第5部分--集雨工程设计图.doc

.第5部分 集雨工程设计图5.1 集流面工程1、集流面材料选择和位置选定集蓄雨水时，首先应充分利用现有的集流面，如道路、营区、操场、天然荒坡地等。现有集流面较小，不能满足集水量要求时，则需修建人工集流面，人工集流面应尽量利用空闲土地，不占或少占耕地，位置要选在靠近住房的空地。集流面处理材料主要有混凝土、瓦、塑料薄膜、原土夯实等。选择集流面材料应遵循因地制宜、就地取材、提高集流效率和降低工程造价的原则。若当地砂石材料丰富且运距较近时，优先采用混凝土和水泥瓦集流面。耕地较多的地区，可采用土地轮休的办法，选用塑料薄膜覆盖耕地作为集流面，为了提高塑膜使用寿命，宜对地面进行处理后铺设。在小流域治理区或荒坡地便于利用地区，可利用荒山荒坡地作为集流面，并按一定间距修截流沟或输水沟，把水引入蓄水设施。2、集流面规模设计在集流面材料确定后，通过来用水分析计算，依据集水、用水平衡的原则可确定集流面尺寸，具体操作如下：（1）全年单位集水面积可集水量 按公式（1）计算（不含导引过程的输水损失）：Fp=EyRp/1000 (1)式中：Fp为保证率等于P的年份单位集水面积上全年可集水量（m3/m2）；Ey为某种材料集流面全年集流效率，可参考表1选用；Rp为保证率等于P的全年降雨量（mm），可按式（2）计算Rp=KPp (2)表1 不同材料集流面的集流效率多年平均降水（mm）保证率（%）混凝土（%）水泥瓦（%）水泥土（%）塑膜覆砂（%）机瓦（%）青瓦（%）黄土夯实（%）沥青路面（%）自然土坡（%）20030050759077.875.173.571.066.262.747.541.835.242.334.230.142.234.130.534.229.325.120.117.013.466.264.363.16.05.04.030040050759079.678.075.874.871.968.152.345.740.945.841.135.349.342.538.141.135.330.526.121.518.468.166.264.38.07.05.040050050759080.078.876.475.374.071.053.550.843.246.144.941.150.047.939.641.338.232.425.023.120.268.266.965.58.07.06.050060050759080.679.376.975.773.471.255.052.449.146.945.237.551.149.347.242.539.934.225.823.618.768.567.065.88.37.26.1式中：K为全年降雨量与降水量之比值，可根据气象资料选取；Pp为保证率等于P的年降水量（mm），按式（3）计算。Pp=KpP0 (3)式中：Kp为根据保证率及Cv值确定的系数，可从水文气象部门查得；P0为多年平均降水量（mm），由气象资料确定。(2）集水用水平衡计算 雨水集蓄量欲满足用水量，需符合（4）式。计算时应对典型保证率年份分别计算相应的集流面积，选用其中最大值进行设计。 WpSp1Fp1+Sp2Fp2+SpnFpn (4)式中：Wp为保证率等于P的年份需水量（m3）;Sp1、Sp2、Sp3、Spn为保证率等于P的年份，不同集流材料的集流面积；Fp1、Fp2、Fpn为保证率等于P的年份，不同集流材料单位集水面上可集水量。(3）集流场面积确定 在每个蓄水工程的周围要有足够的集水面积，以保证蓄水设施的正常蓄水和利用。蓄水体的容积应能拦蓄集水面一年内所产生的径流。若已知蓄水体的容积W，则可按（5）式计算不同容积蓄水体所需的集水面积。S=W/Fp=1000W/EyRp (5)3、集流面施工技术要点混凝土集流面的纵坡可取1/301/50，瓦面屋顶的纵坡以1/4为佳，土质集流面纵坡不宜小于1/10。土质集流面要进行翻夯处理，干容重不小于1.5g/cm3,翻土深度30cm即可。混凝土集流面施工前对地基应进行翻夯处理，混凝土标号取C15，集流面应每隔2m留一宽为1.0-1.5cm的伸缩缝，缝间填塞红胶泥或沥青砂浆。