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：农水15-3第五组时间：2014-4-6第一节灌溉水源灌溉水源：指天然资源中常用于灌溉的水体，有地表水和地下水两种形式。{1}地表水：当地地表径流，河川径流，湖泊一级城市污水{2}地下水：一般指潜水和逐年跟新的深层地下水。在缺水山区，通过坡面，道路等集雨工程将雨水收集起来也可用于灌溉，海水和高矿化度地下水经过淡化处理后也可用于灌溉。为了扩大灌溉面积和提高农业灌溉保证程度，必须充分利用各种灌溉水源，将雨水，地表水，地下水，浅层微咸水，城市生活污水和灌溉回归水等综合开发利用实现水资源的可持续利用和农业的持续发展。一、灌溉水源的类型与特点1.地表灌溉水源《我国水资源现状简介》我国河川径流多年平均总量约为2.65万亿方，占到世界河川径流总量的5%以上，居世界第六位。每亩耕地的平均占有水量为1760方，相当于世界平均值的一半左右，人均占有水资源量为2350方约为世界平均水平的25%是世界上最缺水的国家之一，以2003年为例，全国用水总量为5320亿方，其中农业用水总量为3096.4亿方，占全国用水总量的58.2%中国用全世界5.8%的水资源和7.2%的耕地，养育了全球20%的人口，从中可以看出，我国水资源严重不足，我们必须统筹兼顾，合理调配各种灌溉水源，并且加以合理高效利用。

