邢台县水土保持雨水集蓄利用探讨
孔玉红
【摘要】本文通过邢台县水资源现状及典型区的水土保持集蓄水利用情况分析，提出了雨水集蓄水利用的方法，论述了对解决山丘区缺水的效益。
【关键词】雨水资源；集水工程；生态治理模式；节水灌溉技术お
The Xing set county water and soil conservation rain water gather Xu to make use of a study
Kong Yu—hong
（The Xing bridge east area water in the set City duty bureauXingtaiHebei054001）
【Abstract】This text gather to retain water to make use of a circumstance analysis through the water and soil conservation of the resources present condition of the Xing set county water and typical model area， put forward rain water to gather to retain water the method for make use of and discussed to the performance which solve hillock area water shortage.
【Key words】Rain water resources；Gather water engineering；The ecosystem manage mode；Stanza water irrigation techniqueお
1. 水资源利用情况分析
1.1气象水文。
全县多年平均降水量为590.7mm，50%、75%、95%的降水量分别为567.1mm，431.2mm及283.5mm。降水量的区域分布不均匀，山区大于平原。西部山区多年平均年降雨量599.4mm并有以白岸、路罗为中心的650mm以上的多雨区，平原区多年平均降雨量517.7mm。降水量的年内分配集中。全年降水量75～80%集中在6～9月的汛期，而汛期降水量又主要集中在7月中、下旬至8月上、中旬的30天甚至几天之内，特别是一些大水年份，降水更加集中。降水量的年际变化很大。单站最大与最小年降水量之比，山区一般在5～9倍，平原一般在3～6倍。全县多年面平均蒸发量为1093.4mm。平原多年平均水面蒸发量一般在1100～1200mm左右，而山区则为990～1100mm左右。县域内的干旱指数，山丘区在1.6～2.2之间，平原区在2.2～2.9之间。
1.2水资源量情况。
（1）地表水资源情况：全县多年平均径流深131.8mm，径流量25706万m3，P=50%多年平均径流深105.4mm，径流量20561万m3；P=75%多年平均径流深55.4mm，径流量10794万m3，P=95%多年平均径流深15.8mm，径流量3084万m3。多年平均入境量为2409万m3，0%，75%和95%保证率入境量分别为1674万m3，723万m3和145万m3，变差系数CV为0.97，偏差系数为2CV。多年平均出境水量为8297.8万m3，其中朱庄水库北干渠供给沙河市农业用水量1703.7万m3，南干渠引水量1576.7万m3，河道放水5017.4万m3。ィ2）地下水资源情况：邢台县地下水资源量为24455.6万m3。
2. 研究区年可集水量计算
研究区位于河北省南部太行山深山区的前南峪东沟，面积376hm2，干旱地区的全年可集水量参数指标是雨水积蓄利用技术的重要常数，雨水积蓄利用工程的规划和设计要根据全年可集水量确定。该区多年平均降水量610.3mm，研究区面积376hm2，根据与附近流域植被相近的小流域实验站资料分析成果[1]，降雨径流系数为0.33，研究区全年可集水量计算公式为：
W=K×H璸×R（1）
式中：W为流域全年可集水量，万m3；K为单位换算系数；Hp为流域内设计频率为p的年降水量（mm），对雨水集蓄来说，P一般取50%（平水年）和75%（枯水年）；R为年降雨径流系数，以小数表示。式（1）中的Hp，按下式计算：
