雨水设施（精选3篇）
雨水设施 篇1
摘要：本文对景观处理手法艺术化、视觉化提出科学合理的设计模式, 深入探讨雨水设施景观化设计的重要性、模式和设计原则, 提出了有效将雨水设施与景观设计相结合的设计方法, 希望通过对景观化雨水设施方法的探讨, 在雨水处理景观化的问题上为景观设计师提供有价值的参考。
关键词：雨水设施,景观化,设计
随着水资源压力和环境压力的日益增大, 雨水景观得到了越来越多的关注和重视, 与此同时相应的问题也慢慢浮出水面, 常见的雨水处理设施毫无美感和设计感的出现在我们视线中。
1 雨水处理景观化概念
雨水处理景观化是指在满足景观设计各项生态、功能需求的基础上, 把雨水收纳、传输、存储等一系列功能设施的可视性和艺术性加入到设计考虑范围内。在满足功能需求的同时不忽视视觉处理艺术化的重要性。景观化雨水处理设施可应用于绿色屋顶、天然池塘、湿地和称为洼地的生物滞留池等。同时也可根据情况适当增加透水铺装、水渠、蓄水池等硬质景观设施在工业及商业区的景观设计中。
2 雨水设施景观化设计的重要性
雨水设施不可避免的大量存在于当今城市景观设计中, 这就迫使当代景观设计师不得不去进一步思索及探讨雨水处理设施的美观问题。笔者认为一个完善的雨水处理设施设计不仅要满足其功能价值、生态价值, 同时也应满足文化和审美需求。
3 雨水处理景观化设计指导原则
应用于面积不同的场地, 雨水设施景观化的表现形式也应有所不同。在设计过程中, 应根据具体场地条件通过灵活运用各种景观设施, 因地制宜, 在保正满足功能需求的前提下, 尽量营造出一个丰富多样、有文化内涵又有趣的令人舒适的景观环境。
在设计中注重雨水的收集、传导、利用, 并将三者有机结合, 是确保雨水设施景观化功能性和生态性不受影响的前提。除此之外, 不同场地有其特有的地域性特点及其相应不同的功能需求, 雨水设施景观化处理方法应该充分考虑场地特性, 将维护当地景观独特性放在设计首要考虑位置, 尊重景观设计的生态性。较之完全推翻重建的处理方法, 雨水设施景观化的目的是在充分考虑当地地域性生态特征的前提下, 通过科学化降雨管理以及在雨水资源利用中运用美学观点和合理的艺术化处理手法, 更好地增强当地地方性生态特色, 让设计更有价值和含金量。因此, 在进行景观化雨水处理时必须遵循以下原则。
3.1 因地制宜
景观化雨水处理设计必须从场地实际状况出发, 考虑当地的地形、气候、环境等原有自然因素, 针对不同生态特征进行设计。除了有针对性的考虑生态环境和功能的需求, 还应结合当地现存景观的场地特殊性, 并将地域性文化作为主要设计要素列入设计范畴, 在尊重场所特征和场所精神的基础上进行深入设计。
3.2 确保安全
一个合格的景观化雨水处理设计同其他景观设计一样, 应确保设计的安全性, 使危险因素易于被识别, 设计前应考虑到场地位置特点和雨水控制设施的设计, 以确保它们形成一个安全、整体的景观系统, 充分考虑场地的限制条件, 包括禁止游客进入区域的游览限制和临近深水区的安全问题。具体措施可在需要的位置设立设施、屏障等来限定区域, 例如栏杆或灌木丛等, 或设计相应导视系统和警示标志。同时为保证视觉连贯性以及安全出入的考虑, 设计中应釆用较缓的坡度。
3.3 易于维护
为避免因使用不善或后期养护困难等原因而造成景观设施瘫疾并且不易维修的情况。应采用符合当地地貌特征的植物材料作为设计要素, 减少人造景观的设计和应用。在设计植物配置时尽可能选用适应场地气候环境、易于维护的植物, 同时兼顾植物多样性。
