水利水电工程导论灌溉排水及泵站工程培训讲义

《水利水电工工程导论》第七章灌灌溉排排水及泵站站工程第七章灌灌溉排水及及泵站工程程我国人口众众多，水资资源缺乏，，降水时空空分布不均均匀，旱涝涝灾害频发发，粮食紧紧张。解决决以上问题题的一个重重要方面是是加强水利利工程建设设，合理调调配水资源源，加强灌灌溉排水工工程建设，，根治水旱旱灾害。对对于农业来来说，应兴兴修农田水水利，发展展节水农业业，推广节节水灌溉。。为了达到到灌溉排水水目的，需需要修建泵泵站工程。。本章主要要简介灌溉溉排水工程程、节水灌灌溉和泵站站工程。第七章灌灌溉排水及及泵站工程程第一节灌灌溉排水水工程7.1灌灌溉排水工工程简而言之，，作物缺水水就需“灌灌溉”供水水，作物或或低洼区域域水多了就就需“排水水”。农业业生产需要要通过灌溉溉排水，调调节地区水水情，改善善农田水分分状况，为为作物生长长创造适宜宜环境。灌灌溉工程是是按照作物物需水要求求，通过灌灌溉系统有有计划地将将水量输送送和分配到到田间，并并采用一定定的灌水技技术以补充充农田水分分不足的水水利工程措措施；排水水工程是通通过修建排排水系统将将农田内多多余的地面面水和地下下水排入容容泄区以及及除涝治碱碱的水利工工程措施。。灌溉排水水工程可以以促进农业业生产的发发展，并为为高产和稳稳产提供保保障。7.1灌灌溉排水工工程作物的生长长发育与农农田水分状状况的关系系十分密切切，土壤水水既是作物物生长的基基本条件之之一，又是是土壤肥力力的一个重重要因素。。土壤含水水量过高，，会对旱作作物造成涝涝、渍、盐盐碱化等灾灾害，而土土壤含水量量过低则会会使旱作物物因干旱而而减产或绝绝产。因此此，要使作作物生长发发育良好而而获得高产产，必须了了解作物水水分生理和和生态关系系，根据作作物需水规规律和有关关因素采用用合理的措措施，为作作物创造良良好的环境境条件，充充分发挥水水对作物的的有利作用用，避免水水分不足和和过多的不不良影响。。为了达到到这样的目目的，采取取灌溉与排排水措施调调节作物生生长的农田田一、灌排制制度7.1灌灌溉排水工工程水分状况，，采用蓄水水保水或引引水调水措措施来改善善地区水情情。我国灌排事事业历史悠悠久，特别别是新中国国成立60多年来，，在党和政政府的高度度重视下，，开展了大大规模的农农田水利基基本建设。。全国有效效灌溉面积积从1949年的0.16亿亿公顷增加加到2006年的0.57亿亿公顷，在在占全国耕耕地面积41%的灌灌溉土地上上生产了占占全国总量量3/4的的粮食作物物和4/5的经济作作物，使我我国以占世世界9%的的耕地面积积，解决了了占世界22%人口口的温饱问问题。一、灌排制制度7.1灌灌溉排水工工程农作物的需需水特性和和当地的气气候、土壤壤性质、作作物种类及及生长阶段段、农业技技术措施以以及灌溉方方式等因素素有关，根根据这些因因素的具体体情况不同同为作物高高产及节约约用水而制制定的适时时适量的灌灌水方案称称为灌溉制制度。其内内容包括作作物播种前前（或水稻稻插秧前泡泡田）及全全生育期内内的灌水次次数、每次次的灌水时时间和灌水水定额以及及灌溉定额额。灌水定定额是指一一次灌水单单位灌溉面面积上的灌灌水量，全全生育期内内各次灌水水定额之和和称为灌溉溉定额。一、灌排制制度7.1灌灌溉排水工工程作物的灌排排制度是灌灌区规划设设计的主要要内容和组组成部分，，也是水土土资源平衡衡计算和渠渠系、管道道系统设计计的基本依依据，还是是灌区运行行管理的重重要依据。。在进行灌灌区的规划划、设计、、管理时，，首先要根根据作物的的灌排制度度、灌溉面面积、土壤壤、水文地地质、气象象条件以及及输水和田田间灌水的的水量损失失，计算灌灌区的灌排排水总量及及其用水（（排水）过过程。作物的排水水制度与灌灌溉制度类类似，其具具体内容也也有排水次次数、排水水时间和排排水定额。。排水定额额指的是单单位面积一一次排出的的水量。一、灌排制制度7.1灌灌溉排水工工程用水量平衡衡法制定灌灌溉制度，，即在设计计典型年确确定之后，，依据设计计年的降雨雨量、蒸发发量、地面面径流量，，以及当地地自然条件件和地下水水利用量、、稻田渗漏漏水量，再再参照群众众丰产经验验和灌溉试试验成果，，最后分时时段进行水水量平衡计计算，确定定需要灌水水的时间及及水量。一、灌排制制度7.1灌灌溉排水工工程（一）全面面灌溉灌溉时湿润润整个农作作根系活动动层内的土土壤，适合合于密植作作物，主要要有地面灌灌溉和喷灌灌两类。1.地面灌灌溉水是从地表表面进入田田间并借重重力和毛细细管作用浸浸润土壤，，所以也称称为重力灌灌水法，是是最古老也也是目前应应用最广泛泛、最主要要的一种灌灌水方法。。该方法操操作简便、、费用低廉廉、节省能能源。缺点点是灌水定定额较大，，劳动生产产率较低。。按其湿润润土壤方式式的不同，，又可分为为畦灌、沟沟灌、淹灌灌和漫灌，，见图7−−1。二、灌水方方法7.1灌灌溉排水工工程（1）畦灌灌是用田埂将将灌溉土地地分隔成一一系列小畦畦。灌水时时，将水引引入畦田后后，在畦田田上形成很很薄的水层层，沿畦长长方向流动动，在流动动过程中主主要借重力力作用逐渐渐湿润土壤壤。（2）沟灌灌是在作物行行间开挖灌灌水沟，水水从输水沟沟进人灌水水沟后，在在流动的过过程中主要要借毛细管管作用湿润润土壤。