1 技术机理

水是整个国民经济发展和人类生活的命脉，更是农业发展的关键，缺水是中国农业持续稳定发展最为严重的问题。我国是世界主要贫水国之一，年降水量在250~550mm的半干旱地区约占整个国土面积的四分之一，干旱缺水是影响该地区农业发展的主要障碍因素。

由于缺乏地面水和地下水，降雨成为该地区农业生产的主要水分来源，其降水特点是降水总量少、降水的年变率大、季节变率大和降水的有效性低。如宁夏南部山区降水主要集中在7~9月，且多以暴雨形式出现，大部分形成地表径流排走，使得耕地不能接纳全部降水。耕地中蓄存的水分，经过秋冬近6个月的蒸发，约有60%~65%的土壤水分被无效耗散掉，仅有20%～25%能够用于初级生产。在干旱年份，翌年的播种墒情难以保证。而到了4~7月春播作物的生育期，降水量仅占全年的2%左右，难以满足作物生长的要求。因此，利用集水场和储水窖构成的雨水收集系统蓄存暴雨或地表径流，将无效降雨变为灌溉水源，再采用田间节水灌溉技术，可以实现改变小环境、减缓旱情的目的。

2 适用范围

本技术适用于年降水量在＞250mm的华北、西北广大丘陵地区。

3.水窖建造技术

3.1窖址的选择

凡能产生径流的山坡、道路、庭院、场院、房面或人工集水场，都可以作为水窖的集水场，这是选定窖址的必备条件。窖址要远离沟边20米以外，不要建在大树、陷穴等地质情况不好的地方。确需山洪沟旁建窖时，窖址应避开主沟道，自上游引水入窖。窖址力求进水和用水方便。灌溉用水窖应修在灌溉田块附近并尽量高出田块，以便自流、倒虹吸或提水灌溉。窖址选定后，应按该处的土体性质确定窖型和结构。

3.2 水窖集水场面积的确定

集水场的作用是收集降雨。凡是有一定面积的山坡、道路、庭院、场院或屋顶都可作为集水场，也可以人工修建集水场。收水量多少与当地*降雨强度、集水面积大小及表面植被情况有关。一般按下式确定：W=F*h1*α。

