《灌溉排水工程學(xué)》教學(xué)用課件第五章

第五章旱區(qū)雨水徑流集蓄灌溉工程旱區(qū)通常是指廣大的干旱地區(qū)、半干旱地區(qū)、半干旱半濕潤地區(qū)以及個(gè)濕潤偏旱地區(qū)。雨水徑流集蓄灌溉工程是導(dǎo)引、收集雨水徑流，并把它蓄存起來，作為一種有效水資源而予以灌溉利用的工程技術(shù)措施。第一節(jié)雨水徑流集蓄灌溉工程的組成與類型一、雨水徑流集蓄灌溉工程的組成雨水徑流集蓄灌溉工程基本上是由三部分組成：即集水工程、蓄水工程和灌溉工程。集水工程是雨水集蓄灌溉工程的基礎(chǔ)；蓄水工程是雨水集蓄灌溉工程的“心臟”(起調(diào)節(jié)的作用，類似于調(diào)節(jié)水庫)；灌溉工程則是其目的。1、集水工程建立集水區(qū)、應(yīng)用工程技術(shù)措施處理集水面，以減少滲漏，提高集水效率，盡量聚集天然降水，充分發(fā)揮降水作為一種有效的灌溉補(bǔ)充水源和人蓄飲用供水水源的作用，為旱區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供保證。2、蓄水工程蓄存由集水區(qū)導(dǎo)引聚集的雨水徑流水量，以備灌溉利用的工程技木設(shè)施。

蓄水工程引水渠溝或管道：導(dǎo)引集水區(qū)集水面上的雨水徑流入水口：蓄水池的入口攔污柵、沉沙槽：攔截污物和沉淀泥沙蓄水設(shè)施、放水裝置：存蓄水量、引水灌溉

3、灌溉工程由于利用集蓄雨水徑流灌溉作物，而雨水少，因此客觀上就要求采用最為節(jié)水的灌溉方式，目前主要選用滴灌、微噴灌和滲灌。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(dòng)機(jī)械提水和電動(dòng)水泵提水兩種。

二、雨水徑流集蓄灌溉工程類型一般依據(jù)雨水徑流微型聚集區(qū)域的結(jié)構(gòu)性質(zhì)劃分為以下4種類：1、田面集蓄灌溉工程類利用休閑田塊、打谷場等地面修建臨時(shí)性的集水區(qū)，配合蓄水設(shè)施，進(jìn)行灌溉的工程類型。特點(diǎn)：臨時(shí)性。蓄水設(shè)施：主要用水窖。2、坡面集畜灌溉工程類利用坡面人工營造集水區(qū)聚集雨水徑流，并在靠近集水區(qū)適當(dāng)位置處修筑蓄水設(shè)施，利用蓄水設(shè)施內(nèi)貯存的雨水，進(jìn)行灌溉的類型。坡面的類型：素混凝土板、瀝青說凝土板、三七灰土等。特點(diǎn)：長期性的。蓄水設(shè)施：水窖、水窖窯。3、路面集蓄灌溉工程類利用道路作為集水區(qū)，在道路側(cè)邊開挖導(dǎo)引雨水徑流進(jìn)入蓄水設(shè)施的截水溝渠或暗管，并修筑蓄水設(shè)施群，以分段集蓄徑流而進(jìn)行灌溉的工程類型。特點(diǎn)：投資少，流量大。需要設(shè)置沉沙槽和攔污柵等裝置。蓄水設(shè)施：主要用水窖。4、屋面庭院集蓄灌溉工程類利用屋面和庭院集蓄天然降水，為人畜飲用、溫室瓜果蔬菜提供水質(zhì)良好的水源。特點(diǎn)：屋面使用瓦、水泥屋面，地面需處理。蓄水設(shè)施：水窖。第二節(jié)雨水聚集技術(shù)雨水聚集技術(shù)包括集雨面的處理、集水效率的確定和聚集水量的分析計(jì)算。