理论教育 如何设计农村雨水窖工程技术,确保蓄水容量不渗漏,保障水窖安全

如何设计农村雨水窖工程技术,确保蓄水容量不渗漏,保障水窖安全

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:②水窖部分是工程的蓄水部位,形似水缸,通常呈上大下小形状,应防渗良好,确保不渗漏,为保障水窖安全奠定基础。窖体由窖口以下50~80cm处圆弧形向下扩展至水窖中径部位,窖台高30cm,蓄水量20~60m3。混凝土盖碗水窖由顶部混凝土盖碗、边壁水泥砂浆抹面与窖底现浇混凝土3部分组成。混凝土穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖蓄水容积一般按20~50m3进行设计,其主要技术指标及工程量见表4-6。

如何设计农村雨水窖工程技术,确保蓄水容量不渗漏,保障水窖安全

(一)水窖工程

1.水窖结构

水窖是一种建在地下的埋藏式蓄水工程,与一般开敞式水池比较,具有节省建筑材料、减少蒸发损失、有利于水质稳定、不影响冬季使用等优点。按照建造材料、结构型式的不同,可以将水窖分为以下几种。

(1)水泥砂浆薄壁水窖。

水泥砂浆薄壁水窖是在传统的土质水窖结构型式基础上,改变传统红胶泥防渗为水泥砂浆抹面防渗的一种经济、实用型窖形结构。这种水窖适用于土质相对密实坚固的土层,在窖体土方开挖后要求能够维持自身稳定性。50m3水泥砂浆薄壁水窖结构见图4-1。

1)窖体组成。水泥砂浆薄壁水窖窖体由旱窖、水窖两部分组成。①旱窖部分位于水窖上部,由窖口经窖颈(窖筒)向下逐渐扩展,与水窖部分上口相接。受土壤力学结构的制约,旱窖的结构直接关系到水窖的稳定与安全,对此,矢跨比(矢高与直径比)应不小于0.5。②水窖部分是工程的蓄水部位,形似水缸,通常呈上大下小形状,应防渗良好,确保不渗漏,为保障水窖安全奠定基础。

图4-1 50m3水泥砂浆薄壁水窖结构图(单位:cm)

2)防渗处理。水窖防渗处理分窖壁防渗和窖底防渗两部分。为了使防渗层与窖体土层紧密结合并防止防渗砂浆整体脱落,沿水窖中部直径以下的水窖部分每隔1.0m在窖壁四周沿等高线挖一条宽5cm、深8cm的圈带,在两圈带中间,每隔30cm打混凝土柱(码眼),梅花桩形布设,以增强防渗砂浆层与窖壁结构的整体性。窖壁结构为3~4cm厚的水泥砂浆抹面层,一般分2遍进行抹面处理:第一遍采用1∶3水泥砂浆抹面,第二遍采用1∶2水泥砂浆抹面,最后用纯水泥浆刷涂2遍,以达到良好防渗的目的。对窖底结构,以锅形或反弧形结构受力最好,即中心位置比四周低0.2~0.3m为宜。对窖底与窖壁的结合部位,也应以小弧段过渡,避免应力集中致使水窖结构受到破坏。在处理窖底时,首先要对窖底原状土进行夯实,增强土壤的密实度,防止底部发生不均匀沉陷。当土质状况良好时,窖底可采用3~4cm厚的水泥砂浆防渗处理,其处理程序与窖壁处理完全一致;但当窖底土质较差时,则应采用现浇混凝土进行处理,一般采用C15现浇混凝土,厚度8~10cm,随混凝土浇筑一并用1.5~2cm厚的1∶2水泥砂浆进行抹面防渗,需要时,再用纯水泥浆刷涂2遍,提高防渗效果。值得推广的是,对采用水泥胶凝材料建设的各类储水设施,在底部铺设厚度20cm左右的红黏土,可加速水体净化,有效改善水质。

3)主要技术指标。水泥砂浆抹面水窖总深一般控制在5.7~8.1m左右,其中水窖深3.7~5.3m,底径2.5~3.5m,中径2.8~4.1m,旱窖深(含窖颈)2.0~2.8m,窖口径0.8~1.1m。窖体由窖口以下50~80cm处圆弧形向下扩展至水窖中径部位,窖台高30cm,蓄水量20~60m3。水泥砂浆薄壁水窖主要技术指标及工程量见表4-4。

