西北干旱地区新型水窖雨水集流控制与水质净化装置试验研究

西北干旱山区田间农业缺水现状的调查报告---以甘肃省为例摘要我国是农业大国，农业的发展离不开水的支持。

然而我国却又是缺水大国，因此节约与保护水资源刻不容缓。

在这次调查中，团队以我国甘肃省为调研点，辐射整个西北地区，调查西北干旱山区田间农业缺水现况并提出相应解决方案。

团队依据当地调研现状，并利用团队成员自身优势设计了一款干旱山区田间集雨装置，在较大程度上解决了干旱山区农业用水的不便。

关键词:干旱干旱山区田间集雨器ABSTRACTChina is a large agricultural country, agricultural development is inseparable from the support of water. However China is lack of water resource, so the urgency of saving and protecting water resources. In this survey, our team based on our research of Gansu province, the radiation of the Northwest Territories, Northwest agricultural water shortage in dry mountain field of investigation status and propose appropriate solutions. Team according to local research present situation and advantages using team members designed a field rainwater harvesting equipment in arid mountainous areas, to a large extent solves the inconvenience of agricultural water use in arid mountainous areas.Key words : drought field rainwater in arid mountainous areas目录一、调研背景1.1我国水资源现状:我国是一个水资源短缺的国家，水资源具有时空分布不均的特点。

陕北黄土高原地区集雨水窖工程的技术运用浅析摘要：陕北黄土高原地区是中国境内的干旱半干旱地区之一，雨水资源严重短缺。

区域多年平均降雨量不足600ｍｍ，蒸发量大，长期以来黄土高原沟壑区的人畜饮水难以保障；同时，由于降水集中，分布不均，６-９月降雨量占到全年的70％，与农作物生长发育期严重错位，雨养农业生产长期处于不稳定状态，供水问题成为该地区发展的制约因素之一。

为解决陕北黄土高原地区的供水问题，集雨水窖工程被广泛运用。

集雨水窖工程利用降水自动蓄水的特点，通过建设集雨面积广、设计合理的集雨水窖，实现雨水的收集和储存，为当地居民提供可靠的水源。

本文通过分析陕北黄土高原地区集雨水窖工程的技术运用，总结了其在解决供水问题方面的经验和效果，并对未来的发展进行了展望。

关键词：陕北黄土高原；集雨水窖工程；技术运用一、引言陕北黄土高原地区的水资源贫乏一直是制约当地农业和居民生活发展的关键问题。

干旱的气候条件和薄弱的水循环系统导致降雨有限，水资源利用效率低。

为了充分利用有限的雨水资源，陕北黄土高原地区开始广泛应用集雨水窖工程。

这种工程通过将雨水收集和储存起来，可以在干旱季节为人们的生活和农业提供可靠的水源。

集雨水窖工程的技术运用涉及到工程设计、建设和维护等多个方面。

通过合理的集雨系统设计、主动蓄水地形选择以及科学管理，该工程在陕北黄土高原地区已经取得了一定的成果。

然而，该工程在实践中还面临一些挑战，如降水不稳定、窖体渗漏等问题。

因此，进一步的分析和研究对于改进和优化集雨水窖工程的技术运用至关重要。

二、相关概述1．陕北黄土高原地区的特点和水资源状况陕北黄土高原位于中国西北地区，是以黄土为主要地质特征的高原地带。

该地区的特点主要包括地势高原、年降水量少、气候干旱和水资源匮乏。

黄土层疏松，透水性强，导致降水无法充分渗透到土壤深层，使得地表径流增多，雨水无法有效储存。

同时，气候干旱导致水循环不畅，地下水资源有限，地表水供应不稳定。

3.4雨水安全集蓄与利用技术及装置开发¾简要信息【获奖类型】应用二等奖【任务来源】“十一五”国家科技支撑计划项目课题【课题编号】节支撑项目0710【课题起止时间】2006年10月~ 2010年10月【完成单位】中国水利水电科学研究院甘肃省水利科学研究院国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心北京中水科工程总公司【主要完成人】丁昆仑、李元红、高建恩、孙文海、田忠禄、金彦兆、程先军¾立项背景据2005年全国农村饮水安全现状调查与评估，全国农村有3.2亿人存在严重的饮水不安全问题，极大地制约了农村社会经济发展和农民生活质量的改善。

