坡面集水保水工程

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第——章坡面集水保水工程第一節(jié)概述2.1.1我國(guó)水資源的特點(diǎn)1）人均水資源占有量偏少中國(guó)水資源總量?jī)H次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國(guó)和印度尼西亞，居世界第六位。水資源總量不算少，但因中國(guó)人口眾多，根據(jù) 1997年人口統(tǒng)計(jì)，我國(guó)人均水資源量為2200立方米，僅為世界人均水資源量平均值的 1/3左右。據(jù)聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)等7個(gè)有關(guān)組織于1997年對(duì)世界153個(gè)國(guó)家和地區(qū)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)人均水資源量排在世界第121位。1993年國(guó)際人口行動(dòng)”提出的持續(xù)水一人口和可更新水的供給前景”報(bào)告認(rèn)為：人均水資源量少于1700立方米為用水緊張（waterstress）的國(guó)家；人均水資源量少于1000立方米為缺水（waterscarcity）的國(guó)家；人均水資源量少于500立方米為嚴(yán)重缺水國(guó)家（absolutescarcity）。到21世紀(jì)中葉，我國(guó)人均水資源量將接近1700立方米，進(jìn)入用水緊張的國(guó)家行列。表了 各國(guó)年徑胡總呈、人均、畝均水昱國(guó)家〔億曲）單伽積產(chǎn)水置（萬in*km2）姜3仗）人用水量倆人）耕地（億京）畝也水址（站宙）巴曹蘇聯(lián)笑匾印尼中國(guó)日本全世界51912471人0297022SU327U5J7SD04iS?X)60.92113i?331.72B45J4147.03J4).232牡0242.20]4SJQ.9667850042200]7B6?BOOSO13500購(gòu)00024-742625切召93604.B5*002E4O21324.70065)98.9Q1070]B85477110A613200JBBS72J3人622353注；外國(guó)人口按1979年廄令國(guó)統(tǒng)計(jì)疆〃全世邪人口拱Z酣年世界人口耳統(tǒng).計(jì)魏，我國(guó)人口、事Ml按2）水資源在地區(qū)上分布極不均勻中國(guó)的降水量和年徑流深受海陸分布、水汽來源、地形地貌等因素的影響，在地區(qū)上分布極不均勻，總趨勢(shì)為從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。按照年降水量和年徑流深的量級(jí)，可將全國(guó)劃分為5個(gè)地帶。1、多雨 豐水帶年降水量大于1600mm,年徑流深超過800mm。包括浙江、福建、臺(tái)灣、廣東的大部分，廣西東部、云南西南部和西藏東南隅，以及江西、湖南、四川西部的山地。這一帶降水量大，雨日多，為我國(guó)主要雙季稻產(chǎn)區(qū)和熱帶、亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物區(qū)。植被主要為亞熱帶長(zhǎng)綠林及熱帶、亞熱帶季雨林等2、 濕潤(rùn)一一多水帶年降水量800~1600mm，年徑流深200~800mm。包括沂沐河下游和淮河兩岸地區(qū)，秦嶺以南漢江流域，長(zhǎng)江中下游地區(qū)，云南、貴州、四川、廣西的大部分以及長(zhǎng)白山地區(qū)。這一帶夏季高溫多雨，農(nóng)作物生長(zhǎng)期較長(zhǎng)，盛產(chǎn)水稻、小麥、油菜等，為我國(guó)主要農(nóng)作區(qū)。植被主要為混交林，以落葉林、耐旱的長(zhǎng)綠林和竹類等組成。3、 半濕潤(rùn)一一過渡帶年降水量400~800mm，年徑流深50~200mm。