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第五章灌溉渠道系统规划设计（一）第一节：灌区总体规划概述灌区组成：1水源2输、配水系统3排水系统4灌排建筑物5承泄区灌排系统一、灌区总体规划的原则根据灌区农业生产的特点、布局和发展要求以及灌溉水源的可供水量进行灌溉工程的总体规划：1、力求单位水量达到最大效益；2、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。切实做到旱、涝、碱综合治理；3、区域水土资源平衡和效益分析的基础上，选定适宜的灌溉工程方案。4、灌区水资源的开发利用应在符合全流域水利规划和保护生态环境原则的基础上，根据当地具体条件分别采取地表水、地下水并用；大、中、小并重，蓄、引、排相结合；渠、沟、井、塘、库联合运用以及其它合理的方式，充分利用当地水资源(包括回归水)，提高水的利用率。5、全面安排，分期实施，统筹兼顾，综合开发，因地制宜，保证实效二、灌区总体规划内容灌区总体布置应根据旱、涝、洪、渍、碱综合治理和水土资源合理利用的原则，对灌区水源工程、灌排渠系、灌排建筑物、承泄区、道路、林带、居民点、输电线路、通信线路、管理设施等进行合理布置，绘制灌区总体布置图。1.灌区防洪规划灌区防洪工程是灌区总体布置的重要组成部分。灌区应按照蓄泄兼筹和因地制宜的原则，选定防洪标准，做好防洪工程设计，并将防洪工程纳入灌区的总体布置。2.灌排渠系规划灌溉系统和排水系统的布置应协调一致，满足灌溉和排涝要求，有效地控制地下水位，防止土壤盐碱化或沼泽化。3.灌溉方式确定适宜的灌溉方式不仅可以保证田间灌水均匀，而且可以节约用水，有利于保持土壤结构和肥力。正确选用灌溉方式是进行合理灌溉，保证作物高产的重要环节。各种灌溉方式都有一定的适用范围，应区分不同的情况合理选定。4.灌区道路、林带与居民点的规划布置灌区道路的规划布置应尽量与灌排系统的布置相协调，与田间工程的规划布置相一致；灌区林带的规划布置，应充分利用渠、沟外坡、塘边、路旁的一切空地种植树木，绿化环境，但不应在渠、沟内坡上植树；灌区居民点的规划布置，应服从灌区总体规划要求，选择在地基坚实、地势较高，水源条件较好和交通方便的地点，居民点宜按原有的自然村进行改建。灌区的输电线路和通信线路选线布置应符合灌区总体布置的需要三、水土资源平衡及环境影响与经济评价1.水土资源平衡(balanceofsoilandwaterresources)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，择优选用，并以此确定灌排工程规模；井渠结合灌区引用地表水和开采地下水的比例，应符合水土资源平衡要求并满足地下水动态平衡和防治土壤盐碱化、沼泽化的要求。2.环境影响评价(environmentalevaluation)从环境角度论证灌排工程建设的可行性，并对可能产生的不利影响提出相应的对策及环境保护措施。3.经济评价(economicevaluation)灌排工程的经济评价应包括国民经济评价和财务评价。国民经济评价应在估算灌区工程投资费用和效益的基础上，提出经济评价指标计算成果，评价工程的合理性。财务评价应在估算财务投资、年运行费用和财务效益的基础上，提出财务评价指标计算成果，测算财务盈利能力和还贷能力，评价工程项目财务可行性；并根据国家的农业水费政策，进行水费核算，提出水费计收的管理办法。四、灌溉设计标准(irrigationdesigningcriteria)灌溉设计标准以灌溉设计保证率或抗旱天数进行设计。1.灌溉设计保证率(dependabilityofirrigationdesigning)灌溉设计保证率是指灌区灌溉用水量在多年期间能够得到充分满足的机率，一般用设计灌溉用水量全部获得满足的年数占计算总年数的百分率表示。即设水源供给灌溉用水的数量大于或等于灌区灌溉用水量的年份为m年，计算系列的总年数为n，灌溉保证率可用下列公式计算：一般灌溉工程是根据当地水文条件和作物种植状况拟定。