为此，国家科技部设立了“十一五”科技支撑计划项目“农村安全供水集成技术研究与示范”,并分设9个研究与示范课题。

本课题“雨水安全集蓄与利用技术及装置开发”为“农村安全供水集成技术研究与示范”项目的第四研究课题。

¾详细科学技术内容（1）雨水安全集蓄共性技术研究1）集流面防渗材料及窖体选材研究。

研究不同集流面材料的集流效率和对水质的影响，提出1～2种集流面防渗新材料。

在窖体选材方面，研究筛选2～3种有机高分子材料或无机材料的水窖窖体材料，研制开发便于施工安装、能适应环境的储水设施形式。

2）雨水预处理技术研究。

在对降雨过程初期屋顶集雨系统水质变化过程进行研究的基础上，提出去除悬浮物所需的冲洗雨深，并开发自动控制的屋顶集雨系统雨水预处理装置。

3）水窖水质净化技术研究。

对典型集流面与窖（池）体材料和形式下进窖雨水主要微生物指示指标和理化指标进行试验研究；对不同窖（池）体形式下微生物指示指标衰减规律、不同营养物含量水平下微生物指示指标衰减规律进行研究；开发适用于水窖水质净化的慢速渗滤系统。

图1 雨水利用试验示范点集雨水窖、地面集雨场和粗滤池（2）山丘区雨水安全集蓄与利用技术研究1）山丘区单户雨水安全集蓄利用工程技术模式研究。

在山丘区开展单户雨水安全集蓄利用技术研究。

提出单户雨水集蓄工程技术模式和建立试点工程。

我国北方地区雨水集蓄与节水灌溉技术一、雨水资源开发利用的前景广阔我国是一个水资源不丰富的国家，人均占有量和单位面积耕地占有量仅为世界平均占有量的1/4和3/4，被联合国列为世界13个贫水国之一，再加上水土资源分配组合极不平衡，南北方相差十分悬殊。

进入20世纪90年代以来，干旱日益严重，全国年受旱面积达2700万hm2左右，每年因旱灾粮食减产700亿kg左右。

特别是西北地区，多数地方的年降雨量在400mm以下，且降雨年际年内分配不均，多集中在6-9月，并以暴雨形式出现，造成水土流失和无效蒸发，雨后又无水灌溉，大旱之年连人畜吃水也困难，群众生活较贫因。

但这些地区却是我国重要的农牧业区，光热条件好，可供开发的耕地和草地资源潜力很大，而水资源短缺制约着这些资源优势的发挥。

由于地形和经济条件的限制，这些地区兴建骨干水利工程不但投资大，工期长，施工难度大，带来的生态环境问题多，而且难以全面解决灌溉问题。

因此，如何充分利用当地唯一有潜力的降雨资源，发展有限灌溉(灌关键水、救命水)，提高作物产量，促使农牧民脱贫致富，不但是当地迫切需要解决的问题，也是我国农业生产中一个带战略性的问题。

自80年代以来，国外雨水利用得到迅速发展，不仅少雨国家(如以色列等)发展较快，且一些多雨国家(如东南亚国家)也得到发展，利用范围也从生活用水向城市用水和农业用水发展，一些工业发达国家(如日本、澳大利亚和美国等)都在积极开发利用雨水。

我国雨水利用也有着悠久的历史，西北黄土高原等干旱半干旱山区和塬区人民在同干旱作斗争的过程中，创造了许多雨水集蓄利用技术，如修建土窖、大口井、坎儿井和蓄水塘等工程设施外，还改进了如修筑梯田等传统的就地蓄雨措施，发挥了很大作用。

