1、（10）水窖结构设计与施工水窖是一种地下埋藏式蓄水工程。在雨水集蓄利用工程，不窖是采用得二分普遍的蓄水工程形式之一，在土质地区和岩石地区都有应用。在土质地区的水窖多为圆形断面，可分为圆柱形、瓶形、烧杯形、坛形等，其防渗材料可采用水泥砂浆抹面、粘土或现浇混凝土；岩石地区水窖一般为矩形宽浅式，多采用浆砌石砌筑。根据形状和防渗材料，水窖形式可分为：粘土水窖、水泥砂浆薄壁水窖、混凝土盖碗水窖、砌砖拱顶薄壁水泥砂浆水窖等。其主要根据当地土质、建筑材料、用途等条件选择。根据调查资料，表 1 列出不同水窖形式所适宜的土质条件和结构的主要尺寸。表 1 各类水窖适用条件 尺寸单位：m，容积：m 3水窖形式 适用
2、条件 总深度 旱窖直径 最大直径 底部直径 最大容积粘土水窖 土质较好 0.8 4.0 4.0 33.2 40薄壁水泥砂浆水窖 土质较好 77.8 2.53.0 4.54.8 33.4 55混凝土或砌砖拱顶薄壁水泥砂浆水窖（盖碗窖）1 土质稍差 6.5 11.5 4.2 3.23.4 63混凝土或砌砖拱顶薄壁水泥砂浆水窖（盖碗窖）2 土质稍差 6.7 1.5 4.2 3.4 60（一） 传统土窖1 结构设计土窖形状有瓶式窖和坛式窖。窖体由水窖、旱窖、窖口与窖盖等部分组成。水窖位于窖体下部，是主体部分，也是蓄水位置所在，旱窖位于水窖上部，窖口和窖盖起稳定上部结构的作用。窖口直径约 6080cm，
3、高出地面不宜小于30cm，传统的瓶式窖，其旱窖深水窖深和缸口尺寸（中径）都一样，约 m，底径 33.2m，蓄水量可达 40m3，但大部分土窖水窖深和缸口尺寸均较小，蓄水量只有 1525m3，土窖形状若近似截头锥，其容积按下式计算：（1）式中：V容积，m 3；h最大水深，m；S1窖底面积，m 2；S最高水面面积，m 2。土窖的防渗措施为：旱窖部分为原状土体，不能蓄水，亦不作防渗处理；水窖部分采用红胶泥或水泥砂浆防渗。 红胶泥防渗。窖壁红胶泥防渗层原应大于 3cm，为了使胶泥与窖壁的稳固结合，在窖壁上布设码眼，用拌好红胶泥锤实。码眼为口小里大的台柱形，外口径 7cm，内径 12cm，深 10cm，
4、品字表布鞋设。窖底铺 30cm 的红胶泥夯实整平，最后用水泥沙沙浆墁一层，作为加固处理。水泥砂将抹面防渗。防渗层厚度 3cm，应在窖壁上建圈带和码眼，即在水窖壁上粘等高线，每隔 1.0m，挖一条宽 5cm，深 58m 的圈带，在两圈带中间每隔30cm 打混凝柱（码眼），品字形布设，以增加防渗砂浆与窖壁的连续和整体性。2施工方法土窖施工程序分为窖体开挖、窖壁和窖底防渗、窖口砌筑等。（1） 窖体开挖采用敞口式，人工或机械开挖窖体，开挖应先中心后四周逐步调整。窖址和窖型尺寸选定后，先开挖旱窖部分，在窖址铲去表土，确定中心点，在地面上画出窖口尺寸，然后从窖口开始，按照各部分设计尺寸垂直间下挖，并在窖口
5、处吊一中心线（人工开挖），或在开挖边缘外侧相对设定位桩（机械开挖），每挖深 1m，校核一次，以防挖偏。机械开挖时，在开挖界与成型界之间应留有限线，坯体挖好后，用人工修整至成型设计尺寸。当开挖深度达到旱窖深度（3.54.0m），中径要达到设计直径，并用锐垂线从窖口中心向下坠，严格检查尺寸，防止窖体偏斜，水窖部分开挖，同样要先从中心点向四周扩展，并按窖体防渗设计要求设置码眼和圈带。窖体开挖尺寸应包括窖体防渗层厚度。窖体挖成后，要进行检查，直至合格为止。（2） 窖体防渗1） 红胶泥防渗。窖体按设计尺寸开挖后，防渗处理前要清除窖壁浮土，并晒水湿润。将红胶泥打碎、过筛、浸泡、翻拌、铡剁成面团状后，制成长
6、约18cm，直径 58cm 的胶泥钉和直径约 20cm，厚 5cm 的胶泥饼，将胶泥钉钉入码眼，外留 3cm，然后将胶泥饼用力摔到胶泥钉上，使之连成一层，红胶泥不够时可另外少量量红胶泥，保证红胶泥厚度达到 3cm，再用木锤打密实，使之与窖壁紧密结合。并逐步压成窖体形状，表面坚实光滑为止。窖底防渗是最重要的一环，要严格施工质量。处理窖底前先将窖底原状土轻轻夯实，以防止底部发生不均匀沉陷。窖底红胶泥厚 30cm，分二层铺筑，夯实整平，并要使窖底和窖壁胶泥连成一整体，且连接密实。然后窖底用水泥砂浆抹面，厚度 3cm。2） 水泥砂浆防渗。砂浆厚度 3cm，分三次（或二次）漫壁，砂浆比例分别为 1：3.