H璸 =K璸×H（2）
式中：K璸为设计降雨年的模比系数（从皮尔逊Ⅲ型K璸值表查得，其中Cv由Cv等值线图查得，根据本区降水特点，采用Cs=2Cv）；H为多年平均面降水量，mm。
根据该区1964年～2005年降水资料系列进行频率计算，计算出不同保证率降水量和研究区可集水量，计算成果见表1。
表1研究区不同保证率可集水量计算成果表
保证率 降水量ぃ╩m） 径流系数 可集水量ぃㄍ騧3）
P=20%（丰水年） 848.3 0.33 105.3
P=50%（平水年） 555.4 0.33 68.9
P=75%（枯水年） 378.4 0.33 47.0
P=95%（干旱年） 195.3 0.33 24.2
多年平均 610.3 75.7
通过对流域可集水量计算，平水年可集水量为68.9万m3，枯水年可集水量为47.0万m3。研究区内通过修筑梯田等措施，耕地面积为40 hm2。按平水年计算，耕地的可利用水资源率为17 225m3/hm2。合理安排蓄水工程的位置和容量，能满足生态沟灌溉用水需求。
3. 生态沟集水用水模式研究
在该研究区，降雨在时间和空间的分配上是极不均匀的，而将有限的降雨径流蓄存起来，为农作物需水时提供水源，可以调节该区降雨在时空上分布不均的矛盾。
3.1研究区集雨工程与集水模式分析。
降雨径流被聚集储备，就变为可利用的水资源，随着生产的需要，在时空上再分配。如何提高储备水源的存储量，是雨水资源开发利用体系中的重要内容。项目区汇流蓄水采用三种汇流技术，即汇集异地降雨利用技术、雨水资源时空调节技术和浅层地下水利用技术等，可最大限度拦截和控制雨水资源。
3.1.1汇集异地降雨利用技术。
采取工程措施将无农作物生长地面上的降雨汇集起来，用于有农作物的土地上，以期达到降水资源的高效利用。用做对农作物在一定时期一定量的补充灌溉，以改善作物生长的局部资源环境，实现局部条件的优化。
在该研究区的上游，采用自然坡面集流→汇流沟汇流→沉沙池过滤→水窑蓄水的模式。在该区的上游，山场面积全部是天然林，在山场的底部坡面集流可为下游用水形成自然高差。当地利用山区现有的沙石料，因地制宜，就地取材。水窑的大小根据地形、地质条件和用水量确定，利用自然坡面集流，分散建窑，实现高水低用，以用定需的目的使下游梯田就近用水[2]。
水窑位置应选择在产流汇流条件好的地段。该生态沟水窑全部设置在环山公路两侧，公路的排水沟汇集上游径流。在公路的内侧开挖排水沟，宽0.6m，深0.5m。排水沟与水窑连通。建造水窑的材质，全部采用水泥和岩石浆砌。规格：直径4m，深4m，圆形，墙厚50cm，底厚30cm，容积一般在50 m3。在该区天然林山坡的底部，全部建造水窑蓄水集雨工程。
3.1.2雨水资源时空调节技术。
山坡水土保持工程的作用在于改变小地形，防治坡地水土流失，将雨水一部分拦蓄下渗，减少坡面径流，增加作物、林果等可利用的土壤水分。同时，将未能就地拦蓄的坡面径流引入小型蓄水工程，集中使用。山坡水土保持工程措施主要有梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶、山坡截流沟等。沟道治理工程的作用在于防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张，减缓沟床纵坡，提高侵蚀基准面，调节洪峰流量，减小山洪或泥石流的固体物质的含量。沟道治理工程措施主要有沟头防护工程、谷坊、拦沙坝、沟道护岸工程等。为防止水土流失，在生态沟内因地制宜建设山坡水保工程和沟道治理工程。
水平台田：是坡耕地拦蓄降雨径流的最佳途径和方法。坡耕地修成水平梯田后，微地形发生质的变化，由倾斜的坡地变为平地，坡长截短，坡面径流线被分割，坡面径流不复存在，不产生水土流失，同时梯田还能拦蓄相应面积的降雨。前南峪生态沟治理中，在15～20度的石质坡面及沟道两侧，按防御50年一遇的洪水标准设计。水平台田长度和宽度根据山坡的自然地质而定，要求等高程水平线，一般台田宽5～8m，活土层厚度1.5～2m。台田外沿采用块石垒筑，呈锲状形，下底宽0.8m，上顶宽0.4m，并高出台田0.3m。台田内侧设排水沟，上下台田呈带状排列。在梯田内有能蓄和能排的边沟和内沟，成片梯田中有坡面排水体系，可及时排走过多的降水，保护梯田安全。
