摘要：社会经济的迅速发展和城市化进程的加快，水资源紧缺问题越来越突出，雨水资源利用势在必行。雨水集蓄过程中，旱井结构设计仍无合理的理论依据，实践中以经验设计为主。从山西丘陵山区节水工程的现状及已有旱井的结构特点着手，分析比较旱井的结构，提出一种施工工艺上切实可行的结构，便于推广应用。
关键词：水资源；雨水利用；旱井结构；施工工艺；
Manufactural Optimal Design of Collection well
Wang Wenjing，Zuo Binfeng
Tongling Polytechnic，Tongling Anhui，244000；
Abstract：Along with the social economy rapid development and urbanized advancement speeding，the problem of rain water scarce and effection utilized of rain water are getting more urgent.In the construction of rain water collection well，there are still no reasonable theory for the designing；there are some new construction modles expressed the information books，no one，we found，is easy to built.Based on our experience in the luliang area of Shanxi province.A easy to build and reliable structer is introduced in this paper.
Key words：Water resources；the rain water uses；the structure of water clection well；Construction craft
0.引言
旱井是缺水地区用来拦蓄地表径流的一种蓄水设施，建在地下，夏季易保持水质，且能有效的防止蒸发；北方地区的冬季井内的水不会冻结，不影响使用，也不会冻裂；修建旱井所需建筑材料较少，有时比修建蓄水池要省钱[8]。山西地处黄土高原，年平均降水量为524毫米[1]，地形起伏大，降水集中，多暴雨。因此，旱井集雨成为发展丘陵地区可持续农业的有效途径。
1.山西省的发展现状
山西省雨水集蓄工程有悠久的历史[2]，过去人们修建的“旱井”，即水窖[3]，是在土质适宜地带，人工打一竖井，最后在窖面内由下而上连续不断地抹一层厚3cm左右的红粘土，稍干后即可蓄水使用。图1所示的传统旱井[5]，这种旱井施工简单，易于开挖，采
图1 传统旱井
Fig.1 Traditional Collection Well
用红胶泥防渗，土体支撑，开挖直径不宜过大，对土质要求较高，适宜在土质密实地区修建。20世纪90年代，在省政府的支持下，以阳泉地区和吕梁地区为例，有“一户二井”工程和“123”工程，其旱井容积一般为30m3-50m3，受技术和土质的影响，一般很难实现大容积的旱井建筑。阳泉地区常见的旱井是抛物线筒形旱井（图2）[6]，井壁像一个抛物线形回转面，直径随井深的增加而扩大，土质好时，向下挖1m，旱井直径可放宽0.5-0.7m，土质差时，放宽小于0.4m。井深过深，施工不方
图2 抛物线筒形旱井
Fig.2 Parabola Collection Well
便，泵水也困难。图3为吕梁地区常见的旱井[7]，井体像瓶形，井总深6-8m，井颈部分0.5-2.0m，井底采用3：7灰土分层夯填0.3m
图3 吕梁地区旱井
Fig.3 Collection Well of Lvliang
（土为当地红土），井盖采用C20预制钢筋混凝土结构，此井脖子细而长，井深而蓄水量小，蓄水量也只有15～25m3，只有个别水窖容量达到40 m3[8]。现在，最新资料介绍的旱井[8]（如图4、5、6、7所示），其主体结构主
图5 混凝土拱底顶盖圆柱窑
Fig.5 Cylindrical Collection Well
图6 水泥面窑
Fig.6 Concrete Shell
图7 球形旱井
Fig.7 Spherical Collection Well
要由钢筋混凝土现浇而成，可实现大容积蓄水，但成本较大；施工工艺性差。
