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        農(nóng)業(yè)灌溉水源工程類型與取水方式的選擇

        2013-11-08 08:20:32孫秀芹
        黑龍江水利科技 2013年2期

        孫秀芹

        (樺川縣江川農(nóng)場(chǎng)水務(wù)局,黑龍江樺川154302)

        1 灌溉水源

        灌溉水源是可以用于灌溉的水資源,主要有地表水和地下水兩類。地表水包括河川徑流和匯流過程中攔蓄起來(lái)的地面徑流;地下水主要是指可以用于灌溉的淺層地下水。地表水是主要的灌溉水源,我國(guó)灌溉面積中有70%以上是以地表水為水源進(jìn)行灌溉的[1]。

        1.1 河川徑流

        河川徑流是指江河、湖泊中的水體。它的集雨面積主要在灌區(qū)以外,水量大,含鹽量小,含沙量較多,是我國(guó)大中型灌區(qū)的主要水源,也可滿足發(fā)電、航運(yùn)和供水等部門的用水要求。

        1.2 當(dāng)?shù)氐孛鎻搅?/h3>

        當(dāng)?shù)氐孛鎻搅魇侵赣捎诋?dāng)?shù)亟涤晁a(chǎn)生的徑流,如小河、溝溪和塘堰中的水。它的集雨面積主要在灌區(qū)附近,受當(dāng)?shù)貤l件的影響很大,是小型灌區(qū)的主要水源。

        我國(guó)南方地區(qū)降雨量大,利用當(dāng)?shù)氐孛鎻搅靼l(fā)展灌溉十分普遍;北方地區(qū)降雨量小,時(shí)空分布不均,采用工程措施攔蓄當(dāng)?shù)氐孛鎻搅饔糜诠喔纫卜浅V泛。

        1.3 地下水

        地下水一般指埋藏在地面下的潛水和層間水。它是小型灌溉工程的主要水源之一。

        我國(guó)利用地下水進(jìn)行灌溉已有悠久的歷史,特別是在地表水缺乏而地下水豐富的地區(qū),開發(fā)利用地下水進(jìn)行灌溉尤為重要。

        灌溉要求水源有足夠高的水位,以便能夠自流引水或使來(lái)水高度和提水揚(yáng)程最小。在水量方面,水源的來(lái)水過程應(yīng)滿足灌溉用水過程,以便盡量減小調(diào)蓄水量。

        當(dāng)水源的天然狀況不能滿足灌溉用水要求時(shí),應(yīng)采取工程措施,調(diào)節(jié)水源的水位和水量,使之滿足灌溉用水的需要[2-3]。

        2 灌溉取水方式

        不同的灌溉水源,相應(yīng)的灌溉取水方式也不相同。地下水資源豐富的地區(qū)可以打井灌溉;以地表水為灌溉水源時(shí),按水源條件和灌區(qū)的相對(duì)位置,可分為引水灌溉、蓄水灌溉、提水灌溉和蓄、引、提結(jié)合灌溉等幾種方式[4]。以河流為灌溉水源的取水方式,見圖1。

        圖1 河流水源取水方式示意圖

        2.1 引水灌溉

        引水灌溉是當(dāng)河流水量豐富,不經(jīng)調(diào)蓄即能滿足灌溉用水要求時(shí),在河道的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)(如圖1中的A,B處)修建引水建筑物,引河水自流灌溉農(nóng)田的一種取水方式。引水灌溉有無(wú)壩引水和有壩引水兩種[5]。

        2.1.1 無(wú)壩引水

        當(dāng)河流估水時(shí)期的水位和流量都能滿足自流灌溉要求時(shí),可在河岸上選擇適宜的地點(diǎn)修建進(jìn)水閘、引河水自流灌溉農(nóng)田。

        在丘陵山區(qū),灌區(qū)位置較高,近處河流水位較低,不能滿足自流灌溉要求的水位時(shí),可自河流上游水位較高地點(diǎn)引水,以取得自流灌溉要求的水位高程。

        無(wú)壩取水具有工程簡(jiǎn)單、投資較少、施工容易、工期較短等優(yōu)點(diǎn),但不能控制河流的水位和流量,枯水期引水保證率低,且取水口往往距灌區(qū)較遠(yuǎn),需要修建較長(zhǎng)的干渠和較多的渠系建筑物,還可能引入大量泥沙,淤積取水口和渠道,從而影響正常引水。

        大壩引水的取水門應(yīng)布置在河床堅(jiān)固、河流回岸中點(diǎn)偏下游處,以利用彎道橫向環(huán)流作用,使主流靠近取水門以引取表層清水,防止泥沙淤積渠口和進(jìn)入渠道。在較大的河流上,為保證主流穩(wěn)定、減少泥沙入渠,一般認(rèn)為引水流量不應(yīng)超過河流枯水流量的30%。

        無(wú)壩引水渠首一般由進(jìn)水閘、沖沙閘和導(dǎo)流堤3部分組成。進(jìn)水閘用以控制入渠流量,其中心線與河流主流方向的夾角一般為30°~40°,以使入渠水流順暢和引水量較大;其底板高程可與閘后渠底齊平或稍高,但必須高出閘前河底高程1~2 m,以防止河流中的推移入渠;閘頂高程應(yīng)高于閘前河流最高洪水位。沖沙閘用以沖刷淤積在進(jìn)水閘前的泥沙,其底板高程應(yīng)低于進(jìn)水閘底板高程。導(dǎo)流堤一般在中小河流中修建,平時(shí)導(dǎo)流引水與防沙,枯水期攔截河水,確保引水入渠。

