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1 技術機理

水是整個國民經(jīng)濟發(fā)展和人類生活的命脈，更是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關鍵，缺水是中國農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展最為嚴重的問題。我國是世界主要貧水國之一，年降水量在250~550mm的半干旱地區(qū)約占整個國土面積的四分之一，干旱缺水是影響該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要障礙因素。

由于缺乏地面水和地下水，降雨成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要水分來源，其降水特點是降水總量少、降水的年變率大、季節(jié)變率大和降水的有效性低。如寧夏南部山區(qū)降水主要集中在7~9月，且多以暴雨形式出現(xiàn)，大部分形成地表徑流排走，使得耕地不能接納全部降水。耕地中蓄存的水分，經(jīng)過秋冬近6個月的蒸發(fā)，約有60%~65%的土壤水分被無效耗散掉，僅有20%～25%能夠用于初級生產(chǎn)。在干旱年份，翌年的播種墑情難以保證。而到了4~7月春播作物的生育期，降水量僅占全年的2%左右，難以滿足作物生長的要求。因此，利用集水場和儲水窖構成的雨水收集系統(tǒng)蓄存暴雨或地表徑流，將無效降雨變?yōu)楣喔人矗俨捎锰镩g節(jié)水灌溉技術，可以實現(xiàn)改變小環(huán)境、減緩旱情的目的。

2 適用范圍

本技術適用于年降水量在＞250mm的華北、西北廣大丘陵地區(qū)。

3.水窖建造技術

3.1窖址的選擇

凡能產(chǎn)生徑流的山坡、道路、庭院、場院、房面或人工集水場，都可以作為水窖的集水場，這是選定窖址的必備條件。窖址要遠離溝邊20米以外，不要建在大樹、陷穴等地質情況不好的地方。確需山洪溝旁建窖時，窖址應避開主溝道，自上游引水入窖。窖址力求進水和用水方便。灌溉用水窖應修在灌溉田塊附近并盡量高出田塊，以便自流、倒虹吸或提水灌溉。窖址選定后，應按該處的土體性質確定窖型和結構。

3.2 水窖集水場面積的確定

集水場的作用是收集降雨。凡是有一定面積的山坡、道路、庭院、場院或屋頂都可作為集水場，也可以人工修建集水場。收水量多少與當?shù)?降雨強度、集水面積大小及表面植被情況有關。一般按下式確定：W=F*h1*α。

式中：W——來水量（m3）

F——集水面積（m2）

h——設計頻率24小時*降雨量（mm）

α——徑流系數(shù)，采用當?shù)亟?jīng)驗值。


表1 徑流系數(shù)參照表

集水場 草木茂盛 荒 坡 土石路面

及人工場 瀝青路面

α值 0.45-0.50 0.65-0.75 0.75-0.85 0.85-0.95


水窖集水場面積，可根據(jù)各地降雨量的大小，集水場徑流系數(shù)的大小來確定，請參照下表選擇。


表2 集水場面積參考表

徑流系數(shù) 年平均降水量（mm） 250 300 350 400 450 500 550

α=0.5 每畝來水量W(m3) 24.21 26.38 28.98 31.35 32.08 36.82 38.6

50-60m3窖需集水場(畝) 2.07 1.9 1.73 1.59 1.56 1.37 1.30

α=0.7 每畝來水量W(m3) 33.89 36.93 40.57 43.89 44.92 49.34 54.10

50-60m3窖需集水場(畝) 1.48 1.35 1.23 1.14 1.11 1.01 0.92

α=0.8 每畝來水量W(m3) 38.73 42.21 46.37 50.16 51.33 58.91 61.80

50-60m3窖需集水場(畝) 1.29 1.19 1.08 1.0 0.97 0.85 0.81

α=0.9 每畝來水量W(m3) 43.57 47.48 52.17 56.43 57.75 66.27 69.57

50-60m3窖需集水場(畝) 1.15 1.05 0.96 0.89 0.87 0.75 0.72


3.3 水窖的配套設施

3.3.1 引水溝。在集水場的下方，主要作用是讓集水場的水順利地流入蓄水窖。

3.3.2 沉沙池。一般長2～3 m，寬1.5～2 m，深1 m的方坑，高于進水口，距窖口2～3m，沒有進行防滲處理的應離水窖更遠一些，以防滲水造成窖壁坍塌。

3.3.3攔污柵和進水管。攔污柵設在高于沉沙池底0.5m，進水管的前面。直對進水管進水口處的窖底，應設石板或混凝土板消力，以防入窖水流沖壞窖底防滲層。

3.3.4 窖口井臺。一般高出地面0.3～0.5m，平時要封閉，可安裝井蓋或引水提水設備。

3.4 水窖類型

3.1.4.1 自然土拱蓋水泥砂漿薄壁窖。水窖容積約40～50 m3，適用于黃土地區(qū)除壤質沙土以外的各種土壤。

3.4.2 混凝土拱蓋水泥砂漿薄壁窖。水窖容積約50～60 m3，適用于土質疏松的壤質沙土。

3.4.3 窯窖。可分混凝土拱窖和自然土拱窖。為了降低成本，在有條件的地方，可采用膠泥作防滲材料，適用于壤質偏重的土壤。

3.5 水窖的施工

3.5.1 水泥砂漿薄壁窖

Ⅰ 開挖窖脖與窖蓋。從地面開口向下直挖半徑40cm，深60cm的園筒稱窖脖；延窖脖繼續(xù)深挖，并逐漸擴寬成半徑200cm，深200cm的半球空體稱窖蓋，在蓋的基部壁上，挖深15cm，寬15cm的圈梁帶一條。