与与畦灌比较较，其明显显的优点是是不会破坏坏作物根部部附近的土土壤结构，，不会导致致田面板结结，能减少少土壤蒸发发损失。（3）淹灌灌（又称格田田灌溉）是是用田田埂将灌溉溉土地划分分成许多格格田，灌水水时，使格格田内保持持二、灌水方方法7.1灌灌溉排水工工程一定深度的的水层，借借重力作用用湿润土壤壤。（4）漫灌灌是在田间不不做任何沟沟埂，灌水水是任其在在地面漫流流，借重力力渗入土壤壤，是一种种比较粗放放的灌水方方法。2.喷灌喷灌是利用用专门设备备将有压水水送到灌溉溉地段，并并喷射到空空中散成细细小的水滴滴，像天然然降雨一样样进行灌溉溉。其突出出优点是对对地形的适适应性强，，机械化程程度高，灌灌水均匀，，灌溉水利利用系数髙髙，尤其是是适合于透透水性强的的土壤，并并可调节空空气湿度和和温度。见见图7−1。二、灌水方方法7.1灌灌溉排水工工程（二）局部部灌溉这类灌溉方方法的特点点是灌溉时时只湿润作作物周围的的土壤，远远离作物根根部的行间间或棵间的的土壤仍保保持干燥。。为了做到到这一点，，这类灌水水方法都要要通过一套套管道系统统将水和作作物所需要要的养分直直接输送到到作物根部部附近。并并且准确地地按作物的的需要，将将水和养分分缓慢地加加到作物根根区范围内内的土壤中中去，使作作物根区的的土壤经常常保持适宜宜于作物生生长的水分分、通气和和营养状况况。这类灌灌水方法的的主要优点点是：灌水水均匀，节节约能量，，灌水流量量小；对土土壤和地形形的适应性性强；能提提高作物产产量，增二、灌水方方法7.1灌灌溉排水工工程强耐盐能力力；便于自自动控制，，明显节省省劳力。比比较适合于于灌溉宽行行作物、果果树、葡萄萄、瓜类等等。见图7−1。二、灌水方方法7.1灌灌溉排水工工程二、灌水方方法图7−1灌水方法（d）漫灌（e）喷灌（f）喷灌（a）畦灌（b）沟灌（c）淹灌（g）膜下滴灌（h）微喷灌（i）涌灌7.1灌灌溉排水工工程1.渗灌渗灌是利用用修筑在地地下的专门门设施（地地下管道系系统）将灌灌溉水引入入田间耕作作层，借毛毛细管作用用自下而上上湿润土壤壤，所以又又称为地下下灌溉。其其优点是灌灌水质量好好，蒸发损损失少，少少占耕地便便于机耕，，但地表湿湿润差，地地下管道造造价高，容容易淤塞，，检修困难难。2.滴灌利用一套塑塑料管道系系统将水直直接输送到到每棵作物物根部，再再由每个滴滴头直接滴滴在根部附附近的土壤壤表面，然然后渗入土土壤并浸润润作物根系系最发达的的二、灌水方方法7.1灌灌溉排水工工程地区。其突突出优点是是非常省水水，自动化化程度高，，可以使土土壤湿度始始终保持在在最优状态态。但需要要大量塑料料管，投资资较高，滴滴头极易堵堵塞，应用用范围局限限。当将滴滴灌布置在在地膜的下下面时，可可基本上避避免地面无无效蒸发，，称之为膜膜下滴灌。。3.微喷灌灌微喷灌又称称微型喷灌灌或微喷灌灌溉。是用用很小的喷喷头（微喷喷头）将水水喷洒在土土壤表面。。4.涌灌涌灌又称涌涌泉灌溉。。它是通过过置于作物物根部附近近的开口的的小管向上上涌出的小小水流或小小涌泉将二、灌水方方法表7−1各种灌水方方法适用条条件简表7.1灌灌溉排水工工程水灌到土壤壤表面。除以上所述述外，局部部灌溉还有有多种形式式，如膜上上灌、托管管灌溉，雾雾灌等。各各种灌水方方法适用条条件简表见见表7−1。二、灌水方方法灌水方法作用地形水源土壤地面灌溉畦灌密填作物（小麦谷子等）牧草、某些蔬菜坡度均匀、坡度不超过水量充足中等透水性沟灌宽行作物（棉花、玉米等）某些蔬菜坡度均匀、坡度不超过水量充足中等透水性砂壤土淹灌水稻平坦或局部平坦水量丰富透水性小盐碱土浸灌牧草较平坦水量充足中等透水性喷灌经济作物、蔬菜、果树各种坡度均可，尤其适用于复杂地形水量较少适用于各种透水性，尤其是透水性大的土壤局部灌溉渗透根系较深的作物平坦水量缺乏透水性较小滴灌果树、瓜类宽行作物较平坦水量及其缺乏使用于各种透水性微喷灌果树、花卉、蔬菜较平坦水量缺乏使用于各种透水性水灌到土壤壤表面。除以上所述述外，局部部灌溉还有有多种形式式，如膜上上灌、托管管灌溉，雾雾灌等。各各种灌水方方法适用条条件简表见见表7−1。7.1灌灌溉排水工工程（一）灌溉溉系统工程程灌溉系统是是指从水源源取水、通通过渠道及及其附属建建筑物向农农田供水、、经由田间间工程进行行农田灌水水的工程系系统，包括括渠首工程程、输配水水工程和田田间工程三三大部分。。在现代灌灌区建设中中，灌溉渠渠道系统与与排水沟道道系统是并并存的，两两者互相配配合，协调调运行，共共同构成完完整的灌区区水利工程程系统，如如图7−2所示。按按输水的方方式不同，，灌溉系统统可分为渠渠道灌溉系系统和管道道灌溉系统统。三、灌排工工程7.1灌灌溉排水工工程1.渠道灌灌溉系统（1）渠首首工程通常所称的的渠首工程程是指从河河道引水，，以满足灌灌溉、发电电、工业及及生活等用用水部门的的需水要求求，而在渠渠道首部河河段附近修修建的水利利枢纽，又又称取水枢枢纽或引水水枢纽（见见5.1节节）。三、灌排工工程图7−2灌排系统布置图7.1灌灌溉排水工工程（2）输配配水工程指将从水源源取出的水水，安全、、适量、有有计划地输输送、分配配到各用户户单位的全全过程，包包括各级渠渠道及渠系系建筑物。。灌溉渠道一一般设干渠渠、支渠、、斗渠和农农渠四级。。根据所控控制灌溉面面积的大小小，还可以以增加或减减少级别。。如对于大大型灌区，，可以增设设总干渠、、分干渠、、分支渠、、分斗渠等等；对于某某些小型灌灌区，只设设两级渠道道即可。各各级各类渠渠道，大致致控制灌溉溉面积见表表7−2。。三、灌排工工程7.1灌灌溉排水工工程的渠道、排排水沟、田田间道路、、水稻田的的格田、旱旱地的灌水水畦和灌水水沟、小型型建筑物以以及土地平平整等。做做好田间工工程是进行行合理灌溉溉、提髙灌灌水工作效效率、及时时排除地面面积水和降降低地下水水位、充分分发挥工程程效益、实实现旱涝保保收、夺取取高产稳产产的基础。。三、灌排工工程表7−2各各级渠渠道控制面面积（单位位：万亩））渠名控制面积作用

