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1 技術(shù)機(jī)理

水是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類(lèi)生活的命脈，更是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，缺水是中國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展最為嚴(yán)重的問(wèn)題。我國(guó)是世界主要貧水國(guó)之一，年降水量在250~550mm的半干旱地區(qū)約占整個(gè)國(guó)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(lái)源，其降水特點(diǎn)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(guò)秋冬近6個(gè)月的蒸發(fā)，約有60%~65%的土壤水分被無(wú)效耗散掉，僅有20%～25%能夠用于初級(jí)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?jī)H占全年的2%左右，難以滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)的要求。因此，利用集水場(chǎng)和儲(chǔ)水窖構(gòu)成的雨水收集系統(tǒng)蓄存暴雨或地表徑流，將無(wú)效降雨變?yōu)楣喔人矗俨捎锰镩g節(jié)水灌溉技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)改變小環(huán)境、減緩旱情的目的。

2 適用范圍

本技術(shù)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(shù)

3.1窖址的選擇

凡能產(chǎn)生徑流的山坡、道路、庭院、場(chǎng)院、房面或人工集水場(chǎng)，都可以作為水窖的集水場(chǎng)，這是選定窖址的必備條件。窖址要遠(yuǎn)離溝邊20米以外，不要建在大樹(shù)、陷穴等地質(zhì)情況不好的地方。確需山洪溝旁建窖時(shí)，窖址應(yīng)避開(kāi)主溝道，自上游引水入窖。窖址力求進(jìn)水和用水方便。灌溉用水窖應(yīng)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(yīng)按該處的土體性質(zhì)確定窖型和結(jié)構(gòu)。

3.2 水窖集水場(chǎng)面積的確定

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

式中：W——來(lái)水量（m3）

F——集水面積（m2）

h——設(shè)計(jì)頻率24小時(shí)*降雨量（mm）

α——徑流系數(shù)，采用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值。


表1 徑流系數(shù)參照表

集水場(chǎng) 草木茂盛 荒 坡 土石路面

及人工場(chǎng) 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(chǎng)面積，可根據(jù)各地降雨量的大小，集水場(chǎng)徑流系數(shù)的大小來(lái)確定，請(qǐng)參照下表選擇。


表2 集水場(chǎng)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(lái)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(chǎng)(畝) 2.07 1.9 1.73 1.59 1.56 1.37 1.30

α=0.7 每畝來(lái)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(chǎng)(畝) 1.48 1.35 1.23 1.14 1.11 1.01 0.92

α=0.8 每畝來(lái)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(chǎng)(畝) 1.29 1.19 1.08 1.0 0.97 0.85 0.81

α=0.9 每畝來(lái)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(chǎng)(畝) 1.15 1.05 0.96 0.89 0.87 0.75 0.72


3.3 水窖的配套設(shè)施

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

3.3.2 沉沙池。一般長(zhǎng)2～3 m，寬1.5～2 m，深1 m的方坑，高于進(jìn)水口，距窖口2～3m，沒(méi)有進(jìn)行防滲處理的應(yīng)離水窖更遠(yuǎn)一些，以防滲水造成窖壁坍塌。

3.3.3攔污柵和進(jìn)水管。攔污柵設(shè)在高于沉沙池底0.5m，進(jìn)水管的前面。直對(duì)進(jìn)水管進(jìn)水口處的窖底，應(yīng)設(shè)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(tái)。一般高出地面0.3～0.5m，平時(shí)要封閉，可安裝井蓋或引水提水設(shè)備。

3.4 水窖類(lèi)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(zhì)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(zhì)疏松的壤質(zhì)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(zhì)偏重的土壤。

3.5 水窖的施工

3.5.1 水泥砂漿薄壁窖

Ⅰ 開(kāi)挖窖脖與窖蓋。從地面開(kāi)口向下直挖半徑40cm，深60cm的園筒稱(chēng)窖脖；延窖脖繼續(xù)深挖，并逐漸擴(kuò)寬成半徑200cm，深200cm的半球空體稱(chēng)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(nèi)壁，用水泥砂漿水刷一遍，以利于砂漿與窖壁結(jié)合，第一次用1:3.5的灰砂比制成50號(hào)水泥砂漿抹面1cm，并填實(shí)圈梁帶；第二次用1:3的灰砂比制成75號(hào)水泥砂漿抹面1cm ，第三次用1:2.5的灰砂比制成100號(hào)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(jìn)行防滲處理。窖底用膠泥鋪平夯實(shí)10cm，整平后抹100號(hào)水泥3cm防滲。待稍干時(shí)，用水泥水刷1～2次，灑水養(yǎng)護(hù)7～10天。

3.5.2 混凝土拱蓋水泥砂漿薄壁窖

Ⅰ 在窖址處開(kāi)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(hù)21天，在水泥窖蓋上回填濕土并夯實(shí)。