4. 雨水利用供水模式分析
需水量根据节水灌溉方式和田间种植作物情况而定。常用参数有：净灌水定额、年灌溉次数、灌溉面积灌溉水利用系数、用水量等。目前，根据前南峪生态沟的特点，节水灌溉方式主要有微喷灌溉、滴灌和管灌等，按节水灌溉要求，微喷灌溉水定额为220～280m3/hm2，灌溉水利用系数为0.85；滴灌灌溉水定额为150～185 m3/hm2，灌溉水利用系数为0.9。
根据节水用水规划，不同蓄水形式的蓄水工程，按照蓄水量设计期灌溉面积。灌溉面积按下式计算：
A=W×η M×n （3）
式中：A——有效灌溉面积，hm2；W——蓄水工程蓄水量，m3；η——灌溉水利用系数；M——不同节水灌溉方式的灌溉水定额，m3/hm2；n——年灌溉次数。
5. 结论
该区在没有外来水源的条件下，大气降水是唯一水源，水资源是制约发展的瓶颈。搞好雨水利用，是解决该区水源、促进经济发展的基础性工作。
山区雨水利用，首先要搞好小流域水土保持的治理工作。水土保持做不好，不仅影响水利工程的使用年限，也影响土地的使用。
通过对生态沟治理，流域土壤侵蚀模数降低到200t/（Km2·a）以下，防洪拦沙效率达86.00%以上，林木覆盖率达90.70%，植被覆盖度达到94.60%以上，耕地灌溉率达91.7%，流域生态环境得到彻底改善。
在山区，建设稳定的蓄水工程，充分利用蓄水工程拦蓄雨水，既改变当地的生态环境，又促进经济的发展。前南峪生态沟水经过综合治理，具有明显的生态、经济和社会效益，成为邢台县乃至全省、全国山区雨水利用和水土流失治理的样板工程。
参考文献
[1]乔光建.区域水资源保护探索与实践[M]，北京：中国水利水电出版社，2007. 63～70.
[2]李国正，苏晓红，等.河北省“非常规水资源”现状、潜力分析及对策[J].水资源保护，2005（3）：58～60.
[3]崔毅.农业节水灌溉技术及应用实例[M]，化学工业出版社，2005. 181～207.
【摘要】本文通过邢台县水资源现状及典型区的水土保持集蓄水利用情况分析，提出了雨水集蓄水利用的方法，论述了对解决山丘区缺水的效益。
【关键词】雨水资源；集水工程；生态治理模式；节水灌溉技术お
The Xing set county water and soil conservation rain water gather Xu to make use of a study
Kong Yu—hong
（The Xing bridge east area water in the set City duty bureauXingtaiHebei054001）
【Abstract】This text gather to retain water to make use of a circumstance analysis through the water and soil conservation of the resources present condition of the Xing set county water and typical model area， put forward rain water to gather to retain water the method for make use of and discussed to the performance which solve hillock area water shortage.
【Key words】Rain water resources；Gather water engineering；The ecosystem manage mode；Stanza water irrigation techniqueお
1. 水资源利用情况分析
1.1气象水文。