7、5、1：3、1：2.5。在抹第一遍水泥砂浆时把水泥砂浆用力压入码眼，经过 24h 后，再进行下一遍水泥砂浆抹面。工序结束一天后，用 425 号水泥加水稀释成防渗浆，从上而下刷两遍，完成刷浆防渗。窖底在铺筑 30cm 胶泥夯平整实后，完成水泥砂浆防渗。全遍工序完成后封闭窖口过 24 小时，洒水养护14d 左右即可蓄水。为了提高防渗效果，可在水泥中加防渗剂（粉），用量为水泥用量的 3%5%，在最后一次墁壁和刷水泥浆时掺入使用，防渗效果显著。（3） 窖口砌筑窖口用砖浆砌或块石砌筑，并用水泥砂浆勾好缝，再将盖板安装好。盖板可用上锁木盖板或混凝土预制盖板。为了便于管理，应在水窖盖板上编写编号、窖的主要尺
8、寸（如深度、直径）、蓄水量、窖深、编号、施工年月、乡村名称等。（二） 水泥砂浆薄壁水窖1 结构设计其形状近似“坛式酒瓶”，窖体组成和前述土窖相同，它比瓶式土窖缩短了旱窖部分深度，加大了水窖中部直径和蓄水深度，旱窖深 2.53.0m，水窖深4.54.8m，水窖总深度不宜大于 8m，水窖直径 3.84.2m，最大直径不宜大于4.5m，窖体由窖口径窖颈向下逐渐呈圆弧形扩展，至中部直径后与水窖部分吻接，这种倒坡结构，受土壤力学结构的制约，其结构尺寸是否合理直接关系到水窖的稳定与安全。窖口尺寸由传统土窖的 0.60.8m 扩大到 0.81.2m，便于施工开挖取土。窖底结构呈圆弧形较好，中间低 0.20.
9、3m，边角亦加固成圆弧形。窖壁防渗与土窖采用水泥砂浆防渗的设计要求相同，不同之处是旱窖部分亦做水泥砂浆防渗，其水泥砂标号不宜低于 M10，厚度不宜小于 3cm。窖底用红胶泥或三七灰土铺筑或原土翻夯，厚度 30cm，再用水泥砂浆防渗。窖台用砖浆砌成或用混凝土预制窖圈。2 施工方法水泥砂浆薄壁窖的施工工序和施工方法与采用水泥砂浆防渗的土窖基本相同，只是窖体要全断进行防渗处理。窖盖用混凝土预制时，可以与窑体开挖同时进行，按设计要求预制，用 C19 混凝土，厚 8cm，直径略比窖口大。并按要求布设提水设备预留孔。传统水窖采用红胶泥在长期运行中证明是十分有效的，其材料费用较低，但施工比较复杂，各个环节要
10、求十分严格，而且费工费时。20 世纪 80 年代以来，在土质较好地区，我国发展了薄壁水泥砂浆水窖，施工程序大大简化，质量比较容易保证，经过实践检验，防渗效果也比较理想。（三） 混凝土顶拱水泥砂浆薄壁水窖1 结构设计窖体由窖颈、拱形顶盖、水窖窖筒和窖基等部分组成。窖颈为预制混凝土管或砖砌成，其深度大于 50cm，或满足抗冻要求。拱形顶盖为现浇混凝土，标号不宜低于 C15，厚度不小于 10cm，顶拱的夭跨比不宜小于0.3。水窖总深度不宜大于 6.5m。水窖底基土应先进行翻夯，其上宜填筑厚2030cm 厚的三七灰土或采用厚 10cm 的现浇混凝土。水窖顶拱下的窖筒，为圆柱形最大直径不宜大于 6.5m
11、，窖壁采用薄壁水泥砂浆防渗。只要保证施工质量，并对窖壁表土进行夯击密实，薄壁水泥砂浆窖壁是完全可以保持稳定的。此外，可以吸取传统粘土窖的经验，在窖壁上设砂浆短柱以加强砂浆与基土层的结合。采用圈梁和砂浆短柱（砂浆铆钉或码眼）的混凝土顶拱和带砂浆铆钉的水泥砂浆薄壁水窖。2 施工方法其施工工序分为窖体开挖、窖壁防渗、混凝土顶拱施工和制作窖颈和窖盖等。窖体开挖和窖壁防渗与水泥砂浆薄壁窖相同，窖颈为预制混凝土管或砖砌成并预留安放进水管孔。混凝土顶拱施工。当采用大开口法施工时，可先开挖水窖部分窖体，布设码眼，进行水泥砂浆防渗，待窖顶下窖筒竣工后，再进行混凝土顶拱施工。即先建好脚手架，在窖壁上缘做内倾式混凝
12、土裙边，安装模板，清除窖顶浮土，洒水湿润，墁一层水泥砂浆后即可浇筑 C15 混凝土。当拱顶土质较差时，要设置一定数量的拱助，以提高混凝土顶拱强度。混凝土顶拱水泥砂浆薄壁窖的顶拱下水窖形状为圆柱形或水缸形，没有了水泥砂浆薄壁窖的旱窖部分的倒坡土体部分，窖体稳定性好，避免了窖体内土体塌方和施工不安全因素。若将混凝土顶拱水泥砂浆薄壁水窖的混凝土顶拱改变为砌砖拱顶，则成为砌砖拱顶水泥砂浆薄壁水窖，这种窖型可以就地取材，减少工程造价，尤其适用当地烧砖地区。水窖顶部采用混凝土或砌砖，可以承受上部填土和活荷载，使水窖结构安全性充分保证。（四） 砖砌拱顶素混凝土窖1 结构设计窖体由窖口，窖顶和窖筒组成。窖口直
