《灌溉排水工程学》教学用课件第五章

第五章旱区雨水径流集蓄灌溉工程旱区通常是指广大的干旱地区、半干旱地区、半干旱半湿润地区以及个湿润偏旱地区。雨水径流集蓄灌溉工程是导引、收集雨水径流，并把它蓄存起来，作为一种有效水资源而予以灌溉利用的工程技术措施。第一节雨水径流集蓄灌溉工程的组成与类型一、雨水径流集蓄灌溉工程的组成雨水径流集蓄灌溉工程基本上是由三部分组成：即集水工程、蓄水工程和灌溉工程。集水工程是雨水集蓄灌溉工程的基础；蓄水工程是雨水集蓄灌溉工程的“心脏”(起调节的作用，类似于调节水库)；灌溉工程则是其目的。1、集水工程建立集水区、应用工程技术措施处理集水面，以减少渗漏，提高集水效率，尽量聚集天然降水，充分发挥降水作为一种有效的灌溉补充水源和人蓄饮用供水水源的作用，为旱区农业持续发展提供保证。2、蓄水工程蓄存由集水区导引聚集的雨水径流水量，以备灌溉利用的工程技木设施。

蓄水工程引水渠沟或管道：导引集水区集水面上的雨水径流入水口：蓄水池的入口拦污栅、沉沙槽：拦截污物和沉淀泥沙蓄水设施、放水装置：存蓄水量、引水灌溉

3、灌溉工程由于利用集蓄雨水径流灌溉作物，而雨水少，因此客观上就要求采用最为节水的灌溉方式，目前主要选用滴灌、微喷灌和渗灌。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。

二、雨水径流集蓄灌溉工程类型一般依据雨水径流微型聚集区域的结构性质划分为以下4种类：1、田面集蓄灌溉工程类利用休闲田块、打谷场等地面修建临时性的集水区，配合蓄水设施，进行灌溉的工程类型。特点：临时性。蓄水设施：主要用水窖。2、坡面集畜灌溉工程类利用坡面人工营造集水区聚集雨水径流，并在靠近集水区适当位置处修筑蓄水设施，利用蓄水设施内贮存的雨水，进行灌溉的类型。坡面的类型：素混凝土板、沥青说凝土板、三七灰土等。特点：长期性的。蓄水设施：水窖、水窖窑。3、路面集蓄灌溉工程类利用道路作为集水区，在道路侧边开挖导引雨水径流进入蓄水设施的截水沟渠或暗管，并修筑蓄水设施群，以分段集蓄径流而进行灌溉的工程类型。特点：投资少，流量大。需要设置沉沙槽和拦污栅等装置。蓄水设施：主要用水窖。4、屋面庭院集蓄灌溉工程类利用屋面和庭院集蓄天然降水，为人畜饮用、温室瓜果蔬菜提供水质良好的水源。特点：屋面使用瓦、水泥屋面，地面需处理。蓄水设施：水窖。第二节雨水聚集技术雨水聚集技术包括集雨面的处理、集水效率的确定和聚集水量的分析计算。一、集水面的处理处理方法主要有：①植被管理；②地表处理；③化学处理。雨水径流的收集方法主要有①微型集水区雨水收集系统②径流农业雨水收集系统。干旱地区的自然地面降水入渗大、快，其集水效率低。常用的集水面材料及其处理措施有：(1)混凝土集水面。(2)水泥土夯实处理。(3)塑料薄膜。(4)三七灰土夯实处理。(5)原土夯实处理。(6)水泥瓦、青瓦屋面。(7)钠盐处理。(8)粗石蜡处理。(9)硅有机树脂处理。(10)喷洒沥青处理。二、集水效率集水效率通常是指某时段内或某次集水面的集水量占同一时期内的降雨量的比值。1、影响集水效率的因素影响集水效率的因素主要是降水和集水面。(1)降水与集水效率的关系①次降水量与次集水效率的关系在其它条件已定时，降水量越大，其集水效率越高。②次降水强度与集水效率的关系在其它条件相同的情况下，降水强度越大，来不及入渗的降水量越多，从而导致集水效率越大。因此，集水效率随降水强度的增大而提高，成正相关关系。(2)集水面对集水效率的影响。①集水面质地对集水效率的影响。用不同材料制成、不同措施处理的集水面，其表面或内部结构不同，相应的透水性、吸水件或持水性不用，从而导致了对降水产流有不同的影响。②集水面坡度对集水效率的影响。一般建议，集水面坡度应不小于1／10。③集水面前期含水量对集水效率的影响在其它条件相同的情况下，前期含水量越高，越易饱和。吸水性越弱．故其集水效率就会越高。④集水区面积对集水效率的影响。一般其它条件相同时，集水区而积越大，集水效率越低。⑤集水面的施工质量对集水效率的影响。施工质量越好，集水效率越高。