3.4 保证品质
融入恰当的艺术表现形式和外观设计是雨水处理景观化品质保证的前提。同时对设计材料材质的选用也需要求品质, 坚固耐用且对原有环境影响较小的材料是设计首选。同时为提升景观品质以及对生物多样性的考量, 设计中植物的配置问题也是不容忽视的又一重要设计元素。但必须注意的是, 虽然雨水处理景观化可以提高环境质量, 但其首要目的是对雨水进行有效的处理并加以利用, 这就要求在选择设计材料时注意材质的特殊属性, 即是否适用于雨水景观的设计。
4 结语
本文通过阐述景观化雨水处理的概念, 深入分析其发展的必然性及重要价值, 且探讨了雨水处理景观化应遵循的设计原则, 为景观化处理雨水提供一定的理论基础。景观化处理雨水不仅会发挥应有的生态、功能作用, 且它本身的功能运作构成了一系列拥有美丽外观的雨水处理设施, 在这个集经济、政治、社会、文化、生态为一体的现代城市环境系统中, 设计师应将物质元素与人文元素放在同等重要的位置, 着重考虑生态功能与使用功能的同时, 不忽略视觉效果和文化内涵的融入, 在现有基础上改进雨水景观设计方法, 创造出能够迎合整个场地设计风格和需求, 且融入了历史文脉和文化内涵, 人与自然和谐共生的生活环境。
参考文献
[1] (英) 奈杰尔·邓尼特, (英) 安迪·克莱登著, 周湛曦.孔晓强译.雨水园林景观设计中雨水资源的可持续利用与管理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2013, (6) .
[2]李升.湿地景观可视性研究[D].昆明:昆明理工大学, 2013, (2) .
雨水设施 篇2
关键词：设施农业,雨水集蓄,长系列法,水量平衡,经济利用模式
1 设施农业种植模式及灌溉制度
1.1 种植模式
设施农业是具有一定设施,能在局部范围改善或创造环境气象因素,为植物生长提供良好的环境条件而进行有效生产的农业,是一种高新技术产业,是目前最具活力的产业之一,它主要包括设施果树、设施蔬菜和设施花卉三大类。从近几年甘肃中部设施农业发展来看,矮化果树、蔬菜、花卉等效益显著,呈现良好发展态势,其中果树以矮化油桃、红提葡萄为主,蔬菜以番茄+黄瓜、番茄+番瓜为主,花卉则以唐菖蒲、香水百合等为主。本文仅以单座设施为例,对适宜范围较广、经济效益较好的矮化油桃、番茄+黄瓜、唐菖蒲种植模式重点进行分析论述,在此基础上提出设施农业雨水集蓄长系列计算经济利用模式。
1.2 灌溉制度
设施农业灌水定额根据相关作物灌溉试验资料,结合当地近几年设施农业种植灌溉经验确定。其中,果树类代表作物矮化油桃为稀植作物,不同生育期灌水定额为105~180 m3/hm2,全生育期灌水次数27次,灌溉定额3 825 m3/hm2;蔬菜类代表作物番茄-黄瓜连茬种植为行播作物,不同生育期灌水定额为120~180m3/hm2,全生育期灌水次数50次,两茬累计灌溉定额7 980m3/hm2;花卉类代表作物唐菖蒲为密植作物,不同生育期灌水定额为135~210m3/hm2,全生育期灌水次数20次,灌溉定额3 750m3/hm2。设施作物矮化油桃、番茄+黄瓜、唐菖蒲等灌溉定额见表1。
2 设施农业面积及灌溉需水量
2.1 设施结构及面积
设施农业温室结构种类繁多,就其现状利用情况来看,大小、规格各不相同。目前,甘肃中部地区普遍采用的温室为钢拱架支撑,塑料薄膜保温,自动开启、升降结构。典型设施占地长120m,宽15m,作物种植带长112m,宽12m,实际灌溉面积1 344m2。同时,为满足温室采光需要,温室间预留空地宽度15m。
