雨水集蓄利用工程技术规范标准.docx

1、雨水集蓄利用工程技术规范标准雨水集蓄利用工程技术规范1总则 102在我国,建设雨水集蓄利用工程的重点地区是西北、华北的半干旱缺水山区、西南石灰岩溶地区和石山区以及海岛和沿海地区。这些地区的共同特点是：严重缺乏 或季节性缺乏地表水和地下水资源；多为山区、沟壑纵横,引水、输水条件十分困难；居住分散,适宜利用就地资源,分散开发；贫困、不发达。例如,西北、华北许多山区,地表水、地下水十分缺乏,不仅农业生产靠天吃饭,人畜用水也严重不足。西南山区虽然全年降雨比较充沛,但分布不均；区内河谷深切,水资源难以开采；石灰岩裸露、岩溶发育、保水性很差；因而经常发生季节性干旱。我国沿海的石质丘陵山区及海岛由于缺乏淡水

2、资源,引水工程的修建比较困难,也迫切需要建设雨水集蓄利用工程。关于规定雨水集蓄利用工程多年平均降水量适用下限的依据,主要是考虑如果降水量太小,所需要的集流工程规模就较大,工程费用也随着增加,将会造成技术不可行和工程不经济。根据调查,我国开展雨水集蓄利用的地区中,以XX省的靖远县 和会宁县、XX自治区的伊克昭盟和XX回族自治区的宁南山区的降水量最小。XX靖远多年平均降水量为200250mm,雨水集蓄利用主要用于解决人畜用水困难,用于灌溉的很少。会宁北部年降水量为250300mm,除了解决人畜用水外,也进行集雨灌溉。XX自治区伊克昭盟降水量多数大于300mm,最少的地方降水量也在250mm以上。X

3、X的雨水集蓄利用工程分布在宁南山区,那里的降水量多数在300mm以上。因此本条规定了雨水集蓄利用工程的适宜降水量下限为250mm,是符合我国雨水集蓄利用工程的实际的。 105本规范引用的其它规范主要包括：SL10395微灌工程技术规范,GBJ8585 喷灌工程技术规范,SDJ20782水工混凝土施工规范,JGJ/T98-96砌筑砂浆配合比设计规程,GB749-85生活饮用水卫生标准,CECS82：96农村给水设计规范,GB50288-99灌溉与排水工程设计规范等。3规划31一 般 规 定311为保证雨水集蓄利用工程的科学决策,使这项工作能够得到健康发展,切实发挥效益,搞好县含县以上的发展规划、

4、合理制定各项规划指标、做好区域性的工程布局是十分必要的。规划主要是区域性规划,因此本节的规定主要适用于对县及县以上各级的要求。312对雨水的利用既要有效,又应有一定的限度。只有这样,才能保证雨水资源的合理开发利用。根据估算,我国近年来已建成的雨水集蓄工程利用的雨水占这些地区雨水总资源量的比例还不到1。按照有关省自治区、直辖市的发展规划,在今后10年内,雨水资源的利用率也不会超过总量的23。33供水标准的确定331供水标准的确定主要考虑了雨水集蓄利用工程的技术可行性和国家及群众的承受能力。由于雨水集蓄利用工程所能提供的水量很有限,只能有限度地满足各方面的用水需求。供水标准定的过高,必然加大雨水集

5、蓄利用工程的规模,使有限的国家资金不能在更大的范围内发挥作用,群众也难以承受过多的自筹资金和劳力投入。比较合理的做法是在目前先解决群众紧迫的生存问题,并为生产发展创造一定的基础条件,使群众能在今后依靠自身的力量,逐步提高供水标准。生活供水包括了人的饮水、盥洗和其他生活用水需求。目前我国有关部门和地区对生活供水标准的规定见表1。表1中,1栏中、类地区为北方地区,、类地区为南方地区,类地区部分为北方地区,部分为南方地区。从表1中可以看到,各省自治区规定的雨水集蓄利用工程生活用水标准范围,北方半干旱地区各省自治区为1030Ld,南方为1545Ld。本规范的规定基本符合这些要求。这些标准虽然比有关规范

6、和手册中所确定的有室内卫生设备情况下的供水标准要低得多,但是是符合开展雨水集蓄利用的地方严重缺水的现状和居民目前的用水水平的实际情况的。此外,南方降雨比北方大得多,对不同降雨量地区规定不同的供水标准是适宜的。根据以上的标准和资料,本规范在表331中对南北方分别作出了生活用水标准的规定。在执行表331的规定时,应根据所在地区降雨量的多少、建设雨水集蓄利用工程的难易程度和适宜规模,决定所采用的生活供水标准。表1我国有关部门和地区对生活供水标准的规定编号资料名称供水标准Ld人1水利部农村水利司主编：供水工程规划、类地区 2035,、类地区 3050,本地区 20402全国乡镇供水20XX发展规划集中

