第六章灌溉水源与取水方式

第六章灌溉水源和取水方式1灌溉水源2灌溉取水方式3引水灌溉工程的水利计算本章主要内容简介第六章灌溉水源和取水方式第一节灌溉水源灌溉水源是指天然资源中可用于灌溉的水体，有地面水和地下水两种形式，其中地面水是主要形式。地面水包括河川、湖泊径流、以及在汇流过程中拦蓄起来的地面径流。地下水一般是指潜水和层间水，前者又称浅层地下水，其补给来源主要是大气降雨，由于补给容易、埋藏较浅，便于开采，是灌溉水源之一。第六章灌溉水源和取水方式一、灌溉水源的水量及其特点我国河川径流多年平均总量约为26590亿m3,地下水总补给量约为7814亿m3。扣除重复部分，全国水资源总量约为2.7万亿m3，占世界第六位。但是每亩耕地平均占有水量仅为1760m3，相当于世界平均值的一半左右，而人均占有水量仅为2600m3，约为世界平均值的四分之一。因此，我国灌溉水源并不丰沛，必须尽力节约使用。第六章灌溉水源和取水方式潜水层间水（以承压水为主）孔隙水裂隙水、溶洞水地下水第六章灌溉水源和取水方式二、地下水资源类型及特点地下水第六章灌溉水源和取水方式第六章灌溉水源和取水方式三、灌溉水源的水质及污染防治(一)灌溉水源的水质及其要求灌溉水质主要是指水的化学、物理性状、水中含有物的成分及其含量。灌溉水源的水质应符合作物生长和发育的要求。(二)灌溉水源的污染及防治灌溉水源的污染，是指由于人类的生产或生活活动向水体排入的污染物的数量，超过了水体的自净能力，从而改变了水体的物理、化学或生物学的性质和组成，使水质发生恶化，以致于不适用于灌溉农田。第六章灌溉水源和取水方式工业废水是污染灌溉水体的最主要来源。特别是冶金、机械、矿山、炼油、化工、造纸、皮革、印染、食品等工业，不仅排放的废水量大，而且所含的有毒成分十分复杂，对农业危害最大。城市生活污水也是重要污染源之一。大量施用农药和化肥(主要是氮肥)，通过下渗或地表径流，也可以污染地下或地表水源。1.灌溉水源的污染此外，工业废渣中的有害物质，还会通过雨水冲刷、渗入浅层地下水或流入河流。工业废气中的各种污染物质也会随降雨(酸雨)进入地面水体。第六章灌溉水源和取水方式为防治灌溉水污染及减轻因灌溉水污染对农业造成的危害，可采取下列措施：(1)控制污染源，减少污水的排放量(2)加强监测管理，执行灌溉水质标准对重复灌溉水源要进行水质监测，同时要加强灌溉管理(3)合理进行污水灌溉2.灌溉水源污染的防治第六章灌溉水源和取水方式兴建和用好蓄水设施，提高灌溉水源的利用程度。实行区域之间水量调济，解决好水资源与土地资源的分布不相协调的问题是很重要的。实行地面水和地下水的联合运用。四、扩大灌溉水源的措施第六章灌溉水源和取水方式第二节灌溉取水方式灌溉取水方式，随水源类型、水位和水量的状况而定。利用地面径流灌溉，可以有各种不同的取水方式，如无坝引水、有坝引水、抽水取水、水库取水等；利用地下水灌溉，则需打井或修建其它集水工程。第六章灌溉水源和取水方式第二节灌溉取水方式第六章灌溉水源和取水方式1、地表水的取水方式（1）无坝引水引水渠一般较长。由进水闸、冲沙闸、导流堤组成。（2）有坝引水水源丰富、单水位较低时，需要引水渠较短由进水闸、冲沙闸、拦河坝组成第六章灌溉水源和取水方式1、地表水的取水方式（3）抽水取水适于灌区位置较高的情况。（4）水库取水适于河水流量、水位均不能满足需要的情况。（1）无坝取水-----都江堰位于四川成都平原西部的岷江上，建于公元三世纪，是中国战国时期秦国蜀郡太守李冰及其子率众修建的一座大型水利工程，是全世界至今为止，年代最久、以无坝引水为特征的宏大水利工程。都江堰渠首工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分构成，解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。（1）无坝取水-----都江堰渠首工程主要有:鱼嘴分水堤飞沙堰溢洪道宝瓶口进水口目前灌溉面积已达40余县，1998年超过一千万亩。（1）无坝取水-----都江堰“鱼嘴”是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，它昂头于岷江江心，把岷江分成内外二江。西边叫外江，俗称“金马河”，是岷江正流，主要用于排洪；东边沿山脚的叫内江，是人工引水渠道，主要用于灌溉。洪水期间，内外江水量分配比例约为四比六，大部分水由外江流走，保证内江灌区安全，枯水期水量分配比例颠倒，大部分水量进入内，保证灌区用水。第六章灌溉水源和取水方式（1）无坝取水-----都江堰飞沙堰的作用主要是当内江的水量超过宝瓶口流量上限时，多余的水便从飞沙堰自行溢出；如遇特大洪水的非常情况，它还会自行溃堤，让大量江水回归岷江正流。另一作用是“飞沙”，岷江从万山丛中急驰而来，挟着大量泥沙，石块，如果让它们顺内江而下，就会淤塞宝瓶口和灌区。飞沙堰将上游带来的泥沙和卵石，甚至重达千斤的巨石，从这里抛入外江（主要是巧妙地利用离心力作用），确保内江通畅，确有鬼斧神功之妙。