薛鵬 席丁2 張通

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 陜西 楊凌 712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 陜西 楊凌 712100）

干旱缺水和水土流失并存是黃土高原地區(qū)頭號生態(tài)與環(huán)境問題，亦是一對難以調(diào)和的矛盾。黃土高原地處內(nèi)陸，為典型的大陸性季風(fēng)氣候，降水稀少，且年際年內(nèi)不均勻，加劇了旱災(zāi)的發(fā)生。窖水節(jié)水灌溉技術(shù)可以利用干旱半干旱地區(qū)降雨產(chǎn)生的雨水徑流，在作物遇旱的關(guān)鍵時(shí)期采用存儲的窖水進(jìn)行節(jié)水灌溉方式進(jìn)行農(nóng)田補(bǔ)充灌溉，從而提高農(nóng)田果蔬的產(chǎn)量。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

示范區(qū)位于陜西省延安市安塞縣方塔村，屬于典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)。海拔為1012m～1731.1m，相對高差719.1m。干旱缺水和水土流失是該地區(qū)的主要特征，蘋果是該地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物，該地區(qū)年平均降水量約505.3mm，多年平均蒸發(fā)量1054mm，干旱指數(shù)2.08，年日照時(shí)數(shù)為2395.6小時(shí)，日照百分率達(dá)54%。

該地區(qū)土壤類型主要為黃土性土和紅膠土、銹黑壚土等，土壤田間持水量20%左右，有機(jī)質(zhì)含量在0.5%～1%之間，土壤養(yǎng)份缺乏，肥力很低，pH值在8～8.6之間，呈微堿性。適耕性好，適耕期長，土性熱。

表1 不同降水量地區(qū)不同材料集流面年集流效率表

表2 一般集流面面積條件下蓄水設(shè)施容積系數(shù)表

2 集雨節(jié)灌模式

高塬溝壑區(qū)雖然千溝萬壑，但根據(jù)其地形地貌特征可主要分為塬、坡、溝、川幾種地貌單元，方塔示范區(qū)屬于塬坡地形，本文僅針對塬的集雨節(jié)灌發(fā)展模式進(jìn)行研究。

示范區(qū)地形屬于塬地貌單元中的塬坡地形，坡度在10°～15°之間，較為平緩，該地形適宜采用坡面上部集雨，自壓灌溉下部經(jīng)濟(jì)林的模式[2]。

3 窖水節(jié)水灌溉系統(tǒng)組成

窖水節(jié)水灌溉系統(tǒng)主要由集流場、水窖、節(jié)水灌溉設(shè)備三部分組成，具體的作用分別為收集降雨徑流、蓄集雨水資源和及在高效利用用水資源。

3.1 集流場

集流場是收集降雨徑流的主要設(shè)施，作為雨水集蓄工程技術(shù)體系中的首要環(huán)節(jié)，隨著雨水利用技術(shù)的發(fā)展正得到不斷的發(fā)展、推廣和應(yīng)用。

在水窖蓄水技術(shù)中所采用的集流面主要利用坡面、溝壕、庭院、麥場、路面作集流場收集降水。傳統(tǒng)集流面采用的材料主要為混凝土，水泥瓦，漿砌石及水泥路面等。新型的集雨防滲材料有土壤固化劑、有機(jī)硅和地衣等。

集流面的面積計(jì)算時(shí)分為單用途多用途雨水集蓄利用工程的集流面進(jìn)行計(jì)算，單用途雨水集蓄利用工程的集流面面積按公式(1)計(jì)算。

式中，Wj——設(shè)計(jì)保證率條件下，單用途雨水集蓄利用工程的年供水量，m3；

Si——第i種材料的集流面面積，m2；

Ki——第i種材料的年集流效率；

Pp——頻率等于設(shè)計(jì)保證率的年降水量，mm；

n——集流面材料種類數(shù)。

多用途雨水集蓄利用工程的集流面總面積按公式(2)計(jì)算。

式中，Si——第i種材料的集流面面積，m2；

Sij——第j種用途第i種材料的集流面面積，m2；

m——雨水集蓄利用工程用途的數(shù)量。

集流面的年集流效率應(yīng)根據(jù)各種材料在不同降水特性下的試驗(yàn)觀測資料分析確定。在資料缺乏的情況心下，可按表1的規(guī)定選用。

3.2 蓄水設(shè)施

黃土地區(qū)常用的蓄水設(shè)施有水窖、水窯、水池和澇池四大類,其中水窖由于具有體積小、用材少、費(fèi)用低、易保持水質(zhì)、成本低、使用時(shí)間長以及操作簡單的特點(diǎn)，在西北廣大農(nóng)村得到了廣泛的應(yīng)用。