包括黃淮海平原，東北三省、山西、陜西的大部分，甘肅和青海的東南部，新疆北部、西部的山地，四川西北部和西藏東部。該地帶降水集中在夏秋季，變率大，容易遭受旱澇威脅，是我國(guó)主要旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。植被主要為夏綠林，也混有旱生的針葉林等，在降水少的地區(qū)，呈現(xiàn)森林草原景觀。4、 半干旱一一少水帶為我國(guó)主要年降水量200~400mm，年徑流深10~50mm。包括東北地區(qū)西部，內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅的大部分地區(qū)，青海、新疆的西北部和西藏部分地區(qū)。這一地帶為我國(guó)主要?dú)夂蚋稍?，降水量偏少，農(nóng)作物一般需要灌溉補(bǔ)充水量，大部分地區(qū)以生長(zhǎng)草類為主，牧區(qū)。中、高山有森林分布。5、干旱一一干涸帶年降水量少于200mm，年徑流深不足10mm，有面積廣大的無流區(qū)，包括內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅的荒漠和沙漠，青海的柴達(dá)木盆地，新疆的塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地，西藏北部的羌塘地區(qū)。該地帶降水稀少，屬于沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)的地區(qū)。植被很少，僅有稀疏的小灌木，大部分是荒漠。3）水資源補(bǔ)給年內(nèi)與年際變化大受季風(fēng)氣候影響，我國(guó)降水量年內(nèi)分配極不均勻，大部分地區(qū)年內(nèi)連續(xù)4個(gè)月降水量占全年水量的60%-80%。也就是說，我國(guó)水資源中大約有2/3左右是洪水徑流量。我國(guó)降水量年際之間變化很大，南方地區(qū)最大年降水量一般是最小年降水量的2~4倍，北方地區(qū)為3~8倍，并且出現(xiàn)過連續(xù)豐水年或連續(xù)枯水年的情況。降水量和徑流量的年際劇烈變化和年內(nèi)高度集中，是造成水旱災(zāi)害頻繁、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定和水資源供需矛盾十分尖銳的主要原因，也決定了我國(guó)江河治理和水資源開發(fā)利用的長(zhǎng)期性、艱巨性和復(fù)雜性。4）水土資源區(qū)域分布與生產(chǎn)力布局不相匹配我國(guó)水資源南多北少，相差懸殊，與人口、耕地和生產(chǎn)力的分布不相適應(yīng)。根據(jù)1997年資料統(tǒng)計(jì)，將全國(guó)十個(gè)流域分區(qū)合并成南方、北方與西北內(nèi)陸三個(gè)明顯不同的類型區(qū)，進(jìn)行水、土資源，生產(chǎn)力組合條件的比較，參見表8。1、 南方片我國(guó)水資源有80.4%分布在長(zhǎng)江流域以及以南地區(qū)，而該地區(qū)的人口占全國(guó)53.6%，耕地占35.2%，GDP占全國(guó)55.5%。人均水資源量3481立方米，畝均水資源量4317立方米，屬于人多、地少、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、水資源相對(duì)豐富的地區(qū)。2、 北方片長(zhǎng)江流域以北地區(qū)，人口占全國(guó)44.3%，耕地占59.2%,GDP占42.8%,水資源僅占14.7%。人均水資源量747立方米，畝均471立方米，屬于人多、地多、經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)、水資源短缺的地區(qū)。黃淮海三流域尤為突出，三流域耕地占全國(guó)的39.1%，人口占34.7%，GDP占32.4%，而水資源僅占7.7%。三流域人均水資源量500立方米，畝均少于400立方米，是我國(guó)水資源最為缺乏的地區(qū)。