摘 要 人工聚集雨水应用技术研讨为“九五”国度科技攻关项目“节水农业技术研讨与示范”项目的专题之一，主要研讨应用雨水开展干旱半干旱地域农业，经过雨水聚集、存贮和高效应用，促进外地农业消费。主要取得的停顿为：确立了实验区，并对实验区所在县停止雨水集流开展静态仿真预测，提出了集流场规划设计指南，研讨了存贮雨水的水窖优化结构及其配套的防渗、污染和提水技术，确定了作物的适宜节灌方法以及相应的农业综合技术措施，树立了实验示范区。
甘肃省1988年率先在我国展开雨水集蓄应用技术研讨。研讨目的主要是为了处置乡村饮水效果，同时，统筹庭院经济的开展。该项研讨较为成功地处置了外地缺水地域的乡村饮水效果，并于1992年完成了阶段总结报告，总结报告中还对应用雨水开展农业的可行性做了一些剖析。
在上述基础上，“九五”国度科技攻关项目“节水农业技术研讨与示范”专门设立了“人工聚集雨水应用技术研讨”专题，将其研讨范围定位在应用雨水开展干旱半干旱地域农业，即经过雨水的聚集、存贮和高效应用，促进外地农业消费。依据上述思想，本专题设立雨水聚集方式与配套技术研讨、雨水存贮与污染技术研讨和聚集雨水的高效应用技术研讨三个子专题。
几年来，本专题主要以甘肃省定西县为研讨基地，经过野外调研、室内实验、野外定点观测、实验示范及少量的综合剖析等任务，取得以下主要停顿。
一、调研确立实验区，并对实验区所在县停止雨水集流开展静态仿真预测
基于甘肃怒放展雨水集蓄应用技术研讨任务较早的理想，专题首先对甘肃省集雨节灌工程的现状停止了调研。结果标明，除去投资与管理要素外，雨水聚集应用技术存在的主要效果为工程系统性差、缺乏迷信规划设计；集流场方式单一，对沉沙、过滤设备注重不够，灌溉制度研讨较为单薄；同时，坡耕地集雨技术还是空白等。
针对上述状况，我们选择在半干旱地域代表性强，外地政府、群众积极性相对较高
的甘肃省定西县作为主要研讨区域。应用系统动力学原理，首先树立了定西县雨水应用开展静态仿真模型。选择了三种方案剖析计算，即：①充沛应用现有的柏油路面等集流面，减速开展庭院及地边的混凝土面集流，以满足乡村饮水为主，适当开展节水补充灌溉；②充沛应用柏油路面和沙石路面，加快开展庭院集流面和田间人工集流面，在满足乡村饮水的同时，开展节水补灌为主；③在充沛应用现有公路面、庭院集流面的基础上，近期加快庭院集流面树立，前期则鼎力开展人工集流面，集流以农灌为主。结合实践，对定西县开展雨水应用提出建议：水窖与集流面树立同步开展，提高水窖应用率；集流工程树立应继续开展，坚持过度规模；合理规划规划水窖与集流面、集水与高效应用相结合；增强新型集流资料和窖灌设备的研制推行，促进雨水集流继续开展。
二、展开雨水聚集工程的基本参数、集流场地表处置技术研讨，提出集流场规划设计指南
首先剖析了研讨区降雨参数。经过对该地1958～1996年降雨资料剖析，发现次降雨量<5mm的降雨基本上不产流或产流甚少。为此，提出雨水聚集工程参数研讨进程中，应重点剖析日降雨量≥5mm的降雨。经过系统剖析，提出可按5年一遇最大60日≥5mm降雨量作为设计集雨水窖的规范，该降雨量略大于同频率≥5mm降雨量的50%。若以30m3作为水窖容积，关于混凝土集水面、塑料薄膜集水面等，则可容纳约140m2集水面的水量。
其次，经过野外定点观测实验，区分对HEC（与土混合比例1∶6、1∶8、1∶10）、水泥土、沙兰特油毡、混凝土、塑膜、玻璃丝油毡等６种资料的集流特征、效率停止了剖析研讨。野外实验共布设9个小区，截至1999年底已取得288场次资料，经初步剖析，以为P130是影响该地降雨集流的主要影响因子，并树立了集流效率Ｅ与P130的函数关系式。据剖析，塑膜集流效率高达80%以上；同等条件下，沥青玻璃丝油毡集流效率比塑
膜高 15%，HEC比水泥土高80%左右。为此，我们引荐ＨＥＣ、沥青玻璃丝油毡、塑膜、沙兰特油毡等４种集流资料，其每平方米造价区分为3～5元、4元、1 元及5.5元。而目前常用的混凝土每平方米造价高达18～30元。
经过上述任务，提出了集雨场规划设计指南。该指南重点论述了规划设计的义务、方法、步骤，并给出了典型集雨工程的设计实例和经济剖析。
三、研讨存贮雨水的水窖优化结构及其配套的防渗、污染和提水技术
首先，经过野外调研、总结剖析以及力学结构计算，提出应鼎力推行运用的三种水窖方式，即混凝土球形水窖、混凝土薄壳圆柱形水窖及红胶泥水窖，并给出了定型设计图纸，以及相应的施工方法与技术。同时，依据不同作物、不同降雨保证率下的需水量和集水量，确定出蓄水设备的容积。经计算，混凝土球形窖单个容积以 20～40m3为宜，混凝土薄壳圆柱形窖以40～60m3为宜，红胶泥水窖以15～40m3为宜。
