第七章 灌溉水源和取水方式

1、第七章灌溉水源和取水方式制作者：農(nóng)水15-3第五組時間：2014-4-6第一節(jié) 灌溉水源一、灌溉水源的類型與特點1.地表灌溉水源我國水資源現(xiàn)狀簡介 我國河川徑流多年平均總量約為2.65萬億方，占到世界河川徑流總量的5%以上，居世界第六位。 每畝耕地的平均占有水量為1760方，相當于世界平均值的一半左右，人均占有水資源量為2350方約為世界平均水平的25% 是世界上最缺水的國家之一，以2003年為例，全國用水總量為5320億方，其中農(nóng)業(yè)用水總量為3096.4億方，占全國用水總量的58.2% 中國用全世界5.8%的水資源和7.2%的耕地，養(yǎng)育了全球20%的人口，從中可以看出，我國水資源嚴重不足，我

2、們必須統(tǒng)籌兼顧，合理調(diào)配各種灌溉水源，并且加以合理高效利用。 我國灌溉水源可利用的水量在時程上分布很不均勻，年內(nèi)徑流量一般有50%70%集中在夏秋四個月份，其他時期水量不足，徑流量年際變化較劇烈。由于河川徑流的這一特點，表明我國調(diào)蓄徑流以豐補歉是很有必要的。 我國灌溉水源的水量在地區(qū)上的分布也極不均勻，南方水多，北方水少，沿海地區(qū)水量較充裕，內(nèi)陸地區(qū)則水量不足。 我國主要流域水資源分布表見P211表7-2.水資源和土地資源在地域上的分布不協(xié)調(diào)，表明利用灌溉水源時，在較小范圍以至在很大區(qū)域之間實行跨地區(qū)的調(diào)水具有實際意義。開發(fā)利用灌溉水源或進行灌區(qū)規(guī)劃選擇灌溉水源時，需要分析灌溉水源的總量及變化

3、過程，對于地面水源來說，（1）以河流為主要灌溉水源時，主要分析年徑流總量，年際變化規(guī)律與年內(nèi)變化規(guī)律，年徑流量的分布過程及統(tǒng)計規(guī)律，還要進行現(xiàn)狀及規(guī)劃年可引水量分析.（2）以水庫為主要灌溉水源時，需要分析不同代表年水庫可蓄水量，可供水量，進行水庫徑流調(diào)節(jié)計算。中外年徑流量比較表國家 巴西 原蘇聯(lián)加拿大美國 印尼 中國 印度 世界總計年徑流量萬億5.194.713.122.972.812.651.7847.00畝均水量億1.707.0.1390.4771.0401.3190.1760.0720.236人均水量億4.2201.78013.0001.3501.9000.2600.2601.080 (

4、3)天然條件下灌溉水源的具體情況，一般均與灌溉用水的要求存在一定差距，無論是總量或年內(nèi)時程分配都會出現(xiàn)這種情況。利用或選擇灌溉水源時，就要弄清楚這種差距，一邊據(jù)此確定必要的工程技術設施。 （二）地下灌溉水源。 埋藏在地表以下的地層，裂隙，孔洞等空隙中的重力水，一般稱為地下水。分為潛水和承壓水，潛水是地表以下第一個穩(wěn)定的隔水層以上含水層中的地下水，或稱淺層地下水，具有自由液面；承壓水是充滿與兩個隔水層之間含水層的，具有承壓水頭的地下水。供農(nóng)業(yè)開采利用的地下水資源科分為兩部分，一部分是可以補償?shù)馁Y源，一部分是原儲存在含水層中的資源。可以開發(fā)利用的地下水資源的多少除決定于區(qū)域天然水文地質(zhì)條件外，還與

5、開采條件有關 。 由于潛水的給水度遠大于承壓含水層，在動用的儲存量相同時，水位降幅小，因而動能消耗和運行費用遠較承壓含水層低。在垂直補給比較豐富，且水質(zhì)適于灌溉的地區(qū)，應以淺層地下水作為主要灌溉水源，深層承壓水由于上下均為弱透水層阻隔，不能接受大氣降水和地表水的直接補給，越層補給也有一定限制。因此承壓水不宜作為 主要的灌溉水源，僅能作為非常干旱年份的后備水源。 地下水作為灌溉水源時，主要是分析地下水儲存量及補給來源，埋藏深度，可能出水量以及開采條件等。（三）雨水做灌溉水源 雨水是地球表面陸地上淡水的總來源。當雨水作為一種用來滿足人們生活生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境需要的物質(zhì)資料時，它就成為雨水資源，雨水轉(zhuǎn)化

