Local actors during a joint inspection of a water-gallery under construction. (Helvetas Swiss Intercooperation Pakistan)

Sub-surface water harvesting for an efficient use of water resources (巴基斯坦)

Infiltration gallery

描述

The purpose of this water harvesting technology is to capture, collect and distribute sub-surface water. First, an infiltration gallery is developed, which allows the percolation and collection of sub-surface water through perforated pipes at a depth of approximately 3-4.5 metres. Sub-surface water is filtered by gravel/sand underground and infiltrates into the gallery. The harvested water is used for household needs as well as for livestock and irrigation through gravity flow.

This method is applied in areas with low rainfall, where soils have a sandy-gravelly texture and where the sub-surface water can not percolate deeply, but instead flows laterally in shallow sub-surface channels. The technology consists of the following main elements: filtration materials (sand / gravel), collection chambers, perforated pipes, conveyance lines made from solid blocks, and storage tanks. Construction includes the following main activities and inputs:
• Excavation of rectangular trenches with machinery or by hand
• Construction of a solid base line with PCC (plain cement concrete) blocks on the top of boulders
• Installation of perforated and blind pipes - and storage tanks where necessary
• Coverage of the trench first with boulders and then sand on top.
Once the gallery is constructed there is no further need for intervention; this means that maintenance costs for the user (farmer, households of the local community) are minimal. Traditionally, the technology has been implemented by local farmers for many years. Where improvements are required, support by local technicians is provided. The technology is based on local knowledge, and locally available construction materials. The method is technically simple, cost-effective and environmentally friendly. Farmers and other users consider this technology as very efficient as there is no need for external energy supply, and it can be easily replicated. Furthermore, it requires a minimum of external construction material and the operation costs are minimal. The captured water is filtered through the subsurface layers and - as long as there is no specific external contamination - it is safe and can be used for various purposes as already noted. This extra water supply is particularly effective for irrigation, contributing to increased production and allowing diversification of crop production (potentially also of high value crops), thereby improving the livelihoods of remote rural communities. The primary impact of this technology is to reduce risks related to droughts or water scarcity as natural phenomena or consequences of climate change effects. Additionally infiltration of water into the galleries reduces surface erosion of fertile soil, hence it lessens soil degradation.

地点

地点: Karak, Laki Marwat & Dera Ismail Khan, Southern Khyber Pakhtunkhwa, 巴基斯坦

分析的技术场所数量: 2-10个场所

选定地点的地理参考
  • 70.78244, 32.37292

技术传播: 适用于特定场所/集中在较小区域

在永久保护区?:

实施日期: 2013

介绍类型
Construction of an infiltration gallery (Helvetas Swiss Intercooperation Pakistan)
Collection Chamber of an infiltration gallery system (Helvetas Swiss Intercooperation Pakistan)

技术分类

主要目的
  • 改良生产
  • 减少、预防、恢复土地退化
  • 保护生态系统
  • 结合其他技术保护流域/下游区域
  • 保持/提高生物多样性
  • 降低灾害风险
  • 适应气候变化/极端天气及其影响
  • 减缓气候变化及其影响
  • 创造有益的经济影响
  • 创造有益的社会影响
土地利用

  • 农田
    • 一年一作: 谷物类 - 玉米, 谷类 - 小米, 蔬菜 - 其他, wheat, tomatoes
    • 乔木与灌木的种植: 芒果、山竹果、番石榴
    每年的生长季节数: 2

供水
  • 雨养
  • 混合雨水灌溉
  • 充分灌溉

土地退化相关的目的
  • 防止土地退化
  • 减少土地退化
  • 修复/恢复严重退化的土地
  • 适应土地退化
  • 不适用
解决的退化问题
  • 土壤水蚀 - Wt:表土流失/地表侵蚀
SLM组
  • 集水
  • 灌溉管理(包括供水、排水)
  • 地下水管理
SLM措施
  • 结构措施 - S3:分级沟渠、渠道、水道, S7:集水/供水/灌溉设备, S10:节能措施