13、径 0.60.7m，高出地面 0.40.6m，用砖或块石砌成；窖顶（变可蓄水）为球冠（穹隆）形，上部与窖口相连，深1.01.5m，内径由上向下逐渐放大，到窖筒处内径 34m，一般用砖浆砌成，窖筒（主要蓄水部分）深 4.06.0 直径 34m。窖筒的窖底和窖壁采用素混凝土防渗，防渗厚度 1015cm，混凝土浇筑后，再用水泥砂浆抹面，加强窖体的防渗。砖砌窖顶内外两侧亦采用 23cm 厚的水泥砂浆抹面防渗。2 施工方法素混凝土窖施工工序分为窖体开挖、窖底和窖壁混凝土浇筑、砖砌窖顶、窖体水泥砂浆抹面防渗、窖口和窖台砌筑等，其中除窖体混凝土浇筑和砖砌窖顶施工外，其他工序与窖底为混凝土的水泥砂浆薄壁窖施工
14、方法基本相同。窖底混凝土浇筑。窖体开挖后，在窖坯体底部洒水湿润，在窖底平铺一层厚度0.010.02mm 的塑料薄膜，主要起保护混凝土水分和防渗作用，素混凝土平铺厚度 1015cm，捣固后 210min 进行窖壁浇筑。窖壁混凝土浇筑。采取分层支架模板、现场连续浇筑施工。窖壁浇筑分最大限高为 1.5m，沿窖壁浇筑区分层装订好塑料薄膜（0.010.02mm），高度为浇筑分层高加 0.1 的超高。支架好分层圆柱形钢模板，其外径即设计的窖内径坯体直径。钢模板为 2 块或 4 块组装体。模板外缘与窖壁塑料薄膜间距为1015cm，即进行素混凝土浇筑。捣固结束 210min 内，即可重复以上工序进行第二层的施
15、工，直到完成整个窖壁的连续浇筑。砖砌窖顶施工。建好施工脚手架，在已完成施工的素混凝土窖壁上缘做内倾式混凝土裙边，宽不小于 25cm，表面内倾角 15左右。其上用粘土泥坐浆砌砖裙，单宽 12cm。之后在砖裙上用单层砖砌筑球冠形窖顶。砌体厚度 6cm。在距窖顶面约 50cm 处预埋进水管，砌筑方法是沿砖裙一圈一圈地收口式砌筑，在距窖顶面约 50cm 处预埋进水管。若砖砌窖顶改为混凝土窖顶，则为全断面采用混凝土水窖。混凝土也是一种优良的防渗材料，当采用混凝土做窖壁支护时，结构应是安全的，单纯从结构安全出发，采用全断面为混凝土的水窖肯定会更安全。但采用混凝土费用比较高，根据甘肃省调查，全断面采用混凝土
16、水窖和混凝土顶拱及底、砂浆薄壁水窖相比较，两种水窖每立方米蓄水容积的平均造价相差 50100 元左右，因此综合考虑造价和结构安全的因素，在安全性有足够保障的条件下，应尽采用水泥砂浆薄壁式水窖。如果由于土质原因，薄壁水窖不能满足安全时，应采用混凝土支护方式。第二章 雨水集蓄利用工程技术第一节 雨水集蓄利用工程的规划一、西北地区雨水集蓄利用发展状况(一)雨水集蓄利用工程建设背景一、规划原则各地的规划、选点基本应体现因地制宜、合理布局的准则，要点如下：(1)雨水集蓄利用工程应规划选择在缺乏地表水或地下水或开采利用困难，多年平均降水量 250550mm 的旱地农业区(如西北、华北的部分地区)，或在季节
17、性缺水严重且降雨充沛的旱山、石山、丘陵地区(如西南的部分地区 )兴建。(2)雨水集蓄利用工程规划应首先了解规划区现有的水利设施状况、自然经济条件，并结合当地经济的发展规划，力求做到因地制宜、合理布局。(3)工程的规模与分布的数量、类型应根据规划区的水资源循环、补给与排泄条件、当地种植作物的需水量、需水关键时期及需要灌溉的面积等资料来确定，着重解决好作物的保苗水、保命水。(4)规划工程应集中连片，注重实效，避免重复建设。(5)蓄水工程的选址要具备集水容易、引蓄方便的条件，按照少占耕地、安全可靠、来水充足、水质符合要求、经济合理的原则进行，同时还要考虑到管理方便和便于发展池院经济的特点，优先选择在
18、房前屋后的适宜位置。(6)水源。一般采用自然坡面、屋面集雨。有条件的地方最好能选择靠近泉水、引水渠、溪沟、道路边沟等便于引蓄天然径流的场所；如无引蓄天然径流条件的，需开辟新的集雨场，修建引洪沟引水。总之，选择水源总的原则应是：要具有能最大限度拦蓄地面、屋面、路面和场院径流、引蓄泉水及其他骨干水利工程可提供补充水量的条件。集雨面积的大小应根据当地径流的特点及水窖(水池、水柜、水塘等)的容积来确定。对于集流效率较低的下垫面可采取人工措施，减少地面入渗，保证在需水前的雨季时，各水窖(水池、水柜、水塘等 )能基本蓄满水。(1)降水资料。包括工程地点的多年平均、保证率为 50、75及 95的年降雨量。工