但由于生产力水平和技术条件的限制等原因，这些措施还不能从根本上解决降雨相对集中而作物需水期分散的矛盾，只能是被动抗旱，农业生产仍未摆脱“靠天吃饭”的局面。

进入90年代以来，由于北方干旱日益严重，水资源日益紧缺，在国际雨水集流事业的推动下，国家重视了雨水利用和水资源持续发展的研究，一些省区发展较快，如甘肃的“121雨水集流工程”、内蒙古的“112集雨节水灌溉工程”、宁夏的“窖水蓄流节灌工程”，还有陕西、山西、河南、河北等省。

宁夏旱作农业区集雨（水）补灌技术体系的构成与模式一、集雨（水）补灌技术体系的基本构成集雨（水）补灌技术体系基本包括集、贮、供、管四个方面。

（一）集集就是收集雨水，包括修梯田、条田等保证降雨贮存于土壤之中，不致形成径流而流失；将径流存贮于适当部位，包括自然径流面（如荒山坡地、道路）、人工集流面（如混凝土集水场、固化剂集水场、土工布、塑膜等）。

（二）贮贮就是建设适当的贮水器把收集起来的雨水贮存起来备用，一般采用塘、池、窖多种形式。

（三）供供就是把贮存起来的水，在作物生育期的旱段和需水关键期，采用高效供水技术（滴灌、渗灌等）进行补充灌溉，达到以较少的供水实现增产的目标。

（四）管管就是管好集水供水设施，充分发挥其效益，延长其使用寿命，降低投入成本。

二、集雨（水）补灌技术的配套技术（一）作物种植结构调整以区域气候、水资源、土壤、地形、地貌、种植方式、人口、产业结构为基础，确定区域特色作物的种植类型。

半干旱区以马铃薯、玉米、冷凉蔬菜、中药材为主。

半干旱偏旱区以西瓜、甜瓜、马铃薯、向日葵、中药材为主。

（二）覆盖技术选用地膜覆盖、秸秆覆盖、麦草+地膜二元覆盖技术。

（三）耕作技术采用机械深松耕、镇压保墒等耕作技术熟化土壤，并采用膜侧栽培、全膜双垄覆盖垄侧播种、全膜覆土穴播等集雨技术，提高雨水利用效率。

（四）选择抗旱作物品种重点选择玉米、向日葵、马铃薯、西瓜的抗旱优良品种，以实现集雨（水）补灌技术效益的最大化。

（五）化学抗旱技术选用旱地宝、吸水剂、FA 旱地龙，采用拌种、包衣、移栽蘸根与营养土混用的方法，提高作物的抗旱节水能力。

三、集雨（水）补灌技术模式（一）集水场+集水窖+地膜覆盖+特色作物+配套农艺技术模式一是建设人工集水场。

人工集水场主要有混凝土集水场、固化剂集水场、土工布、玻璃纤维布、塑膜等。

混凝土集水场、固化剂集水场具有投资低、施工技术简单、工业技术成熟、使用寿命长、集水效率高等优点。

据资料介绍，混凝土集水场集水效率为80%～85%，固化剂集水场集水效率为61%～73%。

科技成果——西北典型农区高效节水灌溉技术技术开发单位西北农林科技大学等研究背景项目针对西北典型农区干旱缺水与生态环境脆弱并存，农业用水浪费严重，主要粮油作物和经济作物水分利用效率较低的实际，以提高作物水分利用效率和降低农业用水总量为目标，按照应用基础研究、关键技术与产品研发、区域技术集成与示范应用科技创新链条，重点研究作物高效用水机理与调控，研发绿色高效节水灌溉装备和灌溉输配水系统与田间工程关键技术，在陕西、甘肃、宁夏、新疆、内蒙等省（区）建立具有明显区域特色的节水灌溉技术试验示范区，进行技术集成与示范应用，建立不同区域典型作物节水灌溉制度，提出不同区域节水灌溉系统技术解决方案与标准体系，形成相应高效节水灌溉技术模式，推动西北地区全面实施规模化高效节水灌溉行动，提升节水灌溉领域自主创新能力。

