第七章灌溉水源和取水方式

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)灌溉水源灌溉水源：指天然資源中常用于灌溉的水體，有地表水和地下水兩種形式。{1}地表水：當(dāng)?shù)氐乇韽搅?，河川徑流，湖泊一級城市污水{2}地下水：一般指潛水和逐年跟新的深層地下水。在缺水山區(qū)，通過坡面，道路等集雨工程將雨水收集起來也可用于灌溉，海水和高礦化度地下水經(jīng)過淡化處理后也可用于灌溉。為了擴(kuò)大灌溉面積和提高農(nóng)業(yè)灌溉保證程度，必須充分利用各種灌溉水源，將雨水，地表水，地下水，淺層微咸水，城市生活污水和灌溉回歸水等綜合開發(fā)利用實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。一、灌溉水源的類型與特點(diǎn)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(dāng)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(yán)重不足，我們必須統(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(diǎn)，表明我國調(diào)蓄徑流以豐補(bǔ)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(shí)行跨地區(qū)的調(diào)水具有實(shí)際意義。開發(fā)利用灌溉水源或進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(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(shù)設(shè)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(bǔ)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，還與開采條件有關(guān)。由于潛水的給水度遠(yuǎn)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(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)較承壓含水層低。在垂直補(bǔ)給比較豐富，且水質(zhì)適于灌溉的地區(qū)，應(yīng)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(bǔ)給，越層補(bǔ)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(bǔ)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(dāng)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(shù)措施，對自然降雨及徑流進(jìn)行干預(yù)，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(dāng)?shù)氐乃Y源得到了利用。甘肅省實(shí)施（121）工程，即在干旱地區(qū)每戶修建兩眼儲水30~50方的水窖，發(fā)展一畝庭院經(jīng)濟(jì)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(yīng)考慮當(dāng)?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?dāng)r蓄后的蓄存設(shè)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)主要是指水的化學(xué)，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(yīng)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15~20℃，最低允許溫度為2℃；水稻適宜溫度一般不低于20℃。總之，應(yīng)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(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)措施2、含沙量灌溉水允許含沙粒徑一般為0.005~0.01㎜，允許含沙量視渠道輸水能力而定；粒徑0.1~0.05㎜的泥沙，可少量輸入田間；粒徑大于0.1~0.15㎜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(yīng)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(yīng)保證灌溉所需的控制高程，在水量方面，應(yīng)滿足灌區(qū)不同時期的用水需求（三）灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1、設(shè)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?jǐn)?shù)表示2、抗旱天數(shù)，指灌溉設(shè)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(shè)施的抗旱能力。（四）擴(kuò)大水源的措施1、興建和用好水利設(shè)施；2、實(shí)行區(qū)域之間水量調(diào)劑，如引灤入津，引黃濟(jì)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、地面水和地下水聯(lián)合利用。灌溉水源的污染

第二節(jié)

灌溉取水方式地表水取水方式利用河道地形、河流水文—水力學(xué)特點(diǎn)布置分水導(dǎo)流堤、溢流堰等設(shè)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)的引漳十二渠、云南滇池上游的松花壩等。無壩引水二、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要求。樞紐組成：進(jìn)水閘：控制引水流量（一般不大于枯水流量的30%）；沖沙閘：沖走進(jìn)水閘前泥沙；導(dǎo)流堤：平時導(dǎo)流引水與防沙，枯水季節(jié)可截斷河流，保證引水。二、無壩取水無壩引水取水口位置的選定：選在河岸堅固、河床穩(wěn)定、河流彎道凹岸中部偏下游處。如果取水口必須選在凸岸，則應(yīng)選在凸岸中部偏上游處。選在河岸堅固、河槽穩(wěn)定、斷面均勻、無支流匯入的順直河段；無壩引水樞紐進(jìn)水閘沖沙閘導(dǎo)流堤30°~45°二、有壩取水適用條件：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。

