山区地区，常年不能得到足够降水供应，导致其河谷、山谷、湖泊大多出现常年的干旱现象，特别在大范围的干旱灾害到来之际，为了优先保证人畜饮用水而使得农田灌溉出现困难，最终造成农作物的大规模减产，影响农业收入。

山区地区由于海拔相对周边地区较高，特别在地势较陡的地区，其山区地下水位一般较深，这就使得常规的钻井用水无论在技术上还是在动力供应下均出现困难，加上钻井成本过高，这就使得山区地下水利用几乎为零。而以山体径流为主要水源供应的山区又会由于山體的地理环境因素过于恶劣导致其工程量太大、给水造价过高，以上原因综合起来便形成了我国山区用水困难的实际状况。

近年来，为了解决山区用水困难问题，小水窖工程逐渐兴起并得到迅速的推广和利用。小水窖是在地表下人工构筑的蓄水设施，它利用引水沟、管将一定范围内地表汇集的自然降水以及山体自然径流水汇集到水窖中蓄存，供山区人畜饮用及农业灌溉等。它的主要特点有：

（一）水窖在地表以下，处于半密封不露天状态，保证了蓄水能力

水窖的半密封不露天状态，使得蓄积在水窖内水分的自然蒸发效率降低，并且在水窖底部及周边涂抹有防渗漏混凝土，保证了水窖的蓄水能力。

（二）工程简单，造价便宜

一个水窖的设计施工周期较短，特别是考虑到山区复杂地理条件不适宜大型水窖、水库建设的实际状况，以满足当地农户各自农业灌溉和人畜饮用而修建的水窖大多工程量较小，因此其结构相对简单，造价也相对便宜。在水窖的修建中还可以广泛的利用当地山区丰富的山石建筑资源，进一步降低造价。

（三）管理方便，可利用时间长

小水库的管理相对方便，不存在较为专业的知识与技术问题，除每年清理水窖之外，不存在大量的管理工作。在目前条件下修建的水窖平均使用寿命均在二十年以上，这就保证了在相当长的一段时期内的山区用水需求。

因此，出于解决山区用水困难而出现的小水窖工程一经推出便得到了广泛的利用和好评。

二、小水窖设计规划利用的主要技术参数

小水窖工程是自然降水可回收利用思路的产物，在解决山区用水困难中起到了较好的效果。其设计规划利用中主要考虑的技术参数有集水量、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标之一。在水窖的设计与规划中，对集水量的计算主要根据当地年降水量、降水强度、集流面积、集流面材料特性等而得。对于足够容量的水窖，不考虑降水中的自然蒸发及其他损失，某水窖的集水量可以由下式进行计算。

其中，Q—集水量;

q—24h降水量大于15mm的全年累积量;

K—径流系数;

S—集流场面积。

而对于草木较为茂盛、地表蓄水能力较强的集流场，其径流系数相对较小，因此，在进行水窖的设计规划与施工中，对于有条件的用户，可以对集流场进行混凝土、沥青敷设地表处理，以增大径流系数，提高集水量;对于缺水状况特别严重的地区，也可采取增大集流场面积的方式来提高集水量，但考量到地区实际地理环境因素以及工程造价等多方面影响，对水窖的设计与规划中，集流场面积及集流场径流系数的控制中需要根据实际条件进行合理的选择。

（二）水窖容量

水窖容量的大小直接影响着水窖最大可集水量，因此在进行水窖的设计规划中需要对水窖年储水量及需水量进行计算和统计。如对于某山区水窖的容量计算中，假定其年降水量约450mm，且可汇集降水量大约为400mm，经过计算可得该水窖年最大集水量。但由于该地降水分布不平衡，集中在7、8、9月份，用水为农田灌溉和人畜饮用，主要用水月份为4、5、10、11月份，因此其水窖年实际储水量趋势显示出第一季度逐渐减少，第二季度大量减少，第三季度大量增加，第四季度一开始大量减少而后减少速度逐步放缓的特点，因此，考虑减少工程量和降低成本等因素，可以选取10月初该集流场内的水窖最大储水量作为水窖实际最大容量。考虑到降水不稳定的因素，实际设计容量一般要超过该最大容量百分之十到二十左右。

三、节水技术

水窖的推广利用给山区用水困难提供了水源保障，但是由于山区气候影响导致的降水量较少以及山体径流量较低，使得小水窖工程供水能力依然不足。因此，在用水过程中大力推广滴灌等节水技术成为大势所趋。

滴灌技术是农田灌溉节水技术之一，它主要利用滴灌取代过往漫灌的方式来减少农田灌溉水量，避免农田灌溉中产生的大量水资源在地表渗透及自然蒸发作用下产生的浪费。它主要利用毛细管直达农作物根部的滴灌方式来对农作物进行供水，有效地提高了水资源的利用率。近年来从滴灌技术发展出一种新型的农田节水理论，利用叶片喷雾的方式来对农作物进行给水作业，但相应的增加了人力及技术成本，因此进行大规模推广依然需要一定的时间。

在农田灌溉时，出现了分时段灌溉的节水模式。如玉米在播种一拔节期（苗期）、拔节—抽穗期以及抽穗—乳熟期为几个关键的补水阶段，对这三个阶段的玉米进行适量的补水即可保证玉米的产量，从而避免了大量灌溉造成的水资源损失。

结语

小水窖工程对于解决山区用水困难问题起到了一定的积极作用，但对于满足农田灌溉和人畜饮用的实际需求仍然存在着一定的差距，通过对有条件、有环境基础的用户可以通过增大集流场面积、增大径流系数、合理控制水窖容量的方式来优化设计方案，降低成本，提高水窖蓄水能力可以进一步解决这一困难。滴灌等节水技术对于山区灌溉是有积极意义的，但考虑到成本问题，在一定时期内还无法得到充分的推广与利用，但山区地区进行农田灌溉时依然可以通过分时段灌溉加上地膜覆盖保湿等方式来有效减少水资源的浪费。

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