全县多年平均降水量为590.7mm，50%、75%、95%的降水量分别为567.1mm，431.2mm及283.5mm。降水量的区域分布不均匀，山区大于平原。西部山区多年平均年降雨量599.4mm并有以白岸、路罗为中心的650mm以上的多雨区，平原区多年平均降雨量517.7mm。降水量的年内分配集中。全年降水量75～80%集中在6～9月的汛期，而汛期降水量又主要集中在7月中、下旬至8月上、中旬的30天甚至几天之内，特别是一些大水年份，降水更加集中。降水量的年际变化很大。单站最大与最小年降水量之比，山区一般在5～9倍，平原一般在3～6倍。全县多年面平均蒸发量为1093.4mm。平原多年平均水面蒸发量一般在1100～1200mm左右，而山区则为990～1100mm左右。县域内的干旱指数，山丘区在1.6～2.2之间，平原区在2.2～2.9之间。
1.2水资源量情况。
（1）地表水资源情况：全县多年平均径流深131.8mm，径流量25706万m3，P=50%多年平均径流深105.4mm，径流量20561万m3；P=75%多年平均径流深55.4mm，径流量10794万m3，P=95%多年平均径流深15.8mm，径流量3084万m3。多年平均入境量为2409万m3，0%，75%和95%保证率入境量分别为1674万m3，723万m3和145万m3，变差系数CV为0.97，偏差系数为2CV。多年平均出境水量为8297.8万m3，其中朱庄水库北干渠供给沙河市农业用水量1703.7万m3，南干渠引水量1576.7万m3，河道放水5017.4万m3。ィ2）地下水资源情况：邢台县地下水资源量为24455.6万m3。
2. 研究区年可集水量计算
研究区位于河北省南部太行山深山区的前南峪东沟，面积376hm2，干旱地区的全年可集水量参数指标是雨水积蓄利用技术的重要常数，雨水积蓄利用工程的规划和设计要根据全年可集水量确定。该区多年平均降水量610.3mm，研究区面积376hm2，根据与附近流域植被相近的小流域实验站资料分析成果[1]，降雨径流系数为0.33，研究区全年可集水量计算公式为：
W=K×H璸×R（1）
式中：W为流域全年可集水量，万m3；K为单位换算系数；Hp为流域内设计频率为p的年降水量（mm），对雨水集蓄来说，P一般取50%（平水年）和75%（枯水年）；R为年降雨径流系数，以小数表示。式（1）中的Hp，按下式计算：
H璸 =K璸×H（2）
式中：K璸为设计降雨年的模比系数（从皮尔逊Ⅲ型K璸值表查得，其中Cv由Cv等值线图查得，根据本区降水特点，采用Cs=2Cv）；H为多年平均面降水量，mm。
根据该区1964年～2005年降水资料系列进行频率计算，计算出不同保证率降水量和研究区可集水量，计算成果见表1。
表1研究区不同保证率可集水量计算成果表
保证率 降水量ぃ╩m） 径流系数 可集水量ぃㄍ騧3）
P=20%（丰水年） 848.3 0.33 105.3
P=50%（平水年） 555.4 0.33 68.9
P=75%（枯水年） 378.4 0.33 47.0
P=95%（干旱年） 195.3 0.33 24.2
多年平均 610.3 75.7
通过对流域可集水量计算，平水年可集水量为68.9万m3，枯水年可集水量为47.0万m3。研究区内通过修筑梯田等措施，耕地面积为40 hm2。按平水年计算，耕地的可利用水资源率为17 225m3/hm2。合理安排蓄水工程的位置和容量，能满足生态沟灌溉用水需求。
3. 生态沟集水用水模式研究
在该研究区，降雨在时间和空间的分配上是极不均匀的，而将有限的降雨径流蓄存起来，为农作物需水时提供水源，可以调节该区降雨在时空上分布不均的矛盾。
3.1研究区集雨工程与集水模式分析。
降雨径流被聚集储备，就变为可利用的水资源，随着生产的需要，在时空上再分配。如何提高储备水源的存储量，是雨水资源开发利用体系中的重要内容。项目区汇流蓄水采用三种汇流技术，即汇集异地降雨利用技术、雨水资源时空调节技术和浅层地下水利用技术等，可最大限度拦截和控制雨水资源。
3.1.1汇集异地降雨利用技术。
采取工程措施将无农作物生长地面上的降雨汇集起来，用于有农作物的土地上，以期达到降水资源的高效利用。用做对农作物在一定时期一定量的补充灌溉，以改善作物生长的局部资源环境，实现局部条件的优化。