渠名控制面积作用总干渠≥50引水、输水斗渠≥0.2配水干渠≥10引水、输水农渠≥0.02配水支渠≥1输水

（3）田间间工程通常指最末末一级固定定渠（农沟沟）之间的的条田范围围内7.1灌灌溉排水工工程2.管道输输水灌溉系系统管道输水灌灌溉是以管管道代替明明渠输水灌灌溉的一种种工程形式式，通过一一定的压力力，将灌溉溉水由分水水设施输送送到田间，，直接由管管道分水口口分水进入入田间沟、、畦或由分分水口连接接软管输水水进入沟、、畦。管道道输水灌溉溉的特点是是出水口流流量大，出出水口所需需压力较低低，管道不不会发生堵堵塞，仍属属地面灌溉溉技术。根据我国各各地应用管管灌系统的的实践经验验，管道输输水灌溉与与传统的地地面灌溉相相比，其优优点可归纳纳为“四省省（省水、、省能、省省地、省工工）、一低低三、灌排工工程7.1灌灌溉排水工工程（单位面积积投资低））、一少（（运行费用用少）、一一强（适应应性强）、、两快（输输水快、浇浇地快）和和三方便（（操作应用用方便、机机耕田间管管理方便、、维修养护护方便）””。因此，，管道输水水灌溉在我我国得到了了迅速的发发展，而且且已取得了了许多成功功的经验。。管道道输输水水灌灌溉溉系系统统（（简简称称管管灌灌系系统统）），，一一般般由由水水源源与与引引水水取取水水枢枢纽纽、、输输水水配配水水管管网网系系统统、、田田间间灌灌水水系系统统以以及及附附属属建建筑筑物物和和装装置置四四大大部部分分组组成成（1））水水源源与与引引水水取取水水枢枢纽纽管灌灌系系统统与与其其他他灌灌溉溉系系统统形形式式一一样样，，首首先先要要有有符符合合灌灌溉溉要要求求的的水水源源。。井井泉泉、、塘塘坝坝、、水水库库、、河河湖湖以以及及渠渠沟沟等等均均可可作作为为管管三、、灌灌排排工工程程7.1灌灌溉溉排排水水工工程程灌系系统统的的水水源源，，但但水水源源水水质质应应符符合合农农田田灌灌溉溉用用水水标标准准的的要要求求。。引水水枢枢纽纽形形式式主主要要取取决决于于水水源源种种类类，，其其作作用用是是从从水水源源取取水水，，并并进进行行处处理理，，以以符符合合管管网网与与灌灌溉溉在在水水量量、、水水质质和和水水压压三三方方面面的的要要求求。。需要要机机压压的的管管灌灌系系统统必必须须设设置置机机和和泵泵。。可可根根据据用用水水量量和和扬扬程程选选择择水水泵泵类类型型型型号号。。在有有自自然然地地形形落落差差可可利利用用的的地地方方，，可可采采用用自自压压式式管管灌灌系系统统形形式式，，以以节节省省投投资资。。渠渠灌灌区区有有条条件件时时，，应应尽尽量量发发展展自自压压式式管管灌灌系系统统形形式式，，以以节节省省投投资资。。三、、灌灌排排工工程程7.1灌灌溉溉排排水水工工程程在自自流流灌灌区区或或大大中中型型抽抽水水灌灌区区以以及及灌灌溉溉水水中中含含有有大大量量杂杂质质的的地地区区建建设设管管灌灌系系统统，，引引水水取取水水枢枢纽纽除除必必须须设设置置进进水水闸闸和和量量水水建建筑筑物物外外，，还还必必须须设设置置拦拦污污栅栅、、沉沉淀淀池池或或水水质质净净化化处处理理构构筑筑物物等等建建筑筑物物。。（2））输输配配水水管管网网系系统统输配配水水管管网网是是由由管管道道、、管管件件及及附附属属管管道道装装置置连连接接成成的的输输配配水水通通道道。。在在灌灌溉溉面面积积较较大大的的灌灌区区，，输输配配水水管管网网主主要要由由主主管管、、干干管管、、支支管管等等多多级级管管道道组组成成。。在在灌灌溉溉面面积积较较小小的的灌灌区区，，输输配配水水管管网网一一般般只只有有单单机机泵泵、、单单级级管管道道等等。。三、、灌灌排排工工程程7.1灌灌溉溉排排水水工工程程渠灌区输输配水管管网多由由多级管管道组成成，一般般均为固固定式地地埋。用用作地埋埋管的管管材目前前我国主主要采用用混凝土土管、硬硬塑料管管、钢管管、石棉棉水泥管管和一些些当地材材料管。。输配水水管网的的最末一一级管道道，可采采用固定定式地埋埋管，也也可采用用地面移移动管道道。用作作地面移移动管道道的管材材目前我我国主要要选用薄薄塑软管管、涂塑塑布管，，也有的的采用造造价较高高的如硬硬塑管、、尼龙管管和铝合合金管等等管材。。（3）田田间灌水水系统可以采用用多种形形式，常常见的主主要有以以下三种种形式：：①采用用田间灌灌水管网网输水和和配水，，应用地地面三、灌排排工程7.1灌灌溉排排水工程程移动管道道来代替替田间毛毛渠和输输水垄沟沟，并运运用退管管浇法在在农田内内进行灌灌水。该该方式输输、灌水水损失最最小，管管理运行行方便。。②采用用明渠田田间输水水垄沟输输水和配配水，并并在田间间应用常常规畦、、沟灌等等地面灌灌水方法法进行灌灌水。