表4-4 水泥砂浆薄壁水窖主要技术指标及工程量表

(2)混凝土盖碗水窖。

混凝土盖碗水窖形状类似盖碗茶具,故取名盖碗窖。此窖是在前述水泥砂浆薄壁水窖窖形结构的基础上,为适应不同土壤条件需要而进行的结构优化设计,将水窖上半部分结构改为混凝土穹形结构,具有结构安全、稳定性好等特点,一定程度上避免了因传统窖形窖颈过深带来的取土、提水及清淤等困难,普遍适应于土质比较松散的黄土和砂壤土地区。但不足之处是衬砌混凝土数量较大,导致工程投资有所增加。60m3混凝土盖碗水窖结构见图4-2。

图4-2 60m3混凝土盖碗水窖结构图(单位:cm)

1)窖体组成。混凝土盖碗水窖由顶部混凝土盖碗、边壁水泥砂浆抹面与窖底现浇混凝土3部分组成。与水泥砂浆薄壁水窖不同的是混凝土盖碗水窖的上半部分——混凝土盖碗部分同样可用于正常蓄水,从而增加了水窖容积。①上部混凝土盖碗部分为薄壳钢筋(钢丝、铅丝)混凝土穹形顶盖,矢跨比可采用1/4~1/2,一般在符合设计尺寸且修整好的土模上采用C15混凝土现浇成型,厚度6cm左右,在相应部位埋设进水管,穹顶部位预留窖口。具体见图4-3。②边壁水泥砂浆抹面部分、窖底现浇混凝土结构与水泥砂浆薄壁水窖完全相同,不同之处只是增大了中径尺寸和水窖深度,增加了蓄水量。

图4-3 混凝土帽盖铅丝网平面图(单位:cm)

2)主要技术指标。设计结果表明,水窖深度4.5~6.5m,底径2.3~3.3m,中径2.6~3.8m,窖口径1.0m,蓄水量20~60m3。混凝土盖碗水窖主要技术指标及工程量见表4-5。

表4-5 混凝土盖碗水窖主要技术指标及工程量表

(3)混凝土穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖。

混凝土穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖为圆柱形结构,顶盖、底部分别为穹形、反弧形混凝土结构。与盖碗水窖相比:①减小了穹顶结构矢跨比,采用钢筋(钢丝、铅丝)现浇混凝土结构,厚度增加到10~12cm;②边壁采用直立结构,仍采用3~4cm厚的水泥砂浆抹面防渗;③窖底采用反弧结构,增加了整体稳定性。50m3穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖结构见图4-4。

图4-4 50m3穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖结构(单位:cm)

1)窖体组成。混凝土穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖由窖颈、混凝土穹形顶盖、水泥砂浆抹面窖体和现浇混凝土反弧状窖底4部分组成。①窖颈采用混凝土预制或者红砖砌筑,高度以30~50cm为宜,砌筑砂浆标号不小于M10。当采用预制混凝土井筒窖颈时,井筒直径不小于60cm,厚度不小于6cm;当采用砖砌结构时,一般采用内圆外方形,内圆直径不小于60cm,外方边长不小于80cm。②混凝土穹形顶盖采用C15混凝土现浇,厚度一般10~12cm即可,矢跨比按1/5~1/3控制。③窖体边壁采用水泥砂浆抹面,厚度按3~4cm设计,分两遍抹光压实,第一遍用1∶3水泥砂浆抹面处理,厚度1.5~2.0cm,第二遍用1∶2防水砂浆压实抹光,厚度仍为1.5~2.0cm。④窖底采用反穹形结构,C15现浇混凝土防渗,厚度不小于10cm,其上再用厚度1.5~2.0cm的1∶2防水砂浆进行抹面处理。

2)主要技术指标。混凝土穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖蓄水容积一般按20~50m3进行设计,其主要技术指标及工程量见表4-6。

表4-6 混凝土穹形顶盖圆柱形砂浆抹面水窖主要技术指标及工程量表

(4)混凝土球形水窖。

图4-5 混凝土球形水窖结构示意图(单位:cm)

