水資源與農(nóng)田水利

水資源與農(nóng)田水利51第四章地面灌溉

第一節(jié)灌溉渠道系統(tǒng)的規(guī)劃

地面灌溉是水從地表進(jìn)入田間并借重力和毛管作用浸潤(rùn)土壤的一種灌水方法。一、灌溉渠道系統(tǒng)的組成二、灌溉系統(tǒng)的布置

2一、灌溉渠道系統(tǒng)的組成灌溉渠道系統(tǒng)：指從水源取水，通過(guò)渠道及其附屬建筑物向農(nóng)田供水、經(jīng)由田間工程進(jìn)行農(nóng)田灌溉的工程系統(tǒng)。四大部分：渠首工程、輸配水工程、田間工程、排水工程。渠道分：固定渠道（干、支、斗、農(nóng)、毛）、臨時(shí)渠道。包括下面幾個(gè)重要組成部分(圖4－1)。(一)水源和引水部分(二)輸水配水系統(tǒng)(三)田間渠道系統(tǒng)(四)排水泄水系統(tǒng)

3(一)水源和引水部分(二)輸水配水系統(tǒng)(一)水源和引水部分主要包括水源(河流、湖泊、水庫(kù)及井等)、引水建筑物(如具有調(diào)節(jié)能力的閘壩及抽水站)等。(二)輸水配水系統(tǒng)輸水配水系統(tǒng)是從水源把水按計(jì)劃輸送分配到各個(gè)田塊的各級(jí)渠道系統(tǒng)，這類(lèi)渠道是常年保存的，稱(chēng)為固定渠道。并在固定渠道上建筑有調(diào)節(jié)、控制水流的建筑物來(lái)完成輸水和配水任務(wù)。根據(jù)中國(guó)的習(xí)慣，把這類(lèi)渠道一般分為總干渠、干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠。由于灌溉面積和地形條件的不同，渠道的分級(jí)也不盡相同，渠道的名稱(chēng)可命名為一干、二干；一支、二支；一斗、二斗等。其編號(hào)順序按水流方向自上而下先左后右。

4(三)田間渠道系統(tǒng)(四)排水泄水系統(tǒng)(三)田間渠道系統(tǒng)田間渠道系統(tǒng)是直接將水輸送到田，調(diào)節(jié)土壤水分狀況的臨時(shí)灌水系統(tǒng)。具體指的是農(nóng)渠以下的毛渠、輸水壟溝、灌水溝、灌水畦和在這類(lèi)系統(tǒng)中的小型建筑物等。(四)排水泄水系統(tǒng)排水泄水系統(tǒng)是排除因降雨過(guò)多而形成的積水和多余的灌溉水，以及降低地下水位以保證灌區(qū)土地的持續(xù)生產(chǎn)能力的溝道與容泄區(qū)。排水泄水系統(tǒng)是由田間排水溝、排水農(nóng)溝、斗溝等溝道和容泄區(qū)組成的。容泄區(qū)即容納排泄出去的多余水量的場(chǎng)所，根據(jù)地形可以是河流、湖泊、池塘、水庫(kù)或井孔等。

干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠、毛渠灌溉系統(tǒng)干溝、支溝、斗溝、農(nóng)溝、毛溝排水系統(tǒng)5二、灌溉系統(tǒng)的布置渠系的布置是一項(xiàng)極為重要的工作，渠系布置的優(yōu)劣，影響著灌溉水和土地的利用率，工程造價(jià)和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此對(duì)于不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)不同的條件進(jìn)行合理的渠系布置，做到因地制宜。(一)渠系布置應(yīng)注意的問(wèn)題(二)輸水系統(tǒng)的布置形式

