农田水利学-第四章

灌溉水源与取水枢纽取水枢纽三增加灌溉水源的办法二灌溉水源一（一）我国的水资源概况（二）灌溉水源分析灌溉水源一灌溉水源：天热水资源中可用于灌溉的水体，有地表水和地下水两种形式。我国灌溉水源主要来自地表水，其中利用地表水灌溉的面积占全国灌溉面积的81.6%。地表水：河川径流、湖泊及汇流过程中由水库、塘坝、洼淀等拦蓄的地面径流。地下水：浅层地下水、深层地下水。浅层地下水：补给来源有降水，河渠、坑塘等地表水渗漏补给和开采去以外地下水的侧向补给。深层地下水：亿万年前地质构造作用下形成，补给量少。灌溉水源一灌溉回归水：引入灌区后未能利用经地表或地下流回沟渠或河道的水量。水资源的重复利用：灌溉回归水、城市污水。灌区规划前，选择好灌溉水源，结合当地水资源水量、水质、时称变化、引水位置及引水条件制定可行方案。灌溉水源一（一）我国的水资源概况灌溉水源一水资源：逐年可恢复和更新的淡水量。补给来源：大气降水。我国水资源总量丰富，用河川径流量加上地下水补给量，扣除重复水量计算得出，我国多年平均水资源总量约为2.8万亿m3。但时间、空间上分布不均。我国降水量和径流量的年内、年际变化很大，降水量的年际变化，北方大于南方，并有少水年或多水年连续出现的情况。水能资源蕴藏量空间分布时间分布地区水能蕴藏量可能开发的水能资源装机容量(MW)年发电量亿(kW.h/a)占全国比重(%)装机容量(MW)年发电量亿(W.h/a)占全国比重(%)华北地区12299.31077.41.8691.98232.251.2东北地区12126.61062.31.81199.45383.912.0华东地区30048.82632.34.41790.22687.943.6中南地区64083.75613.89.56743.492973.6515.5西南地区473311.841462.170.023234.3313050.3667.8西北地区84176.97373.912.54193.771904.939.9全国676047.159221.8100.037853.2419233.04100.0中国可开发水能资源按地区分布示意图我国水能资源时间分布夏秋季多，4—5个月的径流量占全年的60%—70%冬春季径流量很少主要干旱地区：黄淮海平原，松辽平原，四川盆地的东、北部和云贵高原至广东湛江一线。其中黄淮海平原受旱面积最大，接近全国受旱面积的一半。水资源：质和量。天热水质中重碳酸盐类分布最广，占全国面积的68%,氯化钠类占25.4%，碳酸盐类水占6.6%。河流泥沙是水质的自然污染物。我国河流水化学带的特征见表4-1.我国六条河流泥沙含量特征见表4-2.灌溉水源一水体污染原因：工业废水，主要污染物是氨氮，其次是耗氧有机物和挥发酚；生活污水、工业废渣、矿业开采、农业生产等。水体污染途径：点污染源、面污染源。点污染源：城镇。面污染源：降雨径流把大气和地表污染物带进水体，如酸雨、农药化肥农田径流、家畜家禽废物、水土流失、城市垃圾、工矿废料、矿业开采。灌溉水源一地下水：全国三分之一的人饮用。地下水污染：受不同程度污染的有90%。由于所处的地理条件及运动特点，恢复很慢，即使污染源消失，污染状况也持续多年，属于半永久性污染。河流污染：小河流重于大河流，北方城市重于南方城市。农田水利规划和灌溉水源分析前，对当地水资源全面评价，确定符合用水单位水质标准的水资源总量、时程变化，及可供农田灌溉的水量，进行供需平衡分析，拟定科学规划。灌溉水源一我国总用水量中农田用水比重最大，随着我国工业及城镇生活用水和公共用水水平的提高，在总水量中所占的比重也不断提高。灌溉水源分析时，应考虑这一方面。可供水量（供水量）：可能提供工农业用水的水量。在做农田水利规划时，根据可供水量的多少，在考虑到其它部门用水的前提下确定出农田灌溉可用水量的数字。可供水量等于毛用水量。