2.2 灌溉需水量
在拟定的设施农业灌溉制度、设施面积等种植模式下,矮化油桃、番茄+黄瓜、唐菖蒲等单座设施作物全生育期灌溉需水量分别为512.6、1 069.3和502.5m3。
3 资料系列及特性分析
选用典型代表区1951-2000年共50年系列资料,作为设施农业雨水集蓄经济利用模式分析计算的依据。经分析,代表站多年平均降水量532.0 mm,50%频率降水量612.6 mm,75%频率降水量456.1mm,90%频率降水量427.7mm。分析多年平均降水量可知,汛期6-9月占68.3%,枯水期当年10月-次年5月占31.7%。同时,具有越是干旱少雨的年份,降水量的年内分布越不均匀的特点,与作物生长需水时节不相一致。典型代表站多年平均降水量及年内分布见表2。
4 设施不透水面可集水量
4.1 设计灌溉保证率
如前所述,雨水高效灌溉设施农业主要为果树、蔬菜、花卉等高产值、高附加值经济作物,依据《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288-99),设计灌溉保证率取90%。
4.2 不同材料集流效率
不同降水量地区,塑料薄膜年内平均集流效率可达75%~80%甚至更高,单次降水量较大时,集流效率可达95%以上;混凝土集流面年内平均集流效率可达70%~75%甚至更高,单次降水量较大且前期存在有效降水时,集流效率可达85%以上;沥青混凝土集流效率稍低,黄土夯实集流效率则更低。依据有关试验研究资料[2],典型代表区不同材料集流效率见表3。
%
4.3 可集水量计算
设施不透水面包括塑料大棚棚面与保温墙顶部混凝土面,两者均具有良好的集流效果,在设施农业雨水高效利用中发挥着十分重要的作用。设施不透水面总集水量可按公式(1)进行计算[2]。
式中:Ws为设计灌溉保证率下的设施不透水面可集水量,m3;Pp为典型代表区设计灌溉保证率下的降水量,mm;Ss、Sh为塑料大棚棚面、混凝土衬砌部分的有效集水面积,m2;Es、Eh为塑料薄膜、混凝土的集流效率,%。
设施不透水面可集水量计算结果见表4。
由计算结果可知,在设计灌溉保证率情况下,单座设施不透水面可集水量546.2m3。由于拟定单座设施农业矮化油桃、番茄+黄瓜、唐菖蒲种植模式下灌溉需水量分别为512.6、1 069.3和502.5m3。由此可见,在设计灌溉保证率下,对矮化油桃、唐菖蒲而言,典型代表区设施不透水面总集水量能够满足作物灌溉需求,但由于降水季节与作物生长需水时节的不一致性,需要配套蓄水设施进行水量调节;但对番茄+黄瓜而言,设施不透水面总集水量不能满足拟定作物灌溉需水要求,需要采取其他集流面进行补充集水,同时需要建设蓄水设施进行多年水量调节。
5 配套设施规模分析确定
在设施农业雨水高效利用工程系统中,当采用长系列法计算确定补充集流面面积、蓄水设施容积等工程规模时,需要同时假定多组不同规模的集流面面积、蓄水设施容积,通过比选不同设施组合的工程投资确定经济利用模式。
5.1 满足设计灌溉保证率时的配套设施组合
依据雨水集蓄利用工程长系列计算方法[3],给定集流面面积,假设蓄水设施容积,计算各计算时段的来水量和拟定种植模式下的用水量,实施长系列操作,以蓄水设施初始水量为0进行各计算时段的水量调节计算,确定各计算时段内的水量余缺值,累加计算各月(旬)末的累加储存水量,当累加储存水量出现负值时即认为该时段缺水,并依据缺水时段统计供水保证率。经计算,在设计灌溉保证率情况下,拟定作物雨水集蓄利用工程系统集流面、蓄水设施组合见表5。
