农田水利课件第三章灌溉系统.ppt

1、第三章灌溉系统第三章灌溉系统 本节要点本节要点灌溉系统的内涵及组成 地下水资源的类型及各自特点 地表取水的方式及各自特点与适用条件 管井与大口井的组成 灌溉设计保证率与抗旱天数 渠道灌溉系统管道灌溉系统管道灌溉系统灌溉灌溉系统系统(irrigation system)灌溉系统是指从灌溉系统是指从水源取水水源取水、通过渠道（管道）通过渠道（管道）及其附属建筑物（管件）向农田供水及其附属建筑物（管件）向农田供水、经由经由田间工程进行农田灌水田间工程进行农田灌水的工程系统的工程系统水源工程水源工程输配水工程输配水工程田间工程田间工程第一节第一节 水源工程水源工程一、灌溉水源一、灌溉水源（一）灌溉水源

2、（一）灌溉水源(water resources for irrigation)灌溉水源是指天然资源中可用于灌溉的水体，有地面水和地下水两种形式，地面水是主要形式。地面水包括河川、湖泊径流、以及在汇流过程中拦蓄起来的地面径流。地下水一般是指，潜水又称浅层地下水，补给来源为大气降雨，埋藏较浅，便于开采。再生水（二）地下水资源类型与特点（二）地下水资源类型与特点平原地区地平原地区地下水分布图下水分布图二、地下水资源类型与特点二、地下水资源类型与特点 孔隙水孔隙水(pore water)存在于松散岩层孔隙中的地下水，分为潜水和层间水潜水（Shallow water）地表以下第一个稳定的隔水层以上含水层

3、中的地下水特点：具有自由水面，主要补给来源大气降水大气降水也可地表水补给，水位、水量取决气候条件和水文状况雨季潜水位上升，旱季潜水位下降潜水位的埋藏分布与补给区是基本一致的孔隙水孔隙水层间水：埋藏于两个隔水层之间的地下水，分无压层间水和有压层间水无压层间水：在两个隔水层之间的含水层内，如重力水未完全充满，地下水仍具有与潜水相通的自由水面，地下水的运动性质与潜水完全相同有压层间水：在含水层完全充满水，并在压力水头作用下，使上下隔水层都承受压力的层间水补给区和分布区并不一致压力水头取决于补给区的地面高程与排泄区的高程裂隙水裂隙水(fissure water)地壳上坚硬的岩层亦称基岩，基岩在其发育的

4、过程中由于风化作用、构造作用或成岩作用形成了纵横交错的裂隙，贮存和贮存和 运动在基岩裂隙中的地运动在基岩裂隙中的地下水称裂隙水下水称裂隙水裂隙水可能是有压的承压水，也可能是无压的潜裂隙水可能是有压的承压水，也可能是无压的潜水水，这主要视补给、排泄条件和岩层的构造而定 溶洞水溶洞水(cavern water)由于水的作用，使石灰岩，白云岩等可溶性岩层受到侵蚀，并溶蚀成宽大的裂隙和体积不等的洞穴。埋藏在这些洞穴中的水，叫做溶洞水溶洞水有承压的，也有无压的，它多数受大气降水补给，因而其水量大小随季节而变。裂隙水和溶洞水是岩石地层地下水源的主要形式 地下水分布地下水分布山前冲积洪积扇和平原地区山前冲积

5、洪积扇和平原地区山区、基岩裸露山区、基岩裸露山区丘陵及黄土塬边沟谷处山区丘陵及黄土塬边沟谷处泉可分为泉可分为两大类两大类排泄承压水的水流具有一定压力能自动喷出者排泄承压水的水流具有一定压力能自动喷出者称为称为排泄潜水者称为排泄潜水者称为泉的示意图泉的示意图二、地表取水工程二、地表取水工程（一）无坝取水方式（一）无坝取水方式 条件：水位、流量满足灌溉要求 特点：引水口一般距灌区较远，引水干渠常有可能遇到难工险段 组成：进水闸、冲沙闸和导流堤（一）无坝取水方式（一）无坝取水方式(intake without dam)都都江江堰堰（二）有坝取水方式（二）有坝取水方式(intake with dam)