它与当地水资源多少、水利工程设施的调控能力、不同水平年的用水要求有关，灌溉水源一（二）灌溉水源分析可供水量估算，常以现状供水能力为基数，即以某年已建成的引水、蓄水、提水、调水工程以及机井等的供水能力为依据，结合同年的降水、径流和外来水的资料与当年的实际用水量，进行综合分析，分别估算出该年的地表水和地下水供水量。现状供水量要注明年份。如：现状供水量（2009年）为15亿m3：根据已建成工程的现状和同年来水、用水资料，估算出的可供水量为15亿m3.例：表4-3.表4-4.灌溉水源一（二）灌溉水源分析可供水量估算方法：（1）分河系逐条河流进行估算，然后相加得全地区或流域的可供水量。（2）先估算典型河流的可供水量，分类型或分地区综合建立关系曲线、经验公式或可供水系数等，然后再估算全地区或全流域的可供水量。浅层地下水可开采量估算：要合理开采，从水均衡原理出发，用综合补给量乘以一个小于0.1的开采系数求得。合理开采：经济合理、技术许可、资源可能、不会因超采而造成地面下沉、海水倒侵及不使环境恶化等的综合条件。综合补给量：包括降雨入渗、侧向补给、河道入渗、渠系（包括田间）入渗、井灌回归等项，先计算各分项不同水平年的，最后求出相应年的综合补给量。灌溉水源一（二）灌溉水源分析浅层地下水可开采量估算方法：假定不同水平年的开采系数不变，用不同水平年的综合补给量乘以已知的开采系数，求出相应年的可开采量。地下水资源包括浅层淡水、深层淡水、浅层咸水。因为深层地下水回补困难，所以超采地区，常将深层地下淡水作为生活用水或备用水源，暂不列为可利用水源中。若多年平均回补量测定，则深层地下水的可开采量应小于或等于回补量。缺水地区进行水资源评价还要考虑浅层咸水，对2～5g/L的微咸水和大于5g/L的咸水分别估算。灌溉水源一（二）灌溉水源分析灌溉水源分析：先充分掌握当地水资源总量及变化过程及不同水平年可供水量的情况，分析灌溉水源的总量及流量过程，要对其它部门的用水要求，统筹兼顾，避免出现同一条河流上各用水部门凭各自需要到处开口引水，致使总引水能力大大超过河流供水能力的不正常现象。还有要注意天然条件下的灌溉水源与灌溉用水要求在流量和总量上的差距。灌溉水允许含沙粒径一般为0.005～0.001mm，允许含沙量视渠道输沙能力而定，粒径0.1～0.005mm的泥沙，可少量输入田间，粒径大于0.1mm的泥沙一般不允许入渠。灌溉水源一（二）灌溉水源分析灌溉水源分析：若用以遭受城市污水污染的地表水和地下水作为灌溉水源时，要严格按照国家现行的农田灌溉水质标准，由供水、用水及规划设计等单位共同负责执行。供水单位：农田灌溉水源管理单位、污水处理厂、工业废水排放单位。灌溉水源一（二）灌溉水源分析（一）供水现状1.灌溉带的划分根据农业发展对灌溉的不同要求，我国地域划分三个带。（1）常年灌溉带年降水量小于400mm的地带，主要包括西北内陆和黄河中游部分地区。这一带，因年降水总量和各季节的降水分配，都不能满足农作物正常生长的需要，灌溉需要指数（灌溉水量占农作物总需水量的比值）一般均大于50%～60%。增加灌溉水源的办法二（一）供水现状（2）不稳定灌溉带年降水量为400～1000mm的地带，主要包括黄淮海地区和东北地区。因季风的影响，降水变化不均匀，所以农作物对灌溉的要求不稳定，尤其是秋熟作物。干旱年份：黄淮海地区秋熟作物灌溉需要指数高达70%～80%，湿润年份，只有30%。冬小麦灌溉需要指数高达50%。（3)补充灌溉带年降水量为大于1000mm的地带，包括长江中下游地区，珠闽江地区及部分西南地区。年降水量充沛，但年际及季节分配不均，另大面积种植水稻，所以灌溉需要指数高达30%～60%.增加灌溉水源的办法二（一）供水现状旱作物湿润年不需灌溉，干旱年灌溉需要指数10%～30%.三个灌溉带的降水特征及灌溉要求见表4-5、表4-6.2.水资源供需不均衡的原因及类型缺水地区：主要集中在华北和东北地区，其缺水量约占全国缺水量的70%，其次是西北地区、南方山区、高原和滨海区，占全国缺水量的30%。（1）水源丰富开发利用条件较，针对南方各大江河中下游地区。