山丘区雨水集蓄工程技术经济分析

□董崇伟（偃师市水利局）

1 雨水集蓄工程系统的组成

所谓雨水集蓄工程是指在干旱半干旱及其他严重缺水地区，将规划区内及周围的降雨进行汇集、存储，以便作为该地区水源加以有效利用的一种微型水利工程。它有投资小、见效快、适合家庭经济等特点。雨水集蓄工程系统一般由集流设施、净化设施、存储设施、提取设施、节水灌溉设施5部分组成。

2 工程模式及适用条件

根据集流系统各部分的功能及作用不同，雨水集蓄工程一般按集流、存储、节灌及综合等方式分类。

由于雨水集蓄工程的特点是积蓄雨水，这里按集流方式将集流模式分为自然集流场模式、人工集流场模式及人工及天然相结合集流场模式。

2.1 自然集流场模式

主要是利用天然或其它已形成的集流效率高，渗透系数小，适宜就地集流的自然集流面集流。如东南沿海的海岛、石灰岩溶地区的局部地方及村庄、房舍、庭院、道路等可作为集流面集流。

2.2 人工集流场模式

在不适宜直接利用作为集流场的地方如需集流就必须修建人工集流场。如在华北、西北黄土高原丘陵山区需要集流雨水进行节水灌溉的田间等。

人工集流常用的集流防渗材料有混凝土、瓦（水泥瓦、机瓦、青瓦）、塑料薄膜、衬砌片（块）石、天然坡面夯实土等。常用集流材料在不同降雨量及降水保证率条件下的集流效率也是不同的。见表1。

近来，相关科研单位也正对一些价格便宜、集流效率较高的新材料如：HEC土壤固化剂、复合型石油沥青玻璃布油毡、机制防渗布等材料的集流性能进行试验。初步结果表明，效果良好。

2.3 自然与人工相结合集流模式

表1 集流材料的集流效率表

在一些地区，由于自然形成的集流场集流规模有限，需修建人工集流场作为补充，形成人工与自然相结合的集流场。这种模式适宜在解决人畜饮水、发展庭院经济的农村地区发展。其集雨工程工艺流程主要为在屋顶（庭院或其它人工集流场）通过下水道收集降水，经过滤池、储水池（或由提水管到高位水池），供给生活及其他用水，通过送水管经过水处理器供给饮用水。

在一些地方的乡村，为充分利用村舍的屋顶、庭院、路面、谷场等硬化面集流雨水，将全村统一规划，户户连通形成统一系统以提高集流的规模效益。

3 雨水集蓄工程单项工程技术经济分析

3.1 集流场单位投资

3.1.1 集流规模

不同的用水需求，在不同条件下（降雨量、集流材料等）所要求的集流面积不同。根据经验，洛阳市在雨水集蓄工程中常用的硬路面、二（三）合土、水泥土面、塑料膜等几种材料中，集水面积相同情况下，塑料膜的集水量最大，其次分别为水泥土面、二（三）合土、硬路面。故在相同的条件下，集流材料对集水量影响很大。

3.1.2 集流面单位造价估算

不同的集流材料，造价差别较大。常用的混凝土集流面厚4cm，选用C20混凝土现浇。根据洛阳市2013年下半年人工、材料价格和当地实验资料，C20混凝土预算单价380元/m2左右，；砂石料7m3合280元，混凝土集流面单位造价共需材料费660元（不含土方人工费）。其它地区材料单价各异需自行核算。

目前常用的集流材料有混凝土、水泥瓦、黑塑料膜，根据实际情况测算，以上3种主要材料参考单价分别为6.60元/m2、6.50元 /m2、1.20元 /m2。

3.2 水窖造价

根据建造水窖的容积与投资的关系对比分析，水窖容积越大，造价越高，混凝土窖一般造价比其它较高。相对讲水泥沙浆抹面，造价较底。对于水泥沙浆抹面，当窖容＞30m3时，单位容积造价明显提高。

3.3 节灌设施投资

由于雨水集蓄工程的特点，其配套灌溉设施一般以微灌为主（多为滴灌或微喷）。根据历年来偃师市半山丘陵区不同微灌工程模式单位投资情况，利用高位配水池自压滴灌系统每公顷投资9000元，采用水泵提水发展滴灌每公顷投资高达16500元。系统包括首部枢纽和水过滤器、施肥罐、田间地埋输水管网、地面滴灌毛管。