6(一)渠系布置應(yīng)注意的問(wèn)題1．渠系的布置必須因地制宜，與自然資源的開(kāi)發(fā)利用、區(qū)域的綜合治理緊密結(jié)合以維持和改善生態(tài)平衡。2．在既定水源水位情況下，盡可能全部自流灌溉。干渠應(yīng)布置在灌區(qū)最高地帶，以便控制最大的灌溉面積。3．布置渠道時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮內(nèi)部的排水要求，一般情況下，灌區(qū)內(nèi)應(yīng)有分開(kāi)的灌溉系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。7(一)渠系布置應(yīng)注意的問(wèn)題4．布置渠道時(shí)，應(yīng)盡可能減少工程量和輸水損失，力求渠道穩(wěn)固，施工方便，為此要盡量避免深開(kāi)挖和高填方，避開(kāi)滲漏較大或者山坡容易坍滑的地段。5．渠系應(yīng)與土地利用規(guī)劃結(jié)合布置。既考慮當(dāng)前的需要，又要照顧到發(fā)展的前景。6．要考慮綜合利用，以充分發(fā)揮渠系的效用。如在山丘區(qū)渠道的布置中，可集中落差利用水能等。8(二)輸水系統(tǒng)的布置形式

1．平原地區(qū)的布置1．平原地區(qū)的布置平原地區(qū)的輸水系統(tǒng)，一般干渠沿等高線、垂直等高線或與等高線斜交布置。支渠從干渠的一側(cè)或兩側(cè)引出(圖4—2、圖4—3)。特點(diǎn)：地形平坦，但有明顯傾斜，可自流灌溉，排水條件好，無(wú)鹽漬化問(wèn)題。因此采用灌排分開(kāi)形式，膽管牌位相鄰布置，地下水比較豐富的沖積扇平原，可以實(shí)現(xiàn)井渠雙配套。9(二)輸水系統(tǒng)的布置形式

2．山區(qū)丘陵地區(qū)的布置2．山區(qū)丘陵地區(qū)的布置特點(diǎn)：支渠單向布置，以低處溝、河為排水出路，注意干渠位置不能過(guò)高以免加大石方工程量。地形特點(diǎn)：灌區(qū)位于分水嶺和河流之間，支渠單向布置，灌排沒(méi)有矛盾。

干渠可沿分水嶺或垂直等高線布置。支渠從干渠的一側(cè)或兩側(cè)引出，基本上與干渠垂直。沿分水嶺布置的干渠(圖4．4)與天然河溝交叉少，因而渠道建筑物也少，可節(jié)省工程。沿等高線布置的干渠(圖4—5)適用于等高線大致與河流平行的狹長(zhǎng)地帶。垂直等高線布置的干渠(圖4—6)，坡度較陡，需修建較多的建筑物，但有利于水力水能的利用。10(二)輸水系統(tǒng)的布置形式

3．圩垸(灘地、三角洲)地區(qū)的分布1這類(lèi)地區(qū)一般分布在沿江沿湖灘地和濱海三角洲地區(qū)，地形平坦低洼，多河湖港汊，水網(wǎng)密集，地下水位經(jīng)常較高。除沿海和北方部分地區(qū)外，地下水礦化度不高，無(wú)土壤鹽堿化現(xiàn)象，由于降雨的不均，也常出現(xiàn)干旱。有些地區(qū)汛期外河水位常高于兩岸農(nóng)田，因而降雨產(chǎn)生的徑流難以向外排出，存在外洪內(nèi)澇的威脅。這類(lèi)地區(qū)為防止江河洪水侵襲，四周筑有堤防，形成獨(dú)立的區(qū)域，成為圩垸。多見(jiàn)于中國(guó)南方河流的下游沿江濱湖地區(qū)、三角洲水網(wǎng)地區(qū)及北方洼淀地區(qū)。