技术图纸

技术规范
Dimensions of the cross section:
- Depth: 10 to 15 feet, width: 6 to 8 feet, length: 300 to 1000 feet
- Slope: 3% on 200 feet
- Volume of storage tank: 30 x 30 x 4 feet
Author: Munawar Khan & Khan Muhammad
None
Author: Munawar Khan & Khan Muhammad

技术建立与维护:活动、投入和费用

投入和成本的计算
  • 计算的成本为:每个技术单元 (单位:Infiltration gallery: conveyance, collection chamber and tank volume, length: 600 feet gallery (including 3600 feet conveyance lineconveyance line to the tank/water user's end point (adduction section without wholes for infiltration)))
  • 成本计算使用的货币:美元
  • 汇率(换算为美元):1 美元 = 不适用
  • 雇用劳工的每日平均工资成本:Skilled labour: 12 USD/day, unskilled labour: 6 USD /day
影响成本的最重要因素
- Length of the infiltration gallery - Length of the conveyance line - Size of storage tank (not alway included)
技术建立活动
  1. Excavation (时间/频率: 2 weeks)
  2. Dry stone packing (时间/频率: 1 week)
  3. Laying of PCC block (plain cement concrete) (时间/频率: 2-3 days)
  4. Installation & fixing of perforated pipes (6" diameter) (时间/频率: 2-3 days)
  5. Establishement of filtration media (boulder, gravel, sand packing)at gallery's end point/ water user's access point (if required) material: concrete (时间/频率: 2 weeks)
  6. Construction of water collecting chamber (时间/频率: 1 week)
  7. Convayance line (3" diameter) (时间/频率: 3 weeks)
  8. construction of storage tank (if required) (时间/频率: 4 weeks as parallel activity)
技术建立的投入和成本 (per Infiltration gallery: conveyance, collection chamber and tank)
对投入进行具体说明 单位 数量 单位成本 (美元) 每项投入的总成本 (美元) 土地使用者承担的成本%
劳动力
Skilled Labour Days 109.0 12.0 1308.0
Un-Skilled Labour Days 465.0 6.0 2790.0 100.0
设备
Machinary (Excavator) Hour 118.0 25.0 2950.0
施工材料
Bricks (Number) 1000 12.5 95.0 1187.5
PCC blocks, rough stone (cubic foot) 100 44.5 50.0 2225.0
Cement (50 kg bags) 50 275.0 5.0 1375.0
sand, crush, boulder, gravel (cubic foot) 100 63.0 35.0 2205.0
其它
PVC pipe perforated (6" diameter filter section class D) (ft) 1 590.0 5.0 2950.0
PVC blind pipe (3" diameter class B) (ft) 1 3600.0 1.0 3600.0
技术建立所需总成本 20'590.5
技术建立总成本,美元 20'590.5
技术维护活动
n.a.