3.4 年运行费

年运行费包括雨水集蓄工程设施在正常运行期间每年需要支出的经常性费用，包括燃料动力费、工资等。也称直接年运行费。雨水集蓄工程解决山丘区人饮和生活用水的年运行费主要为集流设施、储水设施、净化设施、输水设施的日常维护费用，无其它运行费。

利用雨水集蓄发展的灌溉工程，不同灌溉模式年运行费不同。以高位配水池自压和水泵提水两种形式对比分析。根据洛阳市实际情况，山丘区粮食作物种植按一年两季，高位配水池自压滴灌系统年运行费仅考虑人工管理费约1200元/hm2，而水泵提水滴灌系统除人工管理费外，还应计算电费约2100元/hm2。由于滴灌的工程技术特点，除以上运行费用外，每两年还需更新地面滴灌管一次，每公顷次需增加滴灌管购置费3000～3300元左右。山丘区发展滴灌后，根据粮食作物全生育期灌溉需水量要求，高效配水池滴灌系统年运行费为2700～2850元/hm2；水泵提水滴灌系统年运行费为4800～4950元/hm2。

4 雨水集蓄工程灌溉工程技术经济分析

4.1 社会效益

推广雨水集蓄工程是促进山丘区农村两个文明建设的“幸福之泉”，工程虽然蓄水量有限，但通过发展高效节水灌溉技术，解决了作物生长关键时期的用水问题，是有效缓解山丘区旱情、抗旱减灾的重要手段，改善了山丘区农村生产生活条件，提高了山区农业综合生产能力，农民收入大幅度增加，是发展山丘区节水农业，积极调整产业结构，发展优质高效农业的有效手段，有力地推动了山丘区农业产业化快速发展。经济效益

4.2 增产增收效益

山丘区采用雨水集蓄的工程形式主要有水泵提水滴灌、高位配水池滴灌、配水池蔬菜渗灌、管道坐水种等。根据以往经验，山丘区粮食作物实施滴灌工程，公顷均可实现增产20%以上。玉米实施滴灌后公顷均增产1650kg，增产效益1980元；小麦实施滴灌后公顷均增产1350kg，增产效益1485元，则年均增产效益3465元/hm2，年可增产粮食3000 kg（小麦、玉米价格按2013年第四季度市场价格计算）。

由此可以看出，山丘区发展雨水集蓄灌溉工程，采用高位配水池滴灌系统相比水泵提水滴灌系统经济效益更为显著。同时，采用滴灌的灌溉水较为均匀，使土壤不板结，水分缓慢均匀地渗入土壤，对土壤结构能起到保持作用，保持土质松软，对农作物生长十分有利，浇水和施肥可同时进行，且施肥均匀。

4.3 节水效益

山丘区现有水源单一且固定，新建水源工程成本较高，充分利用天然降水，建设雨水集蓄工程和配套的滴灌系统，缓解了山丘区水资源紧缺的问题，大幅提高了山丘区农田灌溉水有效利用系数，结束了山区农业生产“望天收”的历史。

滴灌的工程特性决定了其灌溉精度，据测算，滴灌比大水漫灌节水70%，粮食作物实施滴灌后年公顷均用水量仅为375 m3左右，比滴灌工程实施前节水825m3。

4.4 节地效益和省工效益

与土渠灌溉比较，微灌工程可节省土地约5%～7%。微灌工程能够适应各种地形，无须平整土地，不用修田，且灌溉中节省了人工。

4.5 雨水集蓄工程的生态效益

山丘区雨水集蓄工程拦蓄了一定的降雨径流，减弱了径流对下游农田、道路等建筑物和设施的冲刷，有效的减轻了山区水土流失现象，缓解和调节了暴雨洪水，减轻了洪峰水量对河流、水库安全的压力，对改善山丘区的生态环境起到了积极作用。

发展雨水集蓄工程，不仅缓解了山区水源紧缺和群众吃水困难问题，同时还改善了当地农业生产条件，使山区群众应对干旱的能力大大提高；促进了山丘区农业结构调整，加快了山丘区经济发展步伐，帮助因严重缺水而致贫的农民尽快摆脱贫穷和落后；是实现山区农业经济可持续发展战略的有效措施。