一、集水面的處理處理方法主要有：①植被管理；②地表處理；③化學(xué)處理。雨水徑流的收集方法主要有①微型集水區(qū)雨水收集系統(tǒng)②徑流農(nóng)業(yè)雨水收集系統(tǒng)。干旱地區(qū)的自然地面降水入滲大、快，其集水效率低。常用的集水面材料及其處理措施有：(1)混凝土集水面。(2)水泥土夯實(shí)處理。(3)塑料薄膜。(4)三七灰土夯實(shí)處理。(5)原土夯實(shí)處理。(6)水泥瓦、青瓦屋面。(7)鈉鹽處理。(8)粗石蠟處理。(9)硅有機(jī)樹脂處理。(10)噴灑瀝青處理。二、集水效率集水效率通常是指某時(shí)段內(nèi)或某次集水面的集水量占同一時(shí)期內(nèi)的降雨量的比值。1、影響集水效率的因素影響集水效率的因素主要是降水和集水面。(1)降水與集水效率的關(guān)系①次降水量與次集水效率的關(guān)系在其它條件已定時(shí)，降水量越大，其集水效率越高。②次降水強(qiáng)度與集水效率的關(guān)系在其它條件相同的情況下，降水強(qiáng)度越大，來不及入滲的降水量越多，從而導(dǎo)致集水效率越大。因此，集水效率隨降水強(qiáng)度的增大而提高，成正相關(guān)關(guān)系。(2)集水面對集水效率的影響。①集水面質(zhì)地對集水效率的影響。用不同材料制成、不同措施處理的集水面，其表面或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，相應(yīng)的透水性、吸水件或持水性不用，從而導(dǎo)致了對降水產(chǎn)流有不同的影響。②集水面坡度對集水效率的影響。一般建議，集水面坡度應(yīng)不小于1／10。③集水面前期含水量對集水效率的影響在其它條件相同的情況下，前期含水量越高，越易飽和。吸水性越弱．故其集水效率就會(huì)越高。④集水區(qū)面積對集水效率的影響。一般其它條件相同時(shí)，集水區(qū)而積越大，集水效率越低。⑤集水面的施工質(zhì)量對集水效率的影響。施工質(zhì)量越好，集水效率越高。

2、集水效率的計(jì)算方法集水效率的計(jì)算可分為三類：①能獲得次降水量、次平均降水強(qiáng)度以及集水面前期含水量資料的集水效率計(jì)算：②能獲得次降水量、次平均降水強(qiáng)度的集水效率計(jì)算：式中：Eh為各次降水的集水效率；P為各次降水的次降水量(nm)；I為次降水平均降水強(qiáng)度(rnm/min)；W為集水面前期含水量；a、b、c、d：為待走常數(shù)。③僅組能獲偏得次諒降水偵量的鼓集水抵效率墻計(jì)算蛛：對于備降水些資料框不詳遷或缺戴乏試浮驗(yàn)資級料的仿地區(qū)宰，可墊直接著建立就降水~徑客流關(guān)面系，薯或引苦用其益它地身方同勿類處嘗理集塘水面瞧的集溉水效足率。三、幫集水蜂量的慰計(jì)算若已題知集內(nèi)水效縫率和辮次降脾水量炸，進(jìn)貓行集顆水量鳴的計(jì)何算方建法可炮采用慰：①先嶼依據(jù)類試驗(yàn)愈資料同，在莫一般陰性產(chǎn)羨流理病論的杰指導(dǎo)溪下，像得出暑次降發(fā)水的能集水削效率Ehi；②用惡公式仆Poi=EhiPi計(jì)算甚出該暖次降踏水的智集水衫量;③累瀉加各夢次集違水量聞即得啟到該駝時(shí)段頂內(nèi)的炸總集病水量牲;④考坐慮到倍集水和面積羨的影嬌響，米實(shí)際遇集水旱量為賢：第三乖節(jié)代蓄蓬水設(shè)共施一、萌蓄水兵設(shè)施遣類型紫的選衛(wèi)擇蓄水秒設(shè)施惱的類叨型有丹多種矛，應(yīng)輕盡量趙采用桌現(xiàn)成簽蓄水縣設(shè)施肝，或陜進(jìn)行當(dāng)必要的損修復(fù)圓改造進(jìn)后利繩用。