混凝土球型水窖具有结构稳定、适应地质条件能力强、使用寿命长等显著特点,在农村雨水集蓄利用工程中得到了广泛推广利用。但该窖型工程量大,施工比较复杂。混凝土球型水窖结构示意图见图4-5。

1)窖体组成。混凝土球型水窖由窖颈、球形窖体两部分组成。①窖颈一般采用C15混凝土预制结构,井筒直径不小于60cm,厚度不小于6cm,长度不小于2.0m,在球形窖体达到养护龄期后进行安装。②球形窖体分为上、下两个半球,在两半球结合部位设计有混凝土圈梁,可维持窖体结构稳定。其中,上半球采用C15混凝土现浇结构,厚度一般采用8~10cm,表面用1.5~2.0cm厚的1∶2防水砂浆压实抹光;下半球采用水泥砂浆抹面,厚度4cm,分两遍抹光压实,第一遍用1∶3水泥砂浆抹面处理,厚度1.5~2.0cm,第二遍用1∶2防水砂浆压实抹光,厚度仍为1.5~2.0cm。

2)主要技术指标。从目前雨水集蓄利用工程实践来看,混凝土球型水窖蓄水容积一般按20~35m3进行设计,其主要技术指标及工程量见表4-7。

表4-7 混凝土球型水窖主要技术指标及工程量表

(5)混凝土肋拱盖碗水窖。

混凝土肋拱盖碗水窖的窖体组成、适用范围、技术指标等均与混凝土盖碗水窖完全一致,唯一区别是在混凝土穹顶结构底层增加了混凝土肋拱,从而将原混凝土盖碗部分的钢筋(钢丝、铅丝)混凝土结构改为混凝土结构,减少了钢筋(钢丝、铅丝)用量。

从混凝土肋拱盖碗水窖结构来看,主要是在修整好的半球状土模表面上由中心窖口位置向圈梁呈辐射状均匀开挖8条宽10cm、深6~8cm的矩形小槽,窖口外沿同样挖一条环形槽,盖碗混凝土浇筑后,拱肋与混凝土盖碗部分形成整体结构,肋槽部分混凝土厚度由拱壳的6cm增加到12~14cm即成为混凝土肋拱,从而起到有效支撑混凝土结构的作用。混凝土肋拱盖碗水窖土模示意见图4-6。

混凝土肋拱盖碗水窖主要技术指标及工程量见表4-8。

图4-6 混凝土肋拱盖碗水窖土模结构示意图(单位:cm)

1—窖口土盘;2—土模外缘;3—工作平台;4—圈梁槽;5—弯形土模

表4-8 混凝土肋拱盖碗水窖主要技术指标及工程量表

(6)砖砌穹形顶盖水窖。

砖砌穹形顶盖水窖是为了就地取材,减少工程造价而设计采用的一种窖形,在砂石料缺乏地区有一定数量的利用。

1)窖体组成。砖砌穹形顶盖水窖包括砖砌穹形顶盖、边壁水泥砂浆抹面与窖底现浇混凝土3部分。50m3砖砌穹形顶盖水窖结构见图4-7。

砖砌穹形顶盖水窖属盖碗窖的一种形式,不同之处是上部结构采用了砖砌穹形结构。设计矢跨比一般控制在0.4~0.5之间,采用红砖分层错位压茬砌筑。具体砌筑时,为确保穹形结构的稳定性,每砌3~5层砖后在砌体外侧填土并适当进行压实处理。砖砌穹形顶盖水窖边壁水泥砂浆抹面、窖底现浇混凝土部分与混凝土盖碗水窖完全一致。

图4-7 50m3穹形顶盖水窖结构图(单位:cm)

砖砌穹形顶盖水窖主要技术指标及工程量见表4-9。

表4-9 砖砌穹形顶盖水窖主要技术指标及工程量表

2.水窖容积确定

农村雨水集蓄利用工程蓄水容积已在第三章第五节进行了重点介绍,这里仅主要介绍确定单个水窖容积应重点考虑的问题。通常情况下,单个水窖容积越大,单位容积造价越低。因此,如果单纯地从经济角度考虑,一个雨水集蓄系统所需的蓄水容积应采用一个蓄水设施来满足,以便尽可能降低工程建设造价。但有关研究表明,蓄水设施容积取决于工程所在地的土壤质地条件、蓄水设施结构型式、施工方法和技术水平等诸多要素。因此,在工程实践中,应综合考虑各种因素,科学合理地确定单个蓄水设施的容积。