7、龙头供水 40CECS 82：96农村给水设计规范集中龙头最高日用水 2050全国爱委会办公室编：中国农村给水工程规划设计手册集中龙头最高日用水 2050DB 62T4951997XX省雨水集蓄利用工程技术标准平水年10,特殊干旱年6XX自治区 DB15T3522000半干旱丘陵山区集雨节水灌溉工释技术规范30DB6VT1981998XX回族自治区水窖工程技术标准平水年10,特殊干旱年6XX省集雨窖灌农业工程建设技术指导手册平水年15,特殊干旱年8XX省东部干旱山区集雨利用工程建设技术指导手册1025XX川北大样板解决人畜饮水和旱山村保苗用水规划提纲45XX省渴望工程规划报告1540 332由

8、于雨水集蓄的数量有限,为了使雨水资源能得到最有效的利用,应当采用非充分灌溉和限额灌溉的原则和方法。只限于在作物最需水的关键期补水灌溉；在水量上,采用比常规灌溉小得多的灌水定额。根据对我国雨水集蓄利用工程的实际调查,西北和华北半干旱地区进行的集雨节灌,包括下种时的保苗水和作物生长期的灌水,一般只有23次。采用的灌溉方法绝大多数是人工点浇、坐水种、手持软管浇灌、地膜穴灌等十分省水的方法,个别也有用滴灌和简易渗灌的。灌水定额普遍很低,点浇、坐水种、地膜穴灌每亩灌一次水仅为36,滴灌一次1015。全生长期实际灌溉定额也可以从一定容积的蓄水工程所灌溉的面积来估计。XX、XX、XX一般一口30的水窖可以给

9、1亩地灌23次水。考虑水窖的渗漏,每亩地大约供水25左右。在这样低的灌溉供水条件下,虽然产量还不能达到高产,但其增产、稳产的作用却十分显著。据XX省的经验,正常年增产约40,旱年也能保持一定的产量。同时,采用这种非充分灌溉的方法,水分生产率单位灌溉水量增加的产量或价值很高。一般均在2kg以上,有的甚至可达到6kg。因此,采用非充分灌溉的方法,使有限的集蓄雨水多灌一些地,可以大大提高雨水集蓄利用工程的总体灌溉效益。利用集蓄的雨水给水稻田灌溉,在XX和广西等省自治区已得到了较广泛的应用。根据在XX省习水县所作的典型调查,一般1亩稻田生长期,约补水250。据广西壮族自治区的资料,5070的水池可以灌

10、1亩稻田,按复蓄4次计算,则灌溉水量与XX的数据相近。根据以上资料,确定了表3321中的参数。养殖业的供水标准是根据各地的经验确定的。34工程规模的确定341关于生活供水保证率,CECS 82：96规定,选择地表水为水源时,其枯水期的保证率不得低于90。全国爱委会办公室主编的中国农村给水工程规划设计手册中也作了同样的规定。在XX和XX的地方法规中,规定生活用水保证率为95,但同时又规定在特殊干旱年95年的供水标准可降为正常年份的60。而根据这两个省自治区的水文资料,降雨年变差系数v值一般在020025。按照该v值计算得出,保证率95的降雨量大于50年的降雨量的06倍,因此实际上雨水集蓄工程的规

11、模不控制在特殊干旱年。因此本规范采用了CECS 82：96的规定,即生活供水保证率采用90。灌溉保证率根据GB50288-99 灌溉与排水工程设计规范的规定,对干旱地区或水资源紧缺地区以旱作为主的,设计保证率取5075；水为主的,取7080。开展雨水集蓄利用的地区属水资源特别紧缺的地区。因此本规范对灌溉供水保证率取5075,基本符合GB5028899规定。我国现行规范、标准中,对养殖业和农村小型加工业供水保证率尚没有有关的明确规定。仅CECS 82： 96规定供水能力应包括养殖及乡镇工业,因此这两种行业的供水保证率也应取90。考虑到雨水集蓄利用工程的供水范围主要是人畜用水和节水灌溉用水,养殖和