%1001nmp作物的需水主要有两部分来源,一是降雨,二是灌溉。即：ET设=w引设+p雨设在一定的需水量情况下，灌溉引水与降雨是互为消长的，即降雨越多，引水就越少。在设计灌溉保证率一定的情况下，引水的多少就取决于降雨的多少，而降雨的多少是与设计降雨的频率有关，频率越高，对应的降雨量越小，需要引水就越多。在工程规模确定以后，设计引水能力就一定，此时的灌溉保证率就等于设计降雨频率。因此，设计灌溉保证率可按设计降雨频率确定。灌溉保证率与引水量、降雨频率的关系保证率越高，需引用的水越多，工程量越大。P雨pET设=w引设+p雨设w引设1p雨设1P设1P设2w引设2p雨设2灌溉设计保证率标准参考值灌水方法地区作物种类灌溉设计保证率%地面灌溉干旱地区或水资源紧缺地区以旱作为主50-75以水稻为主70-80半干旱、半湿润地区或水资源不稳定地区以旱作为主70-80以水稻为主75-80湿润地区或水资源丰富地区以旱作为主75-80以水稻为主80-95喷灌、微灌各类地区各类作物85-952.抗旱天数(daysofdroughtresistance)抗旱天数是中国灌溉工程设计标准的表达方式之一，它反映了灌溉工程的抗旱能力。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。这种灌溉工程设计标准适用于我国南方丘陵水稻区以当地水源为主的小型灌区。以抗旱天数为标准设计灌溉工程时，旱作物和单季稻灌区抗旱天数可为30-50d，双季稻灌区抗旱天数可为50—70d。抗旱天数有两种不同的统计方法：一是指连续无雨日数，有些省规定日雨量小于2mm或3mm为无雨日，有的省则以日降雨量小于5mm为无雨日；二是指连续无透雨日数，即两次透雨的间隔日数。第二节、水源与灌溉取水方式灌溉取水方式，随水源类型、水位和水量的状况而定。利用地面径流灌溉，可以有各种不同的取水方式，如无坝引水、有坝引水、抽水取水、水库取水等；利用地下水灌溉，则需打井或修建其它集水工程(一)无坝引水应用条件：河流流量、水位均满足灌区取水要求；即：Q1≤30%Q0；H1＜H0Q1、H1分别为渠首取水流量和设计水位；Q0、H0分别为河流流量和水位。一、地表水取水方式组成：进水闸、冲沙闸、导流堤导流堤进水闸冲沙闸有坝引水枢纽主要由拦河坝(闸)、进水闸、冲沙闸及防洪堤等建筑物组成。(二)有坝(低坝)引水都江堰工程示意图(三)抽水取水(四)水库取水由于不同地区地质、地貌和水文地质条件不同，地下水开采利用的方式和取水建筑物的形式也不相同。根据不同的开采条件，大致可分为垂直取水建筑物、水平取水建筑物和双向取水建筑物三大类。二、地下水取水建筑物(一)垂直取水建筑物1.管井管井既可以开采承压水，也可以开采浅层水。井径多取200-300mm，也有300-500mm的管井。井深为50-200m。2.筒井筒井多用于开采浅层水，其深度为6-50m，井经为1-2m，也有3-4m的井经。(二)水平采水工程▽1.坎儿井2.截潜流工程(三)双向取水建筑物辐射井第三节：灌溉渠道系统的规划布置一、灌溉渠系的组成灌溉系统是从水源取水并将其输送、分配到田间的工程设施。一个完整的灌溉系统主要包括渠首取水建筑物、各级输水和配水渠道、渠系建筑物和田间渠系工程。本节主要介绍灌溉渠道的规划布置，排水工程在其它部分介绍，这里只是涉及到时讲一下。1、输、配水渠道系统渠系一般分干、支、斗、农四级固定渠道，灌区复杂时可加分为总干、分干、分支等，灌区较小时也可少于四级。干渠主要是起输水作用，支、斗渠主要分配给用户水量，起配水作用，农渠是最末一级固定渠道2、田间工程农渠以下的毛渠、灌水沟、畦，分水口及量水设施等均属田间工程，主要发挥调节农田水分状况的作用。排水系统、田间道路、土地平整等也是田间工程。3、灌溉渠系建筑物分水闸：在上下级渠道之间，控制和调节向下级渠道配水。节制闸：建在渠道上，用于抬高上游水位作用。泄水闸：在重要渠段上游设置泄水闸,与节制闸配合使用,排出多余水量。