19、程地点附近有气象站或雨量站且资料年限不少于 10 年时，可收集实测资料并进行统计分析计算。当实测资料不具备或不充分时可根据当地降雨量等值线图进行查算。(2)地形资料。一般可不要求地形图。但应有集流面、蓄水设施及灌溉土地之间的相对高差资料。(3)集水面资料。对房屋屋面、庭院、计划作为集水面的公路、乡村道路、场院及天然坡面等投影面积进行量测。同时，对工程范围内已建的雨水集流面性质、面积、蓄水设施的种类、数量及容积进行调查。(4)需水对象资料。对工程范围内的人口、大小牲畜数进行调查，并对今后 10 年内的发展数字作出预测。同时，对雨水集蓄利用工程灌溉的作物种类、树种及其面积进行调查。(5)其他资料。
20、当地社会经济状况、建筑材料、道路交通、当地建筑材料的数量与分布地点等。二、规划内容(一)内容概况(1)基本情况分析。降雨资源、地形及集流面条件、社会经济条件。(2)规划目标及建设雨水集蓄利用工程的必要性和可行性分析。(3)需水分析。人畜饮用水、发展庭院经济及大田节水灌溉需水量分析。(4)集流面确定。在水量供需平衡的基础上，选择各类集流面并确定相应的面积；对于西北、华北干旱缺水地区而言，许多地方需要人工集流面；对于西南地区而言，多为自然集流面。(5)蓄水工程规划。蓄水工程类型数量及蓄水量确定。(6)供水及灌溉工程规划。灌溉方式选择及规划。(7)工程建设费用与国家、地方和群众投入分析以及工程效益分
21、析。(8)实施措施。村社两级的雨水集蓄利用工程规划还应对工程地点选择、工程布置作出具体规划。(二)水量平衡分析1需水分析(1)人畜饮用水量。人畜饮用水量包括人及牲畜的饮用水，各省区有不同的参照标准。1)甘肃省人畜饮用水定额见表 2l。2)内蒙古自治区人畜饮用水定额见表 22。表 2-1 甘肃省人畜饮用水定额 表 2-2 内蒙古自治区人畜饮用水定额项目 单位 平水年 特殊干旱年项目 单位 用水定额人饮用水 kg/人.d 10 6人 kg/人 .d 30大牲畜饮用水 kg/头.d 30 20大牲畜 kg/头 .d 40小牲畜饮用水 kg/头.d 3 2注 平水年降雨保证率 50%，特殊干旱年保证率
22、 95%小牲畜 kg/头 .d 83)宁夏回族自治区人畜饮用水定额见表 23。 表 2-3 宁夏区人畜饮用水定额不同保证率年份用水定额项 目 单 位75% 95%人 kg/人.d 10 6大牲畜 kg/头.d 30 20每户人畜饮用水量可按未来 10 年内能达到的人口数及牲畜数计算。在作地区性规划时，可按地区统计资料计算。每家(户)全年人畜饮用水量应分别按不同保证率年份的用水定额进行计算。 小牲畜 kg/头.d 5 3(2)灌溉用水量。雨水集蓄灌溉应采用节水灌溉方法，农业灌溉用水量应在节水灌溉的前提下，按非充分灌溉(限额灌溉)的原理，根据当地或类似地区作物需水量或灌溉制度试验资料以及本地区作物
23、生育期的降雨量确定。每亩土地全年灌溉水量可以按下式估算：Md=(0.50.8)（N 0.667PeWe）/式中 M d非充分灌溉条件下年灌溉定额,m 3 /亩;N 作物或果树的全年需水量,m 3 /亩;P e作物生育期有效雨量，mm，可采用作物生育期降雨量乘有效系数而得该系数对夏禾作物取 0.70.8,对秋禾作物取 0.80.9;W e播前土壤中的有效储水量，可根据实测资料确定，在无实测资料时，可按（0.150.25）N 作粗略估计；灌溉田间水利用率，滴灌等节水灌溉条件下取 0.9。有的地区灌溉用水量也可根据当地多年实际测定资料进行估算，如甘肃和宁夏采用表 2-4 中的资料粗略估计不同作物的灌
24、水次数与灌水量。表 2-4 各种作物在不同年降雨量及不同灌水方法的灌水次数与灌水量（甘肃、宁夏）粮 食 作 物项 目夏作物 秋作物果 树 蔬菜瓜果年降雨量 300mm 3 4 34 4 5 89年降雨量 400mm 2 3 23 3 4 68灌水次数年降雨量 500mm 2 3 12 2 3 56滴灌、膜孔灌 10 15 1015 8 15 1015每次灌水定额（ m3/亩） 点浇、根际注水灌 5 10 510 5 8 5102.全年可集雨量全年单位集水面积可集雨量按下式计算：Fp=EyRp/1000式中 F p保证率等于 P 的年份单位集水面积全年可集水量，m 3/m2;E y某种材料集流面
25、全年集水面积全年可集流效率，以小数表示，甘肃、宁夏与内蒙古等省区的 Ey 值可分别参见表 2-5、表 2-6。R p保证率等于 P 的全年降雨量，mm。Rp 可以从该地区多年平均降雨量等值线图中取值，也可以按下式进行计算：Rp=KPpPp=KpPo式中 P p保证率为 P 的年降水量， mm;P o多年平均降水量，mm，根据气象资料确定；K p根据保证率及 Cv 值由相应地区的图表查得见表 2-7；K全年降雨量与降水量之比值，可根据气象资料确定。部分省区的 K值可按表 2-8、表 2-9 执行。表 2-5 不同材料集流面在不同降水量及保证率情况下全年集流效率表（甘肃、宁夏） （m 3/m2）多