5.2 配套设施经济利用模式组合
在通过长系列分析计算确定设施组合的基础上,按照砂浆抹面水窖单方容积造价75元/m3、混凝土集流面单位面积造价25元/m2计算,不同配套设施组合工程投资结果见表5。由此可见,由于灌溉需水量相对较少,果蔬类作物矮化油桃、花卉类作物唐菖蒲经济利用模式均为方案一,其集流面、蓄水设施组合分别为{0,405}、{0,180},也就是说这两种作物不需要补充集流面,仅需通过蓄水设施对非旱年份或与作物生长时节不相一致的水量进行调节即可满足灌溉用水要求;而由于灌溉需水量较大,蔬菜类作物番茄+黄瓜仅仅依靠设施不透水面集水不能满足灌溉需求,需要建设补充集流面补充集水,经济利用模式为方案二,其集流面、蓄水设施组合为{902,800},所需补充集流面可利用温室间预留空地建设。
5.3 经济利用模式蓄水设施复蓄指数
复蓄指数是指蓄水设施在年内的重复利用次数。就设施农业雨水集蓄长系列计算经济利用模式而言,蓄水设施复蓄指数即为长系列计算期内,蓄水设施总调蓄水量与蓄水设施设计总容积的比值,具体可按公式(2)计算确定[4]。
式中:K为蓄水设施复蓄指数;Wy为长系列计算期内蓄水设施总调蓄水量,m3;Vz为长系列计算期内配套蓄水设施总容积,m3。
设施农业雨水集蓄长系列计算经济利用模式蓄水设施复蓄指数计算结果见表5。
由前述计算结果可以看出,由于设施农业种植大多以反季节作物品种为主,致使作物需水时节与天然降水季节严重不符,往往需要较大容积的蓄水设施进行水量调节。因此,导致蓄水设施利用率不高,复蓄指数相对较小。但即便如此,从表5可以看出,推荐利用模式仍属最为经济利用模式,可在生产实践中大力推广应用。
参考文献
[1]金彦兆.塑料大棚雨水高效利用技术[J].中国农村水利水电,2004,(8):16-18.
[2]朱强.雨水集蓄利用工程技术规范[S].北京:中国水利出版社,2001.
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雨水设施 篇3
浙江省的降水量比较丰富,但是水污染现象较为明显,雨水集蓄灌溉技术的推广显得尤其重要。浙江省雨水资源丰富,设施农业及节水灌溉技术推广面积较大,同时利用集蓄雨水灌溉优势显著,推广的可行性高。浙江省的年平均降雨在140 d左右,年均降雨量达到1 601 mm,可集雨1 m3/m2,可产生径流逾100万m3/km2[3],集雨量可谓相当可观。由于浙江省年际内降水在2个汛期较为集中,大量的雨水超渗产流,后期无效蒸发,珍贵的雨水资源没有得到有效利用。加之浙江省“七山一水三分田”的独特地理条件,比较容易发生资源型和工程型缺水的问题。雨水集蓄利用技术的应用,可很好地缓解农业用水压力。
1 雨水集蓄灌溉技术简介
雨水集蓄利用系指人工收集雨水、加以储存并进行调节利用的微型水利工程。我国的雨水收集和利用历史已有1 000年,发展至今已形成完善的雨水径流引导技术、雨水汇集技术和贮蓄技术。20世纪90年代,节水农业研究工作及雨水集蓄技术的利用在国际雨水利用事业的推动下发展速度加快,我国各省(区)推动实施了许多雨水利用工程,如宁夏回族自治区的“窖窑工程”、陕西省的“甘露工程”、甘肃省的“121雨水集流工程”、山西省“123工程”及内蒙古自治区“112集雨节水灌溉工程”以及浙江省的“葫芦岛雨水集流利用工程”等,有效地减轻了自然灾害的发生,促进了农业生产活力的提高。
