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(shí)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)氐乇韽搅鳎哟◤搅?，湖泊一?jí)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(guò)坡面，道路等集雨工程將雨水收集起來(lái)也可用于灌溉，海水和高礦化度地下水經(jīng)過(guò)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(kāi)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(guó)水資源現(xiàn)狀簡(jiǎn)介》我國(guó)河川徑流多年平均總量約為2.65萬(wàn)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(guó)家之一，以2003年為例，全國(guó)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(guó)用水總量的58.2%中國(guó)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(guó)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(guó)灌溉水源可利用的水量在時(shí)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(gè)月份，其他時(shí)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(guó)調(diào)蓄徑流以豐補(bǔ)歉是很有必要的。我國(guó)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(guó)主要流域水資源分布表見(jiàn)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(shí)，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(kāi)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(shí)，需要分析灌溉水源的總量及變化過(guò)程，對(duì)于地面水源來(lái)說(shuō)，（1）以河流為主要灌溉水源時(shí)，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(guò)程及統(tǒng)計(jì)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(kù)為主要灌溉水源時(shí)，需要分析不同代表年水庫(kù)可蓄水量，可供水量，進(jìn)行水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算。中外年徑流量比較表國(guó)家巴西原蘇聯(lián)加拿大美國(guó)印尼中國(guó)印度世界總計(jì)年徑流量萬(wàn)億5.194.713.122.972.812.651.7847.00畝均水量?jī)|1.707.0.1390.4771.0401.3190.1760.0720.236人均水量?jī)|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(wú)論是總量或年內(nèi)時(shí)程分配都會(huì)出現(xiàn)這種情況。利用或選擇灌溉水源時(shí)，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(gè)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(gè)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(kāi)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(chǔ)存在含水層中的資源?？梢蚤_(kāi)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(kāi)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(dòng)用的儲(chǔ)存量相同時(shí)，水位降幅小，因而動(dòng)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(shí)，主要是分析地下水儲(chǔ)存量及補(bǔ)給來(lái)源，埋藏深度，可能出水量以及開(kāi)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(lái)源。當(dāng)雨水作為一種用來(lái)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(shí)，它就成為雨水資源，雨水轉(zhuǎn)化為可利用資源的過(guò)程就是雨水資源化。即采取一定的工程技術(shù)措施，對(duì)自然降雨及徑流進(jìn)行干預(yù)，使其儲(chǔ)存起來(lái)或就地入滲，用于干旱季節(jié)農(nóng)業(yè)灌溉。據(jù)測(cè)算，每年我國(guó)西北地區(qū)的降雨有10%~15%白白流失，65%~70%無(wú)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(chǔ)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(chǎng)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(zhǎng)和發(fā)育的要求，還要兼顧人畜飲用及魚(yú)類生長(zhǎng)的要求等。1、水溫麥類根系生長(zhǎng)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(duì)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(guò)高，使作物根系吸水困難形成枯萎現(xiàn)象，還會(huì)抑制作物正常的生理過(guò)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(shí)期的用水需求（三）灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1、設(shè)計(jì)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(wú)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(wú)壩引水二、無(wú)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(shí)導(dǎo)流引水與防沙，枯水季節(jié)可截?cái)嗪恿?，保證引水。二、無(wú)壩取水無(wú)壩引水取水口位置的選定：選在河岸堅(jiān)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(jiān)固、河槽穩(wěn)定、斷面均勻、無(wú)支流匯入的順直河段；無(wú)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(méi)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(shí)。

樞紐組成：抽水設(shè)備（水泵、動(dòng)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?jī)?nèi)供排水設(shè)施、安裝、檢修設(shè)施）四、蓄水取水——如水庫(kù)、塘堰適用條件：年或多年總來(lái)水量較豐富，但有時(shí)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(kù)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(méi)損失大；對(duì)地形、地質(zhì)條件要求高。四、蓄水取水——如水庫(kù)、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(duì)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27灘坑水電站分層取水系統(tǒng)武引水庫(kù)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(kù)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(guó)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(wú)壓力水井（潛水井）。地下水能自動(dòng)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(guò)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(guò)濾器安裝在含水層的采水段(見(jiàn)圖)。在管柱與孔壁間環(huán)狀間隙中的含水層段填入經(jīng)過(guò)篩選的礫石，在礫石上部非含水層段或計(jì)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(tái)

★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(kāi)發(fā)與利用地下水資源分析計(jì)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(jì)算：（1）分析地下水的補(bǔ)給、排泄條件，估計(jì)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(kāi)發(fā)利用方案，計(jì)算各年灌溉用水量，進(jìn)行地下水多年調(diào)節(jié)計(jì)算。區(qū)域性大面積淺層地下水資源分析計(jì)算方法：成因分析法統(tǒng)計(jì)分析法（相關(guān)分析法）（一）多年均衡法（地下水庫(kù)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(gè)多年調(diào)節(jié)的地下水庫(kù)，根據(jù)水量平衡原理按照與地面水庫(kù)相似的方法進(jìn)行多年調(diào)節(jié)計(jì)算，確定地下水庫(kù)的庫(kù)容和最低靜水位。計(jì)算方法：（1）計(jì)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(kù)的多年調(diào)節(jié)計(jì)算）：?jiǎn)渭冞M(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(jì)算1、承壓含水層單井抽水時(shí)非穩(wěn)定流計(jì)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(kāi)采區(qū)內(nèi)流量變化規(guī)律。4、泰斯公式應(yīng)用中