11(二)輸水系統(tǒng)的布置形式

3．圩垸(灘地、三角洲)地區(qū)的分布2除澇和控制地下水位是圩垸區(qū)的首要問(wèn)題。因此其灌溉系統(tǒng)的布置都首先考慮除澇和控制地下水位。因此應(yīng)以排為主，兼顧灌溉，排灌分家，各成系統(tǒng)。圩垸灌溉渠系的布置是在合理布置排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；在考慮排水時(shí)盡量創(chuàng)造自流排水的條件，因而應(yīng)實(shí)行高低分開(kāi)，高水自排；在規(guī)劃排水溝道時(shí)一般都考慮了一定內(nèi)河和內(nèi)湖面積，一般為總排水面積的5％～10％，作為滯澇容積，以加快田問(wèn)排水和減少提排設(shè)備。無(wú)自流排灌的地區(qū)，普遍實(shí)行提排提灌，面積較大的圩垸，可一圩多站，分區(qū)灌溉，統(tǒng)一排澇。在北方這類(lèi)地區(qū)往往由于當(dāng)?shù)氐孛嫠牟蛔?，需要利用河道和排水溝引水蓄水，在保證能控制地下水位的前提下，采用排、灌、蓄結(jié)合的深溝河網(wǎng)系統(tǒng)，而在地下水質(zhì)較好的地區(qū)，則可發(fā)展井灌。圩垸區(qū)由于地形平坦，便于布置順直整齊的灌溉系統(tǒng)，但一般都有很多彎曲零亂，深淺不一的天然河港湖汊，需予以整治，盡量利用，無(wú)用的則必須廢除。總之。要使圩垸區(qū)內(nèi)灌排渠系規(guī)整，適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，能灌、能排、能控制地下水位(圖4—7)。

干、支渠道布置形式的主要目的在于分析各種灌區(qū)特點(diǎn)，以供布置和設(shè)計(jì)主要灌排渠道時(shí)參考，要布置好灌排渠系必須根據(jù)具體條件和開(kāi)發(fā)任務(wù)決定。斗、農(nóng)渠(溝)深入田間，負(fù)擔(dān)著直接向用排水單位配水和集水的任務(wù)。在規(guī)劃布置時(shí)，除考慮渠系布置的總的要求外，更要密切地與土地利用規(guī)劃和土地使用單位界限結(jié)合起來(lái)，使渠溝力求整齊，地塊方正，渠溝的間距和長(zhǎng)度便于農(nóng)事操作等。12三、干、支渠的布置原則1.干渠應(yīng)布置在高處，充分利用水土資源，力求控制更大灌溉面積。2.盡量使工程量和工程費(fèi)用最小。3.與土地利用規(guī)劃和農(nóng)業(yè)區(qū)劃、行政區(qū)劃相結(jié)合。4.灌排兼顧，統(tǒng)一布局。5.確保渠道安全。6.考慮綜合利用，利用落差發(fā)電等。13四、支渠以下各級(jí)渠道的布置除以上原則外，還要考慮：與行政邊界相結(jié)合，減少用水矛盾?？紤]農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)機(jī)運(yùn)行方便。土地平整工程量小上述原則要靈活運(yùn)用，多做方案比較。14灌排渠系布置方案的確定在實(shí)際工作中應(yīng)該根據(jù)具體情況，抓住影響渠溝布置的主要因素，首先考慮起決定作用的原則，然后照顧其余的要求。在渠首水位高程已定的情況下，多應(yīng)使渠道控制最大的自流灌溉面積；而當(dāng)灌溉面積已定時(shí)，則應(yīng)設(shè)法降低取水水位和干、支渠高程，以節(jié)約渠首樞紐和渠道本身的工程費(fèi)用。地形平緩的灌區(qū)，灌溉水頭極為寶貴，在渠系定線時(shí)應(yīng)十分珍惜工程措施所取得的水頭；地形坡度較大的灌區(qū)，則防止渠道沖刷和減少銜接建筑物顯得特別重要；當(dāng)?shù)匦吻懈顕?yán)重，溝壑交錯(cuò)，渠系橫穿或需盤(pán)山彎繞時(shí)，則需慎重考慮選擇恰當(dāng)?shù)霓k法；在石質(zhì)山區(qū)，布置渠系要考慮減少石方工程量；在土質(zhì)不良的地區(qū)，則應(yīng)注意使渠線盡量避開(kāi)透水性強(qiáng)的地帶或填方大的地段。總之，要結(jié)合灌區(qū)的具體條件因地制宜地選用渠系布置的原則，決不可不適當(dāng)?shù)膹?qiáng)調(diào)一方面和幾個(gè)方面的要求，而損害了整個(gè)渠系合理的要求。灌排渠系的規(guī)劃布置是決定整個(gè)灌排系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理的重要因素，一定要深入實(shí)際，詳細(xì)調(diào)查，堅(jiān)持科學(xué)態(tài)度，講究經(jīng)濟(jì)效益，通過(guò)多種方案的比較和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的論證，確定一個(gè)最優(yōu)的灌排渠系的布置方案。

