水資源與農田水利51第四章地面灌溉

第一節灌溉渠道系統的規劃

地面灌溉是水從地表進入田間并借重力和毛管作用浸潤土壤的一種灌水方法。一、灌溉渠道系統的組成二、灌溉系統的布置

2一、灌溉渠道系統的組成灌溉渠道系統：指從水源取水，通過渠道及其附屬建筑物向農田供水、經由田間工程進行農田灌溉的工程系統。四大部分：渠首工程、輸配水工程、田間工程、排水工程。渠道分：固定渠道（干、支、斗、農、毛）、臨時渠道。包括下面幾個重要組成部分(圖4－1)。(一)水源和引水部分(二)輸水配水系統(三)田間渠道系統(四)排水泄水系統

3(一)水源和引水部分(二)輸水配水系統(一)水源和引水部分主要包括水源(河流、湖泊、水庫及井等)、引水建筑物(如具有調節能力的閘壩及抽水站)等。(二)輸水配水系統輸水配水系統是從水源把水按計劃輸送分配到各個田塊的各級渠道系統，這類渠道是常年保存的，稱為固定渠道。并在固定渠道上建筑有調節、控制水流的建筑物來完成輸水和配水任務。根據中國的習慣，把這類渠道一般分為總干渠、干渠、支渠、斗渠、農渠。由于灌溉面積和地形條件的不同，渠道的分級也不盡相同，渠道的名稱可命名為一干、二干；一支、二支；一斗、二斗等。其編號順序按水流方向自上而下先左后右。

4(三)田間渠道系統(四)排水泄水系統(三)田間渠道系統田間渠道系統是直接將水輸送到田，調節土壤水分狀況的臨時灌水系統。具體指的是農渠以下的毛渠、輸水壟溝、灌水溝、灌水畦和在這類系統中的小型建筑物等。(四)排水泄水系統排水泄水系統是排除因降雨過多而形成的積水和多余的灌溉水，以及降低地下水位以保證灌區土地的持續生產能力的溝道與容泄區。排水泄水系統是由田間排水溝、排水農溝、斗溝等溝道和容泄區組成的。容泄區即容納排泄出去的多余水量的場所，根據地形可以是河流、湖泊、池塘、水庫或井孔等。

干渠、支渠、斗渠、農渠、毛渠灌溉系統干溝、支溝、斗溝、農溝、毛溝排水系統5二、灌溉系統的布置渠系的布置是一項極為重要的工作，渠系布置的優劣，影響著灌溉水和土地的利用率，工程造價和現代化農業的發展。因此對于不同地區應根據不同的條件進行合理的渠系布置，做到因地制宜。(一)渠系布置應注意的問題(二)輸水系統的布置形式

6(一)渠系布置應注意的問題1．渠系的布置必須因地制宜，與自然資源的開發利用、區域的綜合治理緊密結合以維持和改善生態平衡。2．在既定水源水位情況下，盡可能全部自流灌溉。干渠應布置在灌區最高地帶，以便控制最大的灌溉面積。3．布置渠道時，應同時考慮內部的排水要求，一般情況下，灌區內應有分開的灌溉系統和排水系統。7(一)渠系布置應注意的問題4．布置渠道時，應盡可能減少工程量和輸水損失，力求渠道穩固，施工方便，為此要盡量避免深開挖和高填方，避開滲漏較大或者山坡容易坍滑的地段。5．渠系應與土地利用規劃結合布置。既考慮當前的需要，又要照顧到發展的前景。6．要考慮綜合利用，以充分發揮渠系的效用。如在山丘區渠道的布置中，可集中落差利用水能等。8(二)輸水系統的布置形式

1．平原地區的布置1．平原地區的布置平原地區的輸水系統，一般干渠沿等高線、垂直等高線或與等高線斜交布置。支渠從干渠的一側或兩側引出(圖4—2、圖4—3)。特點：地形平坦，但有明顯傾斜，可自流灌溉，排水條件好，無鹽漬化問題。因此采用灌排分開形式，膽管牌位相鄰布置，地下水比較豐富的沖積扇平原，可以實現井渠雙配套。9(二)輸水系統的布置形式

2．山區丘陵地區的布置2．山區丘陵地區的布置特點：支渠單向布置，以低處溝、河為排水出路，注意干渠位置不能過高以免加大石方工程量。地形特點：灌區位于分水嶺和河流之間，支渠單向布置，灌排沒有矛盾。