(1)根据地质条件确定。水窖作为我国广大农村地区应用最广的蓄水设施,其容积大小受当地地形、土壤质地条件影响和制约,一般情况下,容积可选在30~80m3之间。当土壤质地密实,如在红土、黄土区,当土壤结构比较完整且无裂隙时,水窖容积可适当选大些;而在土质较差地区,如砂壤土、黄绵土地区则应适当小一些。

(2)按照不同窖形结构确定。水泥砂浆抹面水窖对地质条件、施工工艺要求高,砂浆抹面层较薄,省工省料,但这种结构的水窖适应变形能力较差,容积应控制在30~50m3之间;而混凝土盖碗窖、肋拱盖碗窖、球形窖等容积则可适当大一些,但最大仍不宜超过80m3

(3)按照不同用途确定。

用于农村生活用水时,每户的水窖数量不应少于2眼,容积一般应控制在30~50m3;用于农田灌溉时,由于灌溉用水量相对较大,因而所需水窖容积也较大,一般控制在50~80m3即可。

水窖容积确定除考虑上述因素外,还受当地经济水平、投入能力、施工方法和施工技术水平等多种因素的制约。窖形结构不同,水窖造价差别很大;水窖容积不同,单位容积造价差别也很大。为此,在确定水窖容积时,要综合考虑前述诸因素,在进行技术合理性、经济可行性和运行安全性分析的基础上,按照因地制宜、就地取材的原则,科学合理地确定适宜的水窖结构型式和蓄水容积。

(二)水池工程

1.水池类型

水池按其结构型式可分为开敞式和封闭式两大类,按其形状又可分为圆形和矩形两种,按防渗材料分包括现浇混凝土蓄水池、砌石砂浆抹面蓄水池、砌砖抹面蓄水池等。(www.daowen.com)

在早期的雨水集蓄利用工程蓄水池建设中,混凝土、砌石抹面、砌砖抹面3种防渗结构型式的水池都有使用。但最新应用实践表明,随着使用年限的增加,砖砌水池很容易形成抹面防渗层的“空鼓”,继而出现防渗层脱落现象,最终导致水池毁坏而不能继续使用。因此,这里不再对砖砌抹面防渗水池进行介绍。

蓄水池结构型式分类示意图见图4-8。

图4-8 蓄水池结构型式分类示意图

2.水池结构

(1)开敞式蓄水池。

开敞式蓄水池多建设在田间地头,主要用于对水质要求不高的农业灌溉等用途的蓄水。从防渗材料来看,目前推广利用的主要有混凝土现浇和砌石抹面防渗两种结构;从结构型式来看,主要以圆形结构为主,但部分受地形条件限制的地区也有采用矩形结构的,但数量相对有限。

开敞式水池的池体主要由池底、池壁两部分组成,随各地建筑防渗材料的不同,可采用砌石抹面防渗或者现浇混凝土防渗。

1)最佳断面与推荐断面。①圆形水池:由结构优化分析可知,当池深等于直径的一半时,为开敞式圆形水池最佳几何断面。但事实上,由于影响工程建设因素的复杂性,仅仅依靠最佳断面几何尺寸并不能将工程的投资降到最低。这是因为蓄水池的建设不仅需要防渗衬砌材料,而且同时还有土方开挖工程量,涉及工程地质、地形、施工工艺等诸多方面,需要综合考虑当地的地质与地形条件以及施工水平等确定。结合已建工程及现有相关工程标准图集等情况,确定开敞式圆形水池推荐断面几何尺寸见表4-10,但当水池容积大于(包括)200m3时,应参照国家建筑标准图集04S803《圆形钢筋混凝土蓄水池》执行。②矩形水池:矩形水池在结构上不仅增加了衬砌材料用量,而且在局部受力上没有圆形水池的优点,相对来说容易受到损坏,因而一般推广使用较少,只有在一些地形条件受到限制时才有所利用。同样,由结构优化分析可知,在地形条件受到限制时(如宽度方向),池深等于长度的一半是矩形开敞式水池的最佳几何断面。基于前述同样的理由,结合现行工程建设与有关工程标准图集,确定开敞式矩形蓄水池推荐断面几何尺寸见表4-11。工程实践中,当池长超过池宽的2倍时,应考虑增设隔墙或横撑,确保结构稳定;当水池容积大于(包括)200m3时,应参照国家建筑标准图集05S804《矩形钢筋混凝土蓄水池》执行。