3、內(nèi)陸河片內(nèi)陸河片土地面積337萬km2,約為全國(guó)的35%，水資源總量1300億立方米，占全國(guó)的4.9%。該地區(qū)耕地面積占全國(guó)的5.6%，人口占2.1%，GDP占1.7%。雖然人均水資源量達(dá)到約4876立方米，畝均約1600立方米，但干旱區(qū)的沙漠綠洲生態(tài)需要大量水份維系其脆弱的穩(wěn)定性，使進(jìn)一步開發(fā)利用水資源受到生態(tài)環(huán)境需水的制約。表8 水資源、人口、耕地、人均水呈、畝均水呈統(tǒng)計(jì)表分區(qū)占金圜出JIRv%）人也水誕（m幸艮人）（m打畝）人口耕地CCP2Q]O20507.05.620.1104164415011237660151QQ]]211.62732KE費(fèi)河2.7S6n.36.?517*⑵令4?5263S5*40J293*^問段山東諸河3.316)J5.1J4.3487383137北青片小計(jì)R.7443訊2428?47732*罰43582如47J44-7*其中，黃住加卜計(jì)17*739J32450044-9407*3前352*37333S*35.0現(xiàn)32303X2220920A2]?4B27837.05.62.53.12E2?26J322315344.珠華南諸問17.]JJ.97,213.532202B1323774501213J.61.70.72K42725056南方片小計(jì)30.453.535255.534BJ的32如443]7內(nèi)陸洵片4-.S2.25.6)74H763589}00100J001002220205017601B3H注：1、內(nèi)陸河包括額爾齊斯河2、 東南沿海諸河不包括臺(tái)灣諸河在內(nèi)3、帶*號(hào)的人均水量和畝均水量是扣除了黃河必須保證的 200億立方米沖沙水量后的數(shù)值。4、 1997年全國(guó)人口12.36億（包括港澳臺(tái)在內(nèi)為12.67億）。5、 耕地面積采用1993年數(shù)據(jù)。2.1.2集水技術(shù)與徑流農(nóng)業(yè)集水技*集水技術(shù)是在干旱地區(qū)充分利用降水資源為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人畜生活用水服務(wù)的一種技術(shù)措施。為了增加土壤的蓄水量，只有通過減少地表徑流，抑制土壤無效蒸發(fā)，才能達(dá)到預(yù)期的目的。集水技術(shù)是干旱地區(qū)發(fā)展徑流農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。所謂徑流農(nóng)業(yè)，就是充分利用現(xiàn)有的降水資源和徑流資源把集水技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的總稱。2.2水窖（1） 定義修建于地面以下并具有一定容積的蓄水建筑物，由水源、管道、沉砂池、窖體等組成。（2） 功能攔蓄雨水和地表徑流；提供人畜飲水和旱地灌溉的水源；減輕水土流失。（3） 我國(guó)常見水窖的類型及適用地區(qū)井窖：在黃河中游地區(qū)分布較廣。主要由窖筒、旱窖、散盤、水窖、窖底等部分組成。窯窖：與西北地區(qū)群眾居住的窯洞相似，其特點(diǎn)是容積大，占地少，是施工安全，取土方便，省工省料。窯窖容積一般為300-500mL翌井式圓弧形混凝土水窖，云南省魏山彝族回族自治縣。隧洞型漿砌石水窖，貴州畢節(jié)地區(qū)。（4） 水窖的規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)劃主要任務(wù)：根據(jù)雨水資源、生產(chǎn)生活用水合理確定工程規(guī)模；合理布設(shè)集雨場(chǎng)、蓄水建筑物和附屬設(shè)施。規(guī)劃的主要原則：因地制宜實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)利用與當(dāng)前農(nóng)村管理體制相適應(yīng)突出效益的發(fā)揮多渠道籌資基本資料的收集：地形地貌資料：包括工程所處的位置、高程、高差。