15渠道線路的選定程序灌排渠系布置方案確定之后，接著進(jìn)行渠道線路的選定，一般分四步進(jìn)行，即：1.初步查勘2.復(fù)勘3.初測(cè)和紙上定線4.定線測(cè)量和技術(shù)設(shè)計(jì)

161.初步查勘一般選用l：10000一l：100000的地形圖，按照渠系布置的原則，作出渠線的大體布置，并邀請(qǐng)熟悉地形的當(dāng)?shù)厝罕姽餐芯?，定出幾條渠道比較線，然后對(duì)渠線的所經(jīng)地帶進(jìn)行初步查勘。初步查勘要求用簡(jiǎn)單儀器測(cè)出：控制點(diǎn)(如渠首、沿線的山埡、跨河點(diǎn))的相對(duì)位置和高程；支渠分水的位置和支渠渠線方向；調(diào)查各支渠的控制范圍，受益田面積和種植比例，記錄沿線土壤地質(zhì)特征；估計(jì)難工和大型建筑物的類(lèi)型、尺寸，同時(shí)調(diào)查灌區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，如發(fā)展前景、方向、人口分布、交通條件、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系取Ｍㄟ^(guò)初步查勘，以選擇1～2條線路作為復(fù)勘的依據(jù)。172.復(fù)勘復(fù)勘包括干渠線路的復(fù)勘和主要支渠的初勘。在比降很小的渠道上要用視距測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量把各控制點(diǎn)的相對(duì)位置和高程測(cè)出來(lái)。比較線路之間的效益和工程大小，難易程度有無(wú)顯著差別，一般經(jīng)過(guò)復(fù)勘就能決定取舍，否則還需經(jīng)再一次深入比較才能決定。各支渠的初勘，可以只查勘與干渠較難相接的一段，其他留待測(cè)量支渠時(shí)再查勘。通過(guò)干渠線路復(fù)勘，渠系布置方案大致可以定下來(lái)，接著就可進(jìn)行初測(cè)。對(duì)于工程較難的支渠也要經(jīng)過(guò)復(fù)勘才能測(cè)量。183.初測(cè)和紙上定線－初測(cè)對(duì)復(fù)勘所確定的渠線，在其兩側(cè)寬約100～200m的狹窄地帶要進(jìn)行初測(cè)。初測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能使導(dǎo)線接近將來(lái)準(zhǔn)備采用的渠道中線。必須把沿線的土壤、地質(zhì)以及下一級(jí)渠道的分水口和渠系建筑物位置，當(dāng)?shù)亟ㄖ牧祥_(kāi)采地點(diǎn)和對(duì)外交通情況等設(shè)計(jì)資料大體收集起來(lái)，并提出渠系建筑物類(lèi)型和主要尺寸意見(jiàn)。以上資料均編寫(xiě)在初測(cè)報(bào)告中。

193.初測(cè)和紙上定線－紙上定線紙上定線就是根據(jù)初測(cè)所提供的資料結(jié)合地形圖定出渠道中心線的平面位置和縱斷面，在確定渠道中心線平面位置之前，要先做好如下的準(zhǔn)備工作：①計(jì)算渠首到灌區(qū)的干渠平均縱坡，以便確定各區(qū)段的比降及灌區(qū)控制范圍；②根據(jù)流量大小和渠床的土質(zhì)條件，大致確定各渠段的縱坡；③設(shè)計(jì)各渠段標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖；④確定各渠段彎道的最小曲率半徑；⑤預(yù)計(jì)渠系建筑物的水頭損失，初定干渠縱斷面。

