农业灌溉水源工程类型与取水方式的选择

2013-11-08孙秀芹

黑龙江水利科技 2013年2期

关键词：进水闸蓄水水源

孙秀芹

(桦川县江川农场水务局，黑龙江桦川154302)

1 灌溉水源

灌溉水源是可以用于灌溉的水资源，主要有地表水和地下水两类。地表水包括河川径流和汇流过程中拦蓄起来的地面径流;地下水主要是指可以用于灌溉的浅层地下水。地表水是主要的灌溉水源，我国灌溉面积中有70%以上是以地表水为水源进行灌溉的［1］。

1.1 河川径流

河川径流是指江河、湖泊中的水体。它的集雨面积主要在灌区以外，水量大，含盐量小，含沙量较多，是我国大中型灌区的主要水源，也可满足发电、航运和供水等部门的用水要求。

1.2 当地地面径流

当地地面径流是指由于当地降雨所产生的径流，如小河、沟溪和塘堰中的水。它的集雨面积主要在灌区附近，受当地条件的影响很大，是小型灌区的主要水源。

我国南方地区降雨量大，利用当地地面径流发展灌溉十分普遍;北方地区降雨量小，时空分布不均，采用工程措施拦蓄当地地面径流用于灌溉也非常广泛。

1.3 地下水

地下水一般指埋藏在地面下的潜水和层间水。它是小型灌溉工程的主要水源之一。

我国利用地下水进行灌溉已有悠久的历史，特别是在地表水缺乏而地下水丰富的地区，开发利用地下水进行灌溉尤为重要。

灌溉要求水源有足够高的水位，以便能够自流引水或使来水高度和提水扬程最小。在水量方面，水源的来水过程应满足灌溉用水过程，以便尽量减小调蓄水量。

当水源的天然状况不能满足灌溉用水要求时，应采取工程措施，调节水源的水位和水量，使之满足灌溉用水的需要［2-3］。

2 灌溉取水方式

不同的灌溉水源，相应的灌溉取水方式也不相同。地下水资源丰富的地区可以打井灌溉;以地表水为灌溉水源时，按水源条件和灌区的相对位置，可分为引水灌溉、蓄水灌溉、提水灌溉和蓄、引、提结合灌溉等几种方式［4］。以河流为灌溉水源的取水方式，见图1。

图1 河流水源取水方式示意图

2.1 引水灌溉

引水灌溉是当河流水量丰富，不经调蓄即能满足灌溉用水要求时，在河道的适当地点(如图1中的A，B处)修建引水建筑物，引河水自流灌溉农田的一种取水方式。引水灌溉有无坝引水和有坝引水两种［5］。

2.1.1 无坝引水

当河流估水时期的水位和流量都能满足自流灌溉要求时，可在河岸上选择适宜的地点修建进水闸、引河水自流灌溉农田。

在丘陵山区，灌区位置较高，近处河流水位较低，不能满足自流灌溉要求的水位时，可自河流上游水位较高地点引水，以取得自流灌溉要求的水位高程。

无坝取水具有工程简单、投资较少、施工容易、工期较短等优点，但不能控制河流的水位和流量，枯水期引水保证率低，且取水口往往距灌区较远，需要修建较长的干渠和较多的渠系建筑物，还可能引入大量泥沙，淤积取水口和渠道，从而影响正常引水。

大坝引水的取水门应布置在河床坚固、河流回岸中点偏下游处，以利用弯道横向环流作用，使主流靠近取水门以引取表层清水，防止泥沙淤积渠口和进入渠道。在较大的河流上，为保证主流稳定、减少泥沙入渠，一般认为引水流量不应超过河流枯水流量的30%。