2)结构设计。①混凝土水池:雨水集蓄利用工程混凝土水池一般均采用圆形结构,矩形结构只有在地形条件受到限制时才有所使用。其中圆形水池池底采用反穹形结构,矩形水池池底则沿池宽方向采用反弧形结构。无论圆形还是矩形水池均采用C15混凝土现浇,底板厚15~20cm,边壁厚10~15cm;混凝土浇筑完成后,用1∶2水泥防水砂浆抹面,厚度1.0~2.0cm,需要时,再用纯水泥浆刷涂2遍,进一步提高防渗能力。同时,水池底板浇筑前,必须对基础进行30cm厚的原土翻夯处理,夯实干密度不小于1.50t/m3。开敞式圆形、开敞式矩形混凝土水池结构示意图分别见图4-9和图4-10。②砌石水池:开敞式砌石水池同样由池底和池壁两部分组成,基本形状与混凝土水池完全一致。池底结构自下而上依次为:30cm厚原土翻夯,夯实干密度不小于1.50t/m3;40cm厚M7.5水泥砂浆坐浆砌石,并对空隙进行灌浆处理;1.0~2cm厚1∶2水泥防水砂浆抹光处理。池壁结构由外而里依次为:40~60cm厚变断面M7.5水泥砂浆坐浆砌石;1.5cm厚1∶2水泥防水砂浆抹光处理。开敞式圆形、开敞式矩形砌石水池结构示意图分别见图4-11和图4-12。

表4-10 开敞式圆形水池推荐断面几何尺寸表

表4-11 开敞式矩形水池推荐断面几何尺寸表

图4-9 开敞式圆形混凝土水池结构示意图(单位:cm)

图4-10 开敞式矩形混凝土水池结构示意图(单位:cm)

图4-11 开敞式圆形浆砌石水池结构示意图(单位:cm)

图4-12 开敞式矩形浆砌石水池结构示意图(单位:cm)

(2)封闭式蓄水池。封闭式蓄水池主要用于解决家庭生活用水等对水质要求较高的雨水集蓄利用工程,有些水源条件较好的地区,也有建设封闭式水池用于果树蔬菜等高效经济作物灌溉的,但使用范围相对有限。用于解决生活用水的蓄水池一般以家庭为单元建设,规模不大,容积一般在50~100m3之间,特殊情况下最大不超过200m3,即使是用于农业灌溉的,一般也不会超过500m3

封闭式水池主要由池盖、池底和池壁3部分组成,随各地建筑防渗材料的不同,一般采用现浇混凝土或砌石抹面防渗。封闭式圆形和封闭式矩形混凝土水池结构示意分别见图4-13和图4-14,浆砌石水池结构示意见图4-15和图4-16。

图4-13 封闭式圆形混凝土水池结构示意图(单位:cm)

图4-14 封闭式矩形混凝土水池结构示意图(单位:cm)

图4-15 封闭式圆形浆砌石水池结构示意图(单位:cm)

图4-16 封闭式矩形浆砌石水池结构示意图(单位:cm)

