农田水利学：6章灌溉水源与取水方式 65页

灌溉水源和取水方式n灌溉水源地面水地下水灌溉回归水污水河流湖泊潜水层间水水源的类别2004年全国总供水量5545亿立方米，其中地表水源占81.1%，地下水源占18.6%，其他水源占0.3%n水源的选择位置、地形、地质水量、水质、水位n我国的水资源水资源总量居世界第六，占世界水资源总量的约6%n人均水资源只有世界平均水平的30%nⅠ类主要适用于源头水、国家自然保护区；Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产场、仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。地表水环境质量标准（GB3838-2002）nⅠ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。Ⅴ类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。地下水质量标准（GB/T14848-9）n农田灌溉水质标准（GB5084-92）一类：水作，如水稻，灌水量800m3/亩年二类：旱作，如小麦、玉米、棉花等。灌溉水量300m3/亩·年。三类：蔬菜，如大白菜、韭菜、洋葱、卷心菜等。蔬菜品种不同，灌水量差异很大，一般为200～500m3/亩·茬。n大量的小河小湖没有监测70-80%的水体都受到污染有水皆污n我国水资源的特点和现状总量大，人均少南方多，北方少水污染严重水资源短缺n水质：主要指水的化学、物理性状、水中含有物的成分及其含量水温含沙量含盐量重金属及有毒物质有机化合物n水温水温偏低，抑制作物生长水温过高，降低水中溶解氧含量，提高水中有毒物质的毒性适宜温度：麦类15-20℃，≥2℃水稻≥20℃提高水温的措施：延长输水路径水库分层取水n水库分层取水n含沙量粒径小的泥沙，有一定肥力，少量送入田间有利作物生长，但过量送入会影响土壤通气粒径大的泥沙，淤积渠道，不宜入渠，更不宜入田灌溉水允许含沙粒径：0.005-0.01mm，允许含沙量视渠道输水能力而定粒径0.01-0.05mm的泥沙可少量入田粒径0.1-0.15mm的泥沙不允许入渠n含盐量(矿化度)含盐量过高，作物根系吸水困难，土壤产生盐碱化灌溉水允许含盐量：＜2g/L含钙盐的灌溉水，含盐量可较高；含钠盐的灌溉水，Na2CO3＜1g/L，NaCl＜2g/L，Na2SO4＜3g/Ln重金属及有毒物质重金属：汞、铬、铅；非金属：砷、氰、氟等，应严格限制使用含有此类物质的水源n有机化合物无毒：碳水化合物、蛋白质、脂肪有毒：酚、醛、农药等生物化学需氧量（BOD）：有机化合物在微生物的作用下最终分解成二氧化碳和水等无机物质，这一过程中需要消耗的氧水中溶解氧有限，BOD过高将导致缺氧乃至脱氧含有病原体的水不能直接进入农田n水质污染生活污水农业污染工业污染造成灌溉水源的污染n生活垃圾污染n建立生活垃圾处理制度:一方面需要政府从政策上引导，法律上规范，资金上投入，另一方面也需要我们基层组织进行宣传教育，逐步改变不良的生活习惯，形成爱清洁、讲卫生的良好社会风尚灌溉水源污染的防治生活污水的处理排放严格执行排污许可证制度，实现工业污水的达标排放控制化肥农药用量的同时，关键是控制排水的水量和水质n小结灌溉水源一般有地表水和地下水灌溉水源的选择一般要考虑水量、水质两方面我国水资源相对不足，且时空分布不均水污染十分严重，其主要原因在于各种废污水和垃圾的无序排放防治灌溉水源污染的关键在于控制各种废污水和垃圾的排放n灌溉取水方式一、地表水取水方式无坝取水有坝取水抽水取水水库取水n无坝取水条件：水位流量均满足要求位置：河流凹岸中点偏下游组成：进水闸、冲沙闸、导流堤n内江外江泯江鱼嘴宝瓶口飞沙堰岁修期供水暗渠灌县索桥金刚堤n有坝引水条件：水量丰富、水位低组成：拦河坝（闸）、进水闸、冲沙闸、防洪堤等侧面引水适用于含沙量较小的河流n正面引水能形成横向环流，适用于含沙量大的河流n抽水取水适用条件：水量满足要求，但水位低，且自流引水困难或不经济n水库取水适用条件：水量、水位均不满足要求n多水源联合水库进水闸干渠抽水站抽水站引水渠n孔隙水裂隙水溶洞水存在于松散岩层孔隙中的地下水，主要存在于平原地区潜水层间水基岩裂隙中的地下水。山丘地区石灰岩、白云岩等可溶性岩层受侵蚀后形成洞穴，存在于洞穴中的地下水。