该该方式仍仍产生部部分田间间输配水水损失，，劳动强强度大，，田间灌灌水工作作也困难难，而且且输水沟沟还要占占用农田田耕地，，因此最最为不利利。③仅田田间输水水垄沟采采用地面面移动管管道输、、配水，，而农田田内部灌灌水时仍仍采用常常规畦、、沟灌等等地面灌灌水方法法。这种种方式的的优缺点点介于前前两种方方式三、灌排排工程7.1灌灌溉排排水工程程之间，但但因无需需购置大大量的田田间浇地地用软管管，因此此投资可可大为减减少。（4）附附属建筑筑物和装装置包括各类类渠系建建筑物，，如渠道道以及渠渠道上的的涵闸、、渡槽、、压力水水管、倒倒虹吸、、跌水、、陡坡等等。3.灌溉溉系统的的工作制制度灌溉系统统的工作作制度主主要有续续灌方式式、轮灌灌方式，，以及管管道灌溉溉系统的的随机取取水方式式。（1）续续灌方式式就是上一一级渠道道（或管管道）同同时向所所有下一一级渠道道（或管管道）配配水，如如果在干干渠（管管）这一一级进行行续灌，，那么干干渠（管管）和三、灌排排工程7.1灌灌溉排排水工程程所有支渠渠（管道道）都同同时过水水，连续续工作。。（2）轮轮灌方式式上一级渠渠道（管管道）按按预先划划分好的的轮灌组组分组向向下一级级渠道（（管道））配水，，而轮灌灌渠道（（管道））在灌水水时期是是轮流工工作的。。轮灌一一般有集集中轮灌灌和分组组轮灌两两种。集集中轮灌灌：将临临近的几几条渠道道（管道道）编为为一组，，上级渠渠道按组组轮流供供水。这这种方式式上级渠渠道（管管道）工工作长度度短，输输水损失失小，但但可能引引起劳动动紧张。。分组轮轮灌（插插花轮灌灌）：将将渠道（（管道））插花编编组，上上级渠道道（管道道）按组组轮流供供水。这这种编组组方式优优缺点与与集中轮轮灌相反反。三、灌排排工程7.1灌灌溉排排水工程程轮灌方式式比较适适合于灌灌溉系统统面积不不大，灌灌区内用用水单位位少，各各用水单单位作物物种植比比较单一一的情况况。（3）随随机取水水方式当灌溉系系统面积积较大，，区内用用水单位位多，而而且各种种作物种种植面积积比较分分散，各各个用水水单位在在各个时时期用水水要求各各不相同同，带有有较大任任意性，，这时如如仍用轮轮灌方式式，不仅仅增加了了用水组组织管理理的困难难，而且且还可能能影响到到各用水水单位的的用水要要求。因因此要采采用随机机取水的的方式：：每个取取水口任任何时候候都可以以取水，，并以取取水口作作为一个个用水计计算单位位。在运运行方法法上是使使三、灌排排工程7.1灌灌溉排排水工程程取水口以以上的管管网中任任何时候候都充满满水，各各取水口口按本用用水单位位的需要要随时打打开闸门门取水灌灌溉。因因此有时时这方式式也称为为“按需需分配””的方式式。（二）排排水系统统工程作物生长长离不开开水，但但是水也也不是越越多越好好。农田田水分过过多可能能造成的的灾害有有洪、涝涝、渍和和盐碱等等。因此此需要采采取工程程措施将将过多的的水分排排除。1.排水水系统的的组成排水系统统主要由由排水区区内的各各种沟网网、滞蓄蓄水设施施（如坑坑塘、内内湖、洼洼地等））、排水水枢纽（（三、灌排排工程7.1灌灌溉排排水工程程排水区的的现状，，可概括括为如图图7−3所示模模式。排水沟网网与灌溉溉渠道基基本相似似，一般般可分为为干、支支、斗、、农四级级固定沟沟道。排排水的作作用，就就是由田田间排水水沟网汇汇集降雨雨后的地地面径流流和地下下三、灌排排工程如排水闸闸、排水水站等））以及排排水区外外的承泄泄区（如如江河、、湖海等等）四部部分组成成。根据据我国大大部分图7−3排水系统模式图7.1灌灌溉排排水工程程水，由各各级输水水沟道及及排水枢枢纽，输输送到排排水区外外的承泄泄区。干干、支、、斗三级级沟道组组成输水水沟网，，农沟及及农沟以以下的田田间沟道道组成田田间排水水网，属属田间排排水工程程。承纳或宣宣泄从排排水区排排出的水水量的承承泄区是是排水系系统的重重要组成成部分，，因而也也是排水水规划的的重要内内容。承承泄区关关系到排排水系统统的排水水效能和和应采取取的排水水方式。。承泄区区既要有有足够的的容积或或泄水能能力，还还要有符符合灌区区自流排排水要求求的水位位条件。。河流、、湖泊、、溪涧、、洼地、、海洋等等均可用用作排水水承泄区区，其中中河流和和湖泊最最常采用用。三、灌排排工程7.1灌灌溉排排水工程程2.排水水要求洪、涝、、渍、土土壤盐碱碱化是农农田常见见的几种种自然灾灾害，均均是由于于农田中中水分过过多造成成的。洪洪灾是由由于降雨雨过多，，江、河河、湖、、库水位位猛涨，，堤坝漫漫溢或溃溃决，使使客水入入境，致致使农田田被淹没没而造成成的灾害害。涝灾灾是由于于本地降降水过多多，地面面径流不不能及时时排除，，农田积积水超过过作物耐耐淹能力力，造成成农业减减产的灾灾害。造造成农作作物减产产的原因因是，积积水深度度过大，，时间过过长，使使土壤中中的空气气相继排排出，造造成作物物根部氧氧气不足足，根系系呼吸困困难，并并产生乙乙醇等有有毒有害害物质，，从而影影响作物物三、灌灌排工工程7.1灌灌溉排排水工工程生长，，甚至至造成成作物物死亡亡。渍渍害是是由于于雨后后坡度度较小小的地地区和和低洼洼地，，在排排除地地面积积水以以后，，地下下水位位过高高或土土壤上上层滞滞水，，根系系活动动层土土壤水水分过过多，，氧气气缺乏乏，影影响作作物的的正常常呼吸吸，大大量有有害物物质不不断产产生又又不能能及时时分解解，最最终导导致作作物中中毒减减产乃乃至死死亡的的一种种灾害害。