樞紐組成：壅水壩：抬高水位，滿足灌溉引水要求；進(jìn)水閘：作用同上（正面、側(cè)面引水）沖沙閘：作用同上；閘底板高程應(yīng)低于進(jìn)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。有壩引水樞紐進(jìn)水閘溢流壩沖沙閘引渠正面引水示意圖有壩引水樞紐進(jìn)水閘沖沙閘防洪堤溢流壩河流側(cè)面引水示意圖三、抽水取水適用條件：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(jì)時。

樞紐組成：抽水設(shè)備（水泵、動力機(jī)、管道、閘閥等）水工建筑物（引水渠、進(jìn)水池、泵房、出水池等）輔助設(shè)施（供電設(shè)施、泵房內(nèi)供排水設(shè)施、安裝、檢修設(shè)施）四、蓄水取水——如水庫、塘堰適用條件：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；樞紐組成：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）取水建筑物（輸水洞、壩下涵管等）水庫取水優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能調(diào)節(jié)徑流，進(jìn)入灌區(qū)的泥沙很少；缺點(diǎn)：樞紐復(fù)雜，投資大；淹沒損失大；對地形、地質(zhì)條件要求高。四、蓄水取水——如水庫、塘堰：

一般蓄水設(shè)施的灌溉取水放水方式有（1）自壓放水方式。直接在蓄水設(shè)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、支管向田間供水。（2）人力提水取水方式。對地下式蓄水設(shè)施，由人力提水使用。（3）機(jī)械提水取水方式。包括手動機(jī)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)武引水庫取水工程30壅水壩抽水站進(jìn)水閘灌區(qū)干渠河流水源取水方式示意圖水庫大壩彎道環(huán)流示意圖凹岸LBR34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(hù)地下水的管狀構(gòu)筑物。是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市、交通、國防建設(shè)的一種給排水設(shè)施。種類

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和非完整井。結(jié)構(gòu)井壁管與過濾器連成管柱，垂直安裝在井孔當(dāng)中。井壁管安裝在非含水層處，過濾器安裝在含水層的采水段(見圖)。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。38

筒井是一種大口徑的取水建筑物由于其直徑較大（一般為1~2m）形似圓筒而得名，有的地區(qū)筒徑達(dá)到3~4m，最大至12m,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(yù)制混泥土管作井筒。

◆筒井組成

★井臺

★井筒

★進(jìn)水部分筒井大口井水平采水工程坎兒井臥管井截潛流工程坎兒井

截潛流工程第三節(jié)地下水開發(fā)與利用地下水資源分析計算水井的合理布局第七章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(bǔ)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(bǔ)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(jìn)行地下水多年調(diào)節(jié)計算。區(qū)域性大面積淺層地下水資源分析計算方法：成因分析法統(tǒng)計分析法（相關(guān)分析法）（一）多年均衡法（地下水庫的多年調(diào)節(jié)）基本思想：多年均衡法的基本思想是將地下水含水層作為一個多年調(diào)節(jié)的地下水庫，根據(jù)水量平衡原理按照與地面水庫相似的方法進(jìn)行多年調(diào)節(jié)計算，確定地下水庫的庫容和最低靜水位。計算方法：（1）計算參數(shù)及灌溉用水量

1）降雨入滲補(bǔ)給量

2）各年灌溉用水量（2）地下水資源的多年均衡分析（地下水庫的多年調(diào)節(jié)計算）：單純進(jìn)行地下水的年調(diào)節(jié)運(yùn)用，保證率是比較低的。為了提高保證率，還必須進(jìn)行多年調(diào)節(jié)。水井的合理布局（一）水井出流量計算1、承壓含水層單井抽水時非穩(wěn)定流計算2、泰斯公式3、泰斯公式的討論

（1）壓力水位降深的變化規(guī)律。（2）壓力水位的下降速度V。（3）開采區(qū)內(nèi)流量變化規(guī)律。4、泰斯公式應(yīng)用中