自然环境

年平均降雨量
  • < 250毫米
  • 251-500毫米
  • 501-750毫米
  • 751-1,000毫米
  • 1,001-1,500毫米
  • 1,501-2,000毫米
  • 2,001-3,000毫米
  • 3,001-4,000毫米
  • > 4,000毫米
农业气候带
  • 潮湿的
  • 半湿润
  • 半干旱
  • 干旱
关于气候的规范
以毫米为单位计算的年平均降雨量:300.0
rains in both season (monsoon & winter)
气象站名称:Kohat & Bannu & DIKhan Met Department Automatic Weather Station
Min. /max. temperatures: 9°C / 42°C
斜坡
  • 水平(0-2%)
  • 缓降(3-5%)
  • 平缓(6-10%)
  • 滚坡(11-15%)
  • 崎岖(16-30%)
  • 陡峭(31-60%)
  • 非常陡峭(>60%)
地形
  • 高原/平原
  • 山脊
  • 山坡
  • 山地斜坡
  • 麓坡
  • 谷底
海拔
  • 0-100 m a.s.l.
  • 101-500 m a.s.l.
  • 501-1,000 m a.s.l.
  • 1,001-1,500 m a.s.l.
  • 1,501-2,000 m a.s.l.
  • 2,001-2,500 m a.s.l.
  • 2,501-3,000 m a.s.l.
  • 3,001-4,000 m a.s.l.
  • > 4,000 m a.s.l.
......应用的技术
  • 凸形情况
  • 凹陷情况
  • 不相关
土壤深度
  • 非常浅(0-20厘米)
  • 浅(21-50厘米)
  • 中等深度(51-80厘米)
  • 深(81-120厘米)
  • 非常深(> 120厘米)
土壤质地(表土)
  • 粗粒/轻(砂质)
  • 中粒(壤土、粉土)
  • 细粒/重质(粘土)
土壤质地(地表以下>20厘米)
  • 粗粒/轻(砂质)
  • 中粒(壤土、粉土)
  • 细粒/重质(粘土)
表土有机质含量
  • 高(>3%)
  • 中(1-3%)
  • 低(<1%)
地下水位
  • 表面上
  • < 5米
  • 5-50米
  • > 50米
地表水的可用性
  • 过量
  • 中等
  • 匮乏/没有
水质(未处理)
  • 良好饮用水
  • 不良饮用水(需要处理)
  • 仅供农业使用(灌溉)
  • 不可用
水质请参考:
盐度是个问题吗?

洪水发生
物种多样性
  • 中等
栖息地多样性
  • 中等

应用该技术的土地使用者的特征

市场定位
  • 生计(自给)
  • 混合(生计/商业)
  • 商业/市场
非农收入
  • 低于全部收入的10%
  • 收入的10-50%
  • > 收入的50%
相对财富水平
  • 非常贫瘠
  • 贫瘠
  • 平均水平
  • 丰富
  • 非常丰富
机械化水平
  • 手工作业
  • 畜力牵引
  • 机械化/电动
定栖或游牧
  • 定栖的
  • 半游牧的
  • 游牧的
个人或集体
  • 个人/家庭
  • 团体/社区
  • 合作社
  • 员工(公司、政府)
性别
  • 女人
  • 男人
年龄
  • 儿童
  • 青年人
  • 中年人
  • 老年人
每户使用面积
  • < 0.5 公顷
  • 0.5-1 公顷
  • 1-2 公顷
  • 2-5公顷
  • 5-15公顷
  • 15-50公顷
  • 50-100公顷
  • 100-500公顷
  • 500-1,000公顷
  • 1,000-10,000公顷
  • > 10,000公顷
规模
  • 小规模的
  • 中等规模的
  • 大规模的
土地所有权
  • 公司
  • 社区/村庄
  • 团体
  • 个人,未命名
  • 个人,有命名
土地使用权
  • 自由进入(无组织)
  • 社区(有组织)
  • 租赁
  • 个人
用水权
  • 自由进入(无组织)
  • 社区(有组织)
  • 租赁
  • 个人
进入服务和基础设施的通道
健康

贫瘠
教育

贫瘠
技术援助

贫瘠
就业(例如非农)

贫瘠
市场

贫瘠
能源

贫瘠
道路和交通

贫瘠
饮用水和卫生设施

贫瘠
金融服务

贫瘠

影响

社会经济影响
作物生产
降低
增加


increased crop production efficiency due to additional and year-round water avalability for irrigation.

作物质量
降低
增加


with the additional water for irrigation, water is no limiting factor anymore, with allows an improved crop productin in terms of quality and quantity.

饲料生产
降低
增加

SLM之前的数量: -1
SLM之后的数量: 1

产品多样性
降低
增加

SLM之前的数量: -1
SLM之后的数量: 2
with additional water through irrigation, additional crops might be cultivated, which contributes to production and income diversification.

生产区域(耕种/使用中的新土地)
降低
增加


with additional water through irrigation, additional areas can be used for agriculture.