土土壤盐盐碱化化通常常是由由于灌灌溉不不当、、用水水过量量等原原因引引起地地下水水位上上升，，从而而造成成土壤壤中盐盐分积积聚的的过程程。这这主要要发生生在干干旱、、半干干旱、、半湿湿润气气候区区及受受海水水倒灌灌的海海滨低低洼地地区域域。不同地地区，，由于于自然然和农农业生生产条条件各各异，，三、灌灌排工工程7.1灌灌溉排排水工工程排水任任务也也不同同。必必须根根据当当地的的渍涝涝灾害害情况况，修修建相相应的的田间间排水水工程程，为为作物物的正正常生生长创创造适适宜的的水、、肥、、气、、热环环境，，为农农业耕耕作、、管理理创造造优越越条件件。3.农农田排排水的的方法法与措措施目前我我国采采用较较多的的排水水措施施主要要是明明沟排排水，，其次次是暗暗管、、竖井井和生生物排排水。。明沟排排水就就是在在地面面上挖挖沟或或利用用天然然沟道道形成成一个个完整整的地地面排排水系系统，，把地地面、、地下下和土土壤中中多余余的水水排走走，既既加速速排出出地面面水又又降低低地下下水位位，保保证农农作物物正常常生长长。三、灌灌排工工程7.1灌灌溉排排水工工程暗管排排水是是在地地面以以下一一定深深度内内铺设设透水水管道道，形形成一一个封封闭暗暗管排排水系系统，，其主主要作作用是是排除除土壤壤中多多余的的水分分（地地表水水、土土壤水水、地地下水水），，降低低地下下水位位，调调节土土壤水水、肥肥、气气、热热状况况，保保持适适当比比例，，为农农作物物生长长创造造良好好的环环境条条件。。竖井排排水主主要是是通过过提取取浅层层地下下水来来降低低和调调控盐盐碱化化地区区的地地下水水位。。并通通过灌灌溉压压盐或或与明明沟结结合排排走盐盐分。。在地地下水水矿化化度不不高的的情况况下，，可以以采取取以灌灌代排排的方方法，，排灌灌结合合，所所以有有时把把竖井井排水水也称称为竖竖井排排灌。。在地地下水水三、灌灌排工工程7.1灌灌溉排排水工工程矿化度度高的的地区区，则则可把把井中中的咸咸水抽抽出来来排走走；再再引淡淡水灌灌溉，，实行行抽咸咸换淡淡，逐逐步淡淡化地地下水水。生物排排水就就是通通过建建立农农田防防护带带，利利用树树木树树叶的的蒸腾腾作用用，把把地下下水排排到大大气中中去，，达到到降低低地下下水位位的目目的。。其作作用：：一是是利用用树木木树叶叶蒸腾腾作用用来降降低地地下水水位；；二是是可调调节小小气候候，减减少地地面蒸蒸发，，抑制制土壤壤返盐盐。三、灌灌排工工程第七章章灌灌溉排排水及及泵站站工程程第二节节节节水水灌溉溉7.2节节水灌灌溉节水灌灌溉是是根据据供水水条件件和作作物需需水规规律，，采用用各种种方法法和措措施，，提高高灌溉溉水的的效率率，获获取农农业最最佳经经济效效益、、社会会效益益和生生态环环境效效益。。灌溉水从水水源地到田田间的各个个环节都存存在水量无无益损耗，，凡在这些些环节中能能够减少水水量损耗、、提高灌溉溉水利用率率的各种措措施，均属属于节水灌灌溉范畴。。理论上，，节水灌溉溉是遵循农农作物生长长发育需水水机制进行行的适时灌灌溉，又是是把各种水水损失降低低到最小限限度的适量量灌溉。节节水灌溉措措施包括工工程节水、、农业节水水、管理节节水三个方方面措施。。7.2节节水灌溉常用的工程程节水措施施主要有以以下几种：：（1）为解解决输送过过程中损失失的措施主主要有两种种：渠道衬衬砌防渗措措施及管道道输水措施施。（2）为解解决输送及及田间两个个途径节水水的主要措措施有：喷喷灌，微喷喷灌，滴灌灌，小管出出流灌，渗渗灌等。（3）为解解决田间节节水的措施施有：小畦畦灌，膜上上灌，膜下下灌，膜侧侧灌，秸秆秆覆盖灌等等。一、工程节节水措施7.2节节水灌溉常用的农业业节水措施施有抗旱节节水品种筛筛选、秸秆秆覆盖、地地膜覆盖栽栽培、田间间作物套种种、碾压覆覆盖、少耕耕免耕和调调整产业结结构以及使使用化学药药剂如抗旱旱剂、保水水剂、增水水剂等。二、农业节节水措施7.2节节水灌溉常用的管理理节水措施施主要有以以下几种：：（1）进行行节水宣传传，建立节节水观念。。（2）实行行计划用水水、科学用用水，避免免人为损失失。（3）建立立测试预报报系统，为为用水管理理提供水情情、土壤水水分状况等等数据。（4）因地地制宜制定定最佳灌溉溉排水制度度，适时适适量灌溉。。（5）对灌灌溉系统的的配水进行行优化管理理，实施区区域水资源源的统管与与调度。（6）采取取适宜的节节水措施，，减少灌溉溉用水。三、管理节节水措施7.2节节水灌溉（7）搞好好测水量水水工作，实实行按量配配水，提高高用水透明明度。（8）搞好好工程配套套建设，并并做到及时时改造和维维修。（9）提高高管理人员员技术素质质，健全责责任管理制制度。三、管理节节水措施7.2节节水灌溉国内外现阶阶段采用的的主要节水水灌溉技术术包括节水水工程技术术、节水农农业技术和和节水管理理技术。（一）节水水工程技术术节水工程措措施主要有有渠道防渗渗技术、低低压管道输输水灌溉技技术、喷微微灌技术及及各种地面面灌溉改进进技术等。。1.渠道防防渗技术渠道是多数数灌区的主主要输水手手段，渠道道防渗衬砌砌是提高渠渠道水利用用率的主要要措施。渠渠道防渗效效果在很大大程度上取取决于衬砌砌材料。