李 戰(zhàn)

摘要介紹了水窯的結構設計、施工要點和工程管護,以期為解決旱坡地的農作物灌溉問題提供參考。

關鍵詞水窯;設計;施工;管理

中圖分類號 TV672+.1 文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)08-0164-01

水窯是依山修建的隧道式蓄水工程,可將山澗小溪、雨季地表徑流有效地攔蓄起來,然后利用山地落差對作物進行自壓灌溉,適合在水源短缺、地塊零碎的土質山丘區(qū)和一定條件的石質山區(qū)建造,若配之小管移動自壓灌溉,可有效解決旱坡地的農作物灌溉問題,汝陽群眾稱之為“微集水工程”。近年來,累計建成該類工程60多處,發(fā)展集雨灌溉面積逾66.67hm2,有效地破解了山丘區(qū)旱坡地的農業(yè)灌溉難題。

1結構設計

水窯的主體結構包括平窯和窖池兩大部分,附屬設施則有沉沙池、過濾網(wǎng)、進出水管和溢流管等。

(1)平窯。實踐經(jīng)驗表明,土窯斷面以圓拱斜墻式最佳(圖1),這種形式不僅施工簡單,而且穩(wěn)定性較好。石窯可當作土窯的特殊形式將側墻修成直立狀。

根據(jù)研究[1],土窯的斷面尺寸底寬a宜取2.5～4.0m,窯高h宜控制在3.5m以內,窯深(即窯洞長)依蓄水容積選擇6～10m(石窯可達10～20m或更長),窯頂埋深H一般不低于3m,拱矢高f控制在1.5m左右,矢跨比不宜超過1∶3。

(2)窖池。窖池建在土窯內,其布置形式有2種:一種是把崖坎上水平挖進的土窯洞當成工作窯使用,主要用于進人和取水,窖池則由工作窯下挖而成,這種形式的窖池完全處在地下,比較安全且不易滲漏;另一種是在窯洞口設置擋水墻(一般采用漿砌石或砌磚抹面而成),將窯洞直接兼作窖池而蓄水,這種形式的窖池蓄水位高出外部地面,處理不好容易發(fā)生漏水。前者一般適用于土質地區(qū),后者多用于巖石地區(qū)(巖石地區(qū)的窯窖實際上就是隧洞式的蓄水工程,斷面形式為城門洞式)。無論采用哪種形式蓄水,其兩側及里端依托土窯的斜(直)墻(壁)均需做防滲處理(如混合砂漿抹面),窯底一般需鋪8cm厚混凝土防滲。

(3)附屬部分。一是在窯外布設沉沙池和攔污柵;二是根據(jù)地形條件在窯頂或側墻角布設進水管,在窖池封閉墻底部布設出水管(可兼排水管用)和灌溉供水系統(tǒng)相連接。

2施工要點

一般根據(jù)地質、地貌條件的不同分為大開挖施工法和一頭掘進施工法2種形式。

(1)大開挖施工法。多適用于巖石地層或覆蓋層較簿的土質地區(qū),一般采用人工或機械開挖。開挖前首先根據(jù)設計尺寸放好開挖線;開挖時再在挖區(qū)兩側設置定位樁以便及時校正位置,以避免局部挖傷造成不必要的浪費;挖成后的基礎一般應低于設計高程的20～30cm、寬度則留夠砌墻厚度的2倍空間位置。墻體可依據(jù)就地取材的原則采用塊(料)石或磚,料石厚度可選40cm,塊石厚度可選60cm,砌磚厚度可選24cm或37cm,水泥砂漿標號應不低于50號。窯壁砌完后,再進行窯頂封砌。窯頂一般采取圓拱型支體作模,分段進行拱圈砌體的砌筑,拱圈分段長度不宜大于3m。全部窯體完砌后,最后進行防滲層施工。防滲層采取水泥砂漿抹面,水泥砂漿標號采用100號(水泥∶砂子∶水的重量比為1∶4.5∶1.0,砂子宜用中砂),通常需抹2遍:第1遍在砌體表面上抹10～15mm,主要起表面平整光滑和防滲作用;第2遍再抹5mm,使表面提漿壓光,起到提高防滲效果的作用。2層間應緊密結合,連續(xù)施工,不得留有施工縫。防滲層完工后應注意至少養(yǎng)護14d,養(yǎng)護期間窯內要保持濕潤以避免干裂。

(2)一頭掘進施工法。適用于崖頭土層厚的地區(qū)(窯頂以上原狀土層厚度不應小于2m,且最好為均質黏土或有砂石間層但間層厚度不大于50cm[2])。開挖時先在崖頭挖出馬道,再按設計尺寸向內掘進,挖成達到驗收容積后即可進行防滲處理。這種類型水窯的防滲措施一般有2種:一是二合泥防滲法。即采用黏土(塑性指數(shù)大于17[2])和生石灰水拌合成膠泥后做成防滲層,制作時先將黏土和生石灰的體積比調制為5∶1,然后將生石灰稀釋成石灰水濾去廢渣與黏土拌合,悶浸24h便制成為二合泥(二合泥含水量33%～37%)。施工順序按照先窯壁后窯底、先壁上后壁下的原則進行連續(xù)作業(yè),窯壁抹掛厚度一般為2～5cm(上簿下厚),隨抹掛隨搗實(通常需在48h之內用鐵制或瓷制的平底手錘搗7～9遍),直到抹面起亮斷水為止。窯底可平鋪厚為15cm、含水量為28%～32%的二合泥層,鋪時需用木夯夯實,亦直到表面起亮

斷水為止。二是水泥砂漿防滲法。這種方法是先用黃草鍘成3～5cm長的穰段,然后與黃黏土拌合均勻,加水悶浸24h制成含水量33%～37%的穰泥,在窯壁上抹掛2～4cm(先上后下,上簿下厚)并搗實、壓平,24h后用水泥∶砂子∶水=1∶4.5∶1.0(重量比)的水泥砂漿進行二次抹面處理,2層厚度均為10mm左右,窯底砂漿厚度一般為5～8cm。抹面窯底砂漿均應反復抹壓至提漿壓光。

3工程管護

(1)蓄水時的管護。下雨前要及時清理集水渠、沉砂池和攔污柵前的雜物,疏通進水管。一般雨洪初期往往攜帶雜物較多,應改由沉砂池的溢流口排出,以免涌入窯內,待來水變清后再引入窯內。當窯內進水達到設計水位時,應及時關閉進水口,以防超蓄對窯體造成不利影響。

(2)日常管護。平時窯口要設門落鎖,以保證水質安全、干凈、衛(wèi)生。要定期進窯檢查,一般保持20cm水深[3],以免窯內出現(xiàn)干濕交替而導致防滲層脫落。當發(fā)現(xiàn)窯內淤泥深度達到50cm以上時,要及時組織清淤。

4結語

水窯之所以在山丘區(qū)極具開發(fā)潛質,關鍵在于工程設計上體現(xiàn)了一個“微”字、突出一個“蓄”字、落實了一個“節(jié)”字,使平時難以利用的小水一點一滴的集起來,做到零存整取,供人使用,因而深受干旱、半干旱的山丘地區(qū)農民歡迎。

5參考文獻

[1] 陳維杰.集雨節(jié)灌技術[M].鄭州:黃河水利出版社,2003.

[2] 顧斌杰,張敦強,潘云生.雨水集蓄利用技術與實踐[M].北京:中國水利水電出版社,2001.

[3] 李懷有,趙安成,郭永樂.黃土高塬溝壑區(qū)集雨節(jié)水灌溉技術[M].鄭州:黃河水利出版社,2002.