農(nóng)田水利學(xué)：章灌溉水源與取水方式

灌溉水源和取水方式灌溉水源地面水地下水灌溉回歸水污水河流湖泊潛水層間水水源的類別2004年全國(guó)總供水量5545億立方米，其中地表水源占81.1%，地下水源占18.6%，其他水源占0.3%水源的選擇位置、地形、地質(zhì)水量、水質(zhì)、水位我國(guó)的水資源水資源總量居世界第六，占世界水資源總量的約6%人均水資源只有世界平均水平的30%Ⅰ類主要適用于源頭水、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)；Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)場(chǎng)、仔稚幼魚的索餌場(chǎng)等；Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場(chǎng)、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；Ⅳ類主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；Ⅴ類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）Ⅰ類主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量。適用于各種用途。

Ⅱ類主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量。適用于各種用途。

Ⅲ類以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。

Ⅳ類以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作生活飲用水。

Ⅴ類不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用。地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848-9）農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-92）一類：水作，如水稻，灌水量800m3/畝年

二類：旱作，如小麥、玉米、棉花等。灌溉水量300m3/畝·年。

三類：蔬菜，如大白菜、韭菜、洋蔥、卷心菜等。蔬菜品種不同，灌水量差異很大，一般為200～500m3/畝·茬。

大量的小河小湖沒有監(jiān)測(cè)70-80%的水體都受到污染有水皆污我國(guó)水資源的特點(diǎn)和現(xiàn)狀總量大，人均少南方多，北方少水污染嚴(yán)重水資源短缺水質(zhì)：主要指水的的化學(xué)、物理性狀狀、水中含有物的成分及其含量量水溫含沙量含鹽量重金屬及有毒物質(zhì)質(zhì)有機(jī)化合物水溫水溫偏低，抑制作作物生長(zhǎng)水溫過高，降低水水中溶解氧含量，，提高水中有毒物物質(zhì)的毒性適宜溫度：麥類15-20℃，≥2℃水稻≥20℃提高水溫的措施：：延長(zhǎng)輸水路徑水庫分層取水水庫分層取水含沙量粒徑小的泥沙，有有一定肥力，少量量送入田間有利作作物生長(zhǎng)，但過量量送入會(huì)影響土壤壤通氣粒徑大的泥沙，淤淤積渠道，不宜入入渠，更不宜入田田灌溉水允許含沙粒粒徑：0.005-0.01mm，允許含沙量視渠渠道輸水能力而定定粒徑0.01-0.05mm的泥沙可少量入田田粒徑0.1-0.15mm的泥沙不允許入渠渠含鹽量(礦化度)含鹽量過高，作物物根系吸水困難，，土壤產(chǎn)生鹽堿化化灌溉水允許含鹽量量：＜2g/L含鈣鹽的灌溉水，，含鹽量可較高；；含鈉鹽的灌溉水，，Na2CO3＜1g/L，NaCl＜2g/L，Na2SO4＜3g/L重金屬及有毒物質(zhì)質(zhì)重金屬：汞、鉻、、鉛；非金屬：砷砷、氰、氟等，應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格限制使用含含有此類物質(zhì)的水水源有機(jī)化合物無毒：碳水化合物物、蛋白質(zhì)、脂肪肪有毒：酚、醛、農(nóng)農(nóng)藥等生物化學(xué)需氧量（（BOD）：有機(jī)化合物在在微生物的作用下下最終分解成二氧氧化碳和水等無機(jī)機(jī)物質(zhì)，這一過程程中需要消耗的氧氧水中溶解氧有限，，BOD過高將導(dǎo)致缺氧乃乃至脫氧含有病原體的水不不能直接進(jìn)入農(nóng)田田水質(zhì)污染生活污水農(nóng)業(yè)污染工業(yè)污染造成灌溉水源的污染生活垃圾污染建立生活垃圾處理理