26、年平均降水(mm)保证率（% ） 混凝土 水泥瓦 水泥土塑膜覆砂 机瓦 青瓦黄土夯实沥青路面自然土坡50 0.80 0.75 0.53 0.46 0.50 0.40 0.25 0.68 0.0875 0.79 0.74 0.25 0.45 0.48 0.38 0.23 0.67 0.0740050095 0.76 0.69 0.41 0.36 0.39 0.31 0.19 0.65 0.0650 0.80 0.75 0.52 0.46 0.49 0.40 0.26 0.68 0.0875 0.78 0.72 0.46 0.41 0.42 0.34 0.21 0.66 0.0730040095
27、0.75 0.67 0.40 0.34 0.37 0.29 0.17 0.64 0.0550 0.78 0.71 0.47 0.41 0.41 0.34 0.20 0.66 0.0675 0.75 0.66 0.40 0.34 0.34 0.28 0.17 0.64 0.0520030095 0.73 0.62 0.33 0.28 0.30 0.24 0.13 0.62 0.04表 2-6 不同降水条件下各类集水面的集流效率表（内蒙古）平均降水量（mm ） 荒 坡 硬 路 面 二（三）合土面 水 泥 土 面 塑 膜 面200 0.066 0.077 0.088 0.091 0.103250 0
28、.074 0.086 0.099 0.105 0.116300 0.103 0.120 0.137 0.145 0.161350 0.109 0.127 0.145 0.154 0.170400 0.137 0.160 0.182 0.194 0.214450 0.215 0.250 0.286 0.304 0.336表 2-7 甘肃、宁南山区降水频率 Cv及 Kp关系CvP(%)0.21 0.23 0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.35 0.37 0.3950 0.984 0.981 0.978 0.975 0.972 0.968 0.963 0.959 0.955 0.
29、9575 0.851 0.836 0.821 0.806 0.791 0.791 0.761 0.764 0.731 0.7295 0.683 0.657 0.63 0.604 0.578 0.5553 0.53 0.506 0.483 0.46表 2-8 甘肃省部分地区平均降雨量与降水量比值表县 名 环县 华池 静宁 秦安 陇西 通渭 定西 临洮K 0.92 0.92 0.89 0.95 0.88 0.9 0.88 0.84县 名 西吉 海原 固原 彭阳 隆德 泾源 同心 盐池K 0.88 0.83 0.76 0.86 0.8 0.86 0.93 0.87表 2-9 宁南山区多年平均降雨量与
30、降水量比值表 县 名 西吉 海原 固原 彭阳 隆德 泾源 同心 盐池K 0.88 0.83 0.76 0.86 0.8 0.86 0.93 0.873水量供需平衡分析及工程规模确定根据已求得的总用水量和集水量，进行平衡计算，确定相应的集雨面积、灌溉面积及蓄水工程的规模等。其中，集流面工程应按下式分别计算(各保证率年份相应的所需集流面积，选用其中大值)：WpSp1Fp1+Sp2Fp2+SpnFpn式中 W p保证率等于 P 的年份需用水量，m 3；Sp1Sp2Spn保证率等于 P 的年份材料 1，2， n 集流面积，m 2；Fp1Fp2Fpn保证率等于 P 的年份材料 1，2， n 集流面单位集
31、水面积可集水量。蓄水设施的总容积按下式计算：V=aWmax式中 V蓄水设施总容积，m 3;a容积系数，取 0.8；W max不同保证率年份用水量中最大值，人畜饮用水工程为平均年用水量。(三)集流面选择集流面工程的材料选择应遵循因地制宜、就地取材、提高集流效率、降低工程造价的原则进行。主要可采用混凝土面、瓦屋面、庭院、场院、沥青公路、砾石路面、土路面、天然坡面等；天然集水场效益差时，要进行人工补修，确无天然集水场时，需修建人工集水场。人工集水场有原土碾压、塑料薄膜及石块衬砌等多种形式。解决人畜饮水及发展庭院经济灌溉的集流面工程，当现有屋面为瓦屋面时，可尽量加以利用，当现有屋面为草泥时，宜改建为瓦
