农田水力学2 灌溉水源和取水方式

水库枢纽工程量大，库区淹没损失较多，对库 区和坝址处的地形、地质条件 要求较高。因此，必须认真选 好库址和坝址。
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（三）蓄水取水
塘堰 塘堰是小型蓄水工程，主要拦蓄当地地面径流 。一般有山塘和平塘两类，在坡地上或山冲间筑坝 蓄水所形成的塘叫山塘；在平缓地带挖坑筑堤所形 成的塘叫平塘。 塘堰工程规模小，技术简单，群众易办，对地 形地质条件要求较低。
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（二）有坝引水
1、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；或洪水季节流量、水位均能满足要 求，但洪、枯季节变化较大，即枯水期水位或流量 不满足要求。
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（二）有坝引水
2、枢纽组成 壅水坝（栏河坝） 拦截河流，抬高水位，并从坝顶渲泄河道多余
的水量及汛期洪水，坝长要满足泄洪要求，坝高一 般为3～8m。
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（一）塘堰供水量的分析计算
抗旱天数 抗旱天数一般是指灌溉工程所提供的水量能够 抗御干旱的天数，反映了灌溉工程的抗旱能力。
W=0.667te （或 W=10etA ）
式中：W——塘堰供水量，m3/亩（ 或m3 ）； e——作物耗水强度, m3/d.亩（或mm/d）; t——抗旱天数，d； A——灌溉面积,hm2。
般不允许入渠。
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（二）对水质要求
2 含盐量（或矿化度）
含盐量是指灌溉水中所含的可溶性盐分的总量， 也称全盐量或矿化度。通常用每升水中含可溶性盐 的毫克数（或克数）表示，即mg/L或g/L。 矿化度<1.7g/L ：可用于灌溉 矿化度1.7g/L～3g/L：采取适当措施可用于灌溉 矿化度>3g/L：不宜用来灌溉
水源的来水过程应满足灌溉用水过程，以便尽 量减小调蓄水量。
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2.1.2灌溉对水源的要求
（二）对水质要求 灌溉水质主要是指水的化学、物理性状，水
中有机物和无机物的含量等。灌溉水源的水质应满 足作物正常生长发育要求，不破坏土壤理化性状， 不会使土壤污染及地下水水质恶化，并使农产品质 量达到食品卫生标准。
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（二）有坝引水
冲沙闸 用以冲沙，防止泥沙入渠，是多泥沙河流低坝 引水枢纽中不可缺少的组成部分，其过水能力一般 应大于进水闸的过水能力，而底板高程应低于进水 闸的底板高程，以便在进水闸前形成冲沙槽，取得 良好的冲沙效果。
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（二）有坝引水
防洪堤 防洪堤是为了减少壅水坝上游的淹没损失，洪 水期间保护上游城镇和交通的安全，一般在坝上游 沿河岸修建。 此外，若有通航、过鱼、放木和发电等综合利 用要求时，尚需设置船闸、鱼道、筏道和电站等建 筑物。
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（四）抽水取水
1、适用条件 河道水量丰富，但灌区位置较高，且修建其它
取水工程困难或不经济，可在灌区附近的河流岸边 修建抽水站。
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（四）抽水取水
2、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
在较大河流上引水，一般认为引水流量不应超 过河流枯水流量的30%，即无坝引水的引水系数不 超过0.3。
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（一）无坝引水
2、枢纽组成
冲沙闸
用以冲走进水闸前泥沙（ 少沙河流可不需冲沙闸），其 底板高程应低于进水闸的底板 高程。
导流堤
一般在中小河流中修建，
平时导流引水与防沙，枯水期
拦截河水，确保引水入渠。
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（二）对水质要求
3 水温
水温过低，会抑制作物的生长；水温过高，会降 低水中溶解氧的含量，并提高水中有毒物质的毒性。
作物对水温的要求： 旱作15～20℃，最低允许温度为2℃ ； 水稻不小于20℃ ； 均不能大于35℃ 。
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（二）对水质要求
4 有害物质
灌溉水中常含有某些重金属和非金属砷及氰、 氟的化合物等，若其含量超过一定数量，就会使 作物中毒，使人畜食用后产生慢性中毒。
（三）小型水库兴利库容及供水量计算 按来水量估算
式中：V兴——水库兴利库容，m3；
——库容系数（兴利库容与多年平均径流 量之比，一般0.7~0.9）。
W0——多年平均径流量，m3； F ——流域面积，hm2；
y ——多年平均径流深，mm；
此法适用于灌溉面积较大，而水库流域面积相对较
—— GB5084-2005《农田灌溉水质标准》
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（二）对水质要求
1 泥沙含量