Ⅱ 抹刷窖脖與窖蓋。整光窖脖內壁，用水泥砂漿水刷一遍，以利于砂漿與窖壁結合，第一次用1:3.5的灰砂比制成50號水泥砂漿抹面1cm，并填實圈梁帶；第二次用1:3的灰砂比制成75號水泥砂漿抹面1cm ，第三次用1:2.5的灰砂比制成100號水泥砂漿抹面1cm，最后用水泥漿水刷面1-2次。

Ⅲ 挖抹窖體。待窖蓋砂灰稍干后，延圈梁帶向下挖430cm，收底半徑為175cm的園柱狀窖體，然后像窖蓋一樣進行防滲處理。窖底用膠泥鋪平夯實10cm，整平后抹100號水泥3cm防滲。待稍干時，用水泥水刷1～2次，灑水養(yǎng)護7～10天。

3.5.2 混凝土拱蓋水泥砂漿薄壁窖

Ⅰ 在窖址處開挖窖2蓋形狀的土模并抹光。窖蓋頂部直徑為60～80cm，窖蓋底部直徑為400～450cm。

Ⅱ 在土模上架放鋼筋，澆抹水泥窖蓋，灑水養(yǎng)護21天，在水泥窖蓋上回填濕土并夯實。

Ⅲ 從窖口處開挖窖體并自上而下進行窖體防滲處理，直至成型后灌少量水并封閉窖口。窖底直徑為300cm，整個窖挖深450cm。

3.5.3 窯窖

Ⅰ 挖糊窯頂。先挖高200cm，寬200cm的洞臉，然后向里挖底寬150cm（能出進架子車），高150cm，縱深100 cm的半圓形直洞，再向兩邊對擴成寬400cm的窯頂蓋；向里直挖，深度不限（最少800cm）,沿窯頂蓋底幫挖寬15cm，深15cm的圈梁槽，分別用50、75和100號砂灰各抹頂蓋1cm，并填實圈梁槽。

Ⅱ 挖糊窯體。待窯蓋凝好后，沿窯蓋圈梁向下挖深430cm，收底380cm，與窯蓋相同的長方窯體，挖時要從里向外退著挖，以便用車子拉土，挖好，窯底和窯體進行防滲處理。

Ⅲ 封窯口。待水窯糊好后，用磚砌封窯口，留進水口和抽水口（二者可合為一個口）。

3.6 水窖的養(yǎng)護

水窖的日常管護是水窖使用壽命的關鍵，下雨前要及時清理進窖的水路；下雨時要及時引水入窖；水蓄滿后要立即封閉進水口，以防止蓄水水位超過窖體防滲層而坍塌；定期檢查維修，定期清淤水窖和沉砂池，雨前必須保證水窖狀態(tài)完好；采用膠泥防滲材料的水窖不允許將水用干，須留少量水于窖底，以保持窖內濕潤防止窖壁干裂而造成防滲層脫落。

3.7 注意事項

3.7.1 根據(jù)不同的土壤類型和質地選擇不同種類的水窖。

3.7.2窖址要遠離溝邊，不要建在大樹、陷穴等地質情況不好的地方。

3.7.3做好水窖的日常養(yǎng)護，定期清淤水窖和沉砂池，采用膠泥防滲材料的水窖須留少量水于窖底，以防干裂。

3.7.4根據(jù)自已的經(jīng)濟條件、水窖與農(nóng)田的位置、貯水量的多少、作物的種類等選擇相應的節(jié)水灌溉技術。

4 窖水補充灌溉技術

4.1 抗旱坐水種

4.1.1 挖穴施基肥。按種植作物要求，用鋤、銑或提土器等工具開挖播種坑，亦可同時施底肥。

4.1.2 坐水播種。播種坑挖好后，每坑灌水2.5kg（稱坐水）左右，待水下滲完后，每穴播種已浸泡好的籽種2～3粒。隨播即覆蓋2～3cm干土。可抗旱20天和保證出苗率達95%以上。

4.2 地膜下溝灌技術

4.2.1 挖溝，起壟，坑施基肥。在田間按作物要求的行距、株距挖溝做壟和坑施基肥。以西瓜為例，壟寬1.1m，壟間距寬0.4m，在壟中間挖深15cm，寬20cm 的灌水溝，將挖出的土放在兩旁的瓜壟內作壟，為保證灌水均勻，每5m處做一攔水結。壟上挖坑施基肥。