集流面的水泥应用325#或425#，水灰比以0.55-0.60为宜。塑膜覆砂集流，塑膜接缝以热合机焊接为好，覆砂厚度为10cm，最小不应小于5cm。水泥土集流面采用的灰土比以1：10为宜，厚度3-5cm，抗冻标号不宜低于D12，28天强度不低于3.5MPa。5.2 截流输水工程截流输水工程，指输水沟（渠）和截流沟，其作用是将集流面来水汇集起来，导引至蓄水设施。输水沟（渠）的断面形式可采用U形、半圆形、梯形和矩形等，断面尺寸根据集流量及沟（渠）底坡等因素按明渠均匀流公式进行确定。利用屋面作为集流面时，可将截流输水沟布置在屋檐落水下的地面上，采用C15混凝土宽浅式弧形断面渠；利用公路作为集流面，可利用公路的排水沟，截流输水工程从公路排水沟出口连续修到蓄水设施；利用天然山坡作为集流面时，可每隔2030m沿等高线修建的截流沟，截流沟可采用土渠，坡度宜为1/301/50。截流沟须与输水沟连接，输水沟通常沿垂直等高线方向布置并采用矩形或U形混凝土衬砌渠道。5.3 蓄水工程蓄水工程是蓄集雨水的储水主体，是集雨饮水工程的主要建筑之一，蓄水工程有水窖、塘坝、涝池等。由于水窖建筑容易、使用方便、蒸发渗漏少、水质基本不受污染，因而在干旱半干旱地区得到了比较广泛的应用。现就水窖的设计、施工问题分述如下：1、水窖窖址的选择选择窖址应综合考虑集流、用水和建窖土质三个方面，一般应具备下列条件：窖址要选择在有较大来水面积和径流集中的地方；水窖应在用水点附近，引水、取水都比较方便的位置。山区应充分利用地形高差大的特点多建自流供水窖；要有深厚坚硬的土层，以质地坚硬、均一、粘结性强的胶土最好，硬黄土次之；要有良好的地形和环境条件；要尽可能地临近井、渠、涝池和抽水站等水利设施，余缺互济，增加水窖复蓄次数，充分利用水资源。2、水窖容积确定影响水窖容积的主要因素有地形、土质条件、使用要求以及当地经济水平和技术能力等。应当根据设计年降雨量、集水面积、集流效率确定水窖窖积。容积过大造成浪费，过小则使收集的雨水盛不下而排弃同样是浪费。根据地形土质条件确定水窖容积 水窖作为地下集水建筑物，其容积大小直接受当地地形条件和土质条件制约，当土质为质地密实，坚硬的红胶土、硬黄土时，其容积可适当大一些；当土质比较疏松时，如砂土、黄绵土等，水窖容积不宜过大，一些地方因土质过差甚至不宜建窖。根据使用要求选择窖型和容积 人蓄饮水的水窖大都采用传统的缸式窖、瓶式窖，其容积一般为15-30m3。一般尺寸为水窖深等于旱窖深等于水旱窖连接处的直径，这种水窖称为“三头停窖”，经久耐用，防渗性能好。根据不同土质条件确定水窖容积 水窖的窖型和容积不同，建窖成本差异很大。因此，修建水窖既要考虑适宜的窖型和容积，又要考虑节约资金投入。水窖容积的确定可参考表2。表2不同土质条件适宜的窖型和容积土质条件适宜窖型建窖容积（m3）土质条件好的红土、硬黄土地区传统土窖水泥薄壳窖窑窖2040408050100土质条件一般的壤质土区水泥薄壳窖3050土质疏松的砂质土区不宜建窖，宜建蓄水池501003、水窖分类图图5-1 水窖分类图4、雨水汇集工程典型布置图典型的人工汇集雨水工程由集流场、沉沙池、进水管、蓄水窖、溢流管和放水管组成，并在进水管口设拦污栅。图5-2 坡面雨水集流、存贮、净化、利用系统示意图图5-3 某流域水窖群布置图图5-4 集流汇集系统工程典型布置图纵断面示意图拦污栅大样图平面示意图5、传统土窖传统土窖利用红胶泥锤窖防渗，因各地土质不同形式各异，归纳起来分为缸式窖与瓶式窖两种。图5-5 缸式水窖设计图图5-6 瓶式土窖设计图说明： 1结构特点传统土窖由窖简、旱窖、水窖和窖底四部分组成。在松散黄土上的水窖，一般都是两头小，中间大，符合“丈二三头停”的窖型规格，即旱窖深（含窖筒深）、水窖深、缸口尺寸相等，均为4m。在密实的土质上，除上述形式外，还有沿深向一直扩大的，如山西闻喜、河南济源采用的旱井。2主要技术指标窖筒直径0.60.8m，筒深h不小于当地最大冻土深度，并不小于1.5m，取1.53.0m。沿深扩展应该是连续曲线，坡度宜为1：1.51：3.0；中径以下的收缩部分坡度以1：0.11：0.125最好，蓄水深度不宜大于3m，土质条件较好时，亦不应超过5m。