一般單個(gè)小型雨水集蓄工程不需要地形圖，但大型的、多個(gè)雨水集蓄工程要有 1/500的地形圖。水文氣象資料：降雨資料主要是多年平均降水量（保證率為 50%75%95%,一般選用最近的雨量站的近期資料，資料年限不少于 10年；當(dāng)?shù)責(zé)o資料時(shí)，可利用有關(guān)公式估算。氣象資料包括年平均氣溫、日照、無霜期及凍土層厚度等。集雨設(shè)施資料：對(duì)當(dāng)?shù)剡m宜作集雨場(chǎng)的庭院、場(chǎng)院、道路、胡同、屋頂、天然坡地等的面積進(jìn)行量測(cè)，并收集相關(guān)集雨面的集雨效率數(shù)據(jù)。對(duì)工程控制范圍內(nèi)已建成的雨水集蓄工程使用狀況進(jìn)行調(diào)查。土壤資料：對(duì)工程實(shí)施點(diǎn)的土壤質(zhì)地、容重、田間最大持水量、滲透系數(shù)、酸堿度及有機(jī)質(zhì)含量等資料進(jìn)行收集。其他資料：對(duì)工程受益的人口和大小牲畜數(shù)進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)今后 5-10年內(nèi)的發(fā)展做出預(yù)測(cè)，對(duì)建筑材料應(yīng)調(diào)查數(shù)量及分布地點(diǎn)。雨水集蓄工程規(guī)劃一、 年集水量計(jì)算全年單位集水面積上可集水量按下式計(jì)算。W=ERp/1000R=KPpPp=*poW一保證率等于P的年份單位集水面積全年可集水量，m/m2；EY—某種材料集雨面的全年集雨效率，以小數(shù)點(diǎn)表示，由于集雨材料的類型、各地降雨量及其保證率的不同，全年的集雨效率也不同，要選用當(dāng)?shù)氐膶?shí)測(cè)值，若資料缺乏，可參考類似地區(qū)集雨效率；保證率等于P的全年降雨量，mn；P—保證率P的年降水量，mmP^—多年平均降水量，mmKp_根據(jù)保證率及G值(降水量離差系數(shù))確定的系數(shù)，用小數(shù)表示，K一全年降水量與降水量之比值，用小數(shù)表示；二、用水量計(jì)算用水量包括灌溉用水量和生活用水量。在庭院、場(chǎng)院附近的水窖，往往灌溉和生活用水同時(shí)考慮，較遠(yuǎn)處田邊的蓄水設(shè)施，一般只考慮灌溉用水。三、 集雨場(chǎng)規(guī)劃庭院、場(chǎng)院和屋面集雨道路、胡同集雨大田集雨溫室頂部、大棚棚面集雨塬坡坡面上部集雨塬坡沖溝集水四、 蓄水工程規(guī)劃蓄水工程包括水窖、水池、澇池、塘壩等類型，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地貌、土質(zhì)、集雨場(chǎng)狀況及蓄水用途進(jìn)行合理規(guī)劃布置。用于解決生活用水和庭院經(jīng)濟(jì)用水的蓄水設(shè)施，一般應(yīng)選擇在庭院內(nèi)、遠(yuǎn)離廁所、地勢(shì)較低的地方，以保證水質(zhì)的衛(wèi)生和取水方便。用于解決灌溉用水的蓄水設(shè)施應(yīng)盡量建在比灌溉田塊高的地方，以便實(shí)現(xiàn)自壓灌溉。五、 水窖的選址有深厚而堅(jiān)硬的土層，水窖一般應(yīng)設(shè)在質(zhì)地均勻的土層上，以粘性土壤最好，黃土次之((3)在石質(zhì)山區(qū)，多利用現(xiàn)有的地形條件，在無泥石流危害的溝道兩側(cè)的不透水基巖上，加上修補(bǔ)，作成水窖。（4） 窖址應(yīng)便于人蓄用水和灌溉農(nóng)田。六、 水窖容積的設(shè)計(jì)根據(jù)水量平衡的原理和技術(shù)，按照經(jīng)濟(jì)合理的原則確定水窖的容積。水窖容積主要根據(jù)地形、土質(zhì)、用途、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平、技術(shù)能力、施工條件等綜合確定。