20如何確定渠道中心線一是在平原或橫坡不大的緩丘地區(qū)可使渠水面高出地面，以形成半挖半填渠道，并使斷面填挖方量大體平衡。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可將渠道中心線定在高程等于“渠道設(shè)計(jì)水位高程一1/3設(shè)計(jì)水深”的地面處。二是在橫坡較大的丘陵山區(qū)，為確保渠道的穩(wěn)定，一般就取渠道的設(shè)計(jì)水位高程作為紙上定線的渠道中心線處的地面高程。必須指出在紙上定線時(shí)，切勿過(guò)于拘泥于以上規(guī)定，否則為片面追求符合中心線計(jì)劃的地面高程，必使渠線定的過(guò)于彎曲，從全局來(lái)看未必合理。確定渠道中心線后，可進(jìn)行各渠段的縱斷面和橫斷面設(shè)計(jì)，初步確定各個(gè)建筑物的類(lèi)型和主要尺寸，利用定型設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算渠道及建筑物工程量，在此基礎(chǔ)上作工程概算，編寫(xiě)勘測(cè)報(bào)告。

214.定線測(cè)量和技術(shù)設(shè)計(jì)定線測(cè)量不僅要在實(shí)地上測(cè)設(shè)渠道中心線，還要按中心線各樁號(hào)測(cè)繪縱橫斷面圖。在定線測(cè)量的過(guò)程中，還必須對(duì)沿渠地質(zhì)情況進(jìn)行勘探和對(duì)溪溝作必要的洪水調(diào)查。在地質(zhì)勘探時(shí)，要查明沿渠土壤及地質(zhì)條件、土石分界線、坍方和漏水可能產(chǎn)生的地段，為渠道開(kāi)挖及渠系建筑物的設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。洪水調(diào)查主要為溪溝的洪水計(jì)算提供資料，以確定泄洪建筑物的類(lèi)型和尺寸。按定線測(cè)量所提供的資料，進(jìn)行渠道的渠系建筑物的技術(shù)設(shè)計(jì)。22實(shí)際工作需要注意：在實(shí)際工作中還必須根據(jù)工程規(guī)模大小，灌區(qū)地形復(fù)雜程度，現(xiàn)有資料提供的情況，特別是灌區(qū)地形圖比例等，進(jìn)行反復(fù)多次的測(cè)量、計(jì)算、比較，才能定下來(lái)，應(yīng)設(shè)法加快工程的勘測(cè)、規(guī)劃和設(shè)計(jì)的步伐，減少不必要的返工。

23第二節(jié)田間工程

田間工程指末級(jí)固定渠道（一般指農(nóng)渠）和固定溝道之間的田塊內(nèi)部的臨時(shí)渠道（毛渠）、排水小溝、田間道路等農(nóng)田建設(shè)工程。一、田間工程規(guī)劃的原則

二、田間渠系的布置三、田、林、路的布置

24一、田間工程規(guī)劃的原則完善的灌排系統(tǒng)田間平整；田塊大小合適；有前瞻性；因地制宜；綜合治理。25二、田間渠系的布置各地區(qū)的自然條件不同，田間灌排渠系的組成和規(guī)劃布置也有很大差異。(一)平原和圩區(qū)的田間渠系(二)山區(qū)、丘陵區(qū)的田間渠系

26(一)平原和圩區(qū)的田間渠系1．斗、農(nóng)渠的布置形式2．條田內(nèi)部的渠系布置3．水稻區(qū)的田間渠系布置271．斗、農(nóng)渠的布置形式根據(jù)灌水渠與排水溝的相對(duì)位置有以下布置形式：灌排相間布置:地形平坦或有微地形起伏的地區(qū)；溝、渠交錯(cuò)布置，兩側(cè)控制；工程量小。灌排相鄰布置:地面向一側(cè)傾斜；溝、渠并行，上灌下排，相互配合。28（1）相鄰布置適用于地形單一坡向。29（2）相間布置適用于平坦地形或波浪起伏的地形。上述兩種形式為灌排分開(kāi)，灌排無(wú)矛盾，可防止鹽堿化。但占地多。30（3）灌排合渠