无坝引水渠首一般由进水闸、冲沙闸和导流堤3部分组成。进水闸用以控制入渠流量，其中心线与河流主流方向的夹角一般为30°～40°，以使入渠水流顺畅和引水量较大;其底板高程可与闸后渠底齐平或稍高，但必须高出闸前河底高程1～2 m，以防止河流中的推移入渠;闸顶高程应高于闸前河流最高洪水位。冲沙闸用以冲刷淤积在进水闸前的泥沙，其底板高程应低于进水闸底板高程。导流堤一般在中小河流中修建，平时导流引水与防沙，枯水期拦截河水，确保引水入渠。

2.1.2 有坝取水

河流流量能满足灌溉引水要求，但水位略低于渠首引水要求的水位，这时可在河流上修建壅水建筑物(低坝或拦河闸)，抬高水位，以满足自流引水灌溉的要求。在灌区位置已定时，有坝取水比无坝取水增加了拦河坝(闸)工程，但却缩短了干渠长度，减少了渠道工程量，而且引水可靠，利于冲沙。有些山丘地区，丰水季节流量大，水位也够;而枯水季节则引水困难，为保证枯水期引水，也需要修建临时性低坝，以拦河、引水、抗旱。

有坝引水枢纽主要由溢流坝、进水闸、冲沙闸以及防洪堤等建筑物组成，见图2所示。溢流坝用以拦截河水，拍高水位，并从坝顶宣泄河道多余的水量及汛期洪水，坝长要满足泄洪要求，坝高一般为3～8 m。进水闸位于坝端河岸上，用以控制入渠流量。冲沙闸用以冲沙，防止泥沙入渠，是多泥沙河流低坝引水枢纽中不可缺少的组成部分，其过水能力一般应大于进水闸的过水能力，而底板高程则应低于进水闸的底板高程，以便在进水闸前形成冲沙槽，取得良好的冲沙效果。防洪堤是为了减少大坝上游的淹没损失，洪水期间保护上游城镇和交通的安全，一般是在溢流坝上游沿河岸修建。此外，若有通航、放木和发电等综合利用要求时，尚需设置船闸、鱼道、筏道和电站等建筑物。

图2 有坝引水枢纽示意图

2.2 蓄水灌溉

蓄水灌溉是利用蓄水设施调节河川径流灌溉农田的一种引水方式。当河流的天然来水流量过程不能满足灌区的灌溉用水流量过程时，可在河流的适当地点修建水库或塘堰等蓄水工程，调节河流的来水过程，以解决来水和用水之间的矛盾。

水库蓄水一般可兼顾防洪、发电、航运、供水和养殖等方面的要求，为综合利用河流水资源创造了条件，水库枢纽一般由挡水建筑物、泄水建筑物和取水建筑物组成。水库枢纽工程量大，库区池损失较多，对库区和坝址处的地形、地质条件要求较高，因此，必须认真选择好库址和坝址。

在管理运用中，应合理地进行调度，积极地发展多种经营，以充分发挥单位水体的效益塘堰是小型的蓄水工程，主要拦蓄当地地面径流，一般有山塘和平塘两类:山坡地上或山冲间筑坝蓄水所形成的塘叫山塘;在平缓地带挖坑筑堤蓄水所形成的塘叫平塘。塘堰工程规模小，技术简单，群众易办，对地形、地质条件要求较低。虽然单个塘堰的蓄水能力不大，但由于数量众多，总的蓄水能力还是很大的。为了提高塘堰的复蓄次数及调蓄能力，可将塘堰用输水渠道与其他水源工程联结起来，形成大中小、引堤相结合的灌溉系统。

2.3 提水灌溉

河流水量丰富，而灌区位置较高，河流水位和灌溉要求水位相差较大，修建自流引水工程困难或不经济时，可在灌区附近的河流岸边修建抽水站，提水灌溉农田。由于它无需修建大型挡水或引水建筑物，受水源、地形、地质等条件的限制较少，且具有机动灵活，一次投资少，成本回收快等优点，特别适用于喷灌、滴灌和低压管道输水灌溉等节水灌溉系统，增加了机电设备、厂房和管道等建筑物，需要消耗能源，运行管理费用较高。