農(nóng)田水利學6章灌溉水源與取水方式

農(nóng)田水利學6章灌溉水源與取水方式第1頁/共66頁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%第2頁/共66頁水源的選擇位置、地形、地質(zhì)水量、水質(zhì)、水位第3頁/共66頁我國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%第4頁/共66頁人均水資源只有世界平均水平的30%第5頁/共66頁Ⅰ類主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū)；Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)場、仔稚幼魚的索餌場等；Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、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)量標準（GB3838-2002）第6頁/共66頁Ⅰ類主要反映地下水化學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)量標準（GB/T14848-9）第7頁/共66頁農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準（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。

第8頁/共66頁大量的小河小湖沒有監(jiān)測70-80%的水體都受到污染有水皆污第9頁/共66頁我國水資源的特點和現(xiàn)狀總量大，人均少南方多，北方少水污染嚴重水資源短缺第10頁/共66頁水質(zhì)：主要指水的化學、物理性狀、水中含有物的成分及其含量水溫含沙量含鹽量重金屬及有毒物質(zhì)有機化合物第11頁/共66頁水溫水溫偏低，抑制作物生長水溫過高，降低水中溶解氧含量，提高水中有毒物質(zhì)的毒性適宜溫度：麥類15-20℃，≥2℃

水稻≥20℃提高水溫的措施：延長輸水路徑水庫分層取水第12頁/共66頁水庫分層取水第13頁/共66頁含沙量粒徑小的泥沙，有一定肥力，少量送入田間有利作物生長，但過量送入會影響土壤通氣粒徑大的泥沙，淤積渠道，不宜入渠，更不宜入田灌溉水允許含沙粒徑：0.005-0.01mm，允許含沙量視渠道輸水能力而定粒徑0.01-0.05mm的泥沙可少量入田粒徑0.1-0.15mm的泥沙不允許入渠第14頁/共66頁含鹽量(礦化度)含鹽量過高，作物根系吸水困難，土壤產(chǎn)生鹽堿化灌溉水允許含鹽量：＜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第15頁/共66頁重金屬及有毒物質(zhì)重金屬：汞、鉻、鉛；非金屬：砷、氰、氟等，應嚴格限制使用含有此類物質(zhì)的水源第16頁/共66頁有機化合物無毒：碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪有毒：酚、醛、農(nóng)藥等生物化學需氧量（BOD）：有機化合物在微生物的作用下最終分解成二氧化碳和水等無機物質(zhì)，這一過程中需要消耗的氧水中溶解氧有限，BOD過高將導致缺氧乃至脫氧含有病原體的水不能直接進入農(nóng)田第17頁/共66頁水質(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第18頁/共66頁生活垃圾污染第19頁/共66頁

建立生活垃圾處理制度:一方面需要政府從政策上引導，法律上規(guī)范，資金上投入，另一方面也需要我們基層組織進行宣傳教育，逐步改變不良的生活習慣，形成愛清潔、講衛(wèi)生的良好社會風尚灌溉水源污染的防治