12、加工业只能有限度的满足。为了不使集雨工程规模加大很多,对养殖和农村加工业的供水保证率,本规范分别采用了75和7590,与CECS82：96虽有一定差距,但是是符合雨水集蓄利用工程的实情的。确定集流面面积时需要有集流面的全年平均集流效率。年平均集流效率即径流系数原则上应根据多年降雨系列或选用平水、湿润和干旱典型年的降雨系列进行模拟计算确定。这样做需要有场次降雨资料和各类下垫面集流效率与降雨特性场次降雨量和降雨强度,以及雨前下垫面湿度、集流面坡度等因素之间关系的试验资料。目前我国已鉴定的科研成果中,仅XX省和XX自治区提供了这方面的资料。XX省根据试验提出了场次集流效率与降雨特性和雨前下垫面湿度之

13、间的相关关系方面的成果。该省还根据代表多年平均降水量为200300、300400、400500mm地区、保证率为50、75和95的典型年的次降雨资料计算了8种不同材料下垫面的全年集流效率,成果见表2。XX的试验研究也提供了年集流效率的数据,见表3。此外,XX省渴望工程规划报告提出的降雨利用系数,透水平坦地面为03,天然不透水山坡为0607,较好的屋面和人工集雨坪为08。广西壮族自治区水利厅提供的数据见表4。表2不同集流面在不同降水量地区不同典型车全年平均集流效率多年平均降水量mm保证率混凝土水泥瓦水泥土塑膜覆砂机瓦屋面青瓦屋面黄土夯实自然土坡40050050807553465040258757

14、9744545483823795766941363931196300400508075524649402687578724641423421795756740343729175200300507871474141342067575664034342817595736233283024134 注本表摘自XX省雨水集蓄利用工程技术标准表2。表3不同降水条件下各种集流面年平均集流效率降水量mm荒坡硬路面二合土或三合土水泥土面塑膜面20003303904404705225003035 04042047 30003404045048053350031036 04104404840003404045048

15、053450048056064068075 注本表根据XX半干旱丘陵山区集雨节水灌溉工程试验示范与推广技术成果报告表610中数据换算而得。表4广西天然坡面集雨效率与多年平均降水量关系多年平均降雨量mm1200140016001800集雨效率03504503805004206046065根据上述资料,本规范在表3412中提出了不同材料集流面的年集流效率这项参数,作为计算集流面面积时的依据。公式3411是计算一种用途的雨水集蓄利用工程集流面面积的公式。因为不同用途的工程供水保证率不同,当一个工程有几种用途时,应采用不同保证率的降雨量分别计算不同用途所需的各类集流面的面积,再把同类型集流面各种用途所

16、需面积相加,即得到该类型集流面的总面积。342蓄水工程所需容积的计算,原则上应与一般水库调节计算的方法相同。但雨水集蓄利用工程的来水应根据次降雨过程和集流效率与降雨特性的关系进行模拟计算,而且应当采用长降雨系列或多个典型年资料进行,不仅需要试验资料,而且计算也比较繁琐,要在面广量大的雨水集蓄利用工程的规划中普遍采用是不现实的。因此本条提出了采用简化的容积系数法。容积系数定义为在不发生弃水又能满足供水要求的情况下,需要的蓄水容积与全年供水量的比值。确定公式342中的系数K时,主要依据下列数据资料：XX省水利科学研究所曾对以灌溉为目的的雨水集蓄利用工程的蓄水容积进行过调节计算,结果是旱作条件下,该

17、系数为06；北方半干旱地区一些省自治区的经验,为解决人畜用水困难,需要从雨水集蓄利用工程供水的时间约为10个月。则容积系数为083；南方确定蓄水容积时,常按照连续供水80120d设计,则容积系数为022033；南方一些省自治区的经验,复蓄次数34次,相当于容积系数为025033；根据上面一些分析并考虑一定余地,本规范对不同地区的容积系数作了规定。343旱窖和旱窑指土质地区水窖与水窑上部不蓄水的部位。由于水窖和水窑大多位于黄土地区,为防止黄土湿陷,对顶盖只用粘土或水泥砂浆防渗的水窖,应限制其蓄水水位不得超过拱顶的起拱线。采用水泥混凝土顶盖的水窖,可以允许在拱顶部分蓄水,但应有一定的安全超高,寒冷

18、地区还应考虑防冻要求。土层中的水窑拱部一般都利用黄土本身的自稳性能不加护砌,或采用粘土或水泥砂浆防渗。此时拱的部位也不宜蓄水。本条水池超高值系各地经验数据。 35工程布置353由于生活用水水质要求较高,一般应当用集流水质较好的硬化集流面包括屋面。但硬化集流面面积通常比较有限,应首先满足生活用水系统。同时,生产供水系统一般布置在田间地头,为减少担水劳力,也不宜与生活用水系统放在一起。但在庭院旁饲养的牲畜用水,为方便起见,可以与家庭生活用水系统一起布置。4设计41集流工程412本条所说的应尽量利用的人工设施指表面渗透性较低并可以用作雨水集流的各类工程或设施,如瓦屋面、公路路面、乡村道路、学校操场、