制度:一方面需要政府從從政策上引導(dǎo)，法法律上規(guī)范，資金金上投入，另一方方面也需要我們基基層組織進(jìn)行宣傳傳教育，逐步改變變不良的生活習(xí)慣慣，形成愛清潔、、講衛(wèi)生的良好社社會(huì)風(fēng)尚灌溉水源污染的防防治生活污水的處理排排放嚴(yán)格執(zhí)行排污許可可證制度，實(shí)現(xiàn)工工業(yè)污水的達(dá)標(biāo)排排放控制化肥農(nóng)藥用量量的同時(shí)，關(guān)鍵是是控制排水的水量量和水質(zhì)小結(jié)灌溉水源一般有地地表水和地下水灌溉水源的選擇一一般要考慮水量、、水質(zhì)兩方面我國(guó)水資源相對(duì)不不足，且時(shí)空分布布不均水污染十分嚴(yán)重，，其主要原因在于于各種廢污水和垃垃圾的無序排放防治灌溉水源污染染的關(guān)鍵在于控制制各種廢污水和垃垃圾的排放灌溉取水方式一、地表水取水方方式無壩取水有壩取水抽水取水水庫取水無壩取水條件：水位流量均均滿足要求位置：河流凹岸中中點(diǎn)偏下游組成：進(jìn)水閘、沖沖沙閘、導(dǎo)流堤內(nèi)江外江泯江魚嘴寶瓶口飛沙堰歲修期供水暗渠灌縣索橋金剛堤有壩引水條件：水量豐富、、水位低組成：攔河壩（閘閘）、進(jìn)水閘、沖沖沙閘、防洪堤等等側(cè)面引水適用于含沙量較小小的河流正面引水能形成橫向環(huán)流，，適用于含沙量大大的河流抽水取水適用條件：水量滿滿足要求，但水位位低，且自流引水水困難或不經(jīng)濟(jì)水庫取水適用條件：水量、、水位均不滿足要要求多水源聯(lián)合水庫進(jìn)水閘干渠抽水站抽水站引水渠孔隙水裂隙水溶洞水存在于松散巖層孔孔隙中的地下水，，主要存在于平原原地區(qū)潛水層間水基巖裂隙中的地下下水。山丘地區(qū)石灰?guī)r、白云巖等等可溶性巖層受侵侵蝕后形成洞穴，，存在于洞穴中的的地下水。山丘地地區(qū)地下水的類型地下水的資源的特特點(diǎn)淺層地下水資源補(bǔ)給：降雨入滲河流、湖泊滲漏越層補(bǔ)給灌溉水滲漏消耗：潛水蒸發(fā)人工抽水區(qū)域外地下水側(cè)向向補(bǔ)給降雨入滲補(bǔ)給（潛潛水蒸發(fā)）土壤給水度單位面積含水層中中潛水位每下降一個(gè)單位深深度時(shí)，由于含水層的疏干干而釋放出來的水量降雨入滲補(bǔ)給或蒸蒸發(fā)引起的地下水位位上升或下降值越層補(bǔ)給弱透水層滲透系數(shù)弱透水層厚度承壓含水層壓力水水位與潛水位的差承壓含水層潛水位m′k′ΔH深層承壓水資源補(bǔ)給：越層補(bǔ)給側(cè)向補(bǔ)給消耗：人工抽水承壓含水層的彈性性儲(chǔ)量彈性釋水系數(shù)單位面積含水層下下降單位水頭時(shí)，因水體膨脹和土壤骨架壓縮而釋放出來的水量量降雨入滲補(bǔ)給或蒸蒸發(fā)引起的地下水位位上升或下降值潛水深層承壓水主要的灌溉水源一般不宜開采開采之后易于補(bǔ)充充和恢復(fù)開采成本小潛水給水度：0.01-0.3直接承受大氣降水水、渠道、河流、、灌溉水滲漏以及及區(qū)外地下徑流側(cè)側(cè)向補(bǔ)給不能接受大氣降水水和地表水的直接接補(bǔ)給，越層補(bǔ)給給十分有限，側(cè)向向徑流微弱開采之后難以補(bǔ)充充和恢復(fù)開采成本高彈性釋水系數(shù)：5×10-5-6.5×10-4二、地下水取水建建筑物垂直取水建筑物水平取水建筑物雙向取水建筑物垂直取水建筑物管井分完整井和非完整整井適用于開采淺層和和深層地下水井臺(tái)井壁管（實(shí)管）濾水管（花管）沉淀管封底塞筒井大口徑取水建筑物物，直徑一般1-2m，有的3-4m，最大12m。深度一般6-20m。適用于開采淺層地地下水井臺(tái)井筒進(jìn)水部分井底水平取水建筑物坎兒井由地下廊道和立井井組成。地下廊道道截取地下潛流并并起輸水作用；立立井用于施工出土土和通風(fēng)。主要分布于新疆山山前沖積扇下部和和沖積平原地區(qū)潛水位立井地下廊道渠道融雪水臥管井截潛流工程埋設(shè)在地下水位以以下的水平集水管管道，與提水豎井井相通。多用于沼澤地和鹽鹽堿地排水，灌溉溉上使用較少山區(qū)河流河床下部部筑地下壩，攔截截地下潛流河床截水墻引水渠雙向取水建筑物輻射井在大口井的下部沿沿徑向呈輻射狀布布設(shè)水平集水管，，以提高井的出水水量。