（1） 根據(jù)選定的窖型確定水窖的容積（2） 根據(jù)地形土質(zhì)條件確定水窖的容積（3） 根據(jù)用途確定水窖的容積（4） 根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件和投入確定水窖的容積2.3蓄水池（1） 定義：以攔蓄地表徑流為主而修建的，需水量在50-1000m2的蓄水工程。（2） 功能：攔蓄地表徑流，充分和合理利用自然降雨或泉水，就近供耕地、經(jīng)濟(jì)林果灌溉和人畜飲水需要，減輕水土流失。（3） 蓄水池的類型根據(jù)材料可分為土池、三合土池、漿砌石池、磚砌池和鋼筋混凝土池等，按形狀可分為圓形池、矩形池和橢圓形池。（4） 蓄水池位置的選擇有足夠的來水量蓄水池底部稍高于被灌溉的農(nóng)田地面，以便自流灌溉。能離溝頭、溝邊太近，以防滲水引起坍塌。（5） 蓄水池的布置形式平地澇池結(jié)合溝頭防護(hù)開挖小渠將地下水引入澇池結(jié)合山地灌溉，開挖澇池連環(huán)澇池（6） 水窖和蓄水池正常運(yùn)行的要求蓄水滲漏量小。在平水年，保證正常蓄水，使水窖和蓄水池的重復(fù)利用系數(shù)達(dá)到1.5-2.5。水窖和蓄水池內(nèi)淤積量20%20%。較小，當(dāng)年淤積泥沙不超過水窖容積的保證水窖內(nèi)常年有水，使水窖水位不低于0.2m。（7）水窖的養(yǎng)護(hù)蓄水時(shí)的管護(hù)下雨前要及時(shí)清理集水渠、沉砂池、清除攔污柵前的雜物，疏通進(jìn)水管。窖水蓄至設(shè)計(jì)水深時(shí)，及時(shí)關(guān)閉進(jìn)水口，防止超蓄造成窖體坍塌。日常管護(hù)定期檢查維修水窖，經(jīng)常保持水窖完好無損。使窖內(nèi)平時(shí)至少蓄水深0.2米，保持窖內(nèi)濕度，避免干濕交替使防滲層脫落。平時(shí)窖口應(yīng)加蓋上鎖，保證水質(zhì)的安全、干凈、衛(wèi)生。當(dāng)淤泥深度達(dá)0.5米以上時(shí)，要及時(shí)清淤。（8）蓄水池的養(yǎng)護(hù)蓄水時(shí)的養(yǎng)護(hù)蓄水前及時(shí)清理集水渠、沉砂池、清除攔污柵前和池中雜物，疏通進(jìn)水管，坡面蓄水池應(yīng)在沉砂池前布設(shè)擋水墻，防止山洪從池頂漫入池內(nèi)。池水達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，及時(shí)關(guān)閉進(jìn)水口，防止池水漫頂。日常管護(hù)定期檢查維修水池，使水池完好無損。開敞式蓄水池于秋季灌水后及時(shí)排除池中積水，冬季要打掃池內(nèi)積雪，防止池體凍脹破裂或防滲層脫落，封閉式蓄水池冬季應(yīng)對(duì)池頂采取防凍措施。及時(shí)清除沉砂池和水池中淤泥，待池水用完后，及時(shí)采用人工方法清除淤泥。2.4坡面溝渠工程概述（1） 定義為防治坡面水土流失而修建的截排水設(shè)施，統(tǒng)稱為坡面溝渠工程。（2） 功能攔蓄坡面徑流，引水灌溉；排除多余來水，防止沖刷；減少泥沙下瀉，保護(hù)坡腳農(nóng)田鞏固和保護(hù)治坡成果（3）坡面溝渠工程的類型截水溝、水平溝、山邊溝排水溝、排洪溝（4）坡面溝渠工程的規(guī)劃原則坡面溝渠工程應(yīng)與梯田、耕作道路、沉砂蓄水工程同時(shí)規(guī)劃，并以溝渠、道路為骨架，合理布設(shè)截水溝、排水溝、排洪溝等，形成完整的防御、利用體系。根據(jù)不同的防治對(duì)象，因地制宜確定溝渠工程的類型、數(shù)量，并按高水高排或高用、中水中排、低水低排的原則設(shè)計(jì)。在坡面上一般應(yīng)綜合考慮布設(shè)截、排、引、蓄、灌溉工程。截水溝一般應(yīng)與排水溝相接，并在連接處前后做好沉砂、防沖設(shè)施。截水溝和排水溝、引水渠、灌溉渠在坡面上的比降，應(yīng)視其截、排、用水去處的位置而定。坡面溝渠工程的規(guī)劃應(yīng)盡量避開滑坡體、危巖等，同時(shí)注意節(jié)約用地，使交叉建筑物最少，投資最省。2.5截水溝定