6、条件：河流水源虽较丰富，但水位较低特点：引水口距灌区较近，可缩短干渠线路长度，减少工程量，便于枯水期引水，但是增加了拦河坝工程组成：拦河坝（闸）、进水闸、冲沙闸及防洪堤（二）有坝取水方式（二）有坝取水方式（二）有坝取水方式（二）有坝取水方式（二）有坝取水方式（二）有坝取水方式进水闸滚水坝冲沙闸导流堤河流 拦河坝拦河坝拦截河道，抬高水位，以满足灌溉引水的要求，汛期则在溢流坝顶溢流，宣泄河道洪水；坝顶应有足够的溢洪宽度；在高度增长受到限制或上游不允许壅水过高时，可降低坝顶高程，改为带闸门的溢流坝或拦河闸，以增加泄洪能力。进水闸进水闸河流进水闸防洪堤冲沙闸溢流坝进水闸冲 沙 闸引渠河流溢 流 坝 冲

7、沙闸、防洪堤冲沙闸、防洪堤冲沙闸是多沙河流低坝引水枢纽中不可缺少的组成部分，它的过水能力一般应大于进水闸的过水能力冲沙闸底板高程应 低于进水闸底板高程，以保证较好的冲沙效果为减少拦河坝上游的淹没损失，在洪水期保护上游城镇、交通的安全，可在拦河坝上游沿河修筑防洪堤（三）抽水取水方式（三）抽水取水方式(intake with pump)条件条件 河流水量比较丰富，但灌区位置较高，修建其他自流引水工程困难或不经济时 特点特点 干渠工程量小，但增加了机电设备和年管理费（四）水库取水方式（四）水库取水方式 (intake with reservoir)条件条件 河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时，必须

8、在河流的适当地点修建水库进行径流调节特点特点 充分利用河流水资源，利用率高于其他取水方式；工程较大，且有相应的库区淹没损失 五、多种结合的灌溉系统五、多种结合的灌溉系统 三、地下取水工程三、地下取水工程（一）垂直取水工程（一）垂直取水工程在开采利用地下水中应用最广泛的取水建筑物，它不仅适用于开采深层承压水，也是开采浅层水的有效形式；由于水井结构主要是由一系列井管组成，故称为管井。当管井穿透整个含水层时，称为完整井完整井，穿透部分含水层时，称为非完整井；非完整井；由于管井出水量较大，一般采用机械提水，故通常也称为机井。管井管井 管井结构管井结构井壁管（实管）井壁管（实管）滤水管（花管）滤水管（花

9、管）沉淀管沉淀管井台井台 井径井径 300实管25.010.088.0地层厚度(m)层底深度(m)78.0地质-水文地质描述(m)（1：500）钻孔结构及地层柱状图及规格下管深度黑色砂岩,结构致密,不含水.沉砂管花管5.053.0第三系17.048.06.031.015.525.0花管黑色砂岩,比较硬.实管灰白色砂岩,结构松散,粗砂为主.褐色砂岩,比较硬.灰白色砂岩,结构松散,中砂为主,石英成分较多,含水.50第四系9.512.02.52.52030粗砂和砾石为主,粒径2-6mm,含水.灰白砂岩,结构致密,以粉沙胶结,硬度不大.14-17动水位12-11静水位表土0.5、粘土2.030020井

10、台机机井井剖剖面面图图（一）垂直取水工程（一）垂直取水工程：大口径的取水建筑物，由于其直径较大，一般为12m，有的地区达到34m，最大至12m又称大口井又称大口井，多用砖石等材料衬砌，有的采用预制混凝土管作井筒筒井具有结构简单、检修容易、能就地取材等优筒井具有结构简单、检修容易、能就地取材等优点；但由于口径太大，并不宜过深点；但由于口径太大，并不宜过深筒井多用于开采浅层地下水，其深度一般为6 20m，深者达30m左右筒井结构筒井结构 井台 筒井的地上部分，筒井的地上部分，起保护井身，安放提水机起保护井身，安放提水机械和生产管理之用；械和生产管理之用；井筒 亦称旱筒，是含水层亦称旱筒，是含水层以

