《灌溉排水工程学》第五章：灌溉工程(渠首、输配水工程、田间工程)及排水沟道系统

3、灌溉方式 灌溉方式的确定：根据作物组成、地形、土壤、水源等条 件，结合灌区分区和土壤改良区划，经分析论证后确定。 4、灌区道路、林带与居民点的规划布置 道路：应尽量与灌排系统的布置相协调。 林带：应充分利用渠、沟外坡、塘边、路旁的空地结合防 风、防沙种植树木。 居民点：应尽量少占耕地，以原有的自然村进行改建。 输电线路和通信线路应进行专项设计。
井水利用
1）管井：井径小、深度大，一般采用机
械提水，又称机井。
结构：把井壁管和滤水管连接起来，垂
直安装在已打成的井孔中，井壁管安装 粘 在隔水层部位和不拟开采的含水层高度 土 范围，滤水管安装在开采的含水层高度 球
范围，管井最下部为沉淀管（沉淀流入
井中的泥沙）。在取水的含水层段，井
滤 料
管与井孔的环状间隙中，填入经过筛选
无坝取水口 布置平面图
①河槽主流在凹岸； ②弯道处横向环流使其表层为清流； ③避开凹岸水流顶冲取水口。
横向环流：
引水角，即引水渠轴线与河道水流所形成的夹角，应为锐 角，通常采用30~45 °。 若灌区位置及地形条件限制，无法把渠首布置在凹岸而必 须放在凸岸时，可把渠首放在凸岸中点的偏上游处。
无 进水闸：控制入渠流量 坝 渠 首 冲沙闸：冲走淤积在进水闸前的泥沙 的 组 成 导流堤：平时导流引水、防沙，枯水期截断水流
百丈堤
鱼嘴 金钢堤 内 外江 江
飞沙堰 宝瓶口
都
宝 瓶
江
口
堰
全
景
图
飞沙 堰
鱼嘴
都江堰全景图
（2）有坝取水：当河流水源较丰富，而水位较低，不能 满足引水灌溉要求时，在河床上修拦河坝(又称壅水坝、 溢流坝或滚水坝)，抬高水位，以便自流引水灌溉。这种 引水方式叫有坝(或低坝)取水，所建工程称有坝渠首。
①粒径大于0.1mm，其不含有任何养分，而且极易沉淀淤 积在渠道中，故不允许引进渠道和送入田间。 ②粒径0.005~0.1mm的泥沙，粒径较大，可减轻土壤的粘 性，改良土壤结构，但肥分价值不高，可少量引入田间。 ③粒径小于0.005mm的泥沙，常具有一定的肥分，是很好 的肥源，应适量输入田间。但若引入田间过多，大量淤积 就可能会减弱土壤的透水性和通气状况。 引入灌溉渠道的河水含沙量不应大于渠道的输沙能力。
上述几种取水方式，即可单独使用，也能综合地使用 多种取水方式，引取多种水源，形成蓄、引、提相结合的 灌溉系统。
引
蓄 提
2、地下水的利用：埋藏在地面下的地层空隙中的重力 水，统称为地下水。
优点：地下水取用方便，可就地开采利用，无需渠道， 投资少，收效快；在地下水位较高的地区，抽取地下 水还可以降低地下水位，防治土壤沼泽化与盐碱化。
有坝取水 有河流地区
抽水取水
水库取水
无坝取水
有坝取水 抽水取水
（1）无坝取水：灌区附近的河流水源丰富，河道枯水期
的水位和流量均能满足灌溉要求时，可在河岸上选择适宜
的地点作为取水口，修建取水建筑物，从河流侧面引水。
优点：工程简单、投资省、施工易、工期短、收效快；
缺点：不能控制河道水位，常受河水涨落、泥沙运动以及
缺点： 地下水埋藏较深时，不易勘测； 出水量往往不太稳定而且较小，有的矿化度比较高。 适用：干旱、半干旱地区。
