人工汇集雨水高效集流材料研究

一、技术关键、主要技术经济指标，与国内外同类技术的比较和获奖情况

　　1、技术关键：在干旱缺水地区，对于人工汇集雨水工程，关键是找到如何有效利用当地的水、土资源，建造集流效率高、造价低、施工简便、使用寿命长的高效集流材料。通过调研、根据大量的室内及野外试验，提出两种新型地表处理防渗材料――HEC土、沥青玻璃丝油毡卷材。HEC土壤固化剂( High Strength and water Stability Earth Consolidator )和沥青玻璃丝油毡是两种新型高效雨水集流材料。HEC的特点是高强、耐水、适应性强，可适用各种骨料或填充料，对拌和水质无特殊要求。如HEC既可做土壤固化剂，又可和水泥一样以砂、石碎屑为骨料，按一定比例加水拌合、震捣成型，其强度与水泥砂浆和混凝土近似。沥青玻璃丝油毡强度高、抗拉、不透水、耐老化，易施工、铺设简单、容易移动、抗杂草顶破性能强，是一种值得推广的高效集雨材料。

　　2、主要技术经济指标及与国内外同类技术的比较：目前国内外人工集流场的主要采用的集流材料有：混凝土、铁皮、水泥瓦、水泥土、塑膜覆沙、机瓦、青瓦、黄土夯实、沥青路面、自然土坡等。根据野外及室内试验，除铁皮、混凝土、水泥瓦、沥青路面集流效率较高外（大于60%），其他材料的集流效率通常较低。

　　  塑料薄膜覆沙集流效率低，但聚乙烯薄膜集流效率高，早先提出裸露聚乙烯薄膜集流面集流，很快得到推广应用。优点是一次性投资小，集流效率较高。缺点是易破损，寿命短。混凝土作为一种最常用的集流材料，但在黄土高原的大部分地区，砂石料缺乏，对水质要求较高，致使修建混凝土集流场各地造价相差很大（6-25元/m2）；砂石料缺乏地区修建混凝土集流场的成本较高。铁皮集流效率高却价格昂贵；水泥瓦的集流效率较高，多适用于庭院屋顶集流。沥青路面集流效率也较高，但却受路线限制。

　　为了探求适用于不同地区特别是黄土地区的集流材料，通过试验研究比较，选择了聚乙烯薄膜、沥青玻璃布油毡、沙兰特油毡、HEC土壤固化剂( High Strength and water Stability Earth Consolidator )、混凝土等。上述集流材料除混凝土有试验资料外，至今还未见有完整的试验资料。

     试验表明，相同条件下HEC土（1∶8）比水泥土（1∶8）强度提高68%，渗透系数减少78%。HEC砂浆比水泥砂浆强度提高约10%。在正确施工条件下，集流场集流效率可达85-91%，比混凝土集流效率提高6%～13.8%,投资仅5元/m2左右。沥青玻璃丝油毡集流效率高达89-94%，比塑料薄膜集流效率高13%，投资4元/m2，使用寿命大于10年。两种材料在相关领域已有应用,但作为人工集流场,就目前所掌握的资料,还未见到，与目前国内外应用的人工集流材料相比, 主要技术经济指标较高。

二、成果应用情况及取得的经济、社会效益

　　早先所提出的推广混凝土及裸露式聚乙烯塑料薄膜作为集流材料发展较快，特别在陕西、甘肃、宁夏、山西等地更是作为修建集流场的主要材料。但主要问题是混凝土集流场在无沙石料地区造价较高，而聚乙烯薄膜易破损。沥青玻璃丝油毡和HEC土壤固化剂分别弥补了上述集流材料的不足，在室内及甘肃的野外试验效果较好，已引起各地的重视。

　　在黄土高原的许多地区、即无地表水，又无地下水资源，缺水问题已严重影响这些地区人民的生存、发展。建场打窖，积蓄雨水，为这些地区的发展提供无限生机。大力发展和推广新型雨水集流材料，对上述缺水地区将带来巨大的经济、社会和生态效益。

二、成果推广应用前景（包括产业化、可推广规模和其他与成果转化相关的内容等）

　　我国华北、西北许多地区，由于特殊的气候、地质和土壤条件，区域内地表和地下水资源都十分缺乏，又不具备修建骨干水利工程的条件，修建高效集流场，高效利用天上降雨资源是这些地区经济、社会发展的一个重要途径。HEC 和沥青玻璃丝油毡集流作为两种新型集流材料，经过室内-野外-室内试验研究，其应用技术已较成熟。两种集流材料的性能价格比都较高，在本领域及相关领域已开始推广应用。据初步规划，2000-2005年，全国新建雨水集流设施近800万处。如用HEC土代替混凝土，按每处需修建集流场150 m2，1m2最少节省3元计算，效益十分可观。随着西部大开发的实施，两种新型集流材料将有广阔的市场前景。