孔玉紅

【摘要】本文通過邢臺(tái)縣水資源現(xiàn)狀及典型區(qū)的水土保持集蓄水利用情況分析，提出了雨水集蓄水利用的方法，論述了對(duì)解決山丘區(qū)缺水的效益。

【關(guān)鍵詞】雨水資源；集水工程；生態(tài)治理模式；節(jié)水灌溉技術(shù)お

The Xing set county water and soil conservation rain water gather Xu to make use of a study

Kong Yu—hong

（The Xing bridge east area water in the set City duty bureauXingtaiHebei054001）

【Abstract】This text gather to retain water to make use of a circumstance analysis through the water and soil conservation of the resources present condition of the Xing set county water and typical model area， put forward rain water to gather to retain water the method for make use of and discussed to the performance which solve hillock area water shortage.

【Key words】Rain water resources；Gather water engineering；The ecosystem manage mode；Stanza water irrigation techniqueお

1. 水資源利用情況分析

1.1氣象水文。

全縣多年平均降水量為590.7mm，50%、75%、95%的降水量分別為567.1mm，431.2mm及283.5mm。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。

1.2水資源量情況。

（1）地表水資源情況：全縣多年平均徑流深131.8mm，徑流量25706萬m3，P=50%多年平均徑流深105.4mm，徑流量20561萬m3；P=75%多年平均徑流深55.4mm，徑流量10794萬m3，P=95%多年平均徑流深15.8mm，徑流量3084萬m3。多年平均入境量為2409萬m3，0%，75%和95%保證率入境量分別為1674萬m3，723萬m3和145萬m3，變差系數(shù)CV為0.97，偏差系數(shù)為2CV。多年平均出境水量為8297.8萬m3，其中朱莊水庫北干渠供給沙河市農(nóng)業(yè)用水量1703.7萬m3，南干渠引水量1576.7萬m3，河道放水5017.4萬m3。ィ2）地下水資源情況：邢臺(tái)縣地下水資源量為24455.6萬m3。

2. 研究區(qū)年可集水量計(jì)算

研究區(qū)位于河北省南部太行山深山區(qū)的前南峪東溝，面積376hm2，干旱地區(qū)的全年可集水量參數(shù)指標(biāo)是雨水積蓄利用技術(shù)的重要常數(shù)，雨水積蓄利用工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)要根據(jù)全年可集水量確定。該區(qū)多年平均降水量610.3mm，研究區(qū)面積376hm2，根據(jù)與附近流域植被相近的小流域?qū)嶒?yàn)站資料分析成果[1]，降雨徑流系數(shù)為0.33，研究區(qū)全年可集水量計(jì)算公式為：

W=K×H璸×R（1）

式中：W為流域全年可集水量，萬m3；K為單位換算系數(shù)；Hp為流域內(nèi)設(shè)計(jì)頻率為p的年降水量（mm），對(duì)雨水集蓄來說，P一般取50%（平水年）和75%（枯水年）；R為年降雨徑流系數(shù)，以小數(shù)表示。式（1）中的Hp，按下式計(jì)算：

H璸 =K璸×H（2）

式中：K璸為設(shè)計(jì)降雨年的模比系數(shù)（從皮爾遜Ⅲ型K璸值表查得，其中Cv由Cv等值線圖查得，根據(jù)本區(qū)降水特點(diǎn)，采用Cs=2Cv）；H為多年平均面降水量，mm。

根據(jù)該區(qū)1964年～2005年降水資料系列進(jìn)行頻率計(jì)算，計(jì)算出不同保證率降水量和研究區(qū)可集水量，計(jì)算成果見表1。

表1研究區(qū)不同保證率可集水量計(jì)算成果表

保證率 降水量ぃ╩m） 徑流系數(shù) 可集水量ぃㄍ騧3）

P=20%（豐水年） 848.3 0.33 105.3

P=50%（平水年） 555.4 0.33 68.9

P=75%（枯水年） 378.4 0.33 47.0

P=95%（干旱年） 195.3 0.33 24.2

多年平均 610.3 75.7

通過對(duì)流域可集水量計(jì)算，平水年可集水量為68.9萬m3，枯水年可集水量為47.0萬m3。研究區(qū)內(nèi)通過修筑梯田等措施，耕地面積為40 hm2。按平水年計(jì)算，耕地的可利用水資源率為17 225m3/hm2。合理安排蓄水工程的位置和容量，能滿足生態(tài)溝灌溉用水需求。

3. 生態(tài)溝集水用水模式研究

在該研究區(qū)，降雨在時(shí)間和空間的分配上是極不均勻的，而將有限的降雨徑流蓄存起來，為農(nóng)作物需水時(shí)提供水源，可以調(diào)節(jié)該區(qū)降雨在時(shí)空上分布不均的矛盾。

3.1研究區(qū)集雨工程與集水模式分析。

降雨徑流被聚集儲(chǔ)備，就變?yōu)榭衫玫乃Y源，隨著生產(chǎn)的需要，在時(shí)空上再分配。如何提高儲(chǔ)備水源的存儲(chǔ)量，是雨水資源開發(fā)利用體系中的重要內(nèi)容。項(xiàng)目區(qū)匯流蓄水采用三種匯流技術(shù)，即匯集異地降雨利用技術(shù)、雨水資源時(shí)空調(diào)節(jié)技術(shù)和淺層地下水利用技術(shù)等，可最大限度攔截和控制雨水資源。

3.1.1匯集異地降雨利用技術(shù)。

采取工程措施將無農(nóng)作物生長地面上的降雨匯集起來，用于有農(nóng)作物的土地上，以期達(dá)到降水資源的高效利用。用做對(duì)農(nóng)作物在一定時(shí)期一定量的補(bǔ)充灌溉，以改善作物生長的局部資源環(huán)境，實(shí)現(xiàn)局部條件的優(yōu)化。