不同粒径泥沙的危害程度： （1）粒径<0.005mm
具有一定的肥力，可随水入田，但不能引入 过多，否则会降低土壤的透水性和通气性。
（2）粒径为0.005~0.1mm 在土壤质地粘重的地区，可少量引入田间，
以改善土壤结构，增加透水性和通气性。 （3）粒径>0.1~0.15mm 容易在渠中淤积，对于农田土壤也不利，一
一般指工业废水和生活污水。城市污水肥分高 ，量稳定，经过处理用于灌溉增产显著，已被城市 郊区农田广泛利用。但必须符合农田灌溉水质标准 时才能利用。发展污水灌溉，一方面可作为一种灌 溉水源，另一方面可避免其它水体受到污染。
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2.1.2灌溉对水源的要求
（一）对水位和水量的要求 水位
灌溉要求水源有足够高的水位以便能够自流引 水或使壅水高度和提水扬程降低。 水量
第二章 灌溉水源和取水方式
第一节 灌溉水源 第二节 灌溉取水方式 第三节 灌区水量平衡计算 第四节 引水灌溉工程的水利计算
2.1灌溉水源
一、灌溉水源类型 二、灌溉对水源的要求
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概念
【灌溉水源】water sources for irrigation 可用于灌溉的地表水、地下水和达到利用标准 的非常规水的总称。
多站分区控制 方式 适合于面积较
大而且与水源的 接壤长度较长的 灌溉区。
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（四）抽水取水
多站分级控制方式 适用于面积较大而
区域内地面高差有较 大变化，同时水源比 较少的灌溉区。
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蓄引提结合灌溉系统
组成 渠首（“根”）工程、输配水渠道（“藤”）
系统、灌区内部的中小型水库和塘堰（“瓜”） 以及提水设施等，故又称长藤结瓜式灌溉系统。 特点 （略） 型式
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2.2灌溉取水方式
一、地表取水方式 二、地下取水建筑物
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2.2.1地表取水方式
（一）无坝引水 1、适用条件 河流枯水期的水位和流量均能满足自流灌溉的
要求。
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（一）无坝引水
2、枢纽组成 进水闸 进水闸用来控制入渠流量，其中心线与河流主
流方向的夹角一般为30°～45°；其底板高程可与 闸后渠底齐平或稍高，但必须高出闸前河底高程1～ 2m；闸顶高程应高于闸前河流最高洪水位。
——农村水利技术术语SL56-2005
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2.1.1灌溉水源类型
灌溉水源形式： 地面水 地下水
进一步细分： 河川湖泊径流 当地地面径流 地下径流 城市污水
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1.1灌溉水源类型
河川径流
指河流、湖泊的来水。水源的集水面积主要在 灌区以外，它的来水量大，不仅可作灌溉水源，而且 也可满足发电、航运、供水等部门的用水要求。一般 大中型灌区都是以河流或湖泊作为灌溉水源。河川水 源的含盐量一般很低，但含有一定量的沙。 当地地面径流
指由于当地降雨所产生的径流，如小河、沟溪 和塘坝中的水。它的集水面积主要在灌区附近，受当 地条件的影响较大，是小型灌区的主要水源。山丘区 利用较多。
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2.1.1灌溉水源类型
地下径流 一般指埋藏在地面下的潜水和层间水。它是小
型灌溉工程的主要水源之一。地下水的特点是含盐 量通常较高，但含沙量很小。
城市污水
进水闸 位于坝端河岸上，用以控制入渠流量。
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（二）有坝引水
进水闸引水的两种型式
侧面进水 进水闸过闸水流方向
与河流方向正交。一般用 于含沙量较小的河道。
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（二）有坝引水
进水闸引水的两种型式
正面进水 进水闸过闸水流方向与
河流方向一致或斜交。这种 取水方式，能在引水口前激 起横向环流，促使水流分层 ，表层清水进入进水闸，而 底层含沙水流则涌向冲沙闸 而被排掉。
横向环流是引起泥沙横向运动的动力，它促 使弯道凹岸冲刷而凸岸淤积。
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（一）无坝引水
3、引水口位置 河流直段 取水口应选在主流靠近岸边、河床稳定、水位
较高及流速较大的地方。 分汊河段上取水口位置 一般不宜设置取水口，若必须设，则应选择流
量较大、河床稳定的汊道并加以整治。
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（一）无坝引水
无论哪种河段布置取水口，其位置的选择 均应与干渠布置统一考虑，尽量使干渠路线比 较短，有可能避开陡坡、深谷及塌方地段，以 减少土石方工程量及工程总投资。
5 含病原体和传染病菌的水
不能直接用于灌溉，尤其用于生食蔬菜。
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小结