我国灌溉水源可利用的水量在时程上分布很不均匀，年内径流量一般有50%~70%集中在夏秋四个月份，其他时期水量不足，径流量年际变化较剧烈。由于河川径流的这一特点，表明我国调蓄径流以丰补歉是很有必要的。我国灌溉水源的水量在地区上的分布也极不均匀，南方水多，北方水少，沿海地区水量较充裕，内陆地区则水量不足。我国主要流域水资源分布表见P211表7-2.水资源和土地资源在地域上的分布不协调，表明利用灌溉水源时，在较小范围以至在很大区域之间实行跨地区的调水具有实际意义。开发利用灌溉水源或进行灌区规划选择灌溉水源时，需要分析灌溉水源的总量及变化过程，对于地面水源来说，（1）以河流为主要灌溉水源时，主要分析年径流总量，年际变化规律与年内变化规律，年径流量的分布过程及统计规律，还要进行现状及规划年可引水量分析.（2）以水库为主要灌溉水源时，需要分析不同代表年水库可蓄水量，可供水量，进行水库径流调节计算。中外年径流量比较表国家巴西原苏联加拿大美国印尼中国印度世界总计年径流量万亿5.194.713.122.972.812.651.7847.00亩均水量亿1.707.0.1390.4771.0401.3190.1760.0720.236人均水量亿4.2201.78013.0001.3501.9000.2600.2601.080(3)天然条件下灌溉水源的具体情况，一般均与灌溉用水的要求存在一定差距，无论是总量或年内时程分配都会出现这种情况。利用或选择灌溉水源时，就要弄清楚这种差距，一边据此确定必要的工程技术设施。（二）地下灌溉水源。埋藏在地表以下的地层，裂隙，孔洞等空隙中的重力水，一般称为地下水。分为潜水和承压水，潜水是地表以下第一个稳定的隔水层以上含水层中的地下水，或称浅层地下水，具有自由液面；承压水是充满与两个隔水层之间含水层的，具有承压水头的地下水。供农业开采利用的地下水资源科分为两部分，一部分是可以补偿的资源，一部分是原储存在含水层中的资源。可以开发利用的地下水资源的多少除决定于区域天然水文地质条件外，还与开采条件有关。由于潜水的给水度远大于承压含水层，在动用的储存量相同时，水位降幅小，因而动能消耗和运行费用远较承压含水层低。在垂直补给比较丰富，且水质适于灌溉的地区，应以浅层地下水作为主要灌溉水源，深层承压水由于上下均为弱透水层阻隔，不能接受大气降水和地表水的直接补给，越层补给也有一定限制。因此承压水不宜作为主要的灌溉水源，仅能作为非常干旱年份的后备水源。地下水作为灌溉水源时，主要是分析地下水储存量及补给来源，埋藏深度，可能出水量以及开采条件等。（三）雨水做灌溉水源雨水是地球表面陆地上淡水的总来源。当雨水作为一种用来满足人们生活生产及生态环境需要的物质资料时，它就成为雨水资源，雨水转化为可利用资源的过程就是雨水资源化。即采取一定的工程技术措施，对自然降雨及径流进行干预，使其储存起来或就地入渗，用于干旱季节农业灌溉。据测算，每年我国西北地区的降雨有10%~15%白白流失，65%~70%无效蒸发，仅有20%~30%作为当地的水资源得到了利用。甘肃省实施（121）工程，即在干旱地区每户修建两眼储水30~50方的水窖，发展一亩庭院经济作物。内蒙古的（112）工程，要求每户修建一眼水窖，发展两亩水灌或节水灌溉农业，取得了良好的效果。雨水作为灌溉水源，应考虑当地气象条件，集流场工程，集流材料与雨水集流效率以及雨水拦蓄后的蓄存设施。二、灌溉水源的基本要求（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。作为灌溉水源，水质要求主要包括含沙量、含盐量、及水温等。灌溉水源的水质应符合作物生长和发育的要求，还要兼顾人畜饮用及鱼类生长的要求等。1、水温麦类根系生长的温度一般为15~20℃，最低允许温度为2℃；水稻适宜温度一般不低于20℃。总之，应根据各种作物的生育阶段对温度的要求和各地的自然特点，采用适当的调节措施2、含沙量灌溉水允许含沙粒径一般为0.005~0.01㎜，允许含沙量视渠道输水能力而定；粒径0.1~0.05㎜的泥沙，可少量输入田间；粒径大于0.1~0.15㎜的泥沙，一般不允许入渠。3、盐类作物耐盐能力有一定限度，含盐量过高，使作物根系吸水困难形成枯萎现象，还会抑制作物正常的生理过程。灌溉水含盐量一般应小于2克每升。4、水中的有毒物质某些重金属如汞、镉、铅和非金属砷以及氟和氰等元素。（二）灌溉水源的水位及水量要求应保证灌溉所需的控制高程，在水量方面，应满足灌区不同时期的用水需求（三）灌溉设计标准1、设计保证率，一般以正常供水的年数或供水不破坏的年数占总年数的百分数表示2、抗旱天数，指灌溉设施在无降雨情况下能满足作物需水要求的天数，反映了灌溉设施的抗旱能力。（四）扩大水源的措施1、兴建和用好水利设施；2、实行区域之间水量调剂，如引滦入津，引黄济青，引大入秦，南水北调等工程；3、劣质水利用；4、雨水利用；5、地面水和地下水联合利用。灌溉水源的污染

第二节

灌溉取水方式地表水取水方式利用河道地形、河流水文—水力学特点布置分水导流堤、溢流堰等设施，从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、宁夏黄河上的汉延渠、河北临漳境内的引漳十二渠、云南滇池上游的松花坝等。无坝引水二、无坝取水适用条件：水源的水位和流量均能满足灌溉用水的要求。枢纽组成：进水闸：控制引水流量（一般不大于枯水流量的30%）；冲沙闸：冲走进水闸前泥沙；导流堤：平时导流引水与防沙，枯水季节可截断河流，保证引水。二、无坝取水无坝引水取水口位置的选定：选在河岸坚固、河床稳定、河流弯道凹岸中部偏下游处。如果取水口必须选在凸岸，则应选在凸岸中部偏上游处。选在河岸坚固、河槽稳定、断面均匀、无支流汇入的顺直河段；无坝引水枢纽进水闸冲沙闸导流堤30°~45°二、有坝取水适用条件：河道的流量能满足灌溉要求，但水位略低于渠首的引水要求。