在該研究區(qū)的上游，采用自然坡面集流→匯流溝匯流→沉沙池過濾→水窯蓄水的模式。在該區(qū)的上游，山場面積全部是天然林，在山場的底部坡面集流可為下游用水形成自然高差。當(dāng)?shù)乩蒙絽^(qū)現(xiàn)有的沙石料，因地制宜，就地取材。水窯的大小根據(jù)地形、地質(zhì)條件和用水量確定，利用自然坡面集流，分散建窯，實(shí)現(xiàn)高水低用，以用定需的目的使下游梯田就近用水[2]。

水窯位置應(yīng)選擇在產(chǎn)流匯流條件好的地段。該生態(tài)溝水窯全部設(shè)置在環(huán)山公路兩側(cè)，公路的排水溝匯集上游徑流。在公路的內(nèi)側(cè)開挖排水溝，寬0.6m，深0.5m。排水溝與水窯連通。建造水窯的材質(zhì)，全部采用水泥和巖石漿砌。規(guī)格：直徑4m，深4m，圓形，墻厚50cm，底厚30cm，容積一般在50 m3。在該區(qū)天然林山坡的底部，全部建造水窯蓄水集雨工程。

3.1.2雨水資源時(shí)空調(diào)節(jié)技術(shù)。

山坡水土保持工程的作用在于改變小地形，防治坡地水土流失，將雨水一部分?jǐn)r蓄下滲，減少坡面徑流，增加作物、林果等可利用的土壤水分。同時(shí)，將未能就地?cái)r蓄的坡面徑流引入小型蓄水工程，集中使用。山坡水土保持工程措施主要有梯田、攔水溝埂、水平溝、水平階、山坡截流溝等。溝道治理工程的作用在于防止溝頭前進(jìn)、溝床下切、溝岸擴(kuò)張，減緩溝床縱坡，提高侵蝕基準(zhǔn)面，調(diào)節(jié)洪峰流量，減小山洪或泥石流的固體物質(zhì)的含量。溝道治理工程措施主要有溝頭防護(hù)工程、谷坊、攔沙壩、溝道護(hù)岸工程等。為防止水土流失，在生態(tài)溝內(nèi)因地制宜建設(shè)山坡水保工程和溝道治理工程。

水平臺(tái)田：是坡耕地?cái)r蓄降雨徑流的最佳途徑和方法。坡耕地修成水平梯田后，微地形發(fā)生質(zhì)的變化，由傾斜的坡地變?yōu)槠降?，坡長截短，坡面徑流線被分割，坡面徑流不復(fù)存在，不產(chǎn)生水土流失，同時(shí)梯田還能攔蓄相應(yīng)面積的降雨。前南峪生態(tài)溝治理中，在15～20度的石質(zhì)坡面及溝道兩側(cè)，按防御50年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。水平臺(tái)田長度和寬度根據(jù)山坡的自然地質(zhì)而定，要求等高程水平線，一般臺(tái)田寬5～8m，活土層厚度1.5～2m。臺(tái)田外沿采用塊石壘筑，呈鍥狀形，下底寬0.8m，上頂寬0.4m，并高出臺(tái)田0.3m。臺(tái)田內(nèi)側(cè)設(shè)排水溝，上下臺(tái)田呈帶狀排列。在梯田內(nèi)有能蓄和能排的邊溝和內(nèi)溝，成片梯田中有坡面排水體系，可及時(shí)排走過多的降水，保護(hù)梯田安全。

4. 雨水利用供水模式分析

需水量根據(jù)節(jié)水灌溉方式和田間種植作物情況而定。常用參數(shù)有：凈灌水定額、年灌溉次數(shù)、灌溉面積灌溉水利用系數(shù)、用水量等。目前，根據(jù)前南峪生態(tài)溝的特點(diǎn)，節(jié)水灌溉方式主要有微噴灌溉、滴灌和管灌等，按節(jié)水灌溉要求，微噴灌溉水定額為220～280m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.85；滴灌灌溉水定額為150～185 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.9。

根據(jù)節(jié)水用水規(guī)劃，不同蓄水形式的蓄水工程，按照蓄水量設(shè)計(jì)期灌溉面積。灌溉面積按下式計(jì)算：

A=W×η M×n （3）

式中：A——有效灌溉面積，hm2；W——蓄水工程蓄水量，m3；η——灌溉水利用系數(shù)；M——不同節(jié)水灌溉方式的灌溉水定額，m3/hm2；n——年灌溉次數(shù)。

5. 結(jié)論

該區(qū)在沒有外來水源的條件下，大氣降水是唯一水源，水資源是制約發(fā)展的瓶頸。搞好雨水利用，是解決該區(qū)水源、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作。

山區(qū)雨水利用，首先要搞好小流域水土保持的治理工作。水土保持做不好，不僅影響水利工程的使用年限，也影響土地的使用。

通過對(duì)生態(tài)溝治理，流域土壤侵蝕模數(shù)降低到200t/（Km2·a）以下，防洪攔沙效率達(dá)86.00%以上，林木覆蓋率達(dá)90.70%，植被覆蓋度達(dá)到94.60%以上，耕地灌溉率達(dá)91.7%，流域生態(tài)環(huán)境得到徹底改善。

在山區(qū)，建設(shè)穩(wěn)定的蓄水工程，充分利用蓄水工程攔蓄雨水，既改變當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，又促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。前南峪生態(tài)溝水經(jīng)過綜合治理，具有明顯的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，成為邢臺(tái)縣乃至全省、全國山區(qū)雨水利用和水土流失治理的樣板工程。

參考文獻(xiàn)

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