生活污水的處理排放

嚴格執(zhí)行排污許可證制度，實現(xiàn)工業(yè)污水的達標排放

控制化肥農(nóng)藥用量的同時，關鍵是控制排水的水量和水質(zhì)第20頁/共66頁小結灌溉水源一般有地表水和地下水灌溉水源的選擇一般要考慮水量、水質(zhì)兩方面我國水資源相對不足，且時空分布不均水污染十分嚴重，其主要原因在于各種廢污水和垃圾的無序排放防治灌溉水源污染的關鍵在于控制各種廢污水和垃圾的排放第21頁/共66頁灌溉取水方式一、地表水取水方式無壩取水有壩取水抽水取水水庫取水第22頁/共66頁無壩取水條件：水位流量均滿足要求位置：河流凹岸中點偏下游組成：進水閘、沖沙閘、導流堤第23頁/共66頁內(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第24頁/共66頁有壩引水條件：水量豐富、水位低組成：攔河壩（閘）、進水閘、沖沙閘、防洪堤等側面引水適用于含沙量較小的河流第25頁/共66頁正面引水能形成橫向環(huán)流，適用于含沙量大的河流第26頁/共66頁抽水取水適用條件：水量滿足要求，但水位低，且自流引水困難或不經(jīng)濟第27頁/共66頁水庫取水適用條件：水量、水位均不滿足要求第28頁/共66頁多水源聯(lián)合水庫進水閘干渠抽水站抽水站引水渠第29頁/共66頁孔隙水裂隙水溶洞水存在于松散巖層孔隙中的地下水，主要存在于平原地區(qū)潛水層間水基巖裂隙中的地下水。山丘地區(qū)石灰?guī)r、白云巖等可溶性巖層受侵蝕后形成洞穴，存在于洞穴中的地下水。山丘地區(qū)地下水的類型第30頁/共66頁地下水的資源的特點淺層地下水資源補給：降雨入滲河流、湖泊滲漏越層補給灌溉水滲漏消耗：潛水蒸發(fā)人工抽水區(qū)域外地下水側向補給第31頁/共66頁降雨入滲補給（潛水蒸發(fā)）土壤給水度單位面積含水層中潛水位每下降一個單位深度時，由于含水層的疏干而釋放出來的水量降雨入滲補給或蒸發(fā)引起的地下水位上升或下降值第32頁/共66頁越層補給弱透水層滲透系數(shù)弱透水層厚度承壓含水層壓力水位與潛水位的差承壓含水層潛水位m′k′ΔH第33頁/共66頁深層承壓水資源補給：越層補給側向補給消耗：人工抽水第34頁/共66頁承壓含水層的彈性儲量彈性釋水系數(shù)單位面積含水層下降單位水頭時，因水體膨脹和土壤骨架壓縮而釋放出來的水量降雨入滲補給或蒸發(fā)引起的地下水位上升或下降值第35頁/共66頁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充和恢復開采成本小潛水給水度：0.01-0.3直接承受大氣降水、渠道、河流、灌溉水滲漏以及區(qū)外地下徑流側向補給不能接受大氣降水和地表水的直接補給，越層補給十分有限，側向徑流微弱開采之后難以補充和恢復開采成本高彈性釋水系數(shù)：5×10-5-6.5×10-4第36頁/共66頁二、地下水取水建筑物垂直取水建筑物水平取水建筑物雙向取水建筑物第37頁/共66頁垂直取水建筑物管井分完整井和非完整井適用于開采淺層和深層地下水井臺井壁管（實管）濾水管（花管）沉淀管封底塞第38頁/共66頁筒井大口徑取水建筑物，直徑一般1-2m，有的3-4m，最大12m。深度一般6-20m。適用于開采淺層地下水井臺井筒進水部分井底第39頁/共66頁水平取水建筑物坎兒井由地下廊道和立井組成。地下廊道截取地下潛流并起輸水作用；立井用于施工出土和通風。主要分布于新疆山前沖積扇下部和沖積平原地區(qū)潛水位立井地下廊道渠道融雪水第40頁/共66頁臥管井截潛流工程埋設在地下水位以下的水平集水管道，與提水豎井相通。多用于沼澤地和鹽堿地排水，灌溉上使用較少山區(qū)河流河床下部筑地下壩，攔截地下潛流河床截水墻引水渠第41頁/共66頁雙向取水建筑物輻射井在大口井的下部沿徑向呈輻射狀布設水平集水管，以提高井的出水量。