4.2.2 覆蓋地膜。抗旱坐水種完成后，在田塊上覆蓋地膜，覆膜時一定要拉緊，兩邊壓土以防被風吹開。

4.2.3 灌水。灌水時將瓜壟兩頭的地膜揭開，用一寸皮管順地膜下灌水溝慢慢將水灌入，直至灌滿從灌水溝溢出為止，但不能溢出地膜外。

4.3 地膜集流穴灌技術

4.3.1 覆蓋地膜。抗旱坐水種完成后，在田塊上覆蓋地膜，覆膜時一定要拉緊，并在膜的四周壓土，以防風吹將膜掀起。

4.3.2 放風、放苗、封穴。當作物出苗后快頂?shù)降啬r，在苗的頂膜上，用刀片劃長3cm的“十”字。待晚霜過后，將苗放出，將播種坑擴大為30cm的鍋形集流坑穴，并用周圍濕土封穴固定苗。

4.3.3 集流與灌溉。地膜集流穴在有2mm的降雨即可產(chǎn)生徑流，匯集于作物根際土壤。也可在根際土壤含水量達到凋萎濕度值時進行人工穴灌或采用其他節(jié)水灌溉技術。

4.4 根際土壤注射灌技術

該項灌水技術，是用追肥槍，安裝在農(nóng)用噴霧器上，依靠噴嘴的打氣壓力，通過槍頭出水孔，將水注入作物根際土壤。其特點：一是灌水、追肥、根部施藥三結合，一次完成；二是根據(jù)作物大小進行定量灌水，即苗小少灌淺灌，苗大多灌深灌。

4.5 滴灌與微噴技術

窖水滴灌與微噴技術，是將“燕山滴灌”、“孔口式滴灌”或“微噴灌”設施，與安裝在窯窖上的手壓泵（或電泵）相連，水泵將水壓出，經(jīng)過支管、毛管、滴頭或微噴頭，將窖水滴灌或噴灌到作物根際土壤，此項技術，不僅適合于露地作物，更適合于各種地膜覆蓋作物和經(jīng)果林。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟效益

5.1.1 修一個蓄水約50m3的水窖，物料投入需要600元，人工投入約400元，合計1000元，約可使用10年。一口窖可補灌兩畝地。如果能夠達到一人一口窖，可以一畝種糧食作物，一畝種植經(jīng)濟作物，既解決溫飽問題，又增加收入。

5.1.2 集雨補充灌溉技術的應用，促進了旱作農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)的粗放型向集約型、節(jié)水型農(nóng)業(yè)轉變，使被動靠天吃飯轉變?yōu)橹鲃涌购怠Ｍㄟ^采用多種節(jié)水灌溉技術，每畝灌水量僅27 m3，灌水3～4次，作物生育期灌水定額為6～30 m3，其中注射灌溉法和地膜穴灌技術作物生育期灌水僅6～8 m3。

5.1.3 寧夏、甘肅農(nóng)民利用窖水節(jié)水補灌技術，在過去不能發(fā)展經(jīng)濟作物的干旱山區(qū)種植了西瓜、蔬菜及果樹，其中西瓜全生育期補灌約10 m3，畝達到2000kg，蔬菜補灌28 m3，畝產(chǎn)4000kg以上。

5.2 社會效益

5.2.1 旱作農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎條件差，生產(chǎn)力水平低而不穩(wěn)，群眾生活十分困難，是國家扶貧的重點地區(qū)。發(fā)展水窖集雨補充灌溉技術可以提高生產(chǎn)力水平，穩(wěn)定解決吃糧困難，加快脫貧步伐。

5.2.2 近幾年，西北地區(qū)發(fā)生了罕見的連年旱災，但是大部分地區(qū)沒有出現(xiàn)過去大旱之年常見的大規(guī)模找水、拉水、買水現(xiàn)象，許多水窖在關鍵時期發(fā)揮了巨大的作用，不僅保證了一定的糧食生產(chǎn)能力，而且解決了部分人畜飲水的困難，窯窖之水被當?shù)厝罕姺Q之為“生命之水”。

5.2.3 為發(fā)展種、養(yǎng)、加工多業(yè)并舉的農(nóng)村經(jīng)濟提供了用水保障，初步打下了脫貧致富的基礎。

5.3 生態(tài)效益

5.3.1在閑置荒坡上修筑集流面攔截徑流，可減少水土流失和土地的退化。

5.3.2庭院集流場硬化、道路集流場整建促進了環(huán)境美化和衛(wèi)生條件的改善，帶動了農(nóng)村的精神文明建設。

5.3.3 促進了山區(qū)的造林綠化工作。

（寧夏農(nóng)業(yè)技術推廣總站 馮前 關曉春 尹學紅 王明國）