饮用水的可用性
降低
增加

饮用水的质量
降低
增加

SLM之前的数量: 0
SLM之后的数量: 2

家畜用水的可用性
降低
增加

灌溉用水的可用性
降低
增加

SLM之前的数量: -2
SLM之后的数量: 3

灌溉用水的质量
降低
增加

SLM之前的数量: 0
SLM之后的数量: 3

灌溉用水需求
增加
降低


the technology directly contributes to additional water for irrigation

农业收入
降低
增加


Irrigation allows improved, diversified crop production. Water access for lifestock ensures animals health. Both crucial aspects for the income of local farmers

收入来源的多样性
降低
增加

SLM之前的数量: 0
SLM之后的数量: 1

社会文化影响
食品安全/自给自足
减少
改良

SLM之前的数量: -1
SLM之后的数量: 2

土地使用权/用水权
恶化
改良

SLM之前的数量: 0
SLM之后的数量: 2

生态影响
水的回收/收集(径流、露水、雪等)
减少
改良

SLM之前的数量: 0
SLM之后的数量: 2

植被覆盖层
降低
增加

SLM之前的数量: 0
SLM之后的数量: 1

干旱影响
增加
降低


reduced consequences of droughts/water scarcity, in terms of production failure/lost harvest and reduced production

场外影响
水的可用性(地下水、泉水)
降低
增加

旱季稳定可靠的水流(包括低流量)
减少
增加

成本效益分析

与技术建立成本相比的效益
短期回报
非常消极
非常积极

长期回报
非常消极
非常积极

与技术维护成本相比的效益
短期回报
非常消极
非常积极

长期回报
非常消极
非常积极

气候变化

渐变气候
年降雨量 增加

非常不好
非常好
季雨量 增加

非常不好
非常好
季节: 夏季
气候有关的极端情况(灾害)
干旱

非常不好
非常好

采用和适应

采用该技术的地区内土地使用者的百分比
  • 单例/实验
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
在所有采用这种技术的人当中,有多少人在没有获得物质奖励的情况下采用了这种技术?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
最近是否对该技术进行了修改以适应不断变化的条件?
什么样的变化条件?
  • 气候变化/极端气候
  • 不断变化的市场
  • 劳动力可用性(例如,由于迁移)
Design of infiltration galleries (diameter of pipes, size of perforation, slope etc.) was adjusted to local conditions including the consideration of local rainfall / amount of water.

结论和吸取的教训

长处: 土地使用者的观点
  • Low cost measure, which requires only a one-time investment, low/no repair or maintenance costs are required.
  • Well assimilated and replicated by local farmers of the area since it is a simple and traditional technology.
  • No requirement of external energy (no pumping).
  • Allows harvest of sub-surface water for different purposes (domestic use, irrigation, livestock).
  • Environmentally friendly, making use as much as possible of local construction material (gravel, sand).
长处: 编制者或其他关键资源人员的观点
  • The technology can be replicated in areas of similar conditions, as well as up-scaled with little efforts in other areas with a similar environment.
弱点/缺点/风险: 土地使用者的观点如何克服
  • If the land, where the sub-surface water is harvested is communal property, the distribution of water rights may be an issue. Involvement of farmer organizations, distribution of water rights based on land holdings have to according check water rights.
弱点/缺点/风险: 编制者或其他关键资源人员的观点如何克服
  • Filtration media might clogge in the long run in case silt content is high. Filtration media should be prepared with graded materials (sand, gravel, boulder).
  • Considering the initial investment cost, the measure cannot be done by an individual alone. It requires an organized (group of) community. Though this pre-condition can also be interpreted as a strength for a coordinated and efficient use of water.

参考文献

编制者
  • Eveline Studer
Editors
  • Munawar Khan
审查者
  • Hanspeter Liniger
  • Nicole Harari
  • Alexandra Gavilano
实施日期: Aug. 11, 2016
上次更新: Sept. 5, 2019
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