枢纽组成：壅水坝：抬高水位，满足灌溉引水要求；进水闸：作用同上（正面、侧面引水）冲沙闸：作用同上；闸底板高程应低于进水闸底板高程，以保证冲沙效果。防洪堤：减免或避免上游淹没损失。有坝引水枢纽进水闸溢流坝冲沙闸引渠正面引水示意图有坝引水枢纽进水闸冲沙闸防洪堤溢流坝河流侧面引水示意图三、抽水取水适用条件：河道水量丰富，但灌区位置较高，并且修建其它取水工程困难或不经济时。

枢纽组成：抽水设备（水泵、动力机、管道、闸阀等）水工建筑物（引水渠、进水池、泵房、出水池等）辅助设施（供电设施、泵房内供排水设施、安装、检修设施）四、蓄水取水——如水库、塘堰适用条件：年或多年总来水量较丰富，但有时水量水位都不能满足灌溉要求；枢纽组成：挡水建筑物（重力坝、拱坝、土石坝等）泄水建筑物（溢洪道、泄水洞等）取水建筑物（输水洞、坝下涵管等）水库取水优缺点：优点：能调节径流，进入灌区的泥沙很少；缺点：枢纽复杂，投资大；淹没损失大；对地形、地质条件要求高。四、蓄水取水——如水库、塘堰：

一般蓄水设施的灌溉取水放水方式有（1）自压放水方式。直接在蓄水设施底部安装输水管道和闸阀，由输水管连接滴灌、微喷灌或渗灌的干、支管向田间供水。（2）人力提水取水方式。对地下式蓄水设施，由人力提水使用。（3）机械提水取水方式。包括手动机械提水和电动水泵提水两种27滩坑水电站分层取水系统武引水库取水工程30壅水坝抽水站进水闸灌区干渠河流水源取水方式示意图水库大坝弯道环流示意图凹岸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护地下水的管状构筑物。是工农业生产、城市、交通、国防建设的一种给排水设施。种类

用途分为供水井、排水井、回灌井。按地下水的类型分为压力水井（承压水井）和无压力水井（潜水井）。地下水能自动喷出地表的压力水井称为自流井。按井是否穿透含水层分为完整井和非完整井。结构井壁管与过滤器连成管柱，垂直安装在井孔当中。井壁管安装在非含水层处，过滤器安装在含水层的采水段(见图)。在管柱与孔壁间环状间隙中的含水层段填入经过筛选的砾石，在砾石上部非含水层段或计划封闭的含水层段，填入粘土、粘土球或水泥等止水物。38

筒井是一种大口径的取水建筑物由于其直径较大（一般为1~2m）形似圆筒而得名，有的地区筒径达到3~4m，最大至12m,这种筒井又称为大口井，筒井多用砖石等材料衬砌，有的采用预制混泥土管作井筒。

◆筒井组成

★井台

★井筒

★进水部分筒井大口井水平采水工程坎儿井卧管井截潜流工程坎儿井

截潜流工程第三节地下水开发与利用地下水资源分析计算水井的合理布局第七章灌溉水源和取水方式井灌区地下水资源分析计算：（1）分析地下水的补给、排泄条件，估计多年平均单位耕地面积上可以得到的地下水补给量，作为确定井灌规划的依据。（2）拟定不同的开发利用方案，计算各年灌溉用水量，进行地下水多年调节计算。区域性大面积浅层地下水资源分析计算方法：成因分析法统计分析法（相关分析法）（一）多年均衡法（地下水库的多年调节）基本思想：多年均衡法的基本思想是将地下水含水层作为一个多年调节的地下水库，根据水量平衡原理按照与地面水库相似的方法进行多年调节计算，确定地下水库的库容和最低静水位。计算方法：（1）计算参数及灌溉用水量

1）降雨入渗补给量

2）各年灌溉用水量（2）地下水资源的多年均衡分析（地下水库的多年调节计算）：单纯进行地下水的年调节运用，保证率是比较低的。为了提高保证率，还必须进行多年调节。水井的合理布局（一）水井出流量计算1、承压含水层单井抽水时非稳定流计算2、泰斯公式3、泰斯公式的讨论

（1）压力水位降深的变化规律。（2）压力水位的下降速度V。（3）开采区内流量变化规律。4、泰斯公式应用中