2、集水效率的计算方法集水效率的计算可分为三类：①能获得次降水量、次平均降水强度以及集水面前期含水量资料的集水效率计算：②能获得次降水量、次平均降水强度的集水效率计算：式中：Eh为各次降水的集水效率；P为各次降水的次降水量(nm)；I为次降水平均降水强度(rnm/min)；W为集水面前期含水量；a、b、c、d：为待走常数。③仅组能获偏得次谅降水侦量的鼓集水抵效率墙计算蛛：对于备降水些资料框不详迁或缺戴乏试浮验资级料的仿地区宰，可垫直接着建立就降水~径客流关面系，薯或引苦用其益它地身方同勿类处尝理集塘水面瞧的集溉水效足率。三、帮集水蜂量的慰计算若已题知集内水效缝率和辫次降脾水量炸，进猫行集颗水量鸣的计何算方建法可炮采用慰：①先屿依据类试验愈资料同，在莫一般阴性产羡流理病论的杰指导溪下，像得出暑次降发水的能集水削效率Ehi；②用恶公式仆Poi=EhiPi计算甚出该暖次降踏水的智集水衫量;③累泻加各梦次集违水量闻即得启到该驼时段顶内的炸总集病水量牲;④考坐虑到倍集水和面积羡的影娇响，米实际遇集水旱量为贤：第三乖节代蓄蓬水设共施一、萌蓄水兵设施遣类型紫的选卫择蓄水秒设施恼的类叨型有丹多种矛，应轻尽量赵采用桌现成签蓄水县设施肝，或陕进行当必要的损修复圆改造进后利绳用。披若地捡形、辜地质抽适宜嗽，蓄桌水设医施以升选择毫水窑窖眨为宜掏。其优井点有市：①沿脱岸而拥挖窑伐，水鼻窖设振在窑师内，联可少采占耕勾地；②有渗窑的茎保护送，可光有效昂地减任少水斧面蒸羽发，已并可跟使其滔水质恶基本某不受污丹染；③可荣沿窑辈身长查度方击向发满展，缎容易扒增大乘水窖跌容积仇；④水壁窖较报浅，惑取水军较方外便；⑤技王术简纳单，赔施工解容易搭。二、子水窑击窖1、宅水窑胆密的跑结构因形式修建驻程序朵：①修溪面壶②贪挖洞识③娱防渗榨处理按④勺埋设病附属钞设施2、吹水窑追窖位无置的杰选择选定糖窑窖涌位置类时，捧要依打据如限下原端则：①地妄形：麻选择则有利定于挖系掘窑角洞的泥地形蜘尽量伸把水暗窑窖乡丰修建的在耕颤地高处趣，以摘实现及自流宴灌溉延或便应十灌何溉利货用；②地歪质：冒避免疫有断垒层、锹裂斜援、砂藏砾层捕地带晨、树蚀根较免多的功地方陕；③集铸水面望：靠傅近沥眯青路叶边、踏场边雀等，动以扩新大集膏水面寒。3、喉水窑亮容的匀养护拜与管棚理水窑记窖的穷养护助管理河工作①蓄南水时束，不划应超印过最挎高蓄炎水位钉；②只钓有集疼水时蹈才打乘开进承水孔挂眼，泊以免横泥土嚼和杂摔草、建污物手等由定进水孔柄眼进茫人窑悲窑内阔；③集害水区欢在集央水前爆应打盲扫干偿净，桌以防斤止泥楚砂和丧污物的进入务水窖封；④水始窑窖施应定散期清巴淤，减以保孙持其惠原有海容积搞；⑤经坛常检摧查进俩水口励、沉掉砂槽洗、拦利污栅辨；⑥平友时应秒锁闭炼窑窖浩门，息以减鸟少蒸与发、巡寿防止岭杂物壶进入粒污染岩水源惜。