19、场院等。湿润地区的自然坡面集流效率比较高,是当地主要的集流面。半干旱区自然坡面虽然集流效率很低,但由于地广人稀,可以用来集雨的荒山坡较多,因此也可加以利用。414根据XX、XX等地实践,塑料薄膜在裸露条件下,一般使用2、3个月或一茬作物生长期后就要更换。为降低成本,大多采用农用地膜或棚膜。而埋藏式塑料薄膜使用期较长,一般宜采用厚度较大的聚氯乙烯或聚乙烯薄膜。415在屋顶集流系统中,采用铁皮接水槽和落水管虽然可以减少水溅落损失,但费用较高。XX等省自治区的经验,为满足集流量的要求,往往在庭院内铺混凝土,此时,可把屋檐下的混凝土地面做稍微凹下去一些,以汇集和输送水,这样不会造成水的损失,而代价较低

20、,故宜加以提倡。 42蓄水工程421蓄水工程的形式选择不仅与地形、基土条件和用途有关,而且和当地群众的经验和习惯有很大关系。我国西北和华北的黄土和黄土类土直立稳定性较好,利用这些特点,群众采用水窖和水窑这种建筑材料用量较少的蓄水工程形式已有几百年的历史。水窖和水窑以及地下埋藏式水池的形式也便于集中地面径流、减少蒸发和保持水质。因此用作生活供水时,多用水窖。在XX农村中,经济比较发达,常常结合楼房的建造,在楼的上层修建钢筋混凝土水池；或在房屋旁设置预制铁丝网水泥水罐,每个容积一般为2左右。水罐和房内钢筋混凝土水池单位蓄水量的造价都比较贵,但可以搞成自来水,使用方便。西南地区没有冻结问题,用于灌溉

21、时,开敞式水池比较普遍。因此,在选择蓄水工程形式时,要充分考虑自然和社会经济条件、用途和当地习惯等因素。423本条主要规定了蓄水工程的防渗和结构方式以及从安全出发对不同窖型的尺寸限制。蓄水工程应满足渗漏小、安全蓄水和具有一定使用年限的要求。我国西北和华北地区劳动群众有着丰富的打窖经验。传统水窖采用的粘土胶泥防渗在长期运行中证明是十分有效的。但粘土防渗施工比较复杂,各个环节要求十分严格,费工而且费时。20世纪80年代以来,我国发展了水泥砂浆薄壁水窖,施工大大简化,质量比较容易保证,经过实践检验,防渗效果也比较理想。混凝土也是一种优良的防渗材料。因此,本条规定的几种防渗方式可以满足水窖防渗的要求。

22、关于结构安全,一般讲,作为微型蓄水工程的水窖,当采用混凝土做其顶部、窖壁和底的支护时,结构应是安全的。问题是采用薄壁水泥砂浆或粘土水窖和顶部及底采用混凝土、窖壁采用砂浆或粘土层时,水窖的结构安全是否有保障。我国旱区劳动群众使用粘土窖已有几百年的历史。根据调查,目前我国西北地区还留存有清朝时修建的水窖。这主要是由于黄土具有在干燥条件下开挖成垂直凌空面而不坍塌的特性。只要做好防渗,同时土质又比较密实,则粘土窖可以长期安全运行。为了使水窖结构安全性有充分的保证,本条规定了顶部宜用混凝土或砌砖拱,以承受上部填土和活荷载。对窖壁则吸取了群众的经验,采用薄壁水泥砂浆防渗。只要保证砂浆施工质量,并对窖壁表土

23、进行夯击密实,薄壁水泥砂浆窖壁是完全可以保持稳定的。对窖底则采取了翻穷、设灰土层和浇注混凝土等加强防渗的措施,以防止窖底沉陷。图1是这种水窖的剖面图。这种水窖在XX省等地用得比较普遍。该省最早建设这种水窖是在20世纪80年代后期,已有十多年的使用历史,目前这些水窖的运行仍基本正常。因此这种窖型安全是有保证的。此外,还吸取了传统粘土窖的经验,规定了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的薄壁水泥砂浆水窖的剖面图见图2。 图1混凝土顶拱水泥砂浆薄壁水窖剖面图单位：cm土质比较密实,粘粒含量较多时,也可以全断面都采用水泥砂浆护壁,见图3。但水窖的蓄水深度应有一定限制。单

