《农田水利学—灌溉水源与灌溉工程水利计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《农田水利学—灌溉水源与灌溉工程水利计算（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 灌溉水源与灌溉工程水利计算1 灌溉水源（一）灌溉水源的主要类型 灌溉水源指可以用于灌溉的天然水体，一般分地面水和地下水两种形式。 如进一步细分的话， 则可分为河川湖泊径流、 当地地面径流、 地下径流和城市污水等四 种。江苏平原地区主要以河川湖泊径流为灌溉水源，如长江、淮河、太湖、洪泽湖等。山丘 区主要以当地径 流为水源， 通过修建水库、 塘坝拦蓄当地径流。 徐淮地区， 特别是徐州地区， 地下水也是一种重要的水 源。 地下水的特点是含盐量通常较高， 但含沙量很小。 随着工业的 发展， 污水问题日益突出，发展污水 灌溉将逐步引起重视。发展污水灌溉， 一方面可作为一 种灌溉水源， 另一方面可
2、避免其它水体受到污染。 因此发展污水灌溉具有很重要的现实意义。（二）灌溉对水质的要求首先要明确什么叫灌溉水质。 灌溉水质主要指灌溉水中所含泥沙的粒径和数量、 可溶盐 的种类和数 量、灌溉水温以及其它有毒有害物质的含量等。1 含沙量从多沙河流引水的灌溉工程， 必须分析灌溉水中泥沙的含量和组成， 以便在灌溉工程设 计和管理时， 采取适当的措施，防止有害泥沙入渠入田，防止渠道淤积。 （不同粒径泥沙危 害程度不同：（1）粒径V0.005mm的泥沙，具有一定的肥力，可适量输入田间，但也不能引入过多，引入过 多，则会降低土壤的透水性和通气性。（2）粒径为0.0050.1mm的泥沙，在土壤质地粘重的地区，可
3、少量引入田间，以改善土壤结构， 增加透水性和通气性。（3） 粒径大于0.10.15mm的泥沙，容易在渠中淤积，对于农田土壤也不利，因此应禁 止入渠。渠中水的泥沙含沙量也不应超出渠道的输沙能力，否则会产生淤积。2 含盐量灌溉水中允许含有一定的盐分， 但如果含盐过多， 就会增加土壤溶液的浓度， 使作物根 系吸水困 难， 影响作物正常生长， 严重的甚至会造成作物死亡。 甚至还会引起土壤次生盐碱 化。由于各种盐类对作 物的危害程度不同， 不同作物的耐盐能力也不同， 因此灌溉水质的标 准也随着含盐种类和作物种类的不同 而不同， 对大多数作物来说， 通常要求灌溉水的含盐量 不超过 15%（1.5g/l）。
4、以碳酸钠为主的含盐量应小于0.1%，以氯化钠为主的含盐量应小于0.2%。以硫酸钠为主时应小于 0.3%，钙盐危害不大，其允许含盐量可更高。不同矿化度对作物生长的影响矿化度（g/i）作物种类及生长情况 i般作物正常生长1-2水稻木帛花正常生长，小麦受抑制5水稻可生长，木帛花受抑制，小麦不生长20作物不能生长，只能生长少量耐盐植物但是，实践证明，在水源短缺的地区，只要土壤透水性较好，排水条件较好，灌溉水的 含盐量也可以大一些，有些地区甚至用含盐量为0.30.6%的咸水进行抗旱灌溉，在夏季雨大而集中，土壤中暂时积累的盐分很快又冲洗掉，使耕作层仍能保持盐量的平衡。3 水温灌溉水的温度，对农作物的生长影
5、响也是很大的。 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T=1520度，最低允许温度为2度。水稻T不小于20度。均不能大于 35 度。井灌或引水库灌溉时，水温往往偏低，措施是：（1 ）井灌时延长输水路线或设晒水池曝晒。（2）从水库引水灌溉应从温度较高的表层取水。4 其它有毒有害物质的含量城市污水中含有较多种类的有毒有害物质，灌溉前应作水质分析，作适当的水质处理， 使之满足灌溉 水水质要求。 2 取水枢纽取水枢纽又称为渠首。它的任务是从水源及时取得满足作物灌溉用水需要的水量。但是作为灌溉水源的河流、湖泊等其水位和流量有其自己