32、屋面，并优先采用水泥瓦，不足部分在庭院内建设混凝土集流面作为补充。暂无房而拟近期建房的，可模拟屋面修建斜土坡铺瓦作为集流面。发展作物灌溉的集流面工程，可首先利用各种现有集流面，如沥青公路路面、农村道路、场院及天然土坡等集流面。现有集流面集水量不足时，可修建人工防渗集流面补充。修建人工防渗集流面时，在当地砂石料丰富且运输距离较近的地方，宜优先采用混凝土集流面。在人均耕地较多的地方，可采用土地轮休的办法，用塑膜覆盖耕地作为集流面。第二年该集流面转为耕地，可另选一块耕地作为集流面。发展作为灌溉的集流面，宜使集流面和拟灌耕地之间有一定高差，尽量满足各种灌溉方式所需要的水头，以便进行自压灌溉。在有条件的
33、地方，可结合小流域治理，利用荒山荒坡作为集流面并按一定间距修建截流沟和输水沟把水引入蓄水池，或修建谷坊塘坝拦蓄雨洪。(四)蓄水工程布置1蓄水工程的分类与选择蓄水工程可分蓄水窖、蓄水池、涝池和塘坝旱井等类型。蓄水窖按形状分为圆柱形、球形、瓶形、烧杯形、窑形等，按防渗材料分为红粘土防渗及混凝土或水泥砂浆防渗。按被覆方式可分为硬被覆式和软被覆式蓄水工程。按建筑材料可分为砌砖(石)、现浇混凝土、水泥砂浆、塑料薄膜和二合泥(粘土与石灰加水拌合而成) 等。蓄水工程的选择应根据地形、土质和集流方式及用途进行。当土质为较粘的黄土时可选用蓄水窖形式；土质含砂较多或土中有较多裂缝时可选用蓄水池；有适宜的低洼地形且
34、主要用以拦蓄沟岔或蓄存坡、耕地及土路面等含沙量较大的雨洪时可选用涝池和塘坝。2蓄水工程的布置原则蓄水窖(池)应根据用途及地形等当地条件进行整体规划布局。以解决人畜饮用水为主的应将窖(池)建在庭院内地形较低处；窖(池)外壁距崖坎的距离不少于 5m，并距根系较发育的树木 5m 以外。若是群窖( 池)，两窖 (池) 外壁之间的间隔距离不得小于 4m。公路旁的蓄水池与公路的距离应符合公路部门的有关规定。蓄水窖(池)的进水渠( 管 )上应设闸板并在适当位置布置排水道，当水窖(池) 蓄满后应立即停止进水，防止水窖(池)超蓄破坏。涝池塘坝应选在地基稳定、距集流面较近、用水方便的地方，拦蓄沟岔雨洪的涝池塘坝应
35、按有关规范设置泄洪工程。利用天然土坡、土路、场院作集流面时，集流的雨水宜先引入涝池、塘坝，待泥沙沉淀 23 日后再引入水窖蓄存。 3蓄水工程布置典型(1)梁峁地形布窖1)地形特点：梁峁起伏，地处水土侵蚀源头，地面较平整，植被较好，鞍部地形处常是乡村道路交会点。梁峁多修成水平梯田或为天然草地，冲沟较少。2)适宜窖点：沿梁顶多为交通道路，路面是收集雨水的理想场地。窖点应根据地形和农田在道路两侧合理布局。宁夏海原县冯川村利用梁顶公路(沥青路面)鞍部处的集水沟收集路面径流，在半山坡打窖蓄水，自流灌溉坡脚下的农田(图21)。(2)山前壕掌地带1)地形特点：后山为山丘地形，坡面冲沟较多，多为荒坡草地，坡面
36、大，为扇形汇流；在沟口汇流后又随地形扩散，形成山前台地(或为壕掌地)，汇流低洼处多为田间路或牧羊道，路壕两侧为农田。2)窖群布局：该地形径流条件好，沟壕汇流量大，一般含沙量较大。窖群应沿路壕两侧布置，分段建引洪渠收集径流人窖(图 22)，同建好引水入窖前的沉沙设施，水窖蓄满后及时封堵进水口。宁夏固原县七营乡倪壕村节水灌溉示范点就是利用山前沟壕集水，实行窖水节灌。(3)缓坡地带1)地形特点：多为山前坡脚台地、塬地、壕墒地，地势较平坦。黄土丘陵区多被沟壑切割，下切侵蚀严重，沟道宽深。缓坡地为农业耕作区，农草间作。2)窖群布置：本地域多为蓄满产流(即降水雨强小于下垫面下渗强度，下垫面入渗土壤饱和后才
37、产流)。田间路面为主要集水场所。窖群宜布设在田问路两侧的农田内，水窖数量的多少要根据路面产流、田面蓄满产流的水量多少合理布局，避免过密布置。(4)沿路地带。各地农村均有省、地、县以及乡村各级道路经过，沿途有各种地形地貌，如梁、峁、坡、川等，要充分利用路面的集水条件结合地形情况，因地制宜布设窖群。水窖的位置应选在路界外的农田内，修建好引水渠、沉沙池等配套设施(图 23)。(5)庭院附近。山区农户多分散居住，房舍为平台地，旁边建有麦场，房前多有菜地、农地。可充分利用庭院地面、麦场、屋顶作为集水场地，在院内打窖解决吃水的同时发展庭院经济，也可在庭院外打窖灌溉附近的农田。甘肃省推广的“121”工程就是