• 灌溉水源类型
– 地表水、地下水、非常规水
• 灌溉对水源的要求
– 泥沙含量 – 含盐量 – 水温 – 有害物质 – 病原体和传染病菌 具体指标参见《农田灌溉水质标准（GB5084-2005）》
• 如何选择水源
– 区域水资源情况，灌溉需水量，水源位置，水量、水 质、水位条件
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引水口位置选择原则
• 水位、流量能够满足灌溉用水需求
– 水位优先满足自流引水 – 流量能够保证作物灌溉制度需求
• 防止泥沙
– 引水口处泥沙淤积 – 泥沙进入渠道与田间
• 工程稳定及经济性
– 河床及沿线工程地质条件 – 输水距离 – 工程建筑物
• 运行及管理经济性
– 电费、油费、渠道清淤与维护等
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（一）无坝引水
3、引水口位置 河流弯道 实验和实际观
测资料表明：最大 水深位于凹岸顶点 稍偏下游。取水口 选在这里，可加大 进流量，有效地防 止泥沙入渠。
弯道环流原理
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补：弯道环流原理
水流沿弯道作曲线运动时产生离心力，在离 心力作用下，凹岸水面升高，凸岸水面降低。同 时，由于水面流速大，离心力大，上层的水流指 向凹岸；河底的流速小，离心力小，河底的水流 则指向凸岸，形成横向环流。
辐射井
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选择适宜取水方式的原则及依据
• 区域水资源情况
– 水资源量多寡（时间分布与空间分布） – 优先使用地表水，其次为地下水或非常规水
• 作物种植情况及其需水量
– 作物类型、灌溉方式、灌溉时间、作物需水量 – 以水量能够满足作物生长需求为标准（据区域水资源
情况考虑充分灌溉制度与非充分灌溉制度）
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2.3.1灌区小型水利设施供水量分析计算
（二）小型河坝引水量计算 山丘区小型河道上的有坝取水称为小型河坝。 计算公式：
式中：W引——引水渠月可引水量，万m3； F——河坝与引水渠拦截的集雨面积，km2； y ——月径流深，mm； ——径流利用系数（一般0.7~0.8）。
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2.3.1灌区小型水利设施供水量分析计算
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（三）蓄水取水
1、适用条件 当河流的天然来水过程不能满足灌区的灌溉用
水过程时，可在河流的适当地点修建水库等蓄水工 程，调节河流的水位和流量，以解决来用水之间的 矛盾。
主要解决水量在时间上与需水不相匹配。
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（三）蓄水取水
2、类型 水库 水库枢纽一般由大坝（重力坝、拱坝、土石坝
等）、泄洪建筑物（溢洪道等）和放水建筑物（输 水涵洞等）等组成。
• 取水工程布置
– 取水建筑物组成 – 区域水文及地质条件 – 水量、水位及冲沙等条件 – 经济性要求（渠道长度、自流、引提水）
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2.3灌区水量平衡计算
一、灌区小型水利设施供水量 分析计算
二、灌区水量平衡分析计算
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2.3.1灌区小型水利设施供水量分析计算
（一）塘堰供水量的分析计算 塘堰供水量是指塘堰每年能供作物灌溉的总水
施
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（四）抽水取水
3、控制方式 单站集中控制方式
适用于灌溉区面积不 大而区域内地形平整、地 面高差变化不大的场合。
其特点一般是工程规 模小、机电设备较少，工 程较集中。
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（四）抽水取水
3、控制方式 单站分级控制方式
适用于靠近水 源处具有能够控制整 个地区地形的灌溉区 。
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（四）抽水取水
量，m3/亩。塘堰供水量要在调查的基础上进行估算 。 常用计算方法：
复蓄次数法 抗旱天数法
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（一）塘堰供水量的分析计算
塘堰复蓄次数法 复蓄次数是指塘堰提供的灌溉水量为其有效容积 的倍数。 估算公式： W＝ N V 式中：W——灌溉季节塘堰供水量，m3/亩；
V——单位灌溉面积塘堰有效容积，m3/亩； N——塘堰复蓄次数。
1、一河取水、单一渠首 2、多河取水、多渠首
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地表取水方式小结
• 类型
– 无坝引水 – 有坝引水 – 蓄水引水 – 抽水取水
• 掌握
– 适用条件 – 枢纽组成 – 特点
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2.2.2地下取水建筑物（自学）
（一）垂直取水建筑物
管井、筒井
（二）水平采水工程
坎儿井、卧管井、截潜流工程
（三）双向取水建筑物（垂直与水平向）