披若地?fù)煨?、辜地質(zhì)抽適宜嗽，蓄桌水設(shè)醫(yī)施以升選擇毫水窯窖眨為宜掏。其優(yōu)井點(diǎn)有市：①沿脫岸而擁挖窯伐，水鼻窖設(shè)振在窯師內(nèi)，聯(lián)可少采占耕勾地；②有滲窯的莖保護(hù)送，可光有效昂地減任少水斧面蒸羽發(fā)，已并可跟使其滔水質(zhì)惡基本某不受污丹染；③可榮沿窯輩身長查度方擊向發(fā)滿展，緞容易扒增大乘水窖跌容積仇；④水壁窖較報(bào)淺，惑取水軍較方外便；⑤技王術(shù)簡納單，賠施工解容易搭。二、子水窯擊窖1、宅水窯膽密的跑結(jié)構(gòu)因形式修建駐程序朵：①修溪面壺②貪挖洞識③娛防滲榨處理按④勺埋設(shè)病附屬鈔設(shè)施2、吹水窯追窖位無置的杰選擇選定糖窯窖涌位置類時(shí)，捧要依打據(jù)如限下原端則：①地妄形：麻選擇則有利定于挖系掘窯角洞的泥地形蜘盡量伸把水暗窯窖鄉(xiāng)豐修建的在耕顫地高處趣，以摘實(shí)現(xiàn)及自流宴灌溉延或便應(yīng)十灌何溉利貨用；②地歪質(zhì)：冒避免疫有斷壘層、鍬裂斜援、砂藏礫層捕地帶晨、樹蝕根較免多的功地方陜；③集鑄水面望：靠傅近瀝瞇青路葉邊、踏場邊雀等，動(dòng)以擴(kuò)新大集膏水面寒。3、喉水窯亮容的勻養(yǎng)護(hù)拜與管棚理水窯記窖的窮養(yǎng)護(hù)助管理河工作①蓄南水時(shí)束，不劃應(yīng)超印過最挎高蓄炎水位釘；②只釣有集疼水時(shí)蹈才打乘開進(jìn)承水孔掛眼，泊以免橫泥土嚼和雜摔草、建污物手等由定進(jìn)水孔柄眼進(jìn)茫人窯悲窯內(nèi)闊；③集害水區(qū)歡在集央水前爆應(yīng)打盲掃干償凈，桌以防斤止泥楚砂和喪污物的進(jìn)入務(wù)水窖封；④水始窯窖施應(yīng)定散期清巴淤，減以保孫持其惠原有海容積搞；⑤經(jīng)壇常檢摧查進(jìn)倆水口勵(lì)、沉掉砂槽洗、攔利污柵辨；⑥平友時(shí)應(yīng)秒鎖閉煉窯窖浩門，息以減鳥少蒸與發(fā)、巡壽防止嶺雜物壺進(jìn)入粒污染巖水源惜。三、幣水窖選擇薦水窖仙形式踩的要綱求：以結(jié)構(gòu)粉簡單旺，容背積大宇，受突力性荒能好另，安巷全可靠勞，施找工容頓易，騙灌溉點(diǎn)取水仙方便雪，并權(quán)便于皮治淤辱和維站護(hù)。水窖妄與水標(biāo)窯窖屑的結(jié)孩構(gòu)：躬由引水幣渠、沉沙擇槽、進(jìn)水條管以及存貯幕容器等四撇部分骨組成兩。第四磚節(jié)棵雨水革徑流桃集蓄匠灌溉逼系統(tǒng)們的優(yōu)翠化設(shè)趟計(jì)方皺法一、天系統(tǒng)靜的基千本結(jié)托構(gòu)主要緒由3似個(gè)主徒體部劫分組雕成：即集水更區(qū)域A、蓄水躬設(shè)施V和灌溉翼利用膝區(qū)域AM：系統(tǒng)痰的結(jié)作構(gòu)優(yōu)告化就園是確姐定出焦該系調(diào)統(tǒng)集且水區(qū)覽面積問與灌兆溉利蒜用區(qū)科面積呆的最遼佳比越例。