式中：W——来水量（m3）

F——集水面积（m2）

h——设计频率24小时*降雨量（mm）

α——径流系数，采用当地经验值。


表1 径流系数参照表

集水场 草木茂盛 荒 坡 土石路面

及人工场 沥青路面

α值 0.45-0.50 0.65-0.75 0.75-0.85 0.85-0.95


水窖集水场面积，可根据各地降雨量的大小，集水场径流系数的大小来确定，请参照下表选择。


表2 集水场面积参考表

径流系数 年平均降水量（mm） 250 300 350 400 450 500 550

α=0.5 每亩来水量W(m3) 24.21 26.38 28.98 31.35 32.08 36.82 38.6

50-60m3窖需集水场(亩) 2.07 1.9 1.73 1.59 1.56 1.37 1.30

α=0.7 每亩来水量W(m3) 33.89 36.93 40.57 43.89 44.92 49.34 54.10

50-60m3窖需集水场(亩) 1.48 1.35 1.23 1.14 1.11 1.01 0.92

α=0.8 每亩来水量W(m3) 38.73 42.21 46.37 50.16 51.33 58.91 61.80

50-60m3窖需集水场(亩) 1.29 1.19 1.08 1.0 0.97 0.85 0.81

α=0.9 每亩来水量W(m3) 43.57 47.48 52.17 56.43 57.75 66.27 69.57

50-60m3窖需集水场(亩) 1.15 1.05 0.96 0.89 0.87 0.75 0.72


3.3 水窖的配套设施

3.3.1 引水沟。在集水场的下方，主要作用是让集水场的水顺利地流入蓄水窖。

3.3.2 沉沙池。一般长2～3 m，宽1.5～2 m，深1 m的方坑，高于进水口，距窖口2～3m，没有进行防渗处理的应离水窖更远一些，以防渗水造成窖壁坍塌。

3.3.3拦污栅和进水管。拦污栅设在高于沉沙池底0.5m，进水管的前面。直对进水管进水口处的窖底，应设石板或混凝土板消力，以防入窖水流冲坏窖底防渗层。

3.3.4 窖口井台。一般高出地面0.3～0.5m，平时要封闭，可安装井盖或引水提水设备。

3.4 水窖类型

3.1.4.1 自然土拱盖水泥砂浆薄壁窖。水窖容积约40～50 m3，适用于黄土地区除壤质沙土以外的各种土壤。

3.4.2 混凝土拱盖水泥砂浆薄壁窖。水窖容积约50～60 m3，适用于土质疏松的壤质沙土。

3.4.3 窑窖。可分混凝土拱窖和自然土拱窖。为了降低成本，在有条件的地方，可采用胶泥作防渗材料，适用于壤质偏重的土壤。

3.5 水窖的施工

3.5.1 水泥砂浆薄壁窖

Ⅰ 开挖窖脖与窖盖。从地面开口向下直挖半径40cm，深60cm的园筒称窖脖；延窖脖继续深挖，并逐渐扩宽成半径200cm，深200cm的半球空体称窖盖，在盖的基部壁上，挖深15cm，宽15cm的圈梁带一条。

Ⅱ 抹刷窖脖与窖盖。整光窖脖内壁，用水泥砂浆水刷一遍，以利于砂浆与窖壁结合，第一次用1:3.5的灰砂比制成50号水泥砂浆抹面1cm，并填实圈梁带；第二次用1:3的灰砂比制成75号水泥砂浆抹面1cm ，第三次用1:2.5的灰砂比制成100号水泥砂浆抹面1cm，最后用水泥浆水刷面1-2次。

Ⅲ 挖抹窖体。待窖盖砂灰稍干后，延圈梁带向下挖430cm，收底半径为175cm的园柱状窖体，然后像窖盖一样进行防渗处理。窖底用胶泥铺平夯实10cm，整平后抹100号水泥3cm防渗。待稍干时，用水泥水刷1～2次，洒水养护7～10天。

3.5.2 混凝土拱盖水泥砂浆薄壁窖

Ⅰ 在窖址处开挖窖2盖形状的土模并抹光。窖盖顶部直径为60～80cm，窖盖底部直径为400～450cm。

Ⅱ 在土模上架放钢筋，浇抹水泥窖盖，洒水养护21天，在水泥窖盖上回填湿土并夯实。

Ⅲ 从窖口处开挖窖体并自上而下进行窖体防渗处理，直至成型后灌少量水并封闭窖口。窖底直径为300cm，整个窖挖深450cm。

3.5.3 窑窖

Ⅰ 挖糊窑顶。先挖高200cm，宽200cm的洞脸，然后向里挖底宽150cm（能出进架子车），高150cm，纵深100 cm的半圆形直洞，再向两边对扩成宽400cm的窑顶盖；向里直挖，深度不限（最少800cm）,沿窑顶盖底帮挖宽15cm，深15cm的圈梁槽，分别用50、75和100号砂灰各抹顶盖1cm，并填实圈梁槽。

Ⅱ 挖糊窑体。待窑盖凝好后，沿窑盖圈梁向下挖深430cm，收底380cm，与窑盖相同的长方窑体，挖时要从里向外退着挖，以便用车子拉土，挖好，窑底和窑体进行防渗处理。

Ⅲ 封窑口。待水窑糊好后，用砖砌封窑口，留进水口和抽水口（二者可合为一个口）。

3.6 水窖的养护

水窖的日常管护是水窖使用寿命的关键，下雨前要及时清理进窖的水路；下雨时要及时引水入窖；水蓄满后要立即封闭进水口，以防止蓄水水位超过窖体防渗层而坍塌；定期检查维修，定期清淤水窖和沉砂池，雨前必须保证水窖状态完好；采用胶泥防渗材料的水窖不允许将水用干，须留少量水于窖底，以保持窖内湿润防止窖壁干裂而造成防渗层脱落。

3.7 注意事项

3.7.1 根据不同的土壤类型和质地选择不同种类的水窖。

3.7.2窖址要远离沟边，不要建在大树、陷穴等地质情况不好的地方。

3.7.3做好水窖的日常养护，定期清淤水窖和沉砂池，采用胶泥防渗材料的水窖须留少量水于窖底，以防干裂。

3.7.4根据自已的经济条件、水窖与农田的位置、贮水量的多少、作物的种类等选择相应的节水灌溉技术。

4 窖水补充灌溉技术

4.1 抗旱坐水种

4.1.1 挖穴施基肥。按种植作物要求，用锄、铣或提土器等工具开挖播种坑，亦可同时施底肥。

4.1.2 坐水播种。播种坑挖好后，每坑灌水2.5kg（称坐水）左右，待水下渗完后，每穴播种已浸泡好的籽种2～3粒。随播即覆盖2～3cm干土。可抗旱20天和保证出苗率达95%以上。