6、特定的变化规律，往往不能满足渠首引水要求，这就需要采取工程措施调节水源的水位、流量和水量，使之适应灌溉用水要求，这些工程措施就是我们下面要讲的取水枢纽，按工程措施的不同，取水枢纽可分为无坝取水、 有坝取水、抽水 取水和水库取水四种形式。（一）无坝取水1 适用条件：水源（河道）的水位和流量均能满足灌溉用水的要求。2 枢纽组成：进水闸：控制引水流量（一般不大于枯水流量的30%冲沙闸：冲走进水闸前泥沙（少沙河流上可不需冲沙闸）导流堤：导流及保证引水，平时导流，枯水时截断河流，保证引水（有些河道要求引水 流量不大于河道流量的 30%，以保证通航和河道的稳定） ，从大江大河引水时， 不需导流堤。3 引水
7、口位置的选定：一般选在凹岸中部偏下游处 （对顺直河流不在存在这一问题） 。这是因为河槽的主流总 是靠近凹岸一 侧， 引水可靠， 更重要的是在凹岸引水可以利用环流作用以防止泥沙淤塞进水 口和进入渠道。 因为在河流 拐弯的地方， 水流受离心力的作用，表层水流流向凹岸，使凹岸 一侧水面壅高， 凸岸一侧水面下降， 在河 道横断面上形成一个水位差， 由于重力作用使底层 水流由凹岸流向凸岸， 并把低层泥沙带到凸岸， 在凸岸 一侧淤积下来。 由于弯道处水流呈螺 旋形前进，故称为“弯道环流”。如下图所示，由于环流作用，主流靠 近凹岸一边，凹岸一 侧泥沙淤积较少， 河道较深。所以把取水口选在凹岸， 不仅引水可靠
8、 （靠近主流、 水位较高） 而且可以防止泥沙入渠。 通常把引水口放在弯道中部偏下游的地方， 因为在这时环流作用发 挥 得最充分， 又避开了凹岸水流顶冲的部位。 由于凹岸易受冲刷， 因此渠首附近河岸要加以 保存护。如果由于客观条件限制， 取水口必须选在凸岸， 则应选在凸岸中部偏上游处。 该处因环 流作用而造 成的不利影响较小。（二）有坝取水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。2 枢纽组成：壅水坝：抬高水位，满足灌溉引水要求； 进水闸，冲沙闸：作用同上； 防洪堤：减免或避免上游淹没 损失。关于冲沙闸： 它是多沙河流低坝引水枢纽中不可缺少的组成部分。 冲沙闸的底板高程
9、应 低于进水闸底 板高程，以保证冲沙效果。（三）扬水取水1 适用条件： 河道水量丰富， 但灌区位置较高， 并且修建其它取水工程困难或不经济时。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、安装检修设施）（四）水库取水1 适用条件：（ 1 ）年或多年总来水量较丰富，但有时水量水位都不能满足灌溉要求； （ 2 ）有适当的 地形（山谷）。2 组成：大坝（重力坝、拱坝、土石坝等）溢洪道（正槽、侧槽；无闸控制、有闸控制等分类） 输水涵洞（涵管式、卧管式）3 优缺点：优点：（ 1）能调节径流，（ 2）进入灌区的
10、泥沙很少；缺点：枢纽复杂，投资大；（ 2）淹没损失大。 蓄引提结合灌溉系统： 常见的有引提结合（如沿运灌 区） 蓄提结合（如仪征山丘区）3 引水灌溉工程水利计算在山丘区，灌溉工程系统要比平原地区的灌溉工程系统复杂得多，图中有一骨干水库， 及南干渠和北干渠两条干渠，这些都属骨干工程； 除骨干工程外，还有两座小型水库、 三个 高塘、两个低塘、一个河坝， 还有三处坡面截流工程。象这样的灌溉工程系统比单一的灌溉 工程水利计算要复杂得多。 下面我们介绍这种 灌溉系统的水利计算方法。 水利计算时首先要 灌溉工程的可供水量。一、小型水利工程供水量计算（一）塘堰供水量估算 指塘堰全年能供作物灌溉的总水量。1、