目目前各国普普遍采用的的材料为刚刚性材料、、土料和地地膜料三类类，四、节水灌灌溉技术的的现状与展展望7.2节节水灌溉其中刚性材材料（尤其其是混凝土土）占主导导地位。目目前，渠道道衬砌逐步步由单一材材料向复合合材料发展展，断面形形式由梯形形断面向弧弧形断面发发展。2.低压管管道输水技技术由于管道输输水效率高高、占地少少、易管理理，灌溉渠渠道管道化化已经成为为各国的共共同发展趋趋势。国外外低压管道道输水灌溉溉技术已趋趋成熟，今今后的发展展方向是开开发性能更更好、价格格更低的新新型管材和和各种先进进量（放））水设备及及适合于多多目标利用用的系统与与形式。中中国低压管管道输水灌灌溉技术从从20世纪纪80年代代开始发展展，“九五五”期间已已经取得了了较为四、节水灌灌溉技术的的现状与展展望7.2节节水灌溉丰硕的成果果：在管材材开发方面面，中国研研制开发出出一批输水水性能好、、机械性能能优、用材材省的新型型管材；在在管件方面面，也研制制开发出数数十种出水水口、给水水栓、安全全装置及量量水装置；；在工程规规划设计方方面，运用用系统工程程理论进行行优化设计计，已使工工程建设更更加经济合合理。3.喷灌与与微灌溉技技术由于世界性性淡水资源源的短缺，，各国都十十分重视研研究、推广广最具节水水效果的喷喷灌、微灌灌技术。中中国的喷灌灌、微灌研研究开始于于20世纪纪50~60年代，，但真正起起步却是70年代以以后的事。。1970年，国家家四、节水灌灌溉技术的的现状与展展望7.2节节水灌溉将喷灌技术术列为重点点科研项目目，组织水水利、农机机、农业等等部门联合合攻关。1978年年，国家又又将其列入入农田水利利基本建设设计划，有有力地促进进了喷灌、、微灌技术术的快速发发展，期间间虽几经波波折，但全全国喷灌、、微灌面积积仍稳定中中并有发展展。4.地面灌灌溉改进技技术地面灌溉因因其简便易易行，仍是是当今世界界采用较多多的灌水方方式，约占占全世界总总灌溉面积积的90%，我国则则达98%，但该方方法浪费水水较为严重重。因此在在水资源日日趋紧缺的的今天，各各国都在研研究改进办办法，使地地面灌溉技技术朝着节节水方向发发展。该方方向最四、节水灌灌溉技术的的现状与展展望7.2节节水灌溉具代表性的的研究成果果，包括波波涌灌溉、、地面浸润润灌溉、负负压差灌溉溉、膜上灌灌等，已在在我国从试试验阶段转转入推广应应用，发挥挥节水增产产效益阶段段。（二）节水水农业技术术节水工程技技术的基础础是发展节节水农业技技术，从而而实现节水水、高产、、优质、高高效。节水水农业技术术是当今世世界各国研研究的重点点之一。美美国、以色色列等国家家利用滴灌灌系统对作作物同步供供给水分及及养分，做做到水肥同同步，促进进农作物的的生长发育育，提高水水肥利用率率。美国、、前苏联在在利用耕作作措施调控控农田水分分利用状况况，充分发发挥水、光光、热等自自四、节水灌灌溉技术的的现状与展展望7.2节节水灌溉然资源，提提髙农田生生产率和水水分利用效效率方面提提出了许多多行之有效效的技术措措施。中国节水农农业技术研研究也取得得一定进展展，耕作保保墒、覆盖盖保墒、化化学制剂节节水、选育育耐旱品种种等技术在在一定范围围内开始试试验推广，，并收到明明显节水增增产效果。。（三）节水水管理技术术节水灌溉管管理技术是是指根据农农作物的需需水、耗水水规律来控控制、调配配水源，以以最大限度度地满足作作物对水分分的需求，，实现区域域效益最佳佳的农田水水分调控管管理。它包包括土壤墒墒情监测与与预报技术术，四、、节节水水灌灌溉溉技技术术的的现现状状与与展展望望7.2节节水水灌灌溉溉节水水髙髙效效灌灌溉溉制制度度的的制制定定，，以以区区域域总总效效益益最最大大为为目目的的的的灌灌溉溉预预报报技技术术，，输输配配水水与与灌灌水水水水量量的的量量测测和和流流量量调调节节控控制制技技术术等等几几个个方方面面。。土壤壤墒墒情情监监测测与与预预报报在在国国内内外外均均有有悠悠久久的的历历史史。。20世世纪纪70年年代代后后期期，，美美国国、、澳澳大大利利亚亚等等发发达达国国家家采采用用高高空空红红外外线线遥遥感感遥遥测测大大范范围围监监测测土土壤壤墒墒情情，，但但由由于于其其费费用用髙髙、、技技术术难难度度大大，，现现在在正正逐逐步步转转向向利利用用计计算算机机模模拟拟进进行行土土壤壤墒墒情情的的监监测测与与预预报报。。我我国国干干旱旱、、半半干干旱旱地地区区历历来来十十分分重重视视土土壤壤墒墒情情的的监监测测与与预预报报，，如如播播种种日日期期、、种种植植面面积积、、作作物物品品种种选选择择等等都都要要通通过过中中长长期期墒墒情情预预报报决决定定。。四、、节节水水灌灌溉溉技技术术的的现现状状与与展展望望7.2节节水水灌灌溉溉20世世纪纪80年年代代初初开开始始，，许许多多国国家家的的研研究究者者一一改改传传统统的的丰丰产产灌灌溉溉制制度度的的研研究究，，转转向向非非充充分分灌灌溉溉的的试试验验研研究究。。以以色色列列大大量量的的试试验验统统计计表表明明，，在在大大量量节节水水的的情情况况下下可可获获得得相相当当于于最最高高产产量量85%至至95%的的产产量量。。中中国国从从20世世纪纪50年年代代开开展展了了灌灌溉溉制制度度方方面面的的研研究究，，并并绘绘制制出出全全国国主主要要农农作作物物需需水水量量等等值值线线图图，，建建立立了了全全国国灌灌溉溉试试验验资资料料数数据据库库，，为为灌灌区区的的规规划划设设计计和和科科学学用用水水提提供供了了基基础础资资料料。。