有关技术指标可参考表3及表4。表3 缸式水窖各部尺寸、容水量及工程量D1（m）H1(m)D2(m)H2(m)D3(m)容水量（m3）工 程 量砂浆（m3）挖土（m3）砌砖（m3）0.43.52.03.51.524.00.3224.00.80.54.03.54.02.039.40.639.40.8表4 瓶式水窖各部尺寸、容水量及工程量D1（m）H1(m)D2(m)H2(m)D3(m)容水量（m3）工 程 量砂浆（m3）挖土（m3）砌砖（m3）0515254015159032159080620305016273047273080620356018420072420080820407020619084619083防渗措施传统土窖采用红胶泥锤窖防渗，防渗材料以砂粒粉粒粘粒=121较好；锤窖后防渗层干密度不小于1.7g/cm3，防渗层厚不小于3cm。为了增加防渗层与原土的结合应在旱窖与水窖连接处将红胶泥呈圆环状内插黄土，称之扣带。同时在水窖窖壁挖码眼，呈梅花状分布。4适用范围这是广泛分布于土质较为坚硬、密实的红、黄土地区的一种最重要的普通水窖。更适用于砂石料缺乏，采用水泥砂浆防渗有困难的干旱山区人畜饮水工程。土质较差时宜用缸式窖，土质较好时宜用瓶式窖。5施工要点窖基土干容重不小于1.5g/cm3时，开挖直径可比设计尺寸小810cm，然后将壁土击实至设计尺寸，使壁土干容重达到1.5g/cm3以上；防渗层的具体做法分成五个步骤：掏麻眼备料浸水阴窖上泥捶打；若暂时蓄不上水，可先倒入几担“养窖水”防止窖壁干裂。图5-7 大口窖设计图说明 1结构特点11水泥砂浆薄壁窖由水窖、旱窖、窖盖组成。水窖位于窖体下部，是蓄水位置所在，形似水缸；旱窖位于水窖上部，由窖口经窖筒向下逐渐扩展，至中径后与水窖吻接。12水泥砂浆薄壁窖，缩短了旱窖部分长度，由传统人饮窖的45m缩减为3m左右；防渗处理至窖口，且加大了中部直径，增加了有效容积。窖口尺寸由0.50.7m，扩大到1.0m，减轻了上部土体重量，便于施工操作。2主要技术指标窖深7.08.0m，其中水窖深4.04.5,旱窖深（含窖筒深）3.03.5m。底径3.03.5,中径354.5m，两侧坡比1:011:0.125，蓄水量4050m3,典型水窖的技术参数参见表5。3.防渗措施窖底防渗采用在处理好的土基上现浇C15混凝土10cm，水泥砂浆抹3遍，每遍厚1cm，砂浆比例分别为1:3.5、1：3.0、1:2.5，最后刷水泥浆2遍；窖壁防渗采用水泥砂浆抹面3遍，每遍厚1cm，最后刷水泥浆2篇。为了增加防渗层与窖体土层的紧密结合，中径以下部分每隔1cm挖一条1010cm的圈带，在两圈带中间布设品字形混凝土码眼。4适用条件水泥砂浆薄壁窖适用于土质比较密实的红、黄土地区，含砂较多的砂壤土地区不宜采用。5施工要点开挖窖体时，每向下挖深1m，应校核一次直径，防止窖体偏斜；若窖基土干容重小于1.5g/cm3,则开挖直径应比设计尺寸小810cm，然后将预留的45cm壁土击实至设计尺寸；泥窖前应除去窖壁浮土，喷水湿润，用1：3.5水泥砂浆将圈带和码眼填塞密实；窖壁、窖底墁壁，最后一层收光，结束一天后，即可进行刷浆防渗，水泥宜用425#普通水泥，水灰比控制在0.500.60之间；应认真处理好窖壁与窖底的接缝。表5 水泥砂浆薄壁窖技术参数表容积m3窖深（m）各部尺寸（m）窖底厚(cm)窖壁厚(cm)窖盖厚(cm)土方(m3)砂浆 (m3)混凝土(m3)水泥(T)石子(m3)砂子(m3)抗渗剂(kg)合计下部上部底径中径上口径窖口径砂浆混凝土407.54.03.53.0 4.01.0-1.20.3310138.0601.91.151.11.02.619508.0453.53.2 4.21.0-1.20.3310138.0702.31.291.31.13.1236、混凝土防渗水窖表6 混凝土窖碗窖体工程量及材料表容积（m3）窖深(m)挖方（m3）填方（m3）砂浆（m3）砼（m3）水泥(kg)石子（m3）砂子（m3）203.132.360.80.915150.611.10303.644.6111.21.056300.671.50404.069.6261.71.118400.782.30504.5104.0281.91.229070.902.50605.4113.0302.21.3510311.002.90图5-9 