渡槽：用于渠道穿越河沟、道路，或填方工程太大的地段。节制闸分水闸跌水、陡坡：当渠道坡度较大时，为防止冲刷，把渠道分成两段设计，中间的衔接建筑物为陡坡或跌水。跌差较小时用跌水，较大时用陡坡。倒虹吸：渠道通过道路或河沟，渠底低于路面，用压力管道代替渠道即为倒虹吸。涵洞：渠道通过道路，流量小，水位低于路面，用管道代替渠道穿越道路。桥梁：渠道与道路交叉，水面低于道路，流量较大时采用桥梁交叉。无压力管道有压力管道巴谢尔槽：量水堰：量水建筑物二、灌溉渠道规划布置原则根据地形、地质、水源及原有设施，遵循以下原则：（1）充分利用水土资源：扩大灌溉面积、自流灌溉（2）由土地利用规划和农业区划紧密结合，适当照顾行政区划：可将灌区划分若干分区，并分区规划；与公路、机耕道、林带等统一规划，全面安排。（3）与灌区排水沟布置结合，统一布局：灌排分开，各成系统，互不干扰；渠系布置不切断排水出路，尽量不打乱原有天然排水系统，平原区渠道布置往往要服从排水沟的布置。（4）尽量使总的工程量和工程费用最小：为此，要对骨干渠道和规模较大的渠系建筑物进行必要的方案比较，从中选优。（5）确保渠道安全可靠：尽量选择地质条件好地方布线；在山区，渠道尽量不沿河溪修建，以免洪冲毁；在骨干渠道上修建必要的泄洪闸，防止渠道发生溢流造成渠道毁坏。（6）干、支渠道的布置应注意发挥原有的水利设施的作用。山区可以建立蓄、引、提结合的水利系统；干旱、半干旱平原区可发展井渠结合灌溉系统。（7）要考虑综合利用，尽量满足其它国民经济部门的要求：航运、居民供水、发电等。三、干、支渠的规划布置——灌排系统的典型布置形式按照地形条件，灌区大致可分为三种类型：山区、丘陵区型灌区平原型灌区圩垸型（滩地、三角洲）灌区1、山区、丘陵区型灌区特点：地形复杂、岗冲交错、起伏剧烈、坡度较陡；耕地多为坡地或梯田，分布分散，高程较高，须从上游长距离引水灌溉；渠道弯曲、渠线较长，比降平缓，挖填方多，受地形影响大、工程量大，稳定性差，渗漏严重，多与山塘相连，形成长藤结瓜式的水利系统。遵循原则：高水高用低水低用典型模式：长藤结瓜（1）沿等高线布置干渠沿灌区上部的边缘布置，支渠从干渠的一侧引出,为单向控制。这种布置形式的地形条件，一般位于分水岭和山溪或河流之间，呈狭长形，地面等高线大致与河流方向平行，灌区内的山溪、河流常用作排水干、支沟道平行等高线布置（2）沿分水岭布置干渠沿灌区内的主要地面岗脊线布置，走向大致与等高线垂直，干渠比降视地面坡度而定。支渠从干渠两侧分出，为双向控制。沿分水岭布置2、平原型灌区特点：多位于河流的中、下游，地形平坦开阔，有大片的耕地，但因地理条件和洪、涝、旱、渍、碱等不同而有不同的灌排布置形式。（1）山前平原型（山麓平原）：靠近山麓、地势较高、排水较好，渍涝威胁小，干旱突出。地面水源较好时尽量发展地面灌溉，地下水源较好时，也可发展井灌，实行井渠结合。在地下水源有保障，不需要沟渠蓄水时，可进行灌、排分开的自流灌排。模式：井渠结合自流灌排平行等高线布置（2）冲积平原型：地面坡度平缓，地下水位较高，涝碱威胁较大，如华北、淮北平原。在水源条件好地地区，采用灌排分开布置，为防止盐碱化，利用排水沟降低地下水位；在水源较差地区，可利用渠道进行蓄水备用，并利用好潜层地下水，发展井渠结合灌溉系统。也可适当引用外来水。模式：深沟蓄排井渠结合垂直等高线布置3、圩垸型（滩地、三角洲）灌区分布在沿江沿湖滩地和三角洲地区，地势平坦低洼，多河湖港汊，水网密集。有时汛期外河水位高于两岸农田，无法自流外排，存在外洪内涝威胁，影响作物生长。降雨不均也存在干旱。因防止外江内流，多建有圩堤，形成圩垸。除涝和控制地下水位是主要问题，实行内外水分开，高低水分排，以排为主、兼顾灌溉、排灌分家、各成系统。在北方地区，要结合蓄水，可采用排、灌、蓄相结合的深沟河网系统；在南方地区，采用机排机灌方式，控制地下水位。沿圩堤布置圩垸地势平整，便于沟渠布置，可考虑机耕和园田化要求，便于管理。典型模式：形成圩垸高水高排低水低排灌排分开四、斗、农渠的规划布置