24、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。但这种形式的造价要比薄壁窖高得多。图4是根据在XX省的调查而绘制的全断面采用混凝土水窖和混凝土顶拱及底、砂浆薄壁水窖每立方米蓄水容积的平均造价比较。图2混凝土顶拱和带砂浆铆钉的水泥砂浆薄壁水窖剖面图单位：cm图4中上面的线为混凝土窖,可以看出,两种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,应尽量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,本条规定应采用混凝土支护方式。本条第3款对各类水窖窖深、直径及拱顶矢跨比等参数的规定主要是根据在XX、XX等省自

25、治区的调查得出的。各类水窖的尺寸调查资料见表5。 图3全断面水泥砂浆薄壁水窖剖面图单位：cm表5 各类水窖尺寸调查资料尺寸单位：m；容积：水窖形式适用条件总深度旱窖深度最大直径底部直径最大容积粘土水窖土质较好80404033240薄壁水泥砂浆水窖土质较好7782530454833455混凝土或砌砖拱顶薄壁水泥砂浆水窖盖碗窖1土质较好6511542323463混凝土或砌砖拱顶薄壁水泥砂浆水窖盖碗窖2土质较好6715423460 图4两种水窖每立方米蓄水容积平均造价比较图427湿陷性黄土地区修建水地时,为防止因地基沉陷造成结构物破坏,应尽量采用整体性好的混凝土或钢筋混凝土结构,不宜采用浆砌石结构。

26、本条提出的防湿陷措施是黄土地区修建水池和其他结构物时的常用措施,实践证明是有效的。43生活供水系统432雨水集蓄解决人畜饮用水的工程绝大多数离农户家庭很近或直接位于庭院内, 供水管道一般不需要进行水力计算,可直接用耐压025MPa的低压管。当利用雨水集蓄工程的水源需经提水或远距离输水的,应按有关规范设计管道。 44节水灌溉系统444根据XX等地的经验,在蒸发量较大的半干旱地区,移动式毛管采取集中布置方式,即在一个灌溉地块内,把毛管集中相邻布置,灌完一片,再移至另一片。这样做可以缩短灌水时间,减少损失。5施工与设备安装 51集流与蓄水工程施工511雨水集蓄利用工程中的混凝土及砂浆均为低标号的,如

27、采用较高标高的水泥,则每立方米混凝土的水泥用量太低或造成强度富裕太多。为了合理利用资源,规定水泥标号不宜高于425号。513雨水集蓄利用工程面广量大,不可能对单个工程都做混凝土和砂浆配合比设计,因此本款规定,可在一个区域内,根据不同建筑材料特性,按照SDJ207-82的规定,设计几个适用于不同条件下的混凝土和砂浆配合比,供工程选用。6工程验收601本节规定适用于对单个雨水集蓄利用工程的验收,对区域性组、村雨水集蓄利用工程项目的验收,应进行单项工程验收后按有关规定进行。603604由于雨水集蓄利用工程面广量大,且主要由各农户完成,不可能及时地逐项验收每道工序,取样试验和施工记录也难以做到。因此验

28、收主要依靠外形量测和直观检查,并辅以调查了解,使验收的结论能定性准确。7管理 71工 程 管 理714湿润地区在水池边种植藤蔓植物或利用水面种植藻类植物,主要是为了遮阳以减少蒸发,同时又可开展多种经营,增加收入。但为滴灌系统供水的水池,为防止堵塞灌水器,不宜采取此措施。 72水 质 管 理722XX自治区、XX省宣威市和XX省水窖水质化验的资料见表6、表7及表8。表中仅列出不符合饮用水标准的化验结果,数字有阴影的为不合格的项目。从这些结果看,雨水集蓄工程水质指标中,大肠杆菌、细菌总数和浑浊度普遍超标,新窖的pH值也超标,但12年后可恢复正常。各地还有一些局部指标超标。因此,本条规定了应检测的主要指标为大肠杆菌、细菌总数和浑浊度。各地还可根据自己的情况决定是否进行其他指标的检测。因此雨水集蓄工程的水不能直接饮用,必须经过处理达到饮用水的水质标准后方可饮用。表6XX自治区水窖水化验结果仅列出检测不合格项目项目清水河县饮用水水质标准灌溉水水质标准5 年旱井1年水窖1 年旱井pH760100095065855585碳酸盐0004502210120镁36404817004锰1390020110铁083未检出031000悬浮物824550