在该研究区的上游，采用自然坡面集流→汇流沟汇流→沉沙池过滤→水窑蓄水的模式。在该区的上游，山场面积全部是天然林，在山场的底部坡面集流可为下游用水形成自然高差。当地利用山区现有的沙石料，因地制宜，就地取材。水窑的大小根据地形、地质条件和用水量确定，利用自然坡面集流，分散建窑，实现高水低用，以用定需的目的使下游梯田就近用水[2]。
水窑位置应选择在产流汇流条件好的地段。该生态沟水窑全部设置在环山公路两侧，公路的排水沟汇集上游径流。在公路的内侧开挖排水沟，宽0.6m，深0.5m。排水沟与水窑连通。建造水窑的材质，全部采用水泥和岩石浆砌。规格：直径4m，深4m，圆形，墙厚50cm，底厚30cm，容积一般在50 m3。在该区天然林山坡的底部，全部建造水窑蓄水集雨工程。
3.1.2雨水资源时空调节技术。
山坡水土保持工程的作用在于改变小地形，防治坡地水土流失，将雨水一部分拦蓄下渗，减少坡面径流，增加作物、林果等可利用的土壤水分。同时，将未能就地拦蓄的坡面径流引入小型蓄水工程，集中使用。山坡水土保持工程措施主要有梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶、山坡截流沟等。沟道治理工程的作用在于防止沟头前进、沟床下切、沟岸扩张，减缓沟床纵坡，提高侵蚀基准面，调节洪峰流量，减小山洪或泥石流的固体物质的含量。沟道治理工程措施主要有沟头防护工程、谷坊、拦沙坝、沟道护岸工程等。为防止水土流失，在生态沟内因地制宜建设山坡水保工程和沟道治理工程。
水平台田：是坡耕地拦蓄降雨径流的最佳途径和方法。坡耕地修成水平梯田后，微地形发生质的变化，由倾斜的坡地变为平地，坡长截短，坡面径流线被分割，坡面径流不复存在，不产生水土流失，同时梯田还能拦蓄相应面积的降雨。前南峪生态沟治理中，在15～20度的石质坡面及沟道两侧，按防御50年一遇的洪水标准设计。水平台田长度和宽度根据山坡的自然地质而定，要求等高程水平线，一般台田宽5～8m，活土层厚度1.5～2m。台田外沿采用块石垒筑，呈锲状形，下底宽0.8m，上顶宽0.4m，并高出台田0.3m。台田内侧设排水沟，上下台田呈带状排列。在梯田内有能蓄和能排的边沟和内沟，成片梯田中有坡面排水体系，可及时排走过多的降水，保护梯田安全。
4. 雨水利用供水模式分析
需水量根据节水灌溉方式和田间种植作物情况而定。常用参数有：净灌水定额、年灌溉次数、灌溉面积灌溉水利用系数、用水量等。目前，根据前南峪生态沟的特点，节水灌溉方式主要有微喷灌溉、滴灌和管灌等，按节水灌溉要求，微喷灌溉水定额为220～280m3/hm2，灌溉水利用系数为0.85；滴灌灌溉水定额为150～185 m3/hm2，灌溉水利用系数为0.9。
根据节水用水规划，不同蓄水形式的蓄水工程，按照蓄水量设计期灌溉面积。灌溉面积按下式计算：
A=W×η M×n （3）
式中：A——有效灌溉面积，hm2；W——蓄水工程蓄水量，m3；η——灌溉水利用系数；M——不同节水灌溉方式的灌溉水定额，m3/hm2；n——年灌溉次数。
5. 结论
该区在没有外来水源的条件下，大气降水是唯一水源，水资源是制约发展的瓶颈。搞好雨水利用，是解决该区水源、促进经济发展的基础性工作。
山区雨水利用，首先要搞好小流域水土保持的治理工作。水土保持做不好，不仅影响水利工程的使用年限，也影响土地的使用。
通过对生态沟治理，流域土壤侵蚀模数降低到200t/（Km2·a）以下，防洪拦沙效率达86.00%以上，林木覆盖率达90.70%，植被覆盖度达到94.60%以上，耕地灌溉率达91.7%，流域生态环境得到彻底改善。
在山区，建设稳定的蓄水工程，充分利用蓄水工程拦蓄雨水，既改变当地的生态环境，又促进经济的发展。前南峪生态沟水经过综合治理，具有明显的生态、经济和社会效益，成为邢台县乃至全省、全国山区雨水利用和水土流失治理的样板工程。
参考文献
[1]乔光建.区域水资源保护探索与实践[M]，北京：中国水利水电出版社，2007. 63～70.
[2]李国正，苏晓红，等.河北省“非常规水资源”现状、潜力分析及对策[J].水资源保护，2005（3）：58～60.
[3]崔毅.农业节水灌溉技术及应用实例[M]，化学工业出版社，2005. 181～207.