拟解决的关键问题（1）阐明作物水分胁迫复水后的生长、光合和代谢补偿类型、逆境适应强度与产量形成过程的生理转换机制。

通过对不同水分处理的主要作物组织器官生理生化分析，鉴定作物相关基因、蛋白的表达和功能表现。

（2）揭示作物吸收利用水分来源，探明水分转化利用过程，阐明作物水分-产量-品质协同的调控机制，完善作物节水-优质-高效水分调控理论。

（3）提出节水灌溉施肥过程中物理、化学和生物耦合堵塞机理与抗堵塞办法，阐明基于不同类型灌水器内粒间絮凝及颗粒物-壁面碰撞的堵塞机理。

研究内容（一）作物高效用水机理与调控研究通过室内外试验、数值模拟、生物信息学等技术手段，开展作物节水增产生物学机制、干旱-复水条件下冬小麦生理响应机制、农田水热碳传输过程等研究，初步明确冬小麦干旱-复水条件下的生理调节过程、农田水热碳传输特征以及区域种植业用水对气候变化的响应过程。

（二）绿色高效节水灌溉装备研制与开发；通过建立了滴头水力性能实验平台，开展膜片变形状态可视化实验，开展流固耦合模拟与结构优化，研究高弹性PE同型材料，制定新型压力补偿式滴头生产工艺，建立了一体化补偿式滴头结构设计与灌水器一体化快速成形方法，初步设计出一体化压力补偿式滴头、新型低压微孔流道滴灌带、孔口式压力补偿灌水器、滴片式压力补偿灌水器。