山丘地区地下水的类型n地下水的资源的特点浅层地下水资源补给：降雨入渗河流、湖泊渗漏越层补给灌溉水渗漏消耗：潜水蒸发人工抽水区域外地下水侧向补给n降雨入渗补给（潜水蒸发）土壤给水度单位面积含水层中潜水位每下降一个单位深度时，由于含水层的疏干而释放出来的水量降雨入渗补给或蒸发引起的地下水位上升或下降值n越层补给弱透水层渗透系数弱透水层厚度承压含水层压力水位与潜水位的差承压含水层潜水位m′k′ΔHn深层承压水资源补给：越层补给侧向补给消耗：人工抽水n承压含水层的弹性储量弹性释水系数单位面积含水层下降单位水头时，因水体膨胀和土壤骨架压缩而释放出来的水量降雨入渗补给或蒸发引起的地下水位上升或下降值n潜水深层承压水主要的灌溉水源一般不宜开采开采之后易于补充和恢复开采成本小潜水给水度：0.01-0.3直接承受大气降水、渠道、河流、灌溉水渗漏以及区外地下径流侧向补给不能接受大气降水和地表水的直接补给，越层补给十分有限，侧向径流微弱开采之后难以补充和恢复开采成本高弹性释水系数：5×10-5-6.5×10-4n二、地下水取水建筑物垂直取水建筑物水平取水建筑物双向取水建筑物n垂直取水建筑物管井分完整井和非完整井适用于开采浅层和深层地下水井台井壁管（实管）滤水管（花管）沉淀管封底塞n筒井大口径取水建筑物，直径一般1-2m，有的3-4m，最大12m。深度一般6-20m。适用于开采浅层地下水井台井筒进水部分井底n水平取水建筑物坎儿井由地下廊道和立井组成。地下廊道截取地下潜流并起输水作用；立井用于施工出土和通风。主要分布于新疆山前冲积扇下部和冲积平原地区潜水位立井地下廊道渠道融雪水n卧管井截潜流工程埋设在地下水位以下的水平集水管道，与提水竖井相通。多用于沼泽地和盐碱地排水，灌溉上使用较少山区河流河床下部筑地下坝，拦截地下潜流河床截水墙引水渠n双向取水建筑物辐射井在大口井的下部沿径向呈辐射状布设水平集水管，以提高井的出水量。集水井的下部设沉沙段n引水灌溉工程的水利计算分析来水情况，协调与用水的矛盾，确定引水工程的型式与规模一、灌溉设计标准二、无坝引水工程的水利计算三、有坝引水工程的水利计算n一、灌溉设计标准灌溉设计保证率抗旱天数n灌溉设计保证率灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的机率灌溉设施供水的总年数灌溉设施能保证正常供水的年数年亏水量≤5%时，也作为水量得到满足处理n灌溉设计保证率的选取除了考虑来水和用水情况外，还应进行经济分析一般用于大中型工程n抗旱天数灌溉设施在无降雨情况下能满足作物需水要求的天数旱作物和单季稻灌区：30-50天双季稻灌区：50-70天一般用于小型灌溉工程n二、无坝引水工程的水利计算灌溉面积进水建筑物尺寸设计引水流量闸前设计水位闸后设计水位进水闸闸孔尺寸任务内容n1、设计引水流量的确定长系列法设计代表年法n长系列法推求灌区历年灌溉用水流量过程线选择历年灌溉引水和用水紧张时期（即灌溉临界期）内，灌水延续时间大于或等于20天的最大灌溉流量，作为该年的最大引水流量对历年的最大引水流量进行频率分析，选取符合灌溉设计保证率的流量作为设计引水流量对于一般大中型工程，只要有足够的资料，应尽量采用该方法n设计代表年法根据历年灌溉定额或灌溉期降雨量，进行频率分析，选择2-3个相当于灌溉设计保证率的年份作为设计代表年；计算各代表年的灌溉用水过程线，确定灌溉临界期最大灌溉流量；从各代表年中选择最大灌溉流量的最大者作为设计引水流量。n设计引水流量应小于或等于频率与灌溉设计保证率相同的河流流量的30%。否则，应按照与灌溉设计保证率相同频率的河流流量的1/3-1/4确定设计引水流量，并调整灌溉面积n2、闸前设计水位的确定闸前（外河）闸后x1x2xzQ1Q2Q引n确定外河设计水位X1计算引水后的外河流量Q2=Q1-Q引推求引水后的外河水位X2确定闸前水位X=X2-Z引水时部分位能转化为动能后所形成的闸前水位降落x1x2xzQ1Q2Q引根据历年灌溉临界期外河的最低旬平均水位排频，选取与灌溉设计保证率相同频率的水位由Q2查河流的水位流量曲线n3、闸后设计水位的确定闸后设计水位=闸前设计水位-过闸水头损失闸后闸后设计水位应大于或等于灌区高程控制要求的干渠渠首水位ΔH闸前（外河）n4、进水闸闸孔尺寸的确定闸底板高程闸孔净宽n闸底板高程考虑建闸处的地形、地质条件、河流挟沙情况、闸后水位等，同时考虑相应的闸孔宽度，通过反复比较确定。n闸孔净宽根据设计流量、闸前及闸后设计水位和闸底板高程等，判别过闸流态，并采用相应的水力学公式计算确定。宽顶堰淹没出流时的闸孔净宽：n进水闸尺寸的校核进水闸尺寸必须同时满足各个灌溉临界期的用水要求n有坝引水工程的水利计算有坝引水与无坝引水所不同的是:河流水位和可引的流量受到壅水建筑物的影响设计引水流量(略)拦河坝高度拦河坝上游防护设施进水闸尺寸n1、拦河坝高度应满足灌区要求的引水高程上游淹没损失尽量小适当考虑发电、通航、过鱼等综合利用要求：n溢流坝段的坝顶高程z溢及溢流坝高度H1干渠渠首设计水位渠首进水闸过闸水头损失安全超高n非溢流坝段的坝顶高程z坝的计算溢流坝段溢洪时的壅水高度溢流坝段的宽度设计洪峰流量n拦河坝的防洪校核和上游防护设施的确定按防洪设计标准，计算坝上壅水高度推求回水曲线和淹没范围根据淹没情况设计防洪堤等防护设施如淹没情况严重，则需改变拦河坝的结构形式n进水闸尺寸的确定当河流来水流量Q1大于设计引水流量Q引时，闸前水位：z前=z溢+h2溢流坝段通过流量Q2=Q1-Q引时的溢流水深