四、、节节水水灌灌溉溉技技术术的的现现状状与与展展望望第七七章章灌灌溉溉排排水水及及泵泵站站工工程程第三三节节泵泵站站工工程程7.3泵站站工工程程为实实现现取取水水、、输输水水、、排排水水目目的的，，主主要要有有““自自流流””和和““泵泵站站””两两种种方方式式。。所所谓谓““自自流流””就就是是利利用用地地球球的的重重力力而而不不另另加加能能量量，，使使水水流流流流向向用用户户，，或或排排至至承承泄泄区区，，以以满满足足经经济济发发展展和和人人民民生生活活需需要要。。但但是是““自自流流””工工程程受受地地形形地地貌貌及及当当地地水水资资源源条条件件的的影影响响较较大大，，在在地地形形条条件件较较差差的的地地区区采采用用自自流流取取水水方方式式时时，，必必然然会会增增加加工工程程建建设设难难度度，，延延长长工工期期，，增增加加投投资资等等，，而而且且大大多多情情况况下下无无法法实实现现。。因因此此，，在在取取水水、、输输水水、、排排水水工工程程中中，，利利用用泵泵站站““提提水水””是是一一种种重重要要的的工工程程措措施施。。““提提水水””就就是是利利用用电电力力、、燃燃料料、、水水力力、、风风力力、、太太阳阳能能等等外外加加能能量量，，使使水水流流的的能能量量增增加加，，从从而而将将水水由由低低处处送送到到高高处处，，7.3泵站站工工程程或从从某某地地抽抽送送到到异异地地，，以以满满足足输输水水、、排排水水或或异异地地用用水水的的需需求求，，水水泵泵是是重重要要的的提提升升机机械械。。要想想““提提水水””就就要要““水水泵泵””，，同同时时必必须须与与动动力力设设备备、、传传动动设设备备、、管管道道系系统统、、进进出出水水建建筑筑物物、、辅辅助助设设备备及及控控制制设设备备等等有有机机结结合合，，构构成成一一个个完完整整的的泵泵站站。。为为了了保保证证水水泵泵等等机机电电设设备备的的正正常常运运行行和和为为管管理理人人员员提提供供良良好好的的工工作作环环境境，，就就要要建建造造泵泵房房、、变变电电站站及及各各种种配配套套水水工工建建筑筑物物，，故故构构成成一一个个泵泵站站枢枢纽纽工工程程。。目前，我国已已建成大中小小型固定泵站站50余万座座，总装机容容量7000余万KW，，机电排灌总总面积近5亿亿亩，泵站的的灌溉和排涝涝面积分别占占全国有效灌灌7.3泵站工程溉面积和排涝涝面积的56%和21%。附图13是著名的江江都排灌站枢枢纽。泵站不仅在水水利工程中得得到广泛应用用，同时在土土木水利工程程施工中的基基坑排水、城城镇给排水、、火力发电厂厂等工程中均均发挥着重要要作用。7.3泵站工程水泵的用途非非常广泛，品品种繁多，对对它的分类方方法各不相同同。按水泵的的工作原理一一般可分为叶叶片泵、容积积式泵、其他他类型泵。叶片泵指通过过叶轮的高速速旋转运动，，将能量传递递给流经其内内部的液体，，使液体能量量增加；泵的的工作体是带带有叶片的叶叶轮；按工作作原理又可分分为离心泵、、轴流泵、混混流泵。除以以上叶片式泵泵外，按照使使用范围和结结构特点分，，还有长轴井井泵、潜水电电泵、水轮泵泵等。容积式泵是通通过工作室容容积的周期变变化输送液体体的。容积式式泵根据工作作室容积的改改变方式又一、水泵的类类型7.3泵站工程分为往复泵和和回转泵两种种。往复泵是是利用柱塞在在泵缸内作往往复运动来改改变工作室容容积而输送液液体的。其他类型泵是是指叶片式泵泵和容积式泵泵以外的特殊殊泵。在灌排排泵站中有射射流泵、水锤锤泵、气升泵泵、螺旋泵、、内燃泵等。。其中除螺旋旋泵是利用螺螺旋推进原理理来提高液体体的位能外，，其他各种泵泵都是利用工工作流体传递递能量来输送送液体的。一、水泵的类类型7.3泵站工程1.离心泵利用泵体中的的叶轮在动力力机（电动机机等）的带动动下高速旋转转，使泵内的的水不断被叶叶轮甩向水泵泵出口，而在在水泵进口处处造成一、水泵的类类型负压，进水池池中的水在大大气压的作用用下经过底阀阀（图7−4）、进水管管流向水泵进进口。按轴的的安装方式可可分为卧式泵泵和立式泵，，按叶轮的吸吸水方式可分分为单吸式泵泵和双吸式泵泵。图7−4离心泵抽水装置示意图1−滤网和底阀；2−进水管；3−900弯头；4−偏心异径接头；5−离心泵；6−逆止阀；7−镇墩；8−拍门7.3泵站工程2.轴流泵泵轴从弯管处处穿出，叶轮轮装在泵轴下下端部，放在在水面以下，，旋转时产生生推力，将水水由下往上推推送。因水流流与泵轴平行行，所以称为为轴流泵。轴轴流泵的一、水泵的类类型特点是：流量量大，扬程低低，效率高；；泵体的外形形尺寸小，占占机房面积小小。平原地区区的排灌站多多采用这种形形式。按其安安装方式可分分立式、卧式式和斜式三种种。下图7−−5是轴流泵泵抽水装置示示意图。图7−5轴流泵抽水装置示意图1−喇叭管；2−叶轮；3−导叶体；4−出水弯管；5−电动机；6−450弯头；7−出水管；8−拍门7.3泵站工程3.混流泵其特点是在叶叶轮旋转时既既产生离心力力也产生推力力，因而得名名。水流在进进出叶轮的方方向是倾斜的的，亦称斜流流泵，这种泵泵的特点是中中等扬程，流流量较大，结结构简单，体体积小，重量量轻，使用方方便，适于农农村排灌需要要。