6、為可利用資源的過程就是雨水資源化。即采取一定的工程技術措施，對自然降雨及徑流進行干預，使其儲存起來或就地入滲，用于干旱季節(jié)農(nóng)業(yè)灌溉。據(jù)測算，每年我國西北地區(qū)的降雨有10%15%白白流失，65%70%無效蒸發(fā)，僅有20%30%作為當?shù)氐乃Y源得到了利用。甘肅省實施（121）工程，即在干旱地區(qū)每戶修建兩眼儲水3050方的水窖，發(fā)展一畝庭院經(jīng)濟作物。內(nèi)蒙古的（112）工程，要求每戶修建一眼水窖，發(fā)展兩畝水灌或節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)，取得了良好的效果。 雨水作為灌溉水源，應考慮當?shù)貧庀髼l件，集流場工程，集流材料與雨水集流效率以及雨水攔蓄后的蓄存設施。二、灌溉水源的基本要求（一）灌溉水源的水質(zhì)及其要求。 灌溉水質(zhì)

7、主要是指水的化學，物理性狀，水中含有物的成分及其含量。作為灌溉水源，水質(zhì)要求主要包括含沙量、含鹽量、及水溫等。灌溉水源的水質(zhì)應符合作物生長和發(fā)育的要求，還要兼顧人畜飲用及魚類生長的要求等。1、水溫 麥類根系生長的溫度一般為1520 ，最低允許溫度為2 ；水稻適宜溫度一般不低于20 ?？傊?，應根據(jù)各種作物的生育階段對溫度的要求和各地的自然特點，采用適當?shù)恼{(diào)節(jié)措施2、含沙量 灌溉水允許含沙粒徑一般為0.0050.01，允許含沙量視渠道輸水能力而定；粒徑0.10.05 的泥沙，可少量輸入田間；粒徑大于0.10.15 的泥沙，一般不允許入渠。3、鹽類 作物耐鹽能力有一定限度，含鹽量過高，使作物根系吸水

8、困難形成枯萎現(xiàn)象，還會抑制作物正常的生理過程。灌溉水含鹽量一般應小于2克每升。4、水中的有毒物質(zhì) 某些重金屬如汞、鎘、鉛和非金屬砷以及氟和氰等元素。 （二）灌溉水源的水位及水量要求應保證灌溉所需的控制高程，在水量方面，應滿足灌區(qū)不同時期的用水需求 （三）灌溉設計標準1、設計保證率，一般以正常供水的年數(shù)或供水不破壞的年數(shù)占總年數(shù)的百分數(shù)表示2、抗旱天數(shù)， 指灌溉設施在無降雨情況下能滿足作物需水要求的天數(shù)，反映了灌溉設施的抗旱能力。 （四）擴大水源的措施 1、興建和用好水利設施；2、實行區(qū)域之間水量調(diào)劑，如引灤入津，引黃濟青，引大入秦，南水北調(diào)等工程；3、劣質(zhì)水利用；4、雨水利用；5、地面水和地下

9、水聯(lián)合利用。灌溉水源的污染 第二節(jié)第二節(jié)灌溉取水方式灌溉取水方式地表水取水方式地表水取水方式利用河道地形、河流水文利用河道地形、河流水文水力學水力學特點布置分水導流堤、溢流堰等設特點布置分水導流堤、溢流堰等設施，從河道引水的水利工程形式。施，從河道引水的水利工程形式。是古代常用的引水工程型式，典型是古代常用的引水工程型式，典型的工程有四川岷江上的都江堰、寧的工程有四川岷江上的都江堰、寧夏黃河上的漢延渠、河北臨漳境內(nèi)夏黃河上的漢延渠、河北臨漳境內(nèi)的引漳十二渠、云南滇池上游的松的引漳十二渠、云南滇池上游的松花壩等。花壩等。無壩引水二、二、無壩取水無壩取水適用條件：水源的水位和流量均能滿足灌溉用水的