设施农业技术的发达程度,往往是一个国家或地区农业现代化水平的重要标志之一。在现代设施农业中,集雨利用系统则发展设计成集雨面、导流槽(管道)、蓄水设施(集雨窖或集雨池)和灌溉系统4个部分。天然降水通过设施棚面及周边空地、道路等集雨面收集后经导流槽汇聚,集中在蓄水设施中,再依靠现代化节水灌溉技术输送给作物,高效、有效地对雨水资源进行了利用。
2005年,北京市农业技术推广站在小汤山特菜基地开展了蔬菜生产全年雨水灌溉技术的试验示范,取得的效果很好,收集的降水量可达到300 m3/年以上。在北京市的郊区,在保护地上从事蔬菜的生产一般为1年2茬,如果生产的蔬菜种类为黄瓜、番茄等,则每年需要水资源的总量为4 500 m3/hm2左右。根据2005年该试验示范的结果,正常年份在保护地膜面所收集的雨量可充分地满足蔬菜生长所需要的用水量[4]。这是设施农业雨水利用的成功案例,值得在各地进行推广。
2 集雨灌溉技术在设施农业中推广的意义
目前设施农业仅仅对现代节水灌溉系统的节水比较重视,忽视了对自然降水的利用,出现棚外降雨而棚内却仍然在灌溉的状况。与露天进行设施农业的种植方式相比,该状况不能最大化地发挥出节水灌溉的效益,该种现象在湿润地区表现的尤为明显[5]。
目前,浙江省设施农业的总栽培面积达到93.33万hm2,且每年以超过6.67万hm2的速度逐渐增加;设施大棚中不能直接地对雨水资源进行利用,全靠外界采取的灌溉措施才能满足作物的需水要求,且对于设施大棚中生长的作物来说,其不仅生长期较露地栽植的时间长、而且茬数多,对水量的需求也就更大。据相关报道指出,在设施大棚的栽培条件下,蔬菜种类、土壤条件及时期的不同,其每天的需水量均有所不同,一般在1.1~15.0 mm,因此设施大棚每年的总耗水量达到4 015~54 750 m3/hm2,若根据5 mm/d的需水量进行计算,则设施大棚栽培每年的总需水量可达到18 250 m3/hm2。根据《雨水集蓄利用工程技术规范》,取连栋大棚雨水收集率90%,单栋大棚雨水收集率85%,以年降雨量1 600 mm进行计算,则雨水收集量分别为14 400 m3/hm2和13 600 m3/hm2。能在较大程度上满足灌溉用水,大大节约水资源。按照目前灌溉水成本均价0.4元/m3、每年收集雨水量1 600 mm计算,可节约灌溉费用6 390元/hm2。同时减少了部分地区提灌提排的动力消耗,节省了电力能源和燃料资源,利于节能减排。
2.1 农产品品质改良
对农产品的质量产生较大影响的因素主要有水的质量及其灌溉方式,多数作物对灌溉水质的要求较高,而普通的灌溉用水不能满足作物的这些需求。尤其在经济条件较为发达的平原或海涂地区,设施农业的发展速度较快,但通常也会伴随着严重的水质污染发生,导致灌溉水中硝态氮、盐及氯等含量较高,难以实现多种作物的优质生产。对于一般的灌溉河水来说,其含盐量一般在1.5~3.0 mmho/cm,而一些优质的花卉如凤梨花等,其对灌溉用水的含盐量要求控制在低于0.1 mmho/cm。雨水是一种灌溉效果较好的水资源,不仅含盐量等各项指标对大多数作物的生长发育有利,还可以增加作物的产量及品质,实现了作物的“绿色”生产。同时,雨水中的水质条件还可以满足微喷、微滴等节水灌溉的需求,有利于促进雨水利用率的提高,进而对作物灌溉模式进行改善。
2.2 土壤性质优化