11、复蓄次数法 年内堰塘能重复蓄满的次数（即年供水量/塘堰有效容积），用 N 表示。一般平水年（ P=50%） N=2.0中等干旱年（ P=75%） N=1.5大旱年（ P=90%） N=1.0塘堰供水量 W=NV （万 m3）式中 V 塘堰有效容积（万 m3。2 抗旱天数法塘堰实际能达到的抗旱天数也能反映塘堰的供水能力大小。因此W=etA （万 m3）式中e作物耗水强度（m3/d/亩）；t 抗旱天数；A灌溉面积（万亩）。3 、径流系数法利用径流系数和降水资料估算塘堰供水量。W=0.1a PFn式中a年径流系数，可查水文手册，一般为0.2-0.6 ；P年降水量（mr）;F集水面积（km）;n塘堰蓄
12、水系数，考虑蒸发、渗漏、弃水等，取值0.50.7。二）小型河坝供水量估算山丘区小型河道上的有坝取水称为小型河坝。利用径流系数和降水资料估算塘堰供水量。W=0.1a PFn式中a径流系数；P降水量（mr）；F集水面积（km）n径流利用率。（三）小型水库可供水量的估算1、来水量估算（1）有降水资料和径流系数地区先选设计代表年，查取设计代表年各月降水量。W=0.1aP 月 F式中a、P月、F含义同上。径流系数的取值可参考下表：南方地区月径流系数a表月份73月降雨量 （mm） 30 以下 30 以上50100 100200 200500山区0.15 0.200.300.650.85深丘0.10 0.1
13、50.250.630.82浅丘0.05 0.100.20（ 2）无资料地区查水文手册或水文图集，得多年平均的径深46 月50 以下0.30 0.300.45 0.450.650.25 0.250.40 0.400.630.20 0.200.35 0.350.60 0.600.78例：某小（一）型水库，集水面积F=2.93Km2,查水文手册得该地区多年平均径流深为570mm,年径流变差系数CV为0.4,偏态系数CS=2CV,求该水库在保证率为 75%的年份的来水量 .解：由CV、CS和灌溉设计保证率查皮川型频率曲线KP值表得KP为0.71 o设计径流深 R=0.71*570=404.7设计来水量
14、 W=0.1*404.7*2.93=118.6如果已知各月来水分配比例 ,则可计算出各月来水量 .2、可供水量估算来水损失 ： 弃水、蒸发、渗漏。（ 1 ）弃水对已建小型水库，如有实测可得各种年份的弃水量。A.资料，则对实测资料进行分析，B. 在缺乏实测资料时，可将汛期来水量乘以某一百分数来估算弃水量（只有汛期存在 弃水）。2）蒸发 根据水面蒸发资料进行估算。3）渗漏可按各月蓄水量乘以某一损失系数来估算。库盆地质条件良好：取库盆地质条件中等：取0.1%1.0% （或取渗漏深 0.30.5m/1.0%2.0% （或取渗漏深0.51.0m/库盆地质条件较差：取月可供水量=月来水量2.0%3.0%
15、（或取渗漏深 1-02-0m/-月弃水-月蒸发-月渗漏二、山丘区蓄水、引水灌溉工程水利计算一）分片包干系统各小型灌溉工程单独分区进行供水，用水时， 先用小型灌溉工程的供水量，不足部分由 骨干工程供水。（二）长藤结瓜系统 长藤结瓜系统：用渠道把灌区内分散的塘堰、小水库等与骨干工程连接起来，形成渠道 是“藤”， 塘堰是“瓜”的灌溉系统。优点：可统一调度、联合运用、充分利用各种水源。长藤结瓜系统计算比较复杂，下面作一简单分析。1 划分平衡区一般可分：塘堰区只有塘堰； 低库区除有塘堰，还有位置低于渠道的小水库；高库 区除有塘堰，还有位置高于渠道的小水库。2水量调配计算塘堰区调节计算（1）供水次序：河坝、坡面径流，低塘，高塘，骨干水库河坝、坡面径流余水补充 低塘。（ 2） 低库区调节计算供水次序：河坝和坡面径流；低塘、高塘；低库；骨干水库补低库；骨干水库直接 补