第六章灌溉水源和取水方式（1）无坝取水-----都江堰宝瓶口，是前山(今名灌口山、玉垒山)伸向岷江的长脊上凿开的一个口子，它是人工凿成控制内江进水的咽喉，因它形似瓶口而功能奇持，故名宝瓶口。（2）有坝取水1）侧面引水进水闸过闸水流方向与河流水流方向正交。由于在进水闸前不能形成有力的横向环流，因而防止泥沙入渠的效果较差，一般只用于含沙量较小的河道。第六章灌溉水源和取水方式第二节灌溉取水方式（2）有坝取水2）正面引水进水闸过闸水流方向与河流方向一致或斜交。这种取水方式能在引水口前激起横向环流，促使水流分层，表层清水进入进水闸，底层含沙水流则涌向冲沙闸被排掉。是一种较好的取水方式。冲沙闸用以冲走淤积在进水闸前的泥沙；防洪堤减少拦河坝上游的淹没损失，在洪水期保护上游城镇、交通的安全。第六章灌溉水源和取水方式第六章灌溉水源和取水方式（3）抽水取水当河流水量比较丰富，但灌区位置较高，修建其他自流引水工程困难或不经济时，可就近采取抽水取水方式。抽水取水干渠工程量小，但增加了机电设备及年管理费用。（4）水库取水河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时，在河流的适当地点修建水库进行径流调节，解决来水和用水之间的矛盾。采用水库取水，必须修建大坝、溢洪道和进水闸等建筑物，工程较大，且有相应的库区淹没损失，但其调节能力好，能充分利用河流水资源。钓鱼台水库石头河水库第六章灌溉水源和取水方式蓄、引、提相结合的灌溉系统第二节灌溉取水方式第六章灌溉水源和取水方式二、地下水取水建筑物2地下水的取水方式1）垂直取水建筑物管井筒井2）水平取水建筑物坎儿井截潜流工程双向联合取水建筑物：辐射井,井塘,水柜第六章灌溉水源和取水方式管井第六章灌溉水源和取水方式筒井第六章灌溉水源和取水方式坎儿井水平采水工程第六章灌溉水源和取水方式坎儿井主要由竖井和暗渠组成。图中环状土堆即为竖井截潜流第六章灌溉水源和取水方式辐射井第六章灌溉水源和取水方式第三节引水灌溉工程的水利计算灌溉工程的水利计算是灌区规划工作的主要组成部分。通过水利计算可以揭示灌区天然来水情况和灌区需水要求之间的矛盾，并确定协调这些矛盾的工程措施及其规模，如:灌区面积、坝的高度、进水闸尺寸、抽水站装机容量和水库库容等。第六章灌溉水源和取水方式灌溉设计标准无坝引水工程水利计算有坝引水工程水利计算第三节引水灌溉工程的水利计算第六章灌溉水源和取水方式一、灌溉设计标准第六章灌溉水源和取水方式进行灌溉工程的水力计算以前，必须首先确定灌溉工程的设计标准。实际工作中，多采用灌溉设计保证率作为灌溉工程的设计标准，有些地区亦采用抗旱天数。１.灌溉设计保证率灌溉设计保证率：灌区用水量在多年期间能得到充分满足的几率，一般以正常供水的年数占总年数的百分数表示。%1001nmP一般灌溉工程的灌溉设计保证率是根据当地水文条件和作物种植状况选用。灌水方法地区作物种类灌溉设计保证率（％）干旱地区或水资源紧缺地区以旱作为主以水稻为主50～7570～80半干旱、半湿润地区或水资源不稳定地区以旱作为主以水稻为主70～8075～80地面灌溉湿润地区或水资源丰富地区以旱作为主以水稻为主75～8080～95喷灌，微灌各类地区各类作物85～95第六章灌溉水源和取水方式第六章灌溉水源和取水方式这种灌溉工程设计标准适用于我国南方丘陵水稻区以当地水源为主的小型灌区。以抗旱天数为标准设计灌溉工程时，旱作物和单季稻灌区抗旱天数可为30～50d，双季稻灌区抗旱天数可为50～70d。2.抗旱天数抗旱天数有两种不同的统计方法：连续无雨日数，有些省规定日雨量小于2mm或3mm为无雨日，有的省则以日降雨量小于5mm为无雨日；连续无透雨日数，即两次透雨的间隔日数。抗旱天数：农作物生长期间遇到连续干旱时，灌溉设施能确保用水要求的天数。灌溉面积灌水率图灌溉水利用系数灌溉用水流量过程线20d（灌溉临界期延续不小于）＋满足对应阶段的可用来水流量引水＝流量－破坏－设计保证率设计引水流量不同的灌溉引水流量不同的保证率第六章灌溉水源和取水方式二、无坝引水工程水利计算（1）引水流量的确定a)长系列法b)设计代表年法第六章灌溉水源和取水方式二、无坝引水工程水利计算（2）闸前设计水位的确定外河设计水位：历年灌溉期的临界水位或枯水期水位的平均值外河设计水位外河流量x=x2-zz——闸前水位降落第六章灌溉水源和取水方式灌区高程干渠水位引水闸的闸后水位闸后水位闸前水位＝－过闸水头损失二、无坝引水工程水利计算（3）闸后设计水位的确定第六章灌溉水源和取水方式三、有坝引水工程水利计算与无坝引水的差别：增加了雍水建筑物的影响，可引流量不仅与河流天然来水有关，而且与雍水高度有关。第六章灌溉水源和取水方式三、有坝引水工程水利计算需要考虑：灌区引水高程的要求；淹没损失尽量小；考虑综合利用要求。（1）拦河坝高度的确定溢流段坝顶高程干渠渠首设计水位水头损＝＋失＋安全超高非溢流段坝顶高程溢流段坝顶高程雍水高＝＋度＋安全超高第六章灌溉水源和取水方式三、有坝引水工程水利计算（1）拦河坝高度的确定