摘要：人工匯集雨水利用技術研究為“九五”國家科技攻關項目“節(jié)水農業(yè)技術研究與示范”項目的專題之一，主要研究利用雨水發(fā)展干旱半干旱地區(qū)農業(yè)，通過雨水匯集、存貯和高效利用，促進當地農業(yè)生產。主要取得的進展為：確立了試驗區(qū)，并對試驗區(qū)所在縣進行雨水集流發(fā)展動態(tài)仿真預測，提出了集流場規(guī)劃設計指南，研究了存貯雨水的水窖優(yōu)化結構及其配套的防滲、凈化和提水技術，確定了作物的適宜節(jié)灌方法以及相應的農業(yè)綜合技術措施，建立了試驗示范區(qū)。
關鍵詞：人工匯集雨水 節(jié)水農業(yè) 旱半干旱地區(qū) 水窖 農業(yè)綜合技術
甘肅省1988年率先在我國開展雨水集蓄利用技術研究。研究目標主要是為了解決農村飲水問題，同時，兼顧庭院經濟的發(fā)展。該項研究較為成功地解決了當地缺水地區(qū)的農村飲水問題，并于1992年完成了階段總結報告，總結報告中還對利用雨水發(fā)展農業(yè)的可行性做了一些分析。
在上述基礎上，“九五”國家科技攻關項目“節(jié)水農業(yè)技術研究與示范”專門設立了“人工匯集雨水利用技術研究”專題，將其研究范疇定位在利用雨水發(fā)展干旱半干旱地區(qū)農業(yè)，即通過雨水的匯集、存貯和高效利用，促進當地農業(yè)生產。依據上述思想，本專題設立雨水匯集方式與配套技術研究、雨水存貯與凈化技術研究和匯集雨水的高效利用技術研究三個子專題。
幾年來，本專題主要以甘肅省定西縣為研究基地，通過野外調研、室內試驗、野外定點觀測、試驗示范及大量的綜合分析等工作，取得以下主要進展。
一、調研確立試驗區(qū)，并對試驗區(qū)所在縣進行雨水集流發(fā)展動態(tài)仿真預測
基于甘肅省開展雨水集蓄利用技術研究工作較早的現(xiàn)實，專題首先對甘肅省集雨節(jié)灌工程的現(xiàn)狀進行了調研。結果表明，除去投資與管理因素外，雨水匯集利用技術存在的主要問題為工程系統(tǒng)性差、缺乏科學規(guī)劃設計；集流場形式單一，對沉沙、過濾設施重視不夠，灌溉制度研究較為薄弱；同時，坡耕地集雨技術還是空白等。
針對上述情況，我們選擇在半干旱地區(qū)代表性強，當地政府、群眾積極性相對較高的甘肅省定西縣作為主要研究區(qū)域。利用系統(tǒng)動力學原理，首先建立了定西縣雨水利用發(fā)展動態(tài)仿真模型。選擇了三種方案分析計算，即：①充分利用現(xiàn)有的柏油路面等集流面，加速發(fā)展庭院及地邊的混凝土面集流，以滿足農村飲水為主，適當發(fā)展節(jié)水補充灌溉；②充分利用柏油路面和沙石路面，加快發(fā)展庭院集流面和田間人工集流面，在滿足農村飲水的同時，發(fā)展節(jié)水補灌為主；③在充分利用現(xiàn)有公路面、庭院集流面的基礎上，近期加快庭院集流面建設，后期則大力發(fā)展人工集流面，集流以農灌為主。結合實際，對定西縣發(fā)展雨水利用提出建議：水窖與集流面建設同步發(fā)展，提高水窖利用率；集流工程建設應持續(xù)發(fā)展，保持適度規(guī)模；合理規(guī)劃布局水窖與集流面、集水與高效利用相結合；加強新型集流材料和窖灌設備的研制推廣，促進雨水集流持續(xù)發(fā)展。
二、開展雨水匯集工程的基本參數、集流場地表處理技術研究，提出集流場規(guī)劃設計指南
首先分析了研究區(qū)降雨參數。通過對該地1958～1996年降雨資料分析，發(fā)現(xiàn)次降雨量＜5mm的降雨基本上不產流或產流甚少。為此，提出雨水匯集工程參數研究過程中，應重點分析日降雨量≥5mm的降雨。通過系統(tǒng)分析，提出可按5年一遇60日≥5mm降雨量作為設計集雨水窖的標準，該降雨量略大于同頻率≥5mm降雨量的50％。若以30m3作為水窖容積，對于混凝土集水面、塑料薄膜集水面等，則可容納約140m2集水面的水量。
其次，通過野外定點觀測試驗，分別對HEC（與土混合比例1:6、1:8、1:10）、水泥土、沙蘭特油氈、混凝土、塑膜、玻璃絲油氈等6種材料的集流特征、效率進行了分析研究。野外試驗共布設9個小區(qū)，截至1999年底已獲得288場次資料，經初步分析，認為PI30是影響該地降雨集流的主要影響因子，并建立了集流效率E與PI30的函數關系式。據分析，塑膜集流效率高達80％以上；同等條件下，瀝青玻璃絲油氈集流效率比塑膜高15％，HEC比水泥土高80％左右。為此，我們推薦HEC、瀝青玻璃絲油氈、塑膜、沙蘭特油氈等4種集流材料，其每平方米造價分別為3～5元、4元、1元及5.5元。而目前常用的混凝土每平方米造價高達18～30元。