1)最佳断面与推荐断面。①圆形水池:由结构优化分析可知,当池深等于直径时为封闭式圆形蓄水池的最佳几何断面,但综合考虑工程地质、地形、施工工艺与土方开挖量等诸多因素,参考已建工程及相关工程标准图集,确定封闭式圆形蓄水池推荐断面几何尺寸见表4-12。工程实践中,当水池容积不小于200m3时,具体结构按国家建筑标准图集04S803《圆形钢筋混凝土蓄水池》执行。②矩形水池:无论是开敞式结构、还是封闭式结构,矩形水池显然不具备圆形水池节省材料、受力均匀等优点,一般使用较少,因而只有在地形等条件受到限制时才有所利用。由结构优化分析可知,在池宽受到限制的条件下,池深等于池长是矩形封闭式水池的最佳几何断面。基于前述同样的理由,参考已建工程及相关工程标准图集,确定封闭式矩形蓄水池推荐断面几何尺寸见表4-13。工程实践中,当水池容积不小于200m3时,具体结构按国家建筑标准图集05S804《矩形钢筋混凝土蓄水池》执行。同时,当池长超过池宽的2倍时,应考虑增设隔墙或横撑,增加池壁的稳定性。

表4-12 封闭式圆形水池推荐断面几何尺寸表

表4-13 封闭式矩形水池推荐断面几何尺寸表

2)结构设计。除增加了水池盖板外,封闭式水池与开敞式水池在其他结构方面完全一致,此处不再赘述。但关于水池盖板,按照如下技术要求进行设置。①当水池直径或宽度大于5.0m时,采用C25现浇钢筋混凝土结构,具体结构按有关标准图集要求执行。②当水池直径或宽度小于3.0m且无特殊使用要求时,可采用厚8~10cm的C25现浇钢筋混凝土平板结构。其中圆形水池双向配置φ8间距20cm钢筋;矩形水池短边配置φ12间距25cm钢筋,长边配置φ8间距25cm钢筋。③水池直径或宽度介于3.0~4.0m且无特殊使用要求时,可采用厚度10cm的C25现浇钢筋混凝土平板结构。其中圆形水池双向配置φ12间距20cm钢筋;矩形水池短边配置φ12间距20cm钢筋,长边配置φ8间距25cm钢筋。④水池直径或宽度介于4.0~5.0m且无特殊使用要求时,可采用厚度12cm的C25现浇钢筋混凝土平板结构。其中圆形水池双向配置φ12间距20cm钢筋;矩形水池短边配置φ16间距20cm钢筋,长边配置φ8间距25cm钢筋。

3.水池容积确定

目前,配合农村雨水集蓄利用工程推广应用的水池结构、种类很多,但普遍应用的主要以现浇混凝土和浆砌石结构为主。根据水池用途、工程地质条件以及水资源等条件,可采用不同结构型式、不同容积的水池。

(1)开敞式水池。开敞式水池主要用于农业灌溉,在我国南方地区比较多见,一般建设于田间地头。水池的主要运行方式是“长蓄短灌”,即利用长历时蓄集分散径流,达到一定水量后,在短期内用于作物的集中灌溉。开敞式蓄水池一般根据来水量和用水量情况确定蓄水池容积,随来水、用水过程的不同其水池的容积变化幅度较大,但无论圆形还是矩形结构,一般容积均在100m3以上,最大可达到500m3。当水源条件十分理想,可联合使用时,应根据水源条件、地质条件、水池结构、灌溉作物等具体情况论证确定,当确有需要时可允许达到1000m3以上。北方地区也有利用路面、山坡等作为集流面,建设倒圆台结构水池进行雨水规模利用的成功范例,水池容积一般在500~1000m3之间。

(2)封闭式水池。封闭式水池主要用于解决家庭生活用水等对水质要求较高的雨水集蓄利用工程,一般以家庭为单元进行建设,规模不大,容积一般多在50~100m3之间,最大不超过200m3。有些水源条件较好的地区,也有利用公路等天然集流面集水,建设封闭式水池用于果树、蔬菜等高效经济作物灌溉的,但容积一般多在100~200m3之间,最大不超过500m3

(三)水窑工程

水窑是我国北方地区传统的蓄水设施之一,是依托崖面、陡坎修建的一种地下埋藏式蓄水建筑物。与水窖相比,水窑具有结构简单,施工方便,取水容易等特点。

1.水窑结构

当崖面高度足够时,可设计建造Ⅰ型水窑。Ⅰ型水窑的蓄水部分完全位于崖面所在地平面以下,通常在崖面底部开挖口位置设置进水管,用水时依靠人力或水泵提水。蓄水容积35m3Ⅰ型水窑结构示意图见图4-17。

