第三节　雨水集蓄计算分析

一、可行性及必要性分析

1.可行性分析

雨水在实际利用时要受到许多因素的制约，如气候条件、降雨季节的分配等自然情况。雨水利用时应进行降水规律分析，确定雨水利用标准。下面以北京水利水电学校分析雨水规律为例。选用北京东郊高碑店和通州水文站长系列资料进行降水频率及相关分析，详见表2－2。两站之间地区，多年平均年降水563mm。降水的特点是年际、年内雨量分布不均，年际间变化较大，丰水年788mm（10年一遇），枯水年371mm（10年一遇）；年内的降水量多集中在6—9月，占全年降水量的82%，7、8两个月降水量约占年降水量的62%。

对通州及高碑店水文资料进行相关分析，r年＝0.926＞0.85，说明两站资料相关性好，借此分析校园降水规律可行。

两站长系列逐旬平均降雨量以及降雨量分别大于5mm、10mm、25mm、50mm、100mm、200mm的降雨次数的统计分析，绘制降水规律过程曲线及柱状图，如图2－1和图2－2所示。

由图表可知，旬降雨量大于100mm通州多集中在6月上旬至8月中旬，高碑店集中在7月中旬至8月中旬；旬降雨量大于10mm通州在3月中旬至11月下旬，高碑店集中在3月下旬至10月下旬。因此，对于雨水收集利用的示范研究，以及雨水利用工程的运行管理应在3月中旬至11月中旬。对于其他几月可不做考虑。

降水规律分析显示，多年平均降水量563mm。6—9月4个月降水量466mm，占年降水量的82%；5—10月6个月降水量523mm，占年降水量的93%；大于5mm和10mm的降水发生在3月中旬至11月中旬的频数较高，收集利用雨水是十分可行的。集雨工程设计中的降水标准，综合考虑5年一遇和6—9月的降水进行分析。

2.必要性分析

针对农村缺水状况，开源节流、水源保护并重是解决水资源紧缺的方针。农业用水是用水量的重要组成部分，农业灌溉水资源浪费严重、灌溉水利用率低，所以收集雨水回用于灌溉，减少地下水的过度开采，对缓解水资源紧缺将具有重要意义。

在水资源短缺的农村，地下水过度开采，水位下降，泉眼断流，井水干渴，农民居住分散，没有完善的集中供水管道。通过收集雨水可解决人畜饮水问题，改善农民生活条件，保护生态环境。总之，开展雨水收集与利用十分必要。

二、水量平衡分析

1.需水分析

需水分析是确定生活和生产的用水量。生活用水量包括了人的饮水、做饭、盥洗、洗衣服、冲厕等；生产用水则主要包括对作物、林木的补充灌溉用水、家庭养殖业用水等。

（1）人畜饮用水量。人畜饮用水量包括人及牲畜的饮用水，各地有不同的参照标准。每户的人畜用水量可按10年内能达到的人口数及牲畜数计算，在作地区性规划时可按地区统计资料计算。每家全年人畜饮用水量应分别按不同保证率年份的用水定额进行计算，表2－3为主要畜禽饮用水定额。

（2）冲厕用水量。新农村建设将改变农村的生活条件，逐渐将旱厕改为水冲厕所，收集雨水可回用于冲厕所。冲厕用水量可按最高日给水量的20%～30%计算，农村居民用水定额见表2－4。

（3）灌溉用水量。雨水集蓄利用灌溉应采用节水灌溉方法，农业灌溉用水量应在节水灌溉的前提下，按非充分灌溉（限额灌溉）的原理，根据当地或类似地区作物需水量或灌溉试验资料以及本地区作物生育期的降雨量确定。每亩土地全年灌溉水量可按下式估算：

单位面积上的年灌溉用水量也可利用灌水定额和灌水次数估算，即年灌溉用水量＝每次灌水定额×灌水次数。这种方法简单明白，表2－5列出了北方缺水地区几种作物灌水次数和灌水定额。缺乏资料时这种计算结果更符合实际。灌溉用水保证率按P＝75%设计。

2.全年可集雨水量

全年单位集水面积可集水量按下式计算：

其中

3.水量供需平衡分析及工程规模确定

根据已求得的总用水量和集水量，进行平衡计算，确定相应的集雨面积、灌溉面积及蓄水工程规模等。其中，集流面工程应按下式分别计算：

【例2－1】　北方降雨量为500mm地区，山区4口之家，养1头牛、3头猪和5只羊，种1.5亩玉米。确定该户集雨灌溉以及生活和牲畜的年用水量。

解：计划播种时灌一次水，灌溉方法用点浇坐水种；生长期灌水2次，灌溉方式采用地膜孔灌。查表2－5，秋作玉米播种灌水5m3；生长期灌水10m3。

灌溉用水量为1.5×5＋1.5×2×10＝37.5（m3）。

确定人畜用水量，查表2－4，家庭生活用水20L/（d·人）；查表2－3，牛50L/（d·头），猪20L/（d·头），羊5L/（d·只）。

人畜用水量为（4×20＋1×50＋3×20＋5×5）×365÷1000＝78.5（m3）。

一年生产生活总用水量共计116m3。

4.蓄水设施的总容积计算

根据水量平衡的原理，按照经济合理的原则确定水窖的容积。水窖容积主要根据地形、土质、用途、当地经济水平、技术能力、施工条件等综合确定。

根据选定的窖型确定水窖容积：