本次工程選用水窖做為蓄水設(shè)施，黃土地區(qū)常用的水窖按形式可分為方形、圓柱形、瓶形、窯式水窖等。按其用途可分為人畜飲水和灌溉2種，前者多建于家庭和場院附近，所需材料一般就地取材，容積相對較小；后者多建于田邊地頭，其上部結(jié)構(gòu)分為自然土拱窖和剛性材料蓋窖，容積相對較大。

蓄水設(shè)施容積可按公式（3）計(jì)算。

式中，V——蓄水容積，m3；

W——設(shè)計(jì)保證率條件下，年供水量，m3；

α——蓄水工程蒸發(fā)、滲漏損失系數(shù)，可取 0.05～0.1；

K——容積系數(shù)。容積系數(shù)可按表2的規(guī)定取值。

3.3 灌溉方式

節(jié)水滴灌采用滴灌模式進(jìn)行灌溉。滴灌模式主要有兩種。在水窖與果園地面高差小于6 m時(shí)，采用太陽能泵與干管和毛管半移動相結(jié)合的模式，每套設(shè)備控制4眼窖，每眼水窖設(shè)計(jì)灌溉0.53hm2地。太陽能泵功率0.75kW，揚(yáng)程15 m，流量3 m3/h，布設(shè)在株行距為3 m×4m的果園中，設(shè)計(jì)灌水定額330m3/hm2，滴頭灌水定額50 L/個(gè)。設(shè)計(jì)作物日耗水強(qiáng)度2.5 mm/d，滴灌作物根部土壤濕潤比80%，灌水均勻度95%，灌溉水利用系數(shù)0.85。滴頭直徑為1.2 mm，滴頭出水量4 L/h。干管長50m～60 m，直徑50 mm。每個(gè)干管上配有5～7根毛管，每根毛管長20m～30 m，直徑16mm，每根毛管上裝100個(gè)滴頭，滴頭間距0.3 m。

對于水窖與果園地面之間有6 m以上的高差時(shí)，可以利用地形落差或者虹吸管形成自流灌溉，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

4 基本結(jié)論

窖水滴灌技術(shù)具有節(jié)水、節(jié)能、灌水易于控制的優(yōu)點(diǎn)，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。由于在利用窖水滴灌時(shí)，在水泵出口到作物根部范圍內(nèi)全部采用封閉的管道，因此沿程滲漏和蒸發(fā)損失少，不會發(fā)生地表徑流和深層滲漏，水利用率可達(dá)95%。

采用果園滴灌系統(tǒng)，可節(jié)約用水30%～50%，比同等條件下非滴灌旱地果園，可節(jié)省勞動力成本20%～30%，增加蘋果產(chǎn)量20%～40%，提高果品商品率30%左右，增加收入50%以上，當(dāng)年可收回全部投資，具有明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。由此說明，通過水窖收集降雨及滴灌蘋果是調(diào)控降雨徑流、高效利用水土資源的重要形式。

5 注意的問題

（1）本研究針對的模式有限，在今后的研究中，還可對其他的水泵及滴灌方式進(jìn)行二者的組合模式進(jìn)行研究，以期達(dá)到最佳的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

（2）水窖蓄水要有完善的配套設(shè)施。水窖相關(guān)的配套設(shè)施主要有集流場、沉沙池等。如果相關(guān)設(shè)施缺乏，就會提高水窖蓄水難度，或者造成水窖來水中摻雜大量污染物及雜質(zhì)，影響水窖水質(zhì)。

（3）打窖要與農(nóng)田基本建設(shè)相結(jié)合。在修建水窖時(shí)，要因地制宜，結(jié)合不同的地形地質(zhì)條件，選擇相對應(yīng)的灌溉模式，這樣才能最大程度地發(fā)揮集雨補(bǔ)灌技術(shù)的效益。陜西水利

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