图4-17 35m3Ⅰ型水窑结构示意图(单位:cm)

当崖面较低,水窑以上土层不是很厚时,可根据实际需要建造Ⅱ型水窑。Ⅱ型水窑在水窑顶部安装进水管,水窑的蓄水部位完全位于崖面所在地平面以上,可依据用水对象的分布范围和具体要求,分别采用自重力取水、人力或水泵提水。蓄水容积70m3Ⅱ型水窑具体结构示意图见图4-18。

水窑主体由土窑、窑池两部分组成,附属部分主要包括进水管、出水管、溢流管等。

图4-18 70m3Ⅱ型水窑具体结构示意图(单位:cm)

(1)土窑。根据建窑所在地土质情况、来水量多少,结合农业灌溉要求确定水窑建设规模。一般情况下,土窑部分不蓄水,宽度控制在2.0~4.0m左右,窑长4.0~8.0m之间,土窑顶拱形状一般采用半圆形,即矢跨比1∶2,当土质较好时,矢跨比可适当减小。施工时,由窑口开始向内逐渐开挖,窑顶用水泥砂浆进行抹光处理。

(2)窑池。窑池位于土窑正下方,是水窑工程的蓄水部分,一般为梯形结构,窑池深3.0~3.5m,池体成型后再进行防渗处理,其处理方法与水泥砂浆抹面水窖一致。砂浆抹面水窑技术参数及蓄水容积见表4-14。

表4-14 砂浆抹面水窑技术参数及蓄水容积表

(3)附属部分。水窑进水管、出水管、溢流管根据地形条件、来水方向与有利排水方向布设。当采用Ⅰ型水窑结构时,通常在崖面底部开挖口位置同时布设进水管(槽)与溢流管(槽);当采用Ⅱ型水窑结构时,进水管一般采用混凝土管或塑料管,布设在水窑顶部,溢流管则布设在有利于排水的适当位置即可。

2.水窑容积确定

水窑结构简单、用途单一,地质条件一般均为黄土,当采用Ⅰ型结构水窑时,容积一般在30~50m3之间,最大不超过100m3;当采用Ⅱ型结构水窑时,容积一般在50~100m3之间,个别水源条件较好且有特殊利用需求时,最大可允许达到200m3左右。

(四)塘坝(涝池)工程

塘坝在我国各地都有大量应用,是指在山区或丘陵地区依托沟道、局部洼地等有利地形条件修筑的一种小型蓄水工程,实质上是一种微型化的水库工程,其结构型式、工程布置与水库工程十分类似,不同之处是与水库工程相比,塘坝的蓄水容积小于10万m3,主要作用是蓄集雨水、泉水、溪流和沟道径流,用于解决农村生活用水和进行农田灌溉、生态植被建设等。

塘坝是一种费省效宏的农村雨水集蓄利用蓄水设施,因此在降水条件较好尤其是我国南方降水量比较充沛的山区有着广泛应用,在解决农村人畜饮水和发展农业灌溉中发挥着重要作用。塘坝一般依托小型沟道、低洼地带等有利地形条件进行建设,正常情况下仅需局部建设挡水建筑物,具有工程量少、投资小等显著优点。在北方地区也有结合小流域综合治理,在沟谷上建坝拦沙蓄水的例证,事实上也是典型的雨水集蓄利用工程。

如前所述,作为一种微型化水库工程,塘坝的建设不仅需要一定数量的集水面积,而且需要有利地形、地质条件和建筑材料。塘坝一般选用当地建筑材料进行建造,可通过经济比较选用土石坝、浆砌石坝或混凝土坝。

(五)水罐与水箱

水罐与水箱主要用于我国西南降水量较大地区农村屋面集水的储存,其主要用途是解决农村生活饮用水。从目前的使用情况来看,用于雨水集蓄利用的水罐、水箱一般均为定型产品、塑料制品、市场购买,容积从0.1m3到3.0m3不等,个别集流条件较好、用水需求较大的用户最大可选用5.0m3左右的。但从水质角度出发,当单纯用于解决生活饮用水时,水罐、水箱内水的停留时间不应超过15d,且在夏季炎热季节应采取隔热措施,防治水质恶化。

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