铅丝网混凝土窖盖构造图表7 铅丝网混凝土窖盖工程量及材料表 砼（m3） 水泥 (kg)钢筋 (kg)铅丝 (kg)石子 （m3） 砂子（m3）1.955453251.51.2土助盖剖面图红胶泥码眼大样图混凝土助盖平面图图5-10 混凝土肋拱盖碗窖结构图图5-11 混凝土肋拱盖碗窖窖盖构造示意图表8砼肋盖工程量及材料表 砼（m3） 水泥（kg）石子（m3）砂子（m3） 277502015图5-12圆柱形水窖结构图表9圆柱形水窖技术数据表 容积 （m3） 直径 （m） 壁厚 （cm） 窖深 （m） 挖方 （m3） 填方 （m3） 混凝土 （m3） 砂浆 （m3） 水泥 (T)砂 （m3） 石子 （m3） 152.23.03.9020.53.601.120.820.631.600.78202.43.04.4026.84.601.291.010.751.890.90252.63.04.7032.95.271.471.160.852.161.03303.03.04.2037.95.21.701.220.932.271.19说明 1、结构特点 11混凝土盖碗窖由水窖和窖盖两部分组成，避免了传统土窖和水泥砂浆抹面窖脖子过深，打窖取土不便，提水灌溉困难等缺点。12窖盖为混凝土薄壳型拱盖，承载能力高。其矢高1.4m1.5m，球台直径4.5m，矢跨比1/3左右，壁厚6cm。可布设放射状钢筋与环向铅丝网，亦可布设截面为1010cm的混凝土助圈，以加固窖盖，提高窖体稳定性。13水窖为水缸形，舍弃了不稳定的旱窖部分，避免了窖内土体塌方，稳定性好，施工安全。2、主要技术指标窖深4.05.4m，底径3.0m，球台直径4.5m，窖口径0.8m，矢高1.5m，蓄水量4060m3.3、防渗措施混凝土盖碗窖采用砂浆抹面防渗，具体要求与水泥砂浆抹面窖相同；混凝土助拱盖碗窖采用胶泥防渗，具体要求与传统土窖防渗措施相同。4、适用条件盖碗窖吸收了传统土窖与水泥砂浆抹面窖的优点，根据民间旱窖不塌，水窖不坏的经验，废弃了不稳定的旱窖部分，故在土质比较松软的黄土和含砂较多的砂壤土地区即可采用，唯投资较高，经济欠发达地区农户使用有一定经济上的困难。5、施工要点混凝土帽盖部分施工分为土模制作、钢筋绑扎或肋槽开挖、混凝土浇注三道工序。开挖土模时必须按设计数据开挖，保证受力均匀。浇筑混凝土前应在土壤上铺垫废水泥袋或塑料等隔离物，表面用木模振实压光，待混凝土球壳凝固稳定后（养护时间不得少于7d），才可开挖内心土。其余施工要点与水泥砂浆抹面窖相同。图5-13混凝土球形窖构造设计图表10混凝土球形窖技术参数表 容积 （m3） 直径 （m） 壁厚 （cm） 挖方 （m3） 填方 （m3） 混凝土 （m3） 砂浆 （m3） 水泥 (T)砂 （m3） 石子 （m3） 153140333169160015058085107203440423205187019069101124253640510226213021078115141303940596235236024086128156图5-14 甘肃会宁县混凝土球形窖构造图表11 球形水窖主要尺寸、工程量、材料表 容积 （m3） 主要尺寸 主 要 工 程 量 材 料 数 量 h1（m） h2（m） h3（m） D（m） 挖方 （m3） 填方 （m3） 砼 （m3） 砂浆 （m3） 盖板 (块)砌砖 （m3） 水泥 （m3） 砂子 （m3） 石子 （m3） 砖 （页） 1511623704329426799517401510346001512140201202.520.52328347125204019103480020151403015627204337450317230002410349002621140说明 1、结构特点 1.1球形水窖由贮水间、窖颈、圈梁、进水道、窖盖、过滤池六部分组成。贮水间由上下两半球壳组成，上半球壳由C15混凝土现浇810cm，下半球壳由C20细石混凝土现浇4cm。 