其次，提出了水窖防渗抗冻技术，即采用15混凝土，抗渗标号选取S4，抗冻目的选取D50的#425以上的水泥等建材，抹面时掺入2%～5%（指占水泥重量）的防渗剂，且窖体设在空中80cm以下。
为确保水窖水质，采取了沉沙与过滤方法，给出了上述设备的定型设计方法，并停止现场观测。水窖水质经剖析标明，混凝土窖水的pH值偏高，高达9.7，其主要缘由在于水泥中析出CaHo）2所致，但4～5年后，pH均降到7.8以下，可满足灌溉需求。
针对雨水应用特点，应用市场现有的小型汽油机泵，采用软轴衔接技术，使其吸程添加4～8m，其扬程为36～42m，该机可配4～7组F-4系列或SW200系列喷头，实施喷灌作业。
四、选配适宜水窖的小型灌水机具，以作物生理需水规律为基础，研讨确定该地域主要作物的适宜节灌方法，以及相应的农业综合技术措施
首先，依据小水源的灌溉特点，选择3种提水机具，即
手压泵、汽油泵及潜水泵，并提出相应的灌水技术与方法。关于手动取水，普通宜用空中灌水方式，如点浇等；关于油动取水，可选用滴灌，抗旱坐水种、地膜穴灌及注射灌等灌水方式；关于电动取水，普通应选用喷灌、微灌技术，也可选用高效空中灌水技术，如膜上灌、膜下灌等，但不适宜于选取得浇等灌水方式。
其次，经过对玉米、小麦等作物的屡次田间小区和控制小区实验，指出定西春小麦需水与降水量之寄存在着永久的供需矛盾，生育期缺水80～160mm，停止集雨灌溉的需水关键期是拔节期，拔节期适宜的土壤水分下限为60%田间持水量。3年田间灌水实验证明，春小麦在苗期和拔节前期灌水2次，每次 10～30m3可增产23%～62%，灌水应用效率到达3.58～4.8kg/m3。玉米需水量关键期为抽宣扬花期，此阶段受水灾产18%以上。实验证明，小麦和玉米的灌水方式以膜下滴灌为优，小麦膜下滴灌单产126kg，灌水应用效率到达2.3kg/m3；玉米抽宣扬花期膜下滴灌10～30m3，较未滴灌增产25%～109%，水分应用效率到达3.25～6.88kg/m3，较露地滴灌和畦灌都高。
实验标明，定西半干旱区春小麦、玉米的集雨灌溉，普通年份滴灌1～2次，旱年灌水2～3次为宜，每次水10～20m3为宜。
最后，主要从引种挑选、掩盖、耕种栽培、间作套种和化学节水剂运用，以及田间管理等方面停止研讨，提出地膜小麦栽培规程和玉米地膜集雨补灌技术规程，以及各种单项技术措施方案。经过研讨，指出定西农田规划适宜“保夏扩秋”，合理分配作物种类；地膜小麦在普通年份增产清楚，大旱年分秸秆掩盖的节水患量更优。垄沟地膜玉米亩产可达835kg，较露地和平地膜增产27.7%和38.3%；采用地膜加滴灌，玉米和马铃薯间套亩产可达1149kg，产值 618.9元，区分较单种玉米和马铃薯产值高50%和17%。以钙赤合剂和保水剂为主的化学节水技术实验，钙赤
合剂拌种增产10%左右，保水剂玉米旁施和马铃薯穴施，以亩用量1kg为宜，区分增产22.3%和40%，投产比区分为1∶4.5和1∶13.3，是值得推行的高新技术。
五、组装配套雨水聚集应用单项技术，树立实验示范区，积极参与西部大开发，不时扩展技术的运用范围
依据调查，专题系统总结并提出了黄土高原3种水窖配置形式及相应的窖水配套技术，即峁顶光头式配置形式，路旁葡萄串式配置形式及场、院、凹地单点式配置形式，其相应的窖水高效应用技术为自压微灌、外动力加压微灌、坑灌及水肥穴灌。同时，在定西县安家坡流域实验示范区创立了坡耕地活动式集雨自压滴灌雨水高效应用实体模型。提出“上部坡地夏季种粮、春季覆膜集雨、地边打窖贮水、补灌下部作物”的一地多用，低耗高产，水保与集雨相搅缒综合配套形式。
结果标明：防渗膜集流效率到达93%，补灌新修梯田玉米亩产到达210kg，比对照区增产40%；集流场坡地覆膜后播前土壤含水量为15.43%，而对照区为12.48%，有效地坚持了土壤水分。坡地春小麦亩产166.8kg，比对照区高33.5kg，增产25.1%。
为了加大人工聚集雨水应用技术力度，在“节水农业技术研讨与示范”项目办指导、项目专家组、示范区地县乡村各级指导、专题协作单位和专题全体任务人员的配合下，本专题在甘肃定西县安家坡流域和九华沟流域、陕西富平县底店乡树立了3个实验示范区，示范了各种集流场和水窖建造技术、集雨补灌运用滴灌、喷灌、微灌、点浇和坐水种等节水灌溉和抗旱补灌技术。包括小麦、玉米、谷子等作物，以及果树和大棚蔬菜，合计示范推行面积167hm2，增产效益清楚。决议西县安家坡流域和九华沟流域集雨节灌水窖878眼，补灌农田133hm2，亩产粮食平均300kg，较大田对照增产90%，补灌水分应用效率到达2kg/m3以上。本专题已到达和超额完成攻关合同的目的义务。