2中华人民共和国行业标准雨水集蓄利用工程技术规范条文说明目次总则规划一般规定供水标准的确定工程规模的确定设计集流工程生活供水系统节水灌溉系统施工与设备安装集流与蓄水工程施工工程验收管理水质管理经济评价一般规定附录名词解释附录每立方米集流量所需集流面面积表总则华西南石灰岩溶地区和石山区以及海岛和沿这些地区的共同特点是严重缺乏或季节性缺乏地表水和地下水资源输水条件十分困分散开发不仅农西南山区虽然全年降雨但分布不均石灰保水性很差我引水工程的修建比较困难关于规定雨水主要考虑如果降水量太小所需要的集流工程规模就较大工程费用也随着增根据调查我国开展雨水集畜利用的地区中内蒙古自治甘肃靖远多年平均降水量为雨水集蓄利用主要用于解会宁北部年降水量为内蒙古自治区伊克昭盟降水量多数大于最少的地方降水量也在以宁夏的雨水集蓄利用工程分布在宁南山区那里的降水量多数在因此本条规定了雨水集蓄利用工程的适宜降水量下限为是符合我国雨水集蓄利用本规范引用的其他规范主要包括规划一般规定使这项工作能够切实发挥效益搞好县以上的发展规做好区域性的工程布局是十分必要因此本节的规定主要适用于对县及只有这样我国近年来已建成的雨水集蓄工程利用的雨水占这些地区雨水总资源量的比例还不到按照有关省在今后年内雨水资源的利用率也不会超过总量的供水标准的确定供水标准的确定主要考虑了雨水集蓄利用工程的技术可由于雨水集蓄利用工程所能提供供水标准使有限的国家资金不能在更大的范围内发挥作用群众也难以承受过多的自筹资比较合理的做法是在目前先解决群众紧迫的生存并为生产发展创造一定的基础条件使群众能在今后依靠自身的力量目前我国有关部门和地区对生活供水标准的规定见表表栏中类地区为北方地区从表中可以看到各省规定的雨水集蓄利用工程生活用水标准范围北方半干旱地区各省为南方为这些标准虽然比有关规范和手册中所确定的有室内卫生设备情况下的供水标准但是是符合开展雨水集蓄利用的地方严重缺水的现状此外南方降雨比北方大得根据以上本规范在表中对南北方分别作出了生活用在执行表应根据所在地区降雨决定表我国有关部门和地区对生活供水标准的规定由于雨水集蓄的数量有限为了使雨水资源能得到最有效只限于在作物最需水的关键期补水灌溉采用比常规灌溉小西包括下种时的保苗水和作一般只有采用的灌溉方法绝大多数地膜穴灌等十分省水的方地膜穴灌每亩灌一次水仅为滴灌一次全生长期实际灌溉定额也可以从一定容积的蓄水工程所宁夏一般一口的水窖可以给亩地灌每亩地大约供水在这样低的灌溉供水条件下虽然产量还不能达到正常年增产约采用这种水分生产率一般均在以上有的甚至可达到因可利用集蓄的雨水在贵州和广西等省已得到了较广泛的一般亩稻田生长约补水据广西壮族自治区的资料的水池可以灌按复蓄则灌溉水量与贵州的数据相确定了表养殖业的供工程规模的确定全国爱委会办公室主在甘肃和宁夏的地方法规中规定生活用水保证率为又规定在特殊干旱年的供水标准可降为正常年份的降雨年变差系数值一般在按照该量大于倍因此实际上雨水集蓄工程的规因此本规范采用了的规定即生活供水保证率采用灌溉保证率根据对干旱地区或水资源紧缺地区以旱作为主的设计保证率取水稻为主的取因此本规范对灌溉供水保证率取仅规定供水能力应包考虑到雨水集蓄利用工程的供水范围主要是人畜用水和节水灌溉为了不使集雨工程规模虽有一定差距但是是符合雨年平这样做需目前我国已鉴定的科研成果中仅甘肃省和内蒙甘肃省根据试验提出了场次集流该省还根据代表多年平均降水量为地区保证率为计算了种不同材料下垫面的全年集流效率成果见表内蒙省渴望工程透水平坦地面为广西壮族自治区水利厅提供的数据见表表不同集流面在不同降水量地区不同典型年全年平均集流效率注表不同降水条件下各种集流面年平均集流效率注本表根据表表广西天然坡面集雨效率与多年平均降水量关系根据上述资料本规范在表中提出了不同材料集公式是计算一种用途的雨水集蓄利用工程集流面面积当一个工程有几应采用不同保证率的降雨量分别计算不同用途所需的各类集流面的面积再把同类型集流面各种用途所需面积相加原则上应与一般水库调节计但雨水集蓄利用工程的来水应根据次降雨过程和集流效率与降雨特性的关系进行模拟计算而且应当采用长降雨而且计算也比要在面广量大的雨水集蓄利用工程的规划中普遍采用是容积系数定需要的蓄水容积确定公式中的系数主要依据下列数据资料甘肃省水利科学研究所曾对以灌溉为目的的雨水集蓄利用工程的蓄水容积进行过调节计算结果是旱作条件下该系数为北方半干旱地区一些省为解决人畜用水需要从雨水集蓄利用工程供水的时间约为则容积系数为常按照连续供水设计则容积系数为南方一些省的经验复蓄次数次相当于容积系数为本规范对不同地区的容为防止黄土湿陷对顶盖只应限制其蓄水水位不得超过拱顶的采用水泥混凝土顶盖的水窖可以允许在拱顶部分蓄土层或采用本条水池超高工程布置由于生活用水水质要求较高一般应当用集流水质较好的硬化集流面但