灌溉和排水共同用一條渠道.適用于地勢(shì)較高，不需要控制地下水位，灌排矛盾小，地面有相當(dāng)坡度的地區(qū)或地下水位較低的平原地區(qū)。312．條田內(nèi)部的渠系布置條田內(nèi)部的渠系一般包括灌溉毛渠、輸水溝和灌水溝、畦等在水田地區(qū)還包括格田和田埂。根據(jù)不同的地形條件，條田內(nèi)部的渠系布置有以下兩種基本形式。(1)縱向布置(2)相間布置32(1)縱向布置

田間渠系包括兩級(jí)渠道，毛渠和輸水毛渠與畦田方向坡度方向一致。特點(diǎn)：農(nóng)渠平行等高線布置，為了使灌水方與地形坡度方向一致，設(shè)兩級(jí)田間渠道。33(2)橫向布置

為了使畦田灌水方向與地面坡度一致，田間渠系只有毛渠一級(jí)，由毛渠直接分水入畦適用于地形坡度較小情況下。特點(diǎn)：農(nóng)渠垂直等高線布置。上述兩種形式以縱向布置應(yīng)用較多，橫向布置由毛渠直接開(kāi)口入畦，不夠安全，易發(fā)生毛渠跑水現(xiàn)象。343．水稻區(qū)的田間渠系布置特點(diǎn)是在條田內(nèi)修筑田埂，將其分成許多格田，格田面積約1／5～1／3hm2，格田寬度20～40m，長(zhǎng)約60～lOOm，格田的長(zhǎng)邊一般沿等高線方向，每個(gè)格田有進(jìn)水口，由農(nóng)渠直接供水，并設(shè)有排水口，可將廢泄的水排入農(nóng)溝(圖4-13)。35(二)山區(qū)、丘陵區(qū)的田間渠系山丘區(qū)田間渠系的布設(shè)注意解決旱澇、漬的危害。山丘區(qū)的農(nóng)田，按其地形部位的不同，可分為崗、塝、沖、畈四種類(lèi)型，崗地位置高，塝田位于山?jīng)_兩側(cè)的坡地上，沖田在兩崗之間地勢(shì)最低處，沖溝下游和河流兩岸，地形逐漸平坦，常為寬廣的平畈區(qū)。山丘區(qū)的支、斗渠，一般沿崗嶺脊線布置。農(nóng)渠垂直于等高線，沿塝田短邊布置。山丘區(qū)的田間渠系的一般布置形式如圖4-14。1．狹長(zhǎng)的山?jīng)_

2．開(kāi)闊的沖壟

361．狹長(zhǎng)的山?jīng)_當(dāng)沖壟的寬度小于lOOm，可在山坡來(lái)水面較大的一側(cè)沿山腳布置排水溝，排泄山坡徑流、田面廢泄水和地下水等。山坡來(lái)水較小，沖田地勢(shì)較高的一側(cè)，布置以灌溉為主的灌排兩用渠，兼排山洪徑流。山坡來(lái)水較大，應(yīng)另開(kāi)挖排洪溝(又稱(chēng)撇洪溝)攔截山洪。冷浸嚴(yán)重沖田，要采取措施降低地下水位，可沿山腳開(kāi)溝，攔截冷泉水，或者在山?jīng)_中間布置一條排水溝，降低地下水位，如圖4-15。372．開(kāi)闊的沖壟對(duì)于比較開(kāi)闊的沖壟，可以在左右兩側(cè)塝腳布置排水溝，沖的中間布置以灌溉為主的灌排兩用渠，成雙向控制，以灌溉左右兩側(cè)的格田；沿塝腳的排水溝，一方面承接來(lái)自崗上的地面徑流，同時(shí)又起到攔截地下水流，降低沖壟地下水位的作用。要求：這種排水溝的深度大，溝底要低于田面1.Om以上。為了提高排水效果，還可在垂直沖壟方向，每隔一定距離加開(kāi)橫向排水溝(又稱(chēng)腰溝)，分級(jí)攔截滲水，降低地下水位如圖4－16。38三、田、林