        2.1.2 有壩取水

        河流流量能滿足灌溉引水要求,但水位略低于渠首引水要求的水位,這時(shí)可在河流上修建壅水建筑物(低壩或攔河閘),抬高水位,以滿足自流引水灌溉的要求。在灌區(qū)位置已定時(shí),有壩取水比無(wú)壩取水增加了攔河壩(閘)工程,但卻縮短了干渠長(zhǎng)度,減少了渠道工程量,而且引水可靠,利于沖沙。有些山丘地區(qū),豐水季節(jié)流量大,水位也夠;而枯水季節(jié)則引水困難,為保證枯水期引水,也需要修建臨時(shí)性低壩,以攔河、引水、抗旱。

        有壩引水樞紐主要由溢流壩、進(jìn)水閘、沖沙閘以及防洪堤等建筑物組成,見圖2所示。溢流壩用以攔截河水,拍高水位,并從壩頂宣泄河道多余的水量及汛期洪水,壩長(zhǎng)要滿足泄洪要求,壩高一般為3~8 m。進(jìn)水閘位于壩端河岸上,用以控制入渠流量。沖沙閘用以沖沙,防止泥沙入渠,是多泥沙河流低壩引水樞紐中不可缺少的組成部分,其過水能力一般應(yīng)大于進(jìn)水閘的過水能力,而底板高程則應(yīng)低于進(jìn)水閘的底板高程,以便在進(jìn)水閘前形成沖沙槽,取得良好的沖沙效果。防洪堤是為了減少大壩上游的淹沒損失,洪水期間保護(hù)上游城鎮(zhèn)和交通的安全,一般是在溢流壩上游沿河岸修建。此外,若有通航、放木和發(fā)電等綜合利用要求時(shí),尚需設(shè)置船閘、魚道、筏道和電站等建筑物。

        圖2 有壩引水樞紐示意圖

        2.2 蓄水灌溉

        蓄水灌溉是利用蓄水設(shè)施調(diào)節(jié)河川徑流灌溉農(nóng)田的一種引水方式。當(dāng)河流的天然來(lái)水流量過程不能滿足灌區(qū)的灌溉用水流量過程時(shí),可在河流的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建水庫(kù)或塘堰等蓄水工程,調(diào)節(jié)河流的來(lái)水過程,以解決來(lái)水和用水之間的矛盾。

        水庫(kù)蓄水一般可兼顧防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水和養(yǎng)殖等方面的要求,為綜合利用河流水資源創(chuàng)造了條件,水庫(kù)樞紐一般由擋水建筑物、泄水建筑物和取水建筑物組成。水庫(kù)樞紐工程量大,庫(kù)區(qū)池?fù)p失較多,對(duì)庫(kù)區(qū)和壩址處的地形、地質(zhì)條件要求較高,因此,必須認(rèn)真選擇好庫(kù)址和壩址。

        在管理運(yùn)用中,應(yīng)合理地進(jìn)行調(diào)度,積極地發(fā)展多種經(jīng)營(yíng),以充分發(fā)揮單位水體的效益塘堰是小型的蓄水工程,主要攔蓄當(dāng)?shù)氐孛鎻搅鳎话阌猩教梁推教羶深?山坡地上或山?jīng)_間筑壩蓄水所形成的塘叫山塘;在平緩地帶挖坑筑堤蓄水所形成的塘叫平塘。塘堰工程規(guī)模小,技術(shù)簡(jiǎn)單,群眾易辦,對(duì)地形、地質(zhì)條件要求較低。雖然單個(gè)塘堰的蓄水能力不大,但由于數(shù)量眾多,總的蓄水能力還是很大的。為了提高塘堰的復(fù)蓄次數(shù)及調(diào)蓄能力,可將塘堰用輸水渠道與其他水源工程聯(lián)結(jié)起來(lái),形成大中小、引堤相結(jié)合的灌溉系統(tǒng)。

        2.3 提水灌溉

        河流水量豐富,而灌區(qū)位置較高,河流水位和灌溉要求水位相差較大,修建自流引水工程困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí),可在灌區(qū)附近的河流岸邊修建抽水站,提水灌溉農(nóng)田。由于它無(wú)需修建大型擋水或引水建筑物,受水源、地形、地質(zhì)等條件的限制較少,且具有機(jī)動(dòng)靈活,一次投資少,成本回收快等優(yōu)點(diǎn),特別適用于噴灌、滴灌和低壓管道輸水灌溉等節(jié)水灌溉系統(tǒng),增加了機(jī)電設(shè)備、廠房和管道等建筑物,需要消耗能源,運(yùn)行管理費(fèi)用較高。

        3 結(jié)語(yǔ)

        以上幾種取水方式,除單獨(dú)使用外,有時(shí)還可以根據(jù)情況綜合使用多種取水方式,引取多種水源,形成蓄、引、提結(jié)合的灌溉系統(tǒng)。如水庫(kù)取水時(shí),可利用流入原河道的發(fā)電尾水在下游適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建空水壩,抬高后引入渠道,以充分利用水庫(kù)水量及庫(kù)壩間徑流。

        [1]高峰.大寧縣割麥提水工程水源地覆蓋層取水方式分析[J]. 山西水利科技,2011(03):84-86.

        [2]哈永毅.青銅峽河西灌區(qū)渠道水量調(diào)度[J].水利水電技術(shù),1995(04):25-28.

        [3]常炳炎.黑河水量調(diào)度的技術(shù)實(shí)踐與效果[J].水利水電技術(shù),2003(01):41-43.

        [4]王松筠,夏遠(yuǎn)景.河床淺層地下水取水形式的探討[J].黑龍江水利科技,2005,33(1):52.

        [5]王錫東,吳慶波,王錫杰.淺談取水口水流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及選擇[J]. 黑龍江水利科技,2001,29(3):130.

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