混流泵使使用时亦需泵泵内充水。4.井泵专用于从井中中抽水进行灌灌溉。根据井井水面的深浅浅，又分为浅浅井泵和深井井泵。井泵多多采用立式电电动机带动，，整台机组可可分为三部分分：电动机安安一、水泵的类类型7.3泵站工程装在最上面，，中间水管和和传动轴，下下面是水泵。。5.潜水泵根据扬程大小小可分浅井式式潜水泵和深深井式潜水泵泵，也是由电电动机、水泵泵和出水管等等三部分组成成。这种泵型型是针对井泵泵的弱点加以以改进而制成成的。潜水泵泵结构简单，，体积小，重重量轻，安装装使用方便，，适应性强，，具有不怕雨雨淋水淹等特特点。6．水轮泵利用水流自身身的力量，把把低处的水扬扬到高处，用用以灌溉高处处农田。这种种泵型是把作作为动力用的的水轮机和作作为扬水用的的水泵，装在在同一轴上。。一、水泵的类类型7.3泵站工程当山涧水流往往下流动时，，利用水流冲冲击水轮机，，从而使主轴轴带动水泵叶叶轮一起旋转转，达到向高高地扬水的目目的。这种泵型的特特点是：结构构简单，潜没没在水下工作作，靠水力作作用运转，不不用其他动力力。但适用范范围小，在有有充足水量和和集中水头的的地点，如急急流、跌水和和瀑布等可以以安装使用。。7.水锤泵利用水流从高高处下泄时的的冲力，冲击击泵的排水口口阀门使它关关闭，发生水水锤（水击））作用，使水水冲进缓冲筒筒，当水锤作作用消失，排排水口阀门开开一、水泵的类类型7.3泵站工程启，水流再冲冲击阀门，再再发生水锤作作用，如此往往复，缓冲筒筒（相当子水水电站调压井井）变为压力力水，水从出出水管上扬。。水锤泵与水轮轮泵不同之点点是：前者所所需流量较小小，扬程较高高，出水时不不均匀，水源源的水量不需需要很大，但但要求落差较较大；后者则则反之。我国有的山区区，人畜饮水水困难，在多多雨季节，有有条件时，可可以利用上述述两种泵型将将水扬至高地地蓄水池内，，作为人畜给给水或小型灌灌溉使用，特特别是在没有有电力和没有有适当地点建建库时更适用用。一、水泵的类类型7.3泵站工程井泵与潜水泵泵是发展井灌灌和为人畜给给水有效工具具，但需要电电力。这是我我国华北、西西北平原地区区不可少的机机灌设备。但但应对机井设设施有统一规规划，研究地地下水补给和和下降引起的的后果。离心泵、轴流流泵和混流泵泵是农田排灌灌最常用的三三种泵型。平平原地区排灌灌泵站，由于于流量大，扬扬程低，一般般多采用轴流流泵。水泵类型多、、构造复杂，，本节只概要要介绍了几种种类型泵。实实际工程中需需根据泵站规规划合理选择择水泵。一、水泵的类类型7.3泵站工程叶片泵性能参参数是用来表表征水泵性能能的一组数据据，包括流量量、扬程、功功率、效率、、允许吸上真真空高度或必必需汽蚀余量量、转速等。。1.流量Q单位时间内从从水泵出口所所输出的水体体的量。泵运运行时，从泵泵出口实际流流出的流量称称实际流量，，水泵铭牌上上所标示的流流量为泵的设设计流量，又又称额定流量量。泵在该流流量下运行时时效率最高，，如果水泵运运行时从水泵泵出水口流出出的流量小于于设计流量，，泵的效率会会降低，所以以实际运行时时应力争使水水泵处于额定定流量或接近近额定流量运运行。二、叶片泵的的性能参数7.3泵站工程2.扬程H扬程是指被抽抽送的单位重重量的水体从从水泵进口到到水泵出口获获得的能量。。用H表示，，单位为m水水柱。可根据据水泵进出口口压力表的读读数进行泵扬扬程的计算；；也可以根据据进出水池的的水位及进出出水管的损失失计算泵的扬扬程。计算出出的扬程为水水泵实际工作作时的扬程，，而泵的铭牌牌上的扬程为为泵的设计扬扬程，也称额额定扬程，实实际工作的扬扬程与额定扬扬程往往不等等，因为实际际工作的扬程程受工作条件件、水位等的的影响。二、叶片泵的的性能参数7.3泵站工程3.功率功率是指水泵泵在单位时间间内对液流所所做功的大小小，单位为W或KW。水水泵的功率包包括轴功率、、有效功率和和动力机配套套功率等。轴功率是指动动力机经过传传动设备后传传递给水泵主主轴上的功率率，即水泵的的输入功率。。通常水泵铭铭牌上所列的的功率均指的的是水泵轴功功率。有效功率是指指单位时间内内，流出水泵泵的液流所获获得的能量，，即水泵对被被输送液流所所做的实际有有效功。动力机配套功功率是指与水水泵配套的原原动机的二、叶片泵的的性能参数7.3泵站工程输出功率，考考虑到水泵运运行时可能出出现超负荷情情况，所以动动力机的配套套功率通常选选择比水泵轴轴功率大。4.效率水泵传递能量量的有效程度度称为效率。。水泵运行过过程中，在水水泵内部将产产生各种损失失，根据损失失产生的原因因不同，将其其分为机械损损失、容积损损失和水力损损失，原动机机传给泵轴上上的功率即水水泵的输人功功率不可能完完全传给水泵泵所输送出去去的水体，必必然有一部分分要消耗在克克服水泵内部部各种损失上上，剩下的才才传给水泵所所输出的水体体。二、叶片泵的的性能参数7.3泵站工程实际上水泵的的效率就是用用来反映泵内内损失功率的的大小及衡量量轴功率P的的有效利用程程度的参数。。即有效功率率Pe与轴功功率P的比值值的百分数为为水泵的效率率。目前，离离心泵的效率率大致在0.45~0.9范围内，，轴流泵的效效率范围约为为0.7~0.9。5.转速n转速是指水泵泵轴或水泵叶叶轮每分钟旋旋转的次数。。通常用符号号n表示，单单位为转每分分(r/min)。水水