10、要適用條件：水源的水位和流量均能滿足灌溉用水的要求。求。 樞紐組成：樞紐組成： 進水閘：控制引水流量（一般不大于枯水流進水閘：控制引水流量（一般不大于枯水流量的量的30%30%）；）； 沖沙閘：沖走進水閘前泥沙；沖沙閘：沖走進水閘前泥沙； 導流堤：平時導流引水與防沙導流堤：平時導流引水與防沙 ，枯水季節(jié)可，枯水季節(jié)可截斷河流，保證引水截斷河流，保證引水。二、無壩取水二、無壩取水無無壩壩引水取水口位置的引水取水口位置的選選定：定：選選在河岸在河岸堅堅固、河床固、河床穩(wěn)穩(wěn)定、河流定、河流彎彎道道凹岸凹岸中部偏下游中部偏下游處處。如果取水口必如果取水口必須選須選在凸岸，在凸岸，則應選則應選在在凸岸中

11、部偏上游凸岸中部偏上游處處。選選在河岸在河岸堅堅固、河槽固、河槽穩(wěn)穩(wěn)定、定、斷斷面均面均勻勻、無支流無支流匯匯入的入的順順直河段；直河段；無壩引水樞紐無壩引水樞紐進水閘進水閘沖沙閘沖沙閘導流堤導流堤3045二、有壩取水二、有壩取水適用條件：河道的流量能滿足灌溉要求，但適用條件：河道的流量能滿足灌溉要求，但水位略低于渠首的引水要求。水位略低于渠首的引水要求。 樞紐組成樞紐組成：壅水壩：抬高水位，滿足灌溉引水要求；壅水壩：抬高水位，滿足灌溉引水要求；進水閘：作用同上（進水閘：作用同上（正面正面、側面?zhèn)让嬉┮_沙閘：作用同上；閘底板高程應低于進沖沙閘：作用同上；閘底板高程應低于進水閘底板高程

12、，以保證沖沙效果。水閘底板高程，以保證沖沙效果。防洪堤：減免或避免上游淹沒損失。防洪堤：減免或避免上游淹沒損失。有壩引水樞紐進水閘進水閘溢流壩溢流壩沖沙閘沖沙閘引渠引渠正面引水示意圖正面引水示意圖有壩引水樞紐有壩引水樞紐進水閘進水閘沖沙閘沖沙閘防洪堤防洪堤溢流壩溢流壩河流側面引水示意側面引水示意圖圖三、抽水取水三、抽水取水適用條件：河道水量豐富，但灌區(qū)位置較高，適用條件：河道水量豐富，但灌區(qū)位置較高，并且修建其它取水工程困難或不經(jīng)濟時。并且修建其它取水工程困難或不經(jīng)濟時。 樞紐組成樞紐組成：抽水設備（水泵、動力機、管道、閘閥等）抽水設備（水泵、動力機、管道、閘閥等） 水工建筑物（引水渠、進水池

13、、泵房、出水工建筑物（引水渠、進水池、泵房、出水池等）水池等）輔助設施（供電設施、泵房內(nèi)供排水設施、輔助設施（供電設施、泵房內(nèi)供排水設施、安裝、檢修設施）安裝、檢修設施）四、蓄水取水四、蓄水取水如水庫、塘堰如水庫、塘堰適用條件：適用條件： 年或多年總來水量較豐富，但有時水量年或多年總來水量較豐富，但有時水量水位都不能滿足灌溉要求；水位都不能滿足灌溉要求； 樞紐組成：樞紐組成：擋水建筑物（重力壩、拱壩、土石壩等）擋水建筑物（重力壩、拱壩、土石壩等）泄水建筑物（溢洪道、泄水洞等）泄水建筑物（溢洪道、泄水洞等）取水建筑物（輸水洞、壩下涵管等）取水建筑物（輸水洞、壩下涵管等）水庫取水優(yōu)缺點：水庫取水優(yōu)