根据埋藏条件和开 采方式，地下水的开发 利用与取水建筑物大致 可分为垂直取水、水平 取水、双向取水建筑物 及引泉工程四大类： （1）垂直取水建筑物： 垂直钻取地下水的各种 类型的井。依井径大小 与结构不同，可分为管 井和筒井。
避免渠道淤沙的措施：
①控制灌溉水的含沙量； ②合理设计引水口；
③设置沉沙池；
④适当加大引水渠道坡降。
汛期引洪淤灌，将肥沃的浑水引入田间，改造土壤。
(2)灌溉水的盐类。主要是从含盐量和有害盐类的含量两方 面来考虑。灌溉水中可溶性盐类的总含量称矿化度。 矿化度<2g/L,一般对作物无害； 矿化度2~5g／L，须分析化验所含盐分的种类及其含量； 矿化度>5g/L的水，一般不宜灌溉。 允许矿化度的高低与土壤状况、盐类成分和农业技术及灌 水方法有关。灌溉水中无害盐类的含量不应超过允许的浓 度，更不可含对作物有害的盐类。以钠盐危害最大。
2、灌溉对水源的要求 水位： 要求：应保证灌溉所需要的控制高程； 自然现状：水源水位通常较低； 解决办法：修建水库、拦水坝、抽水站来提高水位。 水量： 要求：满足不同时期的用水需求； 自然现状：未经调蓄的水源与灌溉用水经常不协调； 解决办法： ①修建水库、拦水坝以调蓄自然水流； ②采用节水灌溉技术，以变动灌溉对水源水量提出的要求。
二、灌溉取水方式 1、河流水源的取水：天然河道的水位、流量和含沙量等 随时间变化大，难以满足农田灌溉的需求。故必须修建用 以调节水源状况的的综合取水建筑物，即取水枢纽。取水 枢纽位于灌溉渠道的首部，故又称渠首工程。
山区丘陵地区：修建塘坝、水库蓄水
水源决定不同 灌溉取水方式
各个地区：打井取水 无坝取水
第五章 主要内容
第一节 灌区总体规划 第二节 渠首工程（灌溉水源及取水方式） 第三节 输配水工程（灌溉渠道系统规划及管道系统） 第四节 田间工程 第五节 灌溉渠道流量计算和纵横断面设计
第二节 灌溉水源与取水方式
灌溉水源是指天然水资源中可用于灌溉的水体。 一、灌溉对水源的基本要求 在选择水源时，除考虑水源的位置应尽可能靠近灌区，其 地形、地质条件便于引水以外，还应考虑水源的水质、水 位和水量。 1、灌溉对水质的要求 所谓水质，主要指水的化学、物理性状，水中含有物的成 分及其含量。其主要包括含沙量、含盐量及水温等。灌溉 水应符合作物生长和发育的要求。还要兼顾人畜饮用以及 鱼类生长的要求。 （1）灌溉水的泥沙。灌溉对水中泥沙的要求主要指泥沙 的数量和组成。
的砾石（滤水阻沙）；在填砾石顶部的
隔水层或不开采的含水层段，用粘土球
止水（防止水质不好的水渗入到井内以
破坏水源）。
井 壁 管
滤 水 管
沉淀管
2）筒井：直径大、形似圆筒的井。 优点：结构简单、施工容易、可就 地取材； 缺点：开采深度不大。 筒井由3部分组成： ①井台：筒井的地上部分，保护井 身、安放水泵和生产管理的作用； ②井筒：含水层以上的部分，视当 地岩层的坚固程度，部分或全部予 以衬砌加固； ③进水部分：埋藏在含水层高度范 围的部分，又称水筒。地下水通过 井壁进入井中。
河床变迁等的影响。
无坝渠首位置的选择：一般选择在灌区的上游，以减小坝
高，使灌区农田大部分能自流灌溉。设在河岸坚固、河床
较稳定、河流弯道的凹岸。
取水口宜设在凹岸中点的偏下游处，其距离弯道凹岸顶点
的距离为
L KB 4 R 1 B