硬化集流面面积通常比较有限同时生产供水系统一般布置在田间为减少担水劳力但在庭院旁饲养的牲畜用水可以与家庭生活用水系统设计集流工程本条所说的应尽量利用的人工设施指表面渗透性较低并湿润地区的自然坡面集流效率比较高一般使用为降低成本一般采用铁皮接水槽和落水管虽然可以甘肃等省为此时可把屋檐下的混凝土地面做稍微凹下去一些以汇集和输送水这样不会造成水的损失蓄水工程基土条件和用途有关我国西北和华北的黄土和黄土类土直立稳定性较好群众采用水窖和减因此用作生活供水时在浙江农经济比较发达在楼的上层修建钢或在房屋旁设置预制铁丝网水泥水罐每个容积一般为水罐和房内钢筋混凝土水池单位蓄水量的造价都比较贵但可以搞成自来水西南地区没有冻结在选择蓄水工用途和当地习惯等本条主要规定了蓄水工程的防渗和结构方式以及从安全我国西北和华北地区劳动群众有着但粘土防渗施工比较复杂各个环节要求十分严格世纪年代以来我国发展了水泥砂浆薄壁水窖防关于结构安问题是采用薄壁水泥砂浆或我国旱区劳动群众使用粘土窖已有几百根据调查目前我国西北地区还留存有清朝时修建的这主要是由于黄土具有在干燥条件下开挖成垂直凌空面而只要做好防渗同时土质又比较密实则粘土窖可定了顶部宜用混凝土或砌砖拱对窖只要保证砂浆图该省最早建设这种水窖是在世纪图采用圈梁和砂浆短柱的薄壁水泥砂浆水窖的剖面图见图也可以全断面都采用水泥砂浆护壁见图单纯从结构安全出发但这种图是根据在甘肃省的调查而绘砂浆薄壁水窖每图混凝土顶拱和带砂浆铆钉的水泥砂浆薄壁水窖剖面图图两种窖每立方米蓄水容积的平均造价相差因此综合考虑造价和结应尽量采用水泥如果由于土质原因薄壁水窖不能满足安全本条第款对各类水窖窖陕西等省各类水窖的尺寸调查资料见表全断面水泥砂浆薄壁水窖剖面图表各类水窖尺寸调查资料尺寸单位容积图两种水窖每立方米蓄水容积平均造价比较图湿陷性黄土地区修建水池时为防止因地基沉陷造成结不本条提出的防湿陷措施是黄土地区修建水池生活供水系统雨水集蓄解决人畜饮用水的工程绝大多数离农户家庭很近或直接位于庭院内可直接用耐压当利用雨水集蓄工程的水源需经提水或远距离输水的节水灌溉系统在蒸发量较大的半干旱地区移动式毛管采取集中布置方式即在一个灌溉地块内把毛管集中相邻布置灌完一片这样做可以缩短灌水时施式与设备安装集流与蓄水工程施工雨水集蓄利用工程中的混凝土及砂浆均为低标号的如采用较高标号的水泥则每立方米混凝土的水泥用量太低或造成规定水泥标号不宜高于雨水集蓄利用工程面广量大不可能对单个工程都做混凝土和砂浆配合比设计根据按照的规定设计几个适用于工程验收对区域性应进行单项工程且主要由各农不可能及时地逐项验收每道工序取样试验和施工记录因此验收主要依靠外形量测和直观检查并辅以调查管理工程管理湿润地区在水池边种植藤蔓植物或利用水面种植藻类植主要是为了遮阳以减少蒸发增加但为滴灌系统供水的水池为防止堵塞灌水器不宜采取水质管理云南省宣威市和甘肃省水窖水质化验的资料见表表及表表中仅列出不符合饮用水标准的化验结果表内蒙古自治区水窖水化验结果雨水集蓄工程水质指标中新窖的但各地还有一些局部指标超细菌总数各地还可根据自己的情况决定是否进行其他指标的检因此雨水集蓄工程的水不能直接饮用必须经过处理达到饮表云南省宣威市水窖水质化验结果用水管理经常存在同一个集流面为多个蓄水应由村组或上级部门组织有关农户协商制定引蓄水的制度或办法经济评价一般规定为了做到决策科学避免失误应在县以上各级雨水集蓄利用工程的规划中进行经济可行性评因此社会折现率采用按照只进行附录名词解释雨水利用是指对原始状态下的雨水进行利用或对雨水在最初转化阶段时的利属于雨水利用范畴的有雨养农业以及水土保根据对各地的调存储等工程措施各地建设的雨水集蓄利用工程是根据调查西北和华北地区蓄水工程多用水其容积一般都在沿海和海岛地区多用水容积都小于广西的水池容积范围为贵州的水池多在容积超过本条把雨水集蓄利用工程的蓄水工程容积界定在小塘坝的区别是我国的雨水集蓄近年来已更多地用于在畜禽养殖中也越来越多地但由于集蓄的雨水数量有限根据调查水窖是采用得十土质地区的水窖多为圆形断面深度与直径之比一般在但当土质很差用大开挖的方式进行施工时水窖也有采顶盖则采用钢筋混岩石地区水窖多见于西南及北方山一般为矩形宽浅式贵州等地的水窖窖身大部分在地下开挖而成但地上根据上述水窖的共同特点水窖是一种后者顶盖一般不埋多用于生活供集雨灌溉采用了非充分灌溉和限额灌溉的原理和方主要表现因此有必要作为一种特殊的灌溉其特点是只浇灌土壤的湿润限制在很小范围科间耗水极灌溉效率和灌溉水的生产率都远远高于一般情附录每立方米集流量所需集流面面积表本附录是根据本规范条第选择几主要为了便利县级或农村技在计算集流效率时已经考虑了因降雨量不同集流使用表和表应先按节的有再在表中根据所在地的多年平均降雨量和再乘以供当雨水集蓄利用工程有多个即要得到集流面。