11、上的部分；以上的部分；进水部分 埋藏在含水层埋藏在含水层的部分，亦称水筒，是筒的部分，亦称水筒，是筒井中最主要的组成部分。井中最主要的组成部分。（二）水平取水工程（二）水平取水工程 坎儿井坎儿井（二）水平取水工程（二）水平取水工程新疆地区山前洪积冲积扇下部和冲积平原新疆地区山前洪积冲积扇下部和冲积平原由地下廊道和立井组成由地下廊道和立井组成地下廊道起潜流和输水作用；廊道底部高于地下水位地下廊道起潜流和输水作用；廊道底部高于地下水位部分，起输水作用，低于地下水位部分，起集水作用部分，起输水作用，低于地下水位部分，起集水作用立井与地面垂直，起立井与地面垂直，起出土和通风作用出土和通风作用；立井由数

12、十到；立井由数十到百余个组成，坎儿井下游与引水渠相接，可自流灌溉百余个组成，坎儿井下游与引水渠相接，可自流灌溉（二）水平取水工程（二）水平取水工程埋在地下水较低水位以下的水平集水管道埋在地下水较低水位以下的水平集水管道卧管井在地下水位高的沼泽化和盐渍化地块上，可卧管井在地下水位高的沼泽化和盐渍化地块上，可起暗管排水作用，抗旱具有一定的局限性起暗管排水作用，抗旱具有一定的局限性集水管道与提水竖井相通，地下水渗入水平集水管，集水管道与提水竖井相通，地下水渗入水平集水管，流到竖井，可用水泵提取灌溉流到竖井，可用水泵提取灌溉为增加卧管井的出水量，集水管埋置深度应在地下为增加卧管井的出水量，集水管埋置深

13、度应在地下水位水位最低水位以下最低水位以下23m；集水管；集水管长度长度100m左右左右，间距间距300400m（二）水平取水工程（二）水平取水工程在山麓地区，许多中、小河流，由于沙砾、卵在山麓地区，许多中、小河流，由于沙砾、卵石的长期沉积，河床渗漏严重，除洪水季节外，石的长期沉积，河床渗漏严重，除洪水季节外，平时河中水量很小，大部分水量经地下沙石层平时河中水量很小，大部分水量经地下沙石层潜伏流走，在干旱季节，河床往往处于干涸状潜伏流走，在干旱季节，河床往往处于干涸状态；态；在河床中筑在河床中筑地下坝（截水墙地下坝（截水墙），拦截地下潜流，），拦截地下潜流，即称即称截潜流工程；截潜流工程；也称

14、也称“干河取水干河取水”或或“地下拦河坝地下拦河坝”工程工程。截潜流工程截潜流工程（三）双向取水工程（三）双向取水工程水平和垂直两个方向取水；水平和垂直两个方向取水；在大口井动水位以下，穿透井壁，按径向沿四周在大口井动水位以下，穿透井壁，按径向沿四周含水层安设水平集水管道，以扩大井的进水面积。含水层安设水平集水管道，以扩大井的进水面积。由于这些水平集水管呈辐射状，称为由于这些水平集水管呈辐射状，称为辐射井；辐射井；辐射的作用在于在于集取地下水。也把辐射井中辐射的作用在于在于集取地下水。也把辐射井中的大口竖井叫做的大口竖井叫做“集水井集水井”；辐射管均匀布设，数量为辐射管均匀布设，数量为38个，

15、集水井直径一个，集水井直径一般为般为3m。辐射井辐射井（四）水利计算（四）水利计算 （一）（一）灌溉设计标准灌溉设计标准 灌溉设计保证率 灌溉设计保证率是指灌区用水量在多年期间能是指灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的机率够得到充分满足的机率，一般以正常供水的年数或供水不 破坏的年数占总年数的百分数表示 P灌溉设计保证率，%m灌溉设施能保证正常供水的年数 n灌溉设施供水的总年数 灌溉设计保证率（表）灌溉设计保证率（表）地区作物种类灌溉设计保证率（%）缺水地区以旱作物为主5075以水稻为主7080丰水地区以旱作物为主7080以水稻为主7595抗旱天数抗旱天数是指灌溉设施在无降雨情况下能满足作物需水是指灌溉设施在无降雨情况下能满足作物需水要求的天数；要求的天数；它反映了灌溉设施的抗旱能力，是灌溉设计标准的一种表达方式；旱作物和单季稻灌区抗旱天数可为3050天天,双季稻灌区抗旱天数可为5070天；天；我国小型灌区和农田基本建设规划设计，多以抗旱天数作为设计标准。请批评指正！