干渠可沿分水嶺或垂直等高線布置。支渠從干渠的一側或兩側引出，基本上與干渠垂直。沿分水嶺布置的干渠(圖4．4)與天然河溝交叉少，因而渠道建筑物也少，可節省工程。沿等高線布置的干渠(圖4—5)適用于等高線大致與河流平行的狹長地帶。垂直等高線布置的干渠(圖4—6)，坡度較陡，需修建較多的建筑物，但有利于水力水能的利用。10(二)輸水系統的布置形式

3．圩垸(灘地、三角洲)地區的分布1這類地區一般分布在沿江沿湖灘地和濱海三角洲地區，地形平坦低洼，多河湖港汊，水網密集，地下水位經常較高。除沿海和北方部分地區外，地下水礦化度不高，無土壤鹽堿化現象，由于降雨的不均，也常出現干旱。有些地區汛期外河水位常高于兩岸農田，因而降雨產生的徑流難以向外排出，存在外洪內澇的威脅。這類地區為防止江河洪水侵襲，四周筑有堤防，形成獨立的區域，成為圩垸。多見于中國南方河流的下游沿江濱湖地區、三角洲水網地區及北方洼淀地區。

11(二)輸水系統的布置形式

3．圩垸(灘地、三角洲)地區的分布2除澇和控制地下水位是圩垸區的首要問題。因此其灌溉系統的布置都首先考慮除澇和控制地下水位。因此應以排為主，兼顧灌溉，排灌分家，各成系統。圩垸灌溉渠系的布置是在合理布置排水系統的基礎上進行的；在考慮排水時盡量創造自流排水的條件，因而應實行高低分開，高水自排；在規劃排水溝道時一般都考慮了一定內河和內湖面積，一般為總排水面積的5％～10％，作為滯澇容積，以加快田問排水和減少提排設備。無自流排灌的地區，普遍實行提排提灌，面積較大的圩垸，可一圩多站，分區灌溉，統一排澇。在北方這類地區往往由于當地地面水渠的不足，需要利用河道和排水溝引水蓄水，在保證能控制地下水位的前提下，采用排、灌、蓄結合的深溝河網系統，而在地下水質較好的地區，則可發展井灌。圩垸區由于地形平坦，便于布置順直整齊的灌溉系統，但一般都有很多彎曲零亂，深淺不一的天然河港湖汊，需予以整治，盡量利用，無用的則必須廢除。總之。要使圩垸區內灌排渠系規整，適應農業發展的要求，能灌、能排、能控制地下水位(圖4—7)。

干、支渠道布置形式的主要目的在于分析各種灌區特點，以供布置和設計主要灌排渠道時參考，要布置好灌排渠系必須根據具體條件和開發任務決定。斗、農渠(溝)深入田間，負擔著直接向用排水單位配水和集水的任務。在規劃布置時，除考慮渠系布置的總的要求外，更要密切地與土地利用規劃和土地使用單位界限結合起來，使渠溝力求整齊，地塊方正，渠溝的間距和長度便于農事操作等。12三、干、支渠的布置原則1.干渠應布置在高處，充分利用水土資源，力求控制更大灌溉面積。2.盡量使工程量和工程費用最小。3.與土地利用規劃和農業區劃、行政區劃相結合。4.灌排兼顧，統一布局。5.確保渠道安全。6.考慮綜合利用，利用落差發電等。13四、支渠以下各級渠道的布置除以上原則外，還要考慮：與行政邊界相結合，減少用水矛盾。考慮農業生產與農機運行方便。土地平整工程量小上述原則要靈活運用，多做方案比較。14灌排渠系布置方案的確定在實際工作中應該根據具體情況，抓住影響渠溝布置的主要因素，首先考慮起決定作用的原則，然后照顧其余的要求。在渠首水位高程已定的情況下，多應使渠道控制最大的自流灌溉面積；而當灌溉面積已定時，則應設法降低取水水位和干、支渠高程，以節約渠首樞紐和渠道本身的工程費用。地形平緩的灌區，灌溉水頭極為寶貴，在渠系定線時應十分珍惜工程措施所取得的水頭；地形坡度較大的灌區，則防止渠道沖刷和減少銜接建筑物顯得特別重要；當地形切割嚴重，溝壑交錯，渠系橫穿或需盤山彎繞時，則需慎重考慮選擇恰當的辦法；在石質山區，布置渠系要考慮減少石方工程量；在土質不良的地區，則應注意使渠線盡量避開透水性強的地帶或填方大的地段。總之，要結合灌區的具體條件因地制宜地選用渠系布置的原則，決不可不適當的強調一方面和幾個方面的要求，而損害了整個渠系合理的要求。灌排渠系的規劃布置是決定整個灌排系統經濟合理的重要因素，一定要深入實際，詳細調查，堅持科學態度，講究經濟效益，通過多種方案的比較和技術經濟的論證，確定一個最優的灌排渠系的布置方案。