集水井的下部設沉沙段第42頁/共66頁引水灌溉工程的水利計算分析來水情況，協(xié)調(diào)與用水的矛盾，確定引水工程的型式與規(guī)模一、灌溉設計標準二、無壩引水工程的水利計算三、有壩引水工程的水利計算第43頁/共66頁一、灌溉設計標準灌溉設計保證率抗旱天數(shù)第44頁/共66頁灌溉設計保證率灌區(qū)用水量在多年期間能夠得到充分滿足的機率灌溉設施供水的總年數(shù)灌溉設施能保證正常供水的年數(shù)年虧水量≤5%時，也作為水量得到滿足處理第45頁/共66頁灌溉設計保證率的選取除了考慮來水和用水情況外，還應進行經(jīng)濟分析一般用于大中型工程第46頁/共66頁抗旱天數(shù)灌溉設施在無降雨情況下能滿足作物需水要求的天數(shù)旱作物和單季稻灌區(qū)：30-50天雙季稻灌區(qū)：50-70天一般用于小型灌溉工程第47頁/共66頁二、無壩引水工程的水利計算灌溉面積進水建筑物尺寸設計引水流量閘前設計水位閘后設計水位進水閘閘孔尺寸任務內(nèi)容第48頁/共66頁1、設計引水流量的確定長系列法設計代表年法第49頁/共66頁長系列法推求灌區(qū)歷年灌溉用水流量過程線選擇歷年灌溉引水和用水緊張時期（即灌溉臨界期）內(nèi)，灌水延續(xù)時間大于或等于20天的最大灌溉流量，作為該年的最大引水流量對歷年的最大引水流量進行頻率分析，選取符合灌溉設計保證率的流量作為設計引水流量對于一般大中型工程，只要有足夠的資料，應盡量采用該方法第50頁/共66頁設計代表年法根據(jù)歷年灌溉定額或灌溉期降雨量，進行頻率分析，選擇2-3個相當于灌溉設計保證率的年份作為設計代表年；計算各代表年的灌溉用水過程線，確定灌溉臨界期最大灌溉流量；從各代表年中選擇最大灌溉流量的最大者作為設計引水流量。第51頁/共66頁設計引水流量應小于或等于頻率與灌溉設計保證率相同的河流流量的30%。否則，應按照與灌溉設計保證率相同頻率的河流流量的1/3-1/4確定設計引水流量，并調(diào)整灌溉面積第52頁/共66頁2、閘前設計水位的確定閘前（外河）閘后x1x2xzQ1Q2Q引第53頁/共66頁確定外河設計水位X1計算引水后的外河流量Q2=Q1-Q引推求引水后的外河水位X2確定閘前水位X=X2-Z引水時部分位能轉化為動能后所形成的閘前水位降落x1x2xzQ1Q2Q引根據(jù)歷年灌溉臨界期外河的最低旬平均水位排頻，選取與灌溉設計保證率相同頻率的水位由Q2查河流的水位流量曲線第54頁/共66頁3、閘后設計水位的確定閘后設計水位=閘前設計水位-過閘水頭損失閘后閘后設計水位應大于或等于灌區(qū)高程控制要求的干渠渠首水位ΔH閘前（外河）第55頁/共66頁4、進水閘閘孔尺寸的確定閘底板高程閘孔凈寬第56頁/共66頁閘底板高程考慮建閘處的地形、地質(zhì)條件、河流挾沙情況、閘后水位等，同時考慮相應的閘孔寬度，通過反復比較確定。第57頁/共66頁閘孔凈寬根據(jù)設計流量、閘前及閘后設計水位和閘底板高程等，判別過閘流態(tài)，并采用相應的水力學公式計算確定。寬頂堰淹沒出流時的閘孔凈寬：第58頁/共66頁進水閘尺寸的校核進水閘尺寸必須同時滿足各個灌溉臨界期的用水要求第59頁/共66頁有壩引水工程的水利計算有壩引水與無壩引水所不同的是:

河流水位和可引的流量受到壅水建筑物的影響設計引水流量(略)攔河壩高度攔河壩上游防護設施進水閘尺寸第60頁/共66頁1、攔河壩高度應滿足灌區(qū)要求的引水高程上游淹沒損失盡量小適當考慮發(fā)電、通航、過魚等綜合利用要求：第61頁/共66頁溢流壩段的壩頂高程z溢及溢流壩高度H1干渠渠首設計水位渠首進水閘過閘水頭損失安全超高第62頁/共66頁非溢流壩段的壩頂高程z