蠅這其美中蓄妄水設(shè)兄施的品容積平及其勞調(diào)蓄察能力妥對最態(tài)佳面晃積比農(nóng)例起鑰著決郊定性士的影賴響。遺雨水盆徑流灑集蓄擊利用餅灌溉洋系統(tǒng)篩的優(yōu)南化設(shè)計(jì)患就是日要建纖立系繞統(tǒng)的減優(yōu)化麗調(diào)蓄告模式壩。二、請降雨六量的贈(zèng)分析等計(jì)算1籍、年撇降雨燒量的削設(shè)計(jì)咽計(jì)算為獲庫得比券較適端用而解精確遞的降織水分踢析數(shù)您據(jù)，翁一般泊選用經(jīng)驗(yàn)左頻率擬合理論銜頻率的適等線法扒較為窩合理疫。2、谷時(shí)段溪降水鑼量的謹(jǐn)分析努計(jì)算一般勒采用復(fù)隨機(jī)歲水文無相關(guān)麻解集悅模型竹進(jìn)行興分析目計(jì)算該確定告。3、馳次降舟水量給的分油析計(jì)滿算一般見采用棍同倍居比縮咱放法剪。三、俱優(yōu)化挖調(diào)蓄過模型娃的建截立1、集某時(shí)歉段蓄法水設(shè)眠施巾只可獲它得的酬總水拘量WA2、盜灌溉暫利用貢區(qū)單粥作面兇積上甚可獲倉得利日用的聾水量3、己作物宿產(chǎn)量點(diǎn)對灌岡溉的窯反應(yīng)驕作捏物產(chǎn)雖量Y對灌翼溉的蝴反應(yīng)魄取決粉于灌沫水量廣m及裝外界臨因素止；4、階調(diào)蓄綁模型陷的目士標(biāo)函袖數(shù)凋蓄印模型殘的最惜終目收標(biāo)是雙要確全定集憐水區(qū)灶面積A、灌績溉利車用區(qū)戶面積AM與蓄斑水設(shè)到施容沫積V的最預(yù)佳組輝合方渡案，也使該修系統(tǒng)稍凈效胃益B最大溪，即目緊標(biāo)函沙數(shù)：5、私調(diào)蓄姥模型艘的約卵束條泳件調(diào)蓄冬模型蠅優(yōu)化剩應(yīng)考帳慮3查種組燃合方僅案，銹即相練應(yīng)的梨有3贏種約巨束條盛件：(1買)灌墊溉面際積AM已確渴定，親尋求鞭最佳序蓄水前設(shè)施屋容積菊V和掩集水是面積柱A，其約捏束條前件：(2邊)集禽水區(qū)苦面積A已確喊定，漠尋求疑最佳饞蓄水役設(shè)施宵容積V和灌市溉利意用區(qū)時(shí)而積AM，其上約束稼條件彼：(3爸)雨對水徑露流集卡蓄與燒灌溉猛利用以系統(tǒng)農(nóng)總面播積ω召已確魯定，蒜求解原集水區(qū)面謊積A、灌慢溉利委用區(qū)睜面積AM和蓄夠水設(shè)養(yǎng)施容們積V的最替佳組氏合，其約踢束條怪件：四、革推求訓(xùn)蓄水潔設(shè)施泄有效匯容積魯?shù)哪嬗蓵r(shí)序坑法若某缸一典喜型年蹤蝶水量叉調(diào)配崖過程柱，到伏年未田蓄水拜設(shè)施悼放空宗，即謙年末扶所需蓄訂水量揚(yáng)為0觀，逆峰時(shí)序滑往前蓬推算嘆，遇律缺水蔥相加根，遇碌余水卻相減梨，減峽后若垃小于棵0，緞即取套為0襪。這較樣便寧可求們得各發(fā)特征刑時(shí)刻白所需盯要的綱蓄水火量，訪取其紫大者夫，即基為該槽年所介需的懶蓄水看設(shè)施陶有效見容積汪。五、懷蓄水活設(shè)施飛調(diào)蓄雖能力辱及其帝容積著與個(gè)訴數(shù)1、籍蓄水街沒施蒜的調(diào)鉆蓄能掏力理論飯上的復(fù)蓄棄次數(shù)