14、缺點：優(yōu)點：能調(diào)節(jié)徑流，進入灌區(qū)的優(yōu)點：能調(diào)節(jié)徑流，進入灌區(qū)的泥沙很少；泥沙很少；缺點：樞紐復雜，投資大；淹沒缺點：樞紐復雜，投資大；淹沒損失大；對地形、地質(zhì)條件要求損失大；對地形、地質(zhì)條件要求高。高。四、蓄水取水四、蓄水取水如水庫、塘堰如水庫、塘堰：一般蓄水設施的灌溉取水放水一般蓄水設施的灌溉取水放水方式有方式有 （1 1）自壓放水方式。直接在蓄水設）自壓放水方式。直接在蓄水設施底部安裝輸水管道和閘閥，由輸水管施底部安裝輸水管道和閘閥，由輸水管連接滴灌、微噴灌或滲灌的干、支管向連接滴灌、微噴灌或滲灌的干、支管向田間供水。田間供水。（2 2）人力提水取水方式。對地下式）人力提水取水方式。對地下

15、式蓄水設施，由人力提水使用。蓄水設施，由人力提水使用。（3 3）機械提水取水方式。包括手動）機械提水取水方式。包括手動機械提水和電動水泵提水兩種機械提水和電動水泵提水兩種27灘坑水電站分層取水系統(tǒng)灘坑水電站分層取水系統(tǒng)武引水庫取水工程武引水庫取水工程30壅水壩壅水壩抽水站抽水站進水閘進水閘灌區(qū)灌區(qū)干干 渠渠河流水源取水方式示意圖水庫水庫大壩大壩彎道環(huán)流示意圖彎道環(huán)流示意圖凹岸凹岸L14BRKBLBR支流干 渠引水渠水庫抽水站抽水站進水閘河 流34地下水取水建筑物地下水取水建筑物 垂直取水建筑物 （1）管井 (2) 筒井管井 管井垂直安置在地下的取水或保護地下水的管狀管井垂直安置在地下的取水或保

16、護地下水的管狀構筑物。是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市、交通、國防建設構筑物。是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市、交通、國防建設的一種給排水設施。的一種給排水設施。 種類種類 用途分為供水井、排水井、回灌井。按地下用途分為供水井、排水井、回灌井。按地下水的類型分為壓力水井（承壓水井）和無壓力水水的類型分為壓力水井（承壓水井）和無壓力水井（潛水井）。地下水能自動噴出地表的壓力水井（潛水井）。地下水能自動噴出地表的壓力水井稱為自流井。按井是否穿透含水層分為完整井井稱為自流井。按井是否穿透含水層分為完整井和非完整井。和非完整井。結構 井壁管與過濾器連成管柱，垂直安裝在井孔當中。井壁管與過濾器連成管柱，垂直安裝在井孔當中。井壁管安

17、裝在非含水層處，過濾器安裝在含水層井壁管安裝在非含水層處，過濾器安裝在含水層的采水段的采水段( (見圖見圖) )。在管柱與孔壁間環(huán)狀間隙中的。在管柱與孔壁間環(huán)狀間隙中的含水層段填入經(jīng)過篩選的礫石，在礫石上部非含含水層段填入經(jīng)過篩選的礫石，在礫石上部非含水層段或計劃封閉的含水層段，填入粘土、粘土水層段或計劃封閉的含水層段，填入粘土、粘土球或水泥等止水物。球或水泥等止水物。38 筒井是一種大口徑的取水建筑物由于其直徑筒井是一種大口徑的取水建筑物由于其直徑較大（一般為較大（一般為12m12m）形似圓筒而得名，有的地）形似圓筒而得名，有的地區(qū)筒徑達到區(qū)筒徑達到34m34m，最大至，最大至12m,12m

18、,這種筒井又稱為這種筒井又稱為大口井，筒井多用磚石等材料襯砌，有的采用預大口井，筒井多用磚石等材料襯砌，有的采用預制混泥土管作井筒。制混泥土管作井筒。 筒井組成筒井組成 井臺井臺 井筒井筒 進水部分進水部分筒井筒井大口井水平采水工程 坎兒井坎兒井 臥管井臥管井 截潛流工程截潛流工程坎兒井截潛流工程第三節(jié) 地下水開發(fā)與利用u地下水資源分析計算地下水資源分析計算u水井的合理布局水井的合理布局第七章第七章 灌溉水源和取水方式灌溉水源和取水方式井灌區(qū)地下水資源分析計算： （1）分析地下水的補給、排泄條件，估計多年平均單位耕地面積上可以得到的地下水補給量，作為確定井灌規(guī)劃的依據(jù)。 （2）擬定不同的開發(fā)利用方案，計算各年灌溉用水量，進行地下水多年調(diào)節(jié)計算。區(qū)