式中：L 为引水口至弯道段凹岸顶点的距离(弧长，m)； K为系数，K＝0.6~1.0，一般取0.8；B为弯道水面宽度(m)； R为弯道段河槽中心线的曲率半径(m)。
第一节 灌区总体规划
基本任务： 论证建设农田灌溉设施的可行性，确定规划原则，通过技 术经济论证，选定最优规划方案，以达到重新调整当地水 资源在时间和空间的分布，改善农业生产条件的目的。
一、灌区总体规划的原则 （1）结合实际情况，根据灌溉水源的可供水量进行灌溉 工程的总体现划，力求单位水量达到最大的增产效益； （2）灌区总体布置应尽可能兼顾防洪、除涝、排渍、水 电、航运和工业、城市供水等各方面的要求； （3）按投资少、效益大的原则，选定灌溉工程方案； （4）灌区总体规划应考虑涉及到的各方面的问题； （5）灌区水资源的开发利用应符合全流域水利规划和保 护生态环境原则。
灌区的总体布置，根据当地具体条件和要求，从充分 发挥水资源的综合效益和改善生态环境出发，发展城乡供 水、航运、水面养殖、水力发电、旅游等。
三、水土资源平衡及环境影响与经济评价
1、水土资源平衡
灌区水土资源平衡分析，应根据水资源评价成果、土地利
用结构、作物种植结构、灌溉制度、灌溉用水量、灌区内
城乡和工矿企业用水量等进行综合分析和方案比较，并以
第五章 灌溉系统规划设计
参见教材第五、六、七章
灌区水利工程系统
灌溉沟道系统
排水沟道系统
1.灌溉渠道系统
① 渠首工程（教材第七 章）；
② 输、配水工程（教材第 六章）；
③ 田间工程（教材第五 章）。
（教材第八、第 九章）
第五章 主要内容
第一节 灌区总体规划 第二节 渠首工程（灌溉水源及取水方式） 第三节 输配水工程（灌溉渠道系统规划及管道系统） 第四节 田间工程 第五节 灌溉渠道流量计算和纵横断面设计
有坝渠首的布置形式根据对泥沙处理的不同，有如下两种：
①正面排沙、侧面引水 优点：布置和构造简单 施工方便，造价低 缺点：防沙效果差
②正面引水、侧面排沙 优点：防沙效果好
无坝取水
有坝取水 抽水取水
（3）抽水取水：河流水量丰富，但灌区位置较高，修建 自流引水工程困难或不经济时，可采取抽水取水方式。 优点：干渠工程量小； 缺点：增加了机电设备和管理费用。 （4）水库取水：当河流来水与灌溉用水不相适应，其流 量、水位均不能满足灌溉要求，必须在河流的适当地点修 建水库进行径流调节，以解决来水和用水间的矛盾。 实现途径：修建大坝，用来蓄水、提高水位。 优点：能充分利用河流资源； 缺点：工程量大，有库区淹没。
灌溉设计保证率的选定，将影响工程建筑物的规模、灌溉 面积、工程建设的投资。其选取太高或过低都是不太经济 的，应选定一个经济效益最优的保证率作为设计标准。
一般灌溉工程是根据当地水文条件和作物种植状况选 用灌溉设计保证率。
2、抗旱天数 抗旱天数是指农作物生长期间遇到连续干旱时，灌溉设施 能确保用水要求的天数。其反映了灌溉工程的抗旱能力。 抗旱天数的两种统计方法： ①连续无雨日数，即雨量小于2mm或3mm的天数； ②连续无透雨日数，即两次透雨的间隔天数。 确定抗旱天数时应进行经济比较： 抗旱天数过高，抗旱能力强，但工程规模大，投资多； 抗早天数过低，工程规模小，投资少，农作物易受旱灾。 合适的抗旱天数，要根据当地水资源条件、作物种类及经 济状况来确定。