Ⅲ 從窖口處開(kāi)挖窖體并自上而下進(jìn)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(gè)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(jìn)架子車(chē)），高150cm，縱深100 cm的半圓形直洞，再向兩邊對(duì)擴(kuò)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(hào)砂灰各抹頂蓋1cm，并填實(shí)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(zhǎng)方窯體，挖時(shí)要從里向外退著挖，以便用車(chē)子拉土，挖好，窯底和窯體進(jìn)行防滲處理。

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

3.6 水窖的養(yǎng)護(hù)

水窖的日常管護(hù)是水窖使用壽命的關(guān)鍵，下雨前要及時(shí)清理進(jìn)窖的水路；下雨時(shí)要及時(shí)引水入窖；水蓄滿(mǎn)后要立即封閉進(jìn)水口，以防止蓄水水位超過(guò)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(nèi)濕潤(rùn)防止窖壁干裂而造成防滲層脫落。

3.7 注意事項(xiàng)

3.7.1 根據(jù)不同的土壤類(lèi)型和質(zhì)地選擇不同種類(lèi)的水窖。

3.7.2窖址要遠(yuǎn)離溝邊，不要建在大樹(shù)、陷穴等地質(zhì)情況不好的地方。

3.7.3做好水窖的日常養(yǎng)護(hù)，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(jì)條件、水窖與農(nóng)田的位置、貯水量的多少、作物的種類(lèi)等選擇相應(yīng)的節(jié)水灌溉技術(shù)。

4 窖水補(bǔ)充灌溉技術(shù)

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(kāi)挖播種坑，亦可同時(shí)施底肥。

4.1.2 坐水播種。播種坑挖好后，每坑灌水2.5kg（稱(chēng)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(dá)95%以上。

4.2 地膜下溝灌技術(shù)

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(nèi)作壟，為保證灌水均勻，每5m處做一攔水結(jié)。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(shí)一定要拉緊，兩邊壓土以防被風(fēng)吹開(kāi)。

4.2.3 灌水。灌水時(shí)將瓜壟兩頭的地膜揭開(kāi)，用一寸皮管順地膜下灌水溝慢慢將水灌入，直至灌滿(mǎn)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(shù)

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(shí)一定要拉緊，并在膜的四周壓土，以防風(fēng)吹將膜掀起。

4.3.2 放風(fēng)、放苗、封穴。當(dāng)作物出苗后快頂?shù)降啬r(shí)，在苗的頂膜上，用刀片劃長(zhǎng)3cm的“十”字。待晚霜過(guò)后，將苗放出，將播種坑擴(kuò)大為30cm的鍋形集流坑穴，并用周?chē)鷿裢练庋ü潭纭?

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(dá)到凋萎濕度值時(shí)進(jìn)行人工穴灌或采用其他節(jié)水灌溉技術(shù)。

4.4 根際土壤注射灌技術(shù)

該項(xiàng)灌水技術(shù)，是用追肥槍?zhuān)惭b在農(nóng)用噴霧器上，依靠噴嘴的打氣壓力，通過(guò)槍頭出水孔，將水注入作物根際土壤。其特點(diǎn)：一是灌水、追肥、根部施藥三結(jié)合，一次完成；二是根據(jù)作物大小進(jìn)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(shù)

窖水滴灌與微噴技術(shù)，是將“燕山滴灌”、“孔口式滴灌”或“微噴灌”設(shè)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(guò)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(xiàng)技術(shù)，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(jì)效益

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

5.1.2 集雨補(bǔ)充灌溉技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)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(zhuǎn)變，使被動(dòng)靠天吃飯轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)抗旱。通過(guò)采用多種節(jié)水灌溉技術(shù)，每畝灌水量?jī)H27 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(shù)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(bǔ)灌技術(shù)，在過(guò)去不能發(fā)展經(jīng)濟(jì)作物的干旱山區(qū)種植了西瓜、蔬菜及果樹(shù)，其中西瓜全生育期補(bǔ)灌約10 m3，畝達(dá)到2000kg，蔬菜補(bǔ)灌28 m3，畝產(chǎn)4000kg以上。

5.2 社會(huì)效益

5.2.1 旱作農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件差，生產(chǎn)力水平低而不穩(wěn)，群眾生活十分困難，是國(guó)家扶貧的重點(diǎn)地區(qū)。發(fā)展水窖集雨補(bǔ)充灌溉技術(shù)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(jiàn)的連年旱災(zāi)，但是大部分地區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)去大旱之年常見(jiàn)的大規(guī)模找水、拉水、買(mǎi)水現(xiàn)象，許多水窖在關(guān)鍵時(shí)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(dāng)?shù)厝罕姺Q(chēng)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(jì)提供了用水保障，初步打下了脫貧致富的基礎(chǔ)。

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(chǎng)硬化、道路集流場(chǎng)整建促進(jìn)了環(huán)境美化和衛(wèi)生條件的改善，帶動(dòng)了農(nóng)村的精神文明建設(shè)。

5.3.3 促進(jìn)了山區(qū)的造林綠化工作。

（寧夏農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站 馮前 關(guān)曉春 尹學(xué)紅 王明國(guó)）