设施大棚中直接“享受”不到自然雨水的淋洗,长期的灌溉只要依靠提水或地下水,容易恶化土壤中的理化性状,尤其在那些土壤中的盐碱含量较高的平原或海涂地区,地下水及灌溉水中盐分的海量较高,导致了设施农业中出现严重的返盐现象。数据表明,温室作物化肥与农药残留量是大田露地作物的2倍以上。如果用污染河水进行灌溉,那棚内更加成为严重的污染区[3]。如杭州市农业科学院蔬菜研究所的连栋大棚中每年或每茬要消耗大量的水对土壤中的盐分进行淋洗,甚至需要息耕一段时间进行养地。有不少地区水污染严重,特别是随着工业经济的发展,水污染越来越重,而人们生活水平的提高对农产品质量又提出了越来越高的要求,要解决该矛盾,应对天然的雨水进行合理、有效利用。
2.3 水土保持
浙江省虽然降水量比较多,但呈不均匀分布状态,导致有的地区涝、有的地区干旱的状况。通过雨水集蓄技术的推广应用与工程实施,既可以取得较好的经济效益,有效地对水分的余缺进行调节,还有助于排涝减洪,减轻水土流失。特别是在降水量较多、较大的时期,大棚内不能对天然的雨水进行利用,加大了周围的地表径流,导致了土壤中的养分被大量冲走。如将棚面的雨水进行收集贮存,不但可对防洪排涝的压力进行减轻,还可有效地保护水土、防止水土的流失。
3 雨水集蓄的建议
3.1 雨水收集
在同样的集雨面面积上,要收集更多的雨水,集雨材料特性是主要因素。集流面由棚面和棚间道路组成,一般为覆膜棚面和硬化道路。一般有机塑料板和塑料薄膜的集流效率可达90%以上,而棚间道路根据硬化方法和材质不同,从混凝土、沥青、水泥土到原土夯实,集流效率依次减小,分别为75%、65%、50%和20%[6]。集流面材质的选择需根据工程实际、现场条件和投资金额综合考虑。
3.2 雨水过滤
进行雨水的集蓄,集流面应选择合适的材料,此外,因久旱逢雨或雨季之初的雨水中含有较多的大气污染物,应尽量避免集蓄。雨水的水质直接受大气的影响。一般雨水经输水管汇集后需经过过滤池进行处理。雨水过滤池多用砖石砌成,100号水泥砂浆抹面,池内分成3个格区,每个格区内填不同粒径滤料:第1格区投放1~8 mm的粗砂和砾石;第2格区投放8~17 mm的砾石;第3格区投放15~20 mm的卵石。池底留有1排水孔,用于排泄池内沉积的污水、浑水[7]。
3.3 雨水储存
若雨水的集蓄中未对设施的容积进行合理的设计,则会产生不利的影响。如设计的溶积太小,会导致集蓄雨水的总量不能达到灌溉的需求,导致剩余雨水的流失;如设计的存储量过大,则可能因长期的贮存而导致水质的下降。贮存水的水窖材料不可选择橡胶、塑料等,因其透气性不好,易导致水质中的溶解氧含量降低、COD含量超标等,进而对作物的根系呼吸产生不利的影响;集雨池不可采取露天的方式,以防止水藻的大量滋生而堵塞灌水器[8]。为保证雨水的水质,水窖体积一般以40 m3为宜[7]。还可在窖体内壁贴附食用级材料,以对水质进行保护。
4 结语
浙江省的雨水条件充沛,设施农业发展较快,普及率较高,推行集雨灌溉的可行性高。此外,虽然设施农业中节水灌溉技术较为完善,但是由于目前普通大棚的集雨蓄存技术和雨水净化处理技术的研究较为缺乏,收集的雨水只能作为备用水源。雨水集蓄结合节水灌溉技术的大力推广,可推动农业的科学用水。浙江省需注重农业的可持续发展,搞好环境整治,保证雨水的洁净。总之,应重视对普通大棚集雨技术的研究和推广,减轻农业用水压力,减少能源与可用水的消耗量[9]。
摘要：简单介绍了雨水集蓄灌溉技术及其在浙江省设施农业中应用的意义,提出了雨水集蓄的建议,以期为该省雨水集蓄灌溉技术的推广提供参考。
关键词：雨水集蓄灌溉,设施农业,意义,建议,浙江省
参考文献
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