38、一个成功的范例。第二节 雨水集蓄利用工程的设计施工一、集流面设计与施工1.瓦屋集流面瓦屋集流面的设计施工可按照当地农村房屋建设的要求进行，瓦与瓦间应搭接良好，屋 檐处应设滴水。2.混凝土集流面混凝土集流面施工前，应对地基进行洒水，翻夯处理。翻夯厚度以 30cm 为宜，夯实后干容重不小于 1.5t/m3。对于湿陷性黄土软基础宅院，宜采用洒水夯实法进行处理。其方法是:先将宅院内原状土全部挖虚后均匀洒水，使土体达到适当比例的含水量，当抓起成块，落地开花时可进行夯实，其干容重不得少于 1.5t/m3。对于坚硬土质的宅院，可采用表面洒水处理法，其方法是:将原宅院表面均匀进行洒水，其湿透层达到 2cm 左
39、右时，再用方头铁锨按设计纵坡进行铲平及夯实处理。对宅院基础较虚软，离砂石源地较近的农户宅院，可采用压石洒水法进行处理。其做法是:按设计的纵坡要求，先将院内进行大体平整后，再铺压直径为 2.53cm的卵石，然后均匀洒水并挂线分块浇筑。混凝土集流面宜采用横向坡度 1/101/50 ，纵向坡度 1/501/100。混凝土集流面宜采用 C13 混凝土现浇，厚度 34cm，砂石料含泥量不大于 4并不得用矿化度大于 2g/L 的水拌和。分块尺寸以 1.5mX1.5m2.0mX2.0m 为宜，块与块之间缝宽 11.5cm，缝间填塞浸油沥青砂浆牛皮纸、3 毡 2 油沥清油毡、水泥砂浆或细石混凝土、红胶泥等。伸
40、缩缝应做到全部混凝土深度。具体细部结构见 图 24。所有混凝土工程和砂浆工程要求在初凝后覆盖麦草、草袋等物洒水养护 7d 以上。夏季炎热时每天洒水不得少于 4 次。3.土质集流面利用农村土质道路作为集水场时，要进行整平并做出向路边排水的横向坡度。利用荒山、荒坡等建设原土翻夯集水场的，宜洒水深翻 30cm，夯实后干容重不小于 1.5t/m3。4.片(块) 石衬砌集流面片(块) 石衬砌集流面施工时应根据片(块)石的大小和形状，采用竖向砸人或水平铺垫的方法，厚度要求不小于 5cm。水平铺垫时要求对地基进行翻夯处理，翻夯厚度以 30cm 为宜，夯实后干容重不小于 1.5t/m3。5.塑膜防渗集流面塑料
41、薄膜防渗集流面可分为裸露式和埋藏式两种。裸露式直接将塑料薄膜铺设在修理完好的地面上；埋藏式可采用草泥、细砂等覆盖，厚度以 45cm 为宜。草泥施工时应抹匀压实拍光，细砂应摊铺均匀。塑料薄膜集流面的土基要求铲除杂草，整平耕地并进行适当拍实或夯实，拍实或夯实程度以人踩不落陷为准。裸露式塑料薄膜铺设后 4 周及表面适当部位宜用砖块、石块或木条等压实。接缝可搭接10cm，用恒温熨斗焊接，或搭接 30cm 后折叠止水。二、辅助工程的布置(一)引水工程屋面集流面的截流输水沟可布置在屋檐落水下的地面上，宜采用 C13 混凝土的宽浅式弧形断面渠。设有庭院混凝土集流面的可与集流面施工同时进行，不再单独设置截流输
42、水沟。庭院外的截流沟可采用土渠或混凝土渠。输水工程宜采用20cmX20cm 的混凝土矩形渠、开口 2030cm 的 U 形渠、砖砌、石砌暗管( 渠)和无毒 PVC 塑料管。利用公路作为集流面且具有公路排水沟的，截流输水工程从公路排水沟出口处连接修建到蓄水工程，其尺寸按集流量大小确定。公路排水沟及输水渠最好能进行防渗处理。利用天然土坡面作集流面时，可在坡面上每 2030cm 沿等高线修截流沟，截流沟可采用土渠，坡度宜为 1/301/50 ，截流沟应连接到输水沟，输水沟宜垂直等高线布置并采用矩形或 U 形混凝土渠，尺寸按集雨流量确定。引水渠形式要根据各地经济发展水平和农户的投入程度决定，要最大限度
43、减少泥沙入窖(池)。当前普遍采用的有:(1)梯形土渠。当引水渠较长时多被采用，雨季沿地面临时开挖，需经常修整，经济适用。(2)混凝土(砌石)矩形渠。多用于窖(池)前的沉淀渠(槽) ，宽 3050cm ，深80100cm，长度根据地形选定。(3)塑料管道。输水条件、防渗效果俱佳，唯投资较大。当前从沉沙池进入窖( 池)体内这段距离多采用塑料管，管径 815cm，施工安装方便。(二)沉沙池( 坑)沉沙池(坑)是水窖( 水池 )建设中的重要组成部分。在我国北方干旱半干旱地区，水窖(蓄水池)以集蓄雨洪径流为主，来水中常挟带着泥沙，尤其是坡面、沟壕径流含沙量更大。因此，修建沉沙池是必不可少的。1.沉沙池布