4.2 地膜下沟灌技术

4.2.1 挖沟，起垄，坑施基肥。在田间按作物要求的行距、株距挖沟做垄和坑施基肥。以西瓜为例，垄宽1.1m，垄间距宽0.4m，在垄中间挖深15cm，宽20cm 的灌水沟，将挖出的土放在两旁的瓜垄内作垄，为保证灌水均匀，每5m处做一拦水结。垄上挖坑施基肥。

4.2.2 覆盖地膜。抗旱坐水种完成后，在田块上覆盖地膜，覆膜时一定要拉紧，两边压土以防被风吹开。

4.2.3 灌水。灌水时将瓜垄两头的地膜揭开，用一寸皮管顺地膜下灌水沟慢慢将水灌入，直至灌满从灌水沟溢出为止，但不能溢出地膜外。

4.3 地膜集流穴灌技术

4.3.1 覆盖地膜。抗旱坐水种完成后，在田块上覆盖地膜，覆膜时一定要拉紧，并在膜的四周压土，以防风吹将膜掀起。

4.3.2 放风、放苗、封穴。当作物出苗后快顶到地膜时，在苗的顶膜上，用刀片划长3cm的“十”字。待晚霜过后，将苗放出，将播种坑扩大为30cm的锅形集流坑穴，并用周围湿土封穴固定苗。

4.3.3 集流与灌溉。地膜集流穴在有2mm的降雨即可产生径流，汇集于作物根际土壤。也可在根际土壤含水量达到凋萎湿度值时进行人工穴灌或采用其他节水灌溉技术。

4.4 根际土壤注射灌技术

该项灌水技术，是用追肥枪，安装在农用喷雾器上，依靠喷嘴的打气压力，通过枪头出水孔，将水注入作物根际土壤。其特点：一是灌水、追肥、根部施药三结合，一次完成；二是根据作物大小进行定量灌水，即苗小少灌浅灌，苗大多灌深灌。

4.5 滴灌与微喷技术

窖水滴灌与微喷技术，是将“燕山滴灌”、“孔口式滴灌”或“微喷灌”设施，与安装在窑窖上的手压泵（或电泵）相连，水泵将水压出，经过支管、毛管、滴头或微喷头，将窖水滴灌或喷灌到作物根际土壤，此项技术，不仅适合于露地作物，更适合于各种地膜覆盖作物和经果林。

5 效益分析

5.1 经济效益

5.1.1 修一个蓄水约50m3的水窖，物料投入需要600元，人工投入约400元，合计1000元，约可使用10年。一口窖可补灌两亩地。如果能够达到一人一口窖，可以一亩种粮食作物，一亩种植经济作物，既解决温饱问题，又增加收入。

5.1.2 集雨补充灌溉技术的应用，促进了旱作农业由传统的粗放型向集约型、节水型农业转变，使被动靠天吃饭转变为主动抗旱。通过采用多种节水灌溉技术，每亩灌水量仅27 m3，灌水3～4次，作物生育期灌水定额为6～30 m3，其中注射灌溉法和地膜穴灌技术作物生育期灌水仅6～8 m3。

5.1.3 宁夏、甘肃农民利用窖水节水补灌技术，在过去不能发展经济作物的干旱山区种植了西瓜、蔬菜及果树，其中西瓜全生育期补灌约10 m3，亩达到2000kg，蔬菜补灌28 m3，亩产4000kg以上。

5.2 社会效益

5.2.1 旱作农业区农业生产基础条件差，生产力水平低而不稳，群众生活十分困难，是国家扶贫的重点地区。发展水窖集雨补充灌溉技术可以提高生产力水平，稳定解决吃粮困难，加快脱贫步伐。

5.2.2 近几年，西北地区发生了罕见的连年旱灾，但是大部分地区没有出现过去大旱之年常见的大规模找水、拉水、买水现象，许多水窖在关键时期发挥了巨大的作用，不仅保证了一定的粮食生产能力，而且解决了部分人畜饮水的困难，窑窖之水被当地群众称之为“生命之水”。

5.2.3 为发展种、养、加工多业并举的农村经济提供了用水保障，初步打下了脱贫致富的基础。

5.3 生态效益

5.3.1在闲置荒坡上修筑集流面拦截径流，可减少水土流失和土地的退化。

5.3.2庭院集流场硬化、道路集流场整建促进了环境美化和卫生条件的改善，带动了农村的精神文明建设。

5.3.3 促进了山区的造林绿化工作。

（宁夏农业技术推广总站 冯前 关晓春 尹学红 王明国）