（2）水资源开发利用条件比较差，针对云高原、四川盆地及南方大中河流的山丘区。增加灌溉水源的办法二（一）供水现状（3）当地水资源缺乏，针对黄淮海平原地区、辽河中下游地区、黄河中游地区、辽宁、山东、浙闽沿海一带。（4）当地水资源贫乏，跨流域调水十分困难，针对西北内陆河、黄河上游部分高原地区，沿海岛屿。增加灌溉水源的办法二（二）扩大灌溉水源的措施充分采取有效节水措施，挖掘本地区水资源的潜力，提高可供水量。1.兴建改造管好水利设施综合调控水资源（1）新建改建扩建蓄水措施（2）改进蓄水工程的管理运用方式（3）地表水和地下水联合调控（4）更新改造旧机井提高装置效率增加灌溉水源的办法二（二）扩大灌溉水源的措施2.尽量利用当地可以开发的水源（1）咸水灌溉利用矿化度大于2g/L（尤其是2～3g/L的微咸水）进行灌溉，目前已取得良好收成。1）要有通畅的排水出路，保证因浇灌咸水所积累的盐分，在降雨或淡水冲洗时淋洗出去，使土壤盐分在一年周期内土壤不积盐，并争取脱盐。2）根据当地的气候、土壤、咸水成分、作物种类、排水条件及淡水资源情况等，掌握咸水灌溉的水质标准。PH值在7.0～8.0，阳离子钠不超过60%，以硫酸盐或氯化物盐为主矿化度小于5g/L的咸水。增加灌溉水源的办法二（二）扩大灌溉水源的措施3）加强管理科学安排灌水时间和灌水数量，及时测验土壤根层盐分，使根层土壤盐分不超过作物的耐盐度。4）加强农业措施，选择适合当地条件能耐盐的作物优良品种。5）用浅层地下中性盐类的咸水与深层地下苏打碱性水混合浇灌或轮灌，改善水质及减少土壤次生盐碱化的可能性，提高安全性。（2）污水灌溉一般要经过处理的污水或在河道内经过稀释和自净作用的污水作为灌溉水源，使用最好要对水质及时加以监测。有时要经过两次处理才可用。增加灌溉水源的办法二（二）扩大灌溉水源的措施原则：大庙多浇，小苗少浇、生长后期少灌或不灌。对含氮量高的污水，宜稀释后再灌或采取清、污轮灌的方法，以大田作物为主，蔬菜、瓜果不灌。（3）浑水灌溉汛期，短时间内引用多泥沙河流中高含沙量浑水进行灌溉，具有增加水资源利用率，缓和夏灌期间缺水矛盾，抗旱保苗改良土壤促进农业生产及减轻水患的作用。1）根据浑水灌溉的目的，科学控制引用浑水的数量及泥沙粒径。2）浑水灌溉要求能够解决好灌排渠道冲淤平衡问题，尤其是淤积问题。3）泥沙处理要根据多泥沙河流的特性，结合灌区的条件与需要。增加灌溉水源的办法二（4）海水利用利用海水减少工业用水，相当于增加了灌溉水源。工业用水：直接利用和海水淡化后利用。直接取用时用大量冷却水的电力、化工、冶金等工业的冷却循环水；海水淡化主要用于锅炉用水和优质工业用水。3.跨流域调水（1）要充分挖掘当地水资源的基础上考虑调水量；（2）根据当地已建工程条件，在不影响排涝的前提下拦蓄雨水，就地补源；（3）采取综合措施实行节水灌溉，对现有的灌区进行以节水、节能为中心的挖潜改造。（二）扩大灌溉水源的措施增加灌溉水源的办法二4.地下水人工回灌利用地面或地下工程设施吧符合水质标准的水引入地下蓄水层中，补给地下水资源和调节地表径流，兼有净化水质，防止海水入侵和地面沉降。地下水人工回灌系统：回灌水源，取水与输水建筑物，水质的预处理设施和入渗设施。回灌水源：河水、湖水、和当地地面径流、工业与城市废水。回灌的水质不得污染被回灌的含水层，保证回灌设施运行正常，对设备无腐蚀作用。（二）扩大灌溉水源的措施增加灌溉水源的办法二入渗设施：(1)地面入渗法，通过坑塘、洼淀、沟渠和古河道等，或通过加大灌水定额直接从田面将水入渗到蓄水层；常用于浅层水的人工回灌。（2）地下灌注法：用管井、大口井、辐射井等地下工程设施，将水直接输入地下蓄水层。常用于深层地下水的人工回灌。（二）扩大灌溉水源的措施增加灌溉水源的办法二（一）灌溉引水方式渠首工程：从河流、湖泊等水源自流引水灌溉时，在水源引水段及渠道首部修建的水工建筑物。若有多个建筑物则为取水枢纽或引水枢纽。灌溉渠首工程：泵站及从水库引水的取水建筑物。灌区按灌溉水源分，利用水库、塘坝蓄水