2、窖体依靠混凝土自身维持稳定，存贮水分不受土质条件限制。1）主要技术指标内径3.04.0m，上半球壳厚810cm，下半球壳厚4cm,圈梁宽视土质和施工条件而定，一般取1015cm，窖劲长应等于冻土层深，蓄水量1530m3.2）防渗措施 窖内粉刷是确保不渗水的关键，上下半球混凝土浇筑完成后，先用M10砂浆粉刷1cm，初凝前反复压实收光，最后用水泥浆刷3遍。 适用条件 球形水窖结构简单，全窖只有两个半球与圈梁衔接在一起，整体性强，受力条件好，省工省料，技术成熟，施工方便。凡是土层厚度能达到开挖要求的地方都要以修建，不受土质条件限制，有利于大范围推广与应用。 3）施工技术要点 球形水窖施工分为窖址选择、施工放线、土膜制作、浇筑圈梁和上半球、开挖内心土、浇筑下半球、回填土、粉刷密封层、制作窖劲进水管等9道工序。开挖土模时，必须按技术数据开挖；下半体土模开挖成型后，对土模酒水夯实，下部土基应翻夯30cm，夯实后土的干容重不小于1.5g/cm3；窖壁内用1：2水泥砂浆抹面1.0cm,并用纯水泥浆刷3遍;池墙与老土之间的回填土必须密实,浇筑圈梁和上半球时,应在土模上铺水泥袋,表面用木抹振实压光；上下半体结合缝处应清洗干净，结合密实。 图5-15 砖砌窖构造图表12砖砌红胶泥窖结构尺寸表容积/m3 口径/m窖颈深/m旱窖深/m水窖口径/m水窖深/m底径/m150.70.82.03.03.02.0200.70.82.43.43.42.2250.70.92.73.73.72.3300.81.03.03.93.92.5400.81.03.24.34.32.7500.81.03.54.54.53.0图5-16 钢混圆底水窖结构图图5-17 南方浆砌石混凝土方底水窖结构图图5-18 半球形钢混水窖结构图 水窑窖横断面示意图水窑窖纵断面示意图图5-19 方长方形拱顶水窖设计图图5-20 崖窑窖典型设计图图5-21 甘肃水泥砂浆抹面窑窖示意图（单位：cm）图5-21 河南西部土水窑断面示意图表12甘肃窑窖轮廓尺寸表 工作窑 开挖高X10.50.751.01.21.401.5宽度b10.871.061.221.341.451.5蓄水窑 开挖高X20.50.751.01.21.401.51.72.02.52.73.0宽度b21.221.51.731.92.052.122.262.452.742.853.0说明 1结构特点水窑窖由工作窑与蓄水窑两部分组成。工作窑主要用于取土、进水、取水，蓄水窑则用于存水，上部为拱形，下部为梯形。水窑窖充分利用自然土体结构，依靠土体自身维持稳定。因此，水窑窖的建造受地形条限制。水窑窖具有容水量大，占地少，施工方便，取水容易等优点，依靠土体自身维持稳定，适宜在土层深厚的地方推广应用。2主要技术指标上部拱形矢跨比一般为1/21/3，跨度一般不超过4m。上部拱轴线为悬链线或半圆形最好，覆土层厚度应为其跨度的2倍以上，最小不小于3m，下部蓄水部部分边坡比为1：0.1251:0.1，深3m以内，底宽2.03.0m之间。表13旱地水窑几何几寸表 类型 窑口直径d(m)窑筒深h(m)矢高f(m)上口宽b1 (m)下底宽b2(m)蓄水深H（m） 窑长L（m） 蓄水容积V（m3） 0.451.50.72.01.442.85.08.010.024.038.048.0 0.451.51.03.02.502.55.08.010.034.055.068.0 0.451.51.34.03.462.75.08.010.050.080.0100.01）防渗措施窖底应翻夯30cm，翻夯后土的干容重不低于1.5g/cm3,窑底和侧壁蓄水部分可先抹一层草泥，再用水泥砂浆抹3遍，每遍厚1cm，最后用纯水泥浆刷2遍。窑顶拱形部分亦用水泥砂浆处理或塑膜防潮。2）适用条件水窑窖充分利用了自然崖面的土体结构，因此，土质好、土层深厚的地方可以采用。3）施工要点 窑体以长度大一些好，不宜过宽过高。地形有限时可拉长槽，把窑体修在地面以下，窑顶覆土应为拱跨2倍以上。完成土方后，可先抹一层草泥，并用工具拍平使泥和窑体粘紧；施工期间，每次收工时