邢臺縣山區雨水利用技術及分析計算

苑志濤

【摘要】：邢臺縣西部山區年降水量集中，水資源利用率低。結合該區特點，利用天然山場集蓄雨水，作為農業灌溉的水源，取得良好的效果。本文通過對該區降雨特性及時空分布分析，對利用自然山場集雨技術進行分析計算，為山區農業發展、雨水利用提供科學依據。

【關鍵詞】：自然山場；集雨工程；雨水利用技術；邢臺市山丘區

邢臺縣西部山區降雨年內變化大，而且與農作物需水時間不完全適應，汛期降雨集中，徑流占全年比重大，利用率較低。通過修建蓄水工程，攔蓄汛期雨水，為作物需要時提供灌溉水源，把天然徑流在時空上加以重新分配，充分利用雨水資源。該區利用山場集雨，為當地的農業和經濟發展發揮了重要作用，取得了良好的效果。

1、山區基本概況

邢臺縣位于河北省南部，東經113°45′～114°38′，北緯36°58′～37°22′，地處太行山東麓，地形起伏，形態復雜。自西向東依次呈現中低山、低丘壟崗和山前傾斜平原的地貌。中低山區：位于白岸、楊莊、漿水、冀家村、崇水峪、路羅、城計頭、西棗圓、將軍墓、宋家莊、西上莊、龍泉寺、北小莊、西黃村等鄉鎮，面積1290 Km2，占全縣總面積的65%。由變質巖、石英砂巖及灰巖構成，地形起伏較大，海拔500～1800m，重巒疊嶂，山坡陡峭，溝壑縱橫，切割強烈。低山壟崗：位于邢臺縣中部，在龍華、大賈鄉、談話、張安北、羊范、南石門、皇寺、會寧等鄉鎮，面積515Km2，占全縣總面積的26%，海拔高程100—300m。變質巖分布區有明顯的立狀夷平面。石英砂巖、灰巖構成低緩的低山。山前平原：位于京廣鐵路東部，面積為175Km2，約占全縣總面積的9%，包括東汪、祝村、晏家屯、于辦等鄉鎮。海拔高程45—80m。由于當地的地質條件，地理位置等因素，地下水開采困難，地表水嚴重匱乏，長期以來，山丘區農村生活飲水采用水池、旱池集蓄雨水。

2、山區降雨徑流分析計算

2.1 降雨量時空分布

全縣多年平均降水量為590.7mm。降水量的區域分布不均勻，山區大于平原。西部山區多年平均年降雨量599.4mm并有以白岸、路羅為中心的650mm以上的多雨區，平原區多年平均降雨量517.7mm。降水量的年內分配集中。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天甚至幾天之內，特別是一些大水年份，降水更加集中。降水量的年際變化很大。單站最大與最小年降水量之比，山區一般在5～9倍，平原一般在3～6倍。全縣多年面平均蒸發量為1093.4mm。平原多年平均水面蒸發量一般在1100～1200mm左右，而山區則為990～1100mm左右。縣域內的干旱指數，山丘區在1.6～2.2之間，平原區在2.2～2.9之間。

2.2 降雨量頻率計算

利用1956～2007年邢臺縣降雨量資料系列分析計算，多年平均降水量571.0mm。對年降雨量系列進行頻率計算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，頻率計算采用適線法，對于變差系數Cv值的確定，在適線中，對系列中出現的特大特小值，一般不做處理，由于年降水量相對穩定。偏差系數Cs的取值一般用Cv/Cs值來反映。

2.3 降水量年內分配計算

邢臺縣西部山區降水量具有年內非常集中的特點，全年降水量的80%左右集中在汛期（6～9月），而汛期降水又集中在在7、8月份，按多年平均計算，7、8月份降水量占全年降水量的60%，6～9月份降水量占全年降水量的78.3%。特別是一些大水年份，降雨更加集中。非汛期8個月期間的降水量僅占全年降水量的21.7%。

2.4 年徑流系數計算

根據《邢臺市水文計算手冊》中多年平均徑流系數等值線圖，求得西部山區天然狀態下年徑流系數。流域內年徑流系數分布不均勻，采用加權平均計算，根據邢臺市多年平均徑流系數等值線圖，西部山區流域內等值線分為6部分，

根據等值線圖查的數據，按上式計算出邢臺縣西部山區多年平均徑流系數為0.21。在西部淺山區，地質構造分布有寒武系、奧陶系灰巖裸漏區338.6km2，該區降水入滲系數在0.6～0.7之間，大部分降水滲入地下補充巖溶地下水，使得降雨徑流系數明顯減小，部分地段幾乎不產流。所以，在裸露巖區利用天然山場集雨受到影響。

3、天然山場單位面積集水量和蓄水工程容量計算

山區、坡地地區山高坡陡，巖石裸露，天然集雨場充足，集流效率高，且建筑材料豐富。雨水集蓄工程適應土地零星分散、建造常規水利工程難以實現的地方。在干旱的丘陵區，集雨工程也可作為一種有效的補充灌溉措施。

3.1 單位面積集水量計算

在自然降雨條件下，自然集水面的徑流產生過程十分復雜，與降雨量、降雨強度、雨型、前期土壤含水量、植被蓋度和坡度等都有關系。根據對邢臺縣西部山區降雨徑流關系分析，西部山區年降雨徑流系數為0.21，采用年降雨徑流系數作為山場集流面集流效率計算.

3.2 集水工程容積計算

山區集水工程主要包括山塘、石河堰、小水庫等類型。通常有蓄水壩、引水區和溢洪道組成。主要是攔蓄壩址上降雨徑流及溪流，作為農田灌溉的水源。壩址選擇應考慮灌溉區較近、比灌溉區位置高、引水渠短、沿線滲漏少等條件。

按照技術、經濟合理的原則 ，確定蓄水工程的容積是集水工程建設的一個重要方面。影響蓄水容積的主要因素有地形、土質條件、不同用途要求、當地經濟水平、技術能力等。

結論

利用天然山場收集雨水，集雨技術簡單易行，降雨集存系統工程投資小，工程完成后，可在不需要燃料和電力條件下提供水量，而且能適應各種復雜地形，蓄水工程規格宜大則大、宜小則小、宜方則方、宜圓則圓，便于施工和維護。

在干旱區，根據山區的特點，利用天然山場集蓄雨水，使降雨成為一種額外的水量來源。它直接來源于降雨，無污染，收集儲存后直接用于農田灌溉，為加速山區農業和經濟發展發揮重要作用。

【參考文獻】：

[1]喬光建.區域水資源保護探索與實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2007.

[2]崔毅主編.農業節水灌溉技術及應用實例[M].化學工業出版社，2005.