通過上述工作，提出了集雨場規(guī)劃設計指南。該指南重點論述了規(guī)劃設計的任務、方法、步驟，并給出了典型集雨工程的設計實例和經濟分析。
關鍵詞：人工匯集雨水 節(jié)水農業(yè) 旱半干旱地區(qū) 水窖 農業(yè)綜合技術
甘肅省1988年率先在我國開展雨水集蓄利用技術研究。研究目標主要是為了解決農村飲水問題，同時，兼顧庭院經濟的發(fā)展。該項研究較為成功地解決了當地缺水地區(qū)的農村飲水問題，并于1992年完成了階段總結報告，總結報告中還對利用雨水發(fā)展農業(yè)的可行性做了一些分析。
在上述基礎上，“九五”國家科技攻關項目“節(jié)水農業(yè)技術研究與示范”專門設立了“人工匯集雨水利用技術研究”專題，將其研究范疇定位在利用雨水發(fā)展干旱半干旱地區(qū)農業(yè)，即通過雨水的匯集、存貯和高效利用，促進當地農業(yè)生產。依據上述思想，本專題設立雨水匯集方式與配套技術研究、雨水存貯與凈化技術研究和匯集雨水的高效利用技術研究三個子專題。
幾年來，本專題主要以甘肅省定西縣為研究基地，通過野外調研、室內試驗、野外定點觀測、試驗示范及大量的綜合分析等工作，取得以下主要進展。
一、調研確立試驗區(qū)，并對試驗區(qū)所在縣進行雨水集流發(fā)展動態(tài)仿真預測
基于甘肅省開展雨水集蓄利用技術研究工作較早的現(xiàn)實，專題首先對甘肅省集雨節(jié)灌工程的現(xiàn)狀進行了調研。結果表明，除去投資與管理因素外，雨水匯集利用技術存在的主要問題為工程系統(tǒng)性差、缺乏科學規(guī)劃設計；集流場形式單一，對沉沙、過濾設施重視不夠，灌溉制度研究較為薄弱；同時，坡耕地集雨技術還是空白等。
針對上述情況，我們選擇在半干旱地區(qū)代表性強，當地政府、群眾積極性相對較高的甘肅省定西縣作為主要研究區(qū)域。利用系統(tǒng)動力學原理，首先建立了定西縣雨水利用發(fā)展動態(tài)仿真模型。選擇了三種方案分析計算，即：①充分利用現(xiàn)有的柏油路面等集流面，加速發(fā)展庭院及地邊的混凝土面集流，以滿足農村飲水為主，適當發(fā)展節(jié)水補充灌溉；②充分利用柏油路面和沙石路面，加快發(fā)展庭院集流面和田間人工集流面，在滿足農村飲水的同時，發(fā)展節(jié)水補灌為主；③在充分利用現(xiàn)有公路面、庭院集流面的基礎上，近期加快庭院集流面建設，后期則大力發(fā)展人工集流面，集流以農灌為主。結合實際，對定西縣發(fā)展雨水利用提出建議：水窖與集流面建設同步發(fā)展，提高水窖利用率；集流工程建設應持續(xù)發(fā)展，保持適度規(guī)模；合理規(guī)劃布局水窖與集流面、集水與高效利用相結合；加強新型集流材料和窖灌設備的研制推廣，促進雨水集流持續(xù)發(fā)展。
二、開展雨水匯集工程的基本參數、集流場地表處理技術研究，提出集流場規(guī)劃設計指南
首先分析了研究區(qū)降雨參數。通過對該地1958～1996年降雨資料分析，發(fā)現(xiàn)次降雨量＜5mm的降雨基本上不產流或產流甚少。為此，提出雨水匯集工程參數研究過程中，應重點分析日降雨量≥5mm的降雨。通過系統(tǒng)分析，提出可按5年一遇60日≥5mm降雨量作為設計集雨水窖的標準，該降雨量略大于同頻率≥5mm降雨量的50％。若以30m3作為水窖容積，對于混凝土集水面、塑料薄膜集水面等，則可容納約140m2集水面的水量。
其次，通過野外定點觀測試驗，分別對HEC（與土混合比例1:6、1:8、1:10）、水泥土、沙蘭特油氈、混凝土、塑膜、玻璃絲油氈等6種材料的集流特征、效率進行了分析研究。野外試驗共布設9個小區(qū)，截至1999年底已獲得288場次資料，經初步分析，認為PI30是影響該地降雨集流的主要影響因子，并建立了集流效率E與PI30的函數關系式。據分析，塑膜集流效率高達80％以上；同等條件下，瀝青玻璃絲油氈集流效率比塑膜高15％，HEC比水泥土高80％左右。為此，我們推薦HEC、瀝青玻璃絲油氈、塑膜、沙蘭特油氈等4種集流材料，其每平方米造價分別為3～5元、4元、1元及5.5元。而目前常用的混凝土每平方米造價高達18～30元。
通過上述工作，提出了集雨場規(guī)劃設計指南。該指南重點論述了規(guī)劃設計的任務、方法、步驟，并給出了典型集雨工程的設計實例和經濟分析。