三、币水窖选择荐水窖仙形式踩的要纲求：以结构粉简单旺，容背积大宇，受突力性荒能好另，安巷全可靠劳，施找工容顿易，骗灌溉点取水仙方便雪，并权便于皮治淤辱和维站护。水窖妄与水标窑窖屑的结孩构：躬由引水币渠、沉沙择槽、进水条管以及存贮幕容器等四撇部分骨组成两。第四砖节棵雨水革径流桃集蓄匠灌溉逼系统们的优翠化设趟计方皱法一、天系统静的基千本结托构主要绪由3似个主徒体部劫分组雕成：即集水更区域A、蓄水躬设施V和灌溉翼利用膝区域AM：系统痰的结作构优告化就园是确姐定出焦该系调统集且水区览面积问与灌兆溉利蒜用区科面积呆的最辽佳比越例。蝇这其美中蓄妄水设兄施的品容积平及其劳调蓄察能力妥对最态佳面晃积比农例起钥着决郊定性士的影赖响。遗雨水盆径流洒集蓄击利用饼灌溉洋系统筛的优南化设计患就是日要建纤立系绕统的减优化丽调蓄告模式坝。二、请降雨六量的赠分析等计算1籍、年撇降雨烧量的削设计咽计算为获库得比券较适端用而解精确递的降织水分踢析数您据，翁一般泊选用经验左频率拟合理论衔频率的适等线法扒较为窝合理疫。2、谷时段溪降水锣量的谨分析努计算一般勒采用复随机岁水文无相关麻解集悦模型竹进行兴分析目计算该确定告。3、驰次降舟水量给的分油析计满算一般见采用棍同倍居比缩咱放法剪。三、俱优化挖调蓄过模型娃的建截立1、集某时歉段蓄法水设眠施巾只可获它得的酬总水拘量WA2、盗灌溉暂利用贡区单粥作面凶积上甚可获仓得利日用的聋水量3、己作物宿产量点对灌冈溉的窑反应骄作捏物产虽量Y对灌翼溉的蝴反应魄取决粉于灌沫水量广m及装外界临因素止；4、阶调蓄绑模型陷的目士标函袖数凋蓄印模型残的最惜终目收标是双要确全定集怜水区灶面积A、灌绩溉利车用区户面积AM与蓄斑水设到施容沫积V的最预佳组辉合方渡案，也使该修系统稍净效胃益B最大溪，即目紧标函沙数：5、私调蓄姥模型艘的约卵束条泳件调蓄冬模型蝇优化剩应考帐虑3查种组燃合方仅案，锈即相练应的梨有3赢种约巨束条盛件：(1买)灌垫溉面际积AM已确渴定，亲寻求鞭最佳序蓄水前设施屋容积菊V和掩集水是面积柱A，其约捏束条前件：(2边)集禽水区苦面积A已确喊定，漠寻求疑最佳馋蓄水役设施宵容积V和灌市溉利意用区时而积AM，其上约束稼条件彼：(3爸)雨对水径露流集卡蓄与烧灌溉猛利用以系统农总面播积ω召已确鲁定，蒜求解原集水区面谎积A、灌慢溉利委用区睁面积AM和蓄够水设养施容们积V的最替佳组氏合，其约踢束条怪件：四、革推求训蓄水洁设施泄有效汇容积鲁的逆由时序坑法若某缸一典喜型年踪蝶水量叉调配崖过程柱，到伏年未田蓄水拜设施悼放空宗，即谦年末扶所需蓄订水量扬为0观，逆峰时序滑往前蓬推算叹，遇律缺水葱相加根，遇碌余水却相减梨，减峡后若垃小于棵0，缎即取套为0袜。这较样便宁可求们得各发特征刑时刻白所需盯要的纲蓄水火量，访取其紫大者夫，即基为该槽年所介需的懒蓄水看设施陶有效见容积汪。五、怀蓄水活设施飞调蓄虽能力辱及其帝容积著与个诉数1、籍蓄水街没施蒜的调钻蓄能掏力理论饭上的复蓄弃次数