44、设位置沉沙池为窖(池)前的附属设施，位置选择适当与否直接关系到沉沙效果。其原则是:沉沙池(坑)离窖口要有 3m 以外距离，以防止池内渗水造成窖壁坍塌； 充分利用有利地形沉淀来水中泥沙。当利用坡面、沟壕集水，水中含沙量较大时，不宜按来水方向在窖前 3m 处布设沉沙池。因为水流沿坡面、沟壕直下，流速大。即使水进入沉沙池也难以使泥沙沉淀。而必须沿等高线大致走向开挖沉淀渠，按来水反方向布设沉沙池(坑) ，这样可供泥沙充分沉淀，真正发挥沉沙池作用。2.沉沙池形状、容量沉沙池形状以矩形为好，容量大小要根据来水中泥沙含量和沉沙要求决定，泥沙中有悬移质又有推移质。一般要求将推移质泥沙(粒径 0.042mm ，
45、沉速0.8205mm/s)中的砂粒沉淀下来。沉沙池呈长条形。长 23m ，宽 12m，深1.0m 池底比进水管(槽)低 0.8m 矩形池可沉淀泥沙 3m3，梯形可沉淀泥沙 2m3。3.池体结构和施工要求沉沙池按施工建筑材料分为土池、水泥砂浆池、砖砌池、浆砌石池和混凝土等。(1)土池。在离窖口 3m 处按设计尺寸就地开挖。人工夯实处理池体池墙，一般为梯形断面。采用红胶泥防渗或草泥防渗，池底防渗层厚度 5 一 10cm，侧墙 3cm，也可用塑膜草泥防渗，复式梯形断面，池的边坡要平缓，在半腰留 10cm 平台。宽3.24.2m，上口长 4.25.2m，先开挖土基，夯实底部土体，按池体形状粘接塑膜(地
46、膜或棚膜)，上口要伸入地面 20cm，将膜铺好整平后，上面用草泥覆盖，池顶四周压土 20cm，防渗效果很好。但清除池内泥沙时，要仔细小心，防止将塑膜铲破。(2)水泥砂浆抹面池。池体按设计尺寸挖好后(一般为梯形池)，夯实池底，拍打密实池墙。用 1:3.5 水泥砂浆由下往上墁壁，厚度 3cm，并进行洒水养护。(3)砖砌池。矩形池，池墙单砖砌筑，厚 12cm。池墙、池底整体砌成，池底平砖。在靠近水窖(池)一侧按设计要求埋设进水管，最后用 1:3.5 水泥砂浆抹面 3cm。(4)浆砌石池。矩形池池墙、池底为 75 号水泥砂浆砌石，厚 25cm。内墙壁和池底用水泥砂浆抹面防渗，并按设计要求埋设进水管。(
47、5)混凝土池。结构尺寸和砖砌池基本相同。池墙、池底混凝土厚度 58cm，一次现浇成，并按要求布设进水管和进行洒水养护 714d。(三)拦污栅无论哪种形式的沉沙池， 都需在进水管前设置拦污栅， 以防杂草污物进入窖(池)内。拦污栅形式多样，可就地取材。一般用 8 号铅丝编织成 1cm 方格网状方形栅。周边用 6 钢筋绑扎或焊接，长与宽各 1215 crn，根据进水管 (槽)尺寸而定，埋设于进水管(槽)前面池墙内。也可用铁皮打成 1cm 圆形孔、成行排列。经济条件较差的地区，也可用竹条、木条、柳条制作成网状拦污栅。(四)进、出水管和溢流管进、出水管多采用 810cm 塑料硬管，前端位于沉沙池底以上
48、0.8m 处，末端从窖盖(地面以下 0.5m 深处)中穿人窖内 60cm，塑管前端用木塞封口，下部开口，这样可防止水流冲刷窖壁。进水槽为 C19 混凝土现场土模预制，壁厚 4cm，长 X 宽 X 高150cmX10cmX8cm，伸人窖内，前端槽口封闭，槽底留注水孔，当槽长不够时，可用 23 节连结。溢流管是为了防止窖水超蓄(夜间暴雨 )，危及水窖安全的补救措施，它可将水窖最高；水位以上的水安全排泄。一般在窖盖圈梁以下或水窖中径(缸口)处埋设 10cm 管道，多余窖水从溢流管泄人排水渠。但在平川地区排水困难，排水渠较长。出水管是埋设在窖(池)底的一种取水设施。水窖大多从窖口用机械或人力提水。有自
49、流灌溉条件的山区，利用地形高差大的优势布设自流节灌窖，可在离底 0.5m处的窖壁上布设出水管，用 10cm 的塑料硬管或钢管，出口安装闸阀。蓄水池的出口管也采用同一种形式。出水管安装时，要特别做好防渗处理，在窖(池)壁墙内布设 23 道橡胶止水环或用沥青油麻绑扎，然后用水泥砂浆将四周空隙筑实。出口闸阀处要用砖(或浆砌石)做成镇墩，防止管道晃动。北方寒冷地区冬季要将出水管覆土掩埋，其厚度根据最大冻土深度确定。当窖水中含沙量较大时，窖内出水管前端安装一节软胶管，长 23cm，与出水管径相同。进水一端用 8 号铅丝悬挂在窖内，可防止泥沙淤塞出水管，灌水时将软管下吊至水面以下 0.5m 处，即可实现自流灌溉。出水管也可结合排沙，将出水管径加大至 15cm，利用雨季来水量多的时机，引水冲沙，可大大节省窖内清淤工作量。三、蓄水工程设计施工由于各地