2.旱井设计新提议
根据多年在吕梁推广节水农业技术的经验，我们提出一种易于建造，蓄水量能达到50m3以上的旱井。
该旱井的主体由水窑、井口和井盖组成，其结构形状如图8所示。此井对于一般土质都可以建造。其井颈约为0.5m，井体上部为抛物线形旋转体，施工步骤，先开挖出拱形，直接用混凝土浇筑，凝固后再开挖下部，下部挖好直接夯实做防渗处理，用红胶泥或水泥抹面。防止防渗层整体脱落，沿中径以下每隔lm在井壁上挖一条宽5cm、深8cm的圈带，两圈带中间每隔30cm打混凝土柱（码眼），呈品字形布设。上下两部分衔接处，做两个羽翼承重。其水窑部分半径约为1.5m，井底距地面约为10 m。和新式旱井相比，其井体距地面较深，不会影响地面生产；与旧式旱井相比，上部只要强度达到并做好防渗处理，就可蓄水，充分利用空间，减小开挖深度，便于取水；在开挖时，上部有支撑结构，开挖下部比较安全。
图8 优化的旱井
Fig.8 Optimal Collection Well
3.结束语
总之，最近几十年旱井结构的发展与水资源和土结构等方面的研究成果密切相关。纵观这几年的研究工作，有两个特点：一是理论和实际紧密结合，研究内容都围绕着旱井结构不断改善，解决实际生产中提出的问题；二是由定性研究向定量研究发展，解决实际技术问题，进行理论探索，使旱井结构的研究工作进一步完善，实践表明必须创建自身的理论体系，这有待今后进一步努力。
旱井结构工艺性优化设计的创新：
1 本文中设计的旱井造价低，易于在农村推广。
2 用建筑中顶的设计来分析旱井体上部抛物线旋转体结构，使旱井设计标准化。
参考文献
[1] http：//www.shanxiwindow.net/intro/index.htm
[2] 赵松岭.集水农业引论[M].西安：陕西科学技术出版社，1996.
[3] 王永胜.李培红.我国农村人畜饮水困难成因分析及对策研究.
[4] 丁圣彦.杨好伟.集水农业生态工程[M].开封：河南大学出版社，2001.62-69.
[5] 于法稳.尚杰.西北半干旱地区农业可持续发展的模式选择.
[6] 王振礼.怎样修建旱井水洞.阳泉：阳泉市水利局.2011.8.14-18.
[7] 吕梁地区水利水保局.吕梁地区水利学会.吕梁地区旱井集雨节水灌溉技术指南.9.
[8] 陈维杰.集雨节灌技术[M].郑州：黄河水利出版社，2003.8.35-48.
[9] 水利部农村水利司.财政部农业司.农村集雨工程简明读本[M].北京：中国水利水电出版社，2014.1． 65-73.
[10]谢薇，秦克丽，丁昆仑，等．不同集雨面及水窑形式下的窑水水质分析[J].灌溉排水学报：2011，30（1）：11-14.
[11]张波．山西省雨水积蓄利用的实践与探索［Ｊ］山西科技2007（4）
[12]张仕华，朱德兰，高建恩等.混凝土薄壳球形水窑结构的优化设计[M]．西北农林科技大学学报（自然科学版），2009-09-10：23-56.
[13]郭长山．浅谈林州市农田水利建设与管理［Ｊ］河南水利与南水北调2015（6）19-20
[14]李静栋．国家水土保持重点建设工程实施成效与思考［Ｊ］山西水土保持科技2013（9）4-6
Jin Donghong.Mechanical Analysis of Water Cellar Structure［Ｊ］Advanced Materials Research2012-507 231-236
Fan Zhou.Analysis of Concrete Water Cellar Structure in Qingshuihe County，Inner Mongolia，China[j]Applied Mechanics and Materials2014-455 216-219
Annemieke Farenhorst.Bacteria in drinking water sources of a First Nation reserve in Canada[j]Science of the Total Environment2016（9）138
论文作者:王文璟,左斌峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/6
标签：旱井论文; 吕梁论文; 结构论文; 土质论文; 地区论文; 抛物线论文; 阳泉论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;