集雨（水）集流补灌农业技术产生的背景、作用与理论基础一、背景（一）水资源背景宁夏旱作农业区水资源十分紧缺，大部分地区年降水量在300～500 mm，折合耕地平均降水量3 000～5 000 m3/hm2，不到全国平均水平的10%，水资源占有量仅为750 m3/hm2，分别为黄河流域和全国平均值的1/6 和1/8。

自然降水是本地区旱作农业唯一可利用的潜在水资源，但降水量有限，且时空分布不均，降水年际变幅大，季节分布不均。

7—9月的降水量占全年降水量的60%～65%，并多以暴雨形式出现，常与作物需水期错位。

一方面，7—8月降水高峰期常与5—6月土壤水分含量的低值槽期交替出现，作物生长处于一种不良的土壤供水环境中，使已接近旱作农业下限的现有旱作农业技术潜力的进一步开发受到极大的限制，水的问题日益尖锐化。

另一方面，雨季高峰在8月，这时夏作物已收获，秋作物已接近成熟，需水较少。

这种矛盾导致作物降水利用率、水分利用效率低，致使干旱成为常见的自然灾害。

宁夏旱作农业区水资源虽短缺，但仍有一定的潜力，若根据宁夏气象科学研究所对宁夏旱作农业区10个观测站1970—2007年38年的降水资料统计，以年平均降水量358.9mm计算，该地区降水可达174亿m3，是当地地表水、地下水资源量的9.8 倍，如将降水径流量的1/10 收集起来，就有17.4 亿m3，相当于该地区大型扬水工程提水量的2.61 倍。

用于补灌，可大大缓解水分亏缺，显著提高作物产量。

（二）集流技术产生的背景传统旱作农业研究有一个明确的界定，即旱作农业指降雨有限且季节分布不均、年际变化较大的半干旱区和半湿润偏旱区的“雨养农业”（或非灌溉农业），前提是“不进行灌溉”和“没有灌溉条件”。

在旱作农业定义界定下，人们为解决旱作农田产出低、产量不稳定、投入效益差三大问题，进行了坚持不懈且广泛深入的研究。

我国经过几千年旱作农田的生产实践和长时间的多方位研究，特别是中华人民共和国成立后，加大了对旱作农业的研究力度，使旱作农业制度得以形成和完善，并对轮作耕作制、施肥制和选用耐旱作物、抗旱丰产品种进行了深入研究。