集水井的下部設(shè)沉沉沙段引水灌溉工程的水水利計(jì)算分析來水情況，協(xié)協(xié)調(diào)與用水的矛盾盾，確定引水工程程的型式與規(guī)模一、灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)二、無壩引水工程程的水利計(jì)算三、有壩引水工程程的水利計(jì)算一、灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)灌溉設(shè)計(jì)保證率抗旱天數(shù)灌溉設(shè)計(jì)保證率灌區(qū)用水量在多年年期間能夠得到充分滿足的機(jī)率灌溉設(shè)施供水的總年數(shù)灌溉設(shè)施能保證正常供水的年數(shù)年虧水量≤5%時(shí)，也作為水量得到滿滿足處理灌溉設(shè)計(jì)保證率的的選取除了考慮來水和用用水情況外，還應(yīng)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析一般用于大中型工工程抗旱天數(shù)灌溉設(shè)施在無降雨雨情況下能滿足作作物需水要求的天天數(shù)旱作物和單季稻灌灌區(qū)：30-50天雙季稻灌區(qū)：50-70天一般用于小型灌溉溉工程二、無壩引水工程程的水利計(jì)算灌溉面積進(jìn)水建筑物尺寸設(shè)計(jì)引水流量閘前設(shè)計(jì)水位閘后設(shè)計(jì)水位進(jìn)水閘閘孔尺寸任務(wù)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)引水流量的的確定長(zhǎng)系列法設(shè)計(jì)代表年法長(zhǎng)系列法推求灌區(qū)歷年灌溉溉用水流量過程線線選擇歷年灌溉引水水和用水緊張時(shí)期期（即灌溉臨界期期）內(nèi)，灌水延續(xù)續(xù)時(shí)間大于或等于于20天的最大灌溉流量量，作為該年的最最大引水流量對(duì)歷年的最大引水水流量進(jìn)行頻率分分析，選取符合灌灌溉設(shè)計(jì)保證率的的流量作為設(shè)計(jì)引引水流量對(duì)于一般大中型工工程，只要有足夠夠的資料，應(yīng)盡量量采用該方法設(shè)計(jì)代表年法根據(jù)歷年灌溉定額額或灌溉期降雨量量，進(jìn)行頻率分析析，選擇2-3個(gè)相當(dāng)于灌溉設(shè)計(jì)計(jì)保證率的年份作作為設(shè)計(jì)代表年；；計(jì)算各代表年的灌灌溉用水過程線，，確定灌溉臨界期期最大灌溉流量；；從各代表年中選擇擇最大灌溉流量的的最大者作為設(shè)計(jì)計(jì)引水流量。設(shè)計(jì)引水流量應(yīng)小小于或等于頻率與與灌溉設(shè)計(jì)保證率率相同的河流流量量的30%。否則，應(yīng)按照與灌灌溉設(shè)計(jì)保證率相相同頻率的河流流流量的1/3-1/4確定設(shè)計(jì)引水流量量，并調(diào)整灌溉面面積2、閘前設(shè)計(jì)水位的的確定閘前（外河）閘后x1x2xzQ1Q2Q引確定外河設(shè)計(jì)水位位X1計(jì)算引水后的外河河流量Q2=Q1-Q引推求引水后的外河河水位X2確定閘前水位X=X2-Z引水時(shí)部分位能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能后所形成的閘前水位降落x1x2xzQ1Q2Q引根據(jù)歷年灌溉臨界界期外河的最低旬旬平均水位排頻，，選取與灌溉設(shè)計(jì)計(jì)保證率相同頻率率的水位由Q2查河流的水位流量量曲線3、閘后設(shè)計(jì)水位的的確定閘后設(shè)計(jì)水位=閘前設(shè)計(jì)水位-過閘水頭損失閘后閘后設(shè)計(jì)水位應(yīng)大大于或等于灌區(qū)高高程控制要求的干干渠渠首水位ΔH閘前（外河）4、進(jìn)水閘閘孔尺寸寸的確定閘底板高程閘孔凈寬閘底板高程考慮建閘處的地形形、地質(zhì)條件、河河流挾沙情況、閘閘后水位等，同時(shí)時(shí)考慮相應(yīng)的閘孔孔寬度，通過反復(fù)復(fù)比較確定。閘孔凈寬根據(jù)設(shè)計(jì)流量、閘閘前及閘后設(shè)計(jì)水水位和閘底板高程程等，判別過閘流流態(tài)，并采用相應(yīng)應(yīng)的水力學(xué)公式計(jì)計(jì)算確定。寬頂堰淹沒出流時(shí)時(shí)的閘孔凈寬：進(jìn)水閘尺寸的校核核進(jìn)水閘尺寸必須同同時(shí)滿足各個(gè)灌溉臨界期的用水要求有壩引水工程的水水利計(jì)算有壩引水與無壩引引水所不同的是:河流水位和可引的的流量受到壅水建建筑物的影響設(shè)計(jì)引水流量(略)攔河壩高度攔河壩上游防護(hù)設(shè)設(shè)施進(jìn)水閘尺寸1、攔河壩高度應(yīng)滿足灌區(qū)要求的的引水高程上游淹沒損失盡量量小適當(dāng)考慮發(fā)電、通通航、過魚等綜合合利用要求：溢流壩段的壩頂高高程z溢及溢流壩高度H1干渠渠首設(shè)計(jì)水位位渠首進(jìn)水閘