15渠道線路的選定程序灌排渠系布置方案確定之后，接著進行渠道線路的選定，一般分四步進行，即：1.初步查勘2.復勘3.初測和紙上定線4.定線測量和技術設計

161.初步查勘一般選用l：10000一l：100000的地形圖，按照渠系布置的原則，作出渠線的大體布置，并邀請熟悉地形的當地群眾共同研究，定出幾條渠道比較線，然后對渠線的所經地帶進行初步查勘。初步查勘要求用簡單儀器測出：控制點(如渠首、沿線的山埡、跨河點)的相對位置和高程；支渠分水的位置和支渠渠線方向；調查各支渠的控制范圍，受益田面積和種植比例，記錄沿線土壤地質特征；估計難工和大型建筑物的類型、尺寸，同時調查灌區的社會經濟狀況，如發展前景、方向、人口分布、交通條件、當地建筑材料等。通過初步查勘，以選擇1～2條線路作為復勘的依據。172.復勘復勘包括干渠線路的復勘和主要支渠的初勘。在比降很小的渠道上要用視距測量和水準測量把各控制點的相對位置和高程測出來。比較線路之間的效益和工程大小，難易程度有無顯著差別，一般經過復勘就能決定取舍，否則還需經再一次深入比較才能決定。各支渠的初勘，可以只查勘與干渠較難相接的一段，其他留待測量支渠時再查勘。通過干渠線路復勘，渠系布置方案大致可以定下來，接著就可進行初測。對于工程較難的支渠也要經過復勘才能測量。183.初測和紙上定線－初測對復勘所確定的渠線，在其兩側寬約100～200m的狹窄地帶要進行初測。初測時應盡可能使導線接近將來準備采用的渠道中線。必須把沿線的土壤、地質以及下一級渠道的分水口和渠系建筑物位置，當地建筑材料開采地點和對外交通情況等設計資料大體收集起來，并提出渠系建筑物類型和主要尺寸意見。以上資料均編寫在初測報告中。

193.初測和紙上定線－紙上定線紙上定線就是根據初測所提供的資料結合地形圖定出渠道中心線的平面位置和縱斷面，在確定渠道中心線平面位置之前，要先做好如下的準備工作：①計算渠首到灌區的干渠平均縱坡，以便確定各區段的比降及灌區控制范圍；②根據流量大小和渠床的土質條件，大致確定各渠段的縱坡；③設計各渠段標準橫斷面圖；④確定各渠段彎道的最小曲率半徑；⑤預計渠系建筑物的水頭損失，初定干渠縱斷面。

20如何確定渠道中心線一是在平原或橫坡不大的緩丘地區可使渠水面高出地面，以形成半挖半填渠道，并使斷面填挖方量大體平衡。根據實踐經驗，可將渠道中心線定在高程等于“渠道設計水位高程一1/3設計水深”的地面處。二是在橫坡較大的丘陵山區，為確保渠道的穩定，一般就取渠道的設計水位高程作為紙上定線的渠道中心線處的地面高程。必須指出在紙上定線時，切勿過于拘泥于以上規定，否則為片面追求符合中心線計劃的地面高程，必使渠線定的過于彎曲，從全局來看未必合理。確定渠道中心線后，可進行各渠段的縱斷面和橫斷面設計，初步確定各個建筑物的類型和主要尺寸，利用定型設計圖紙計算渠道及建筑物工程量，在此基礎上作工程概算，編寫勘測報告。

214.定線測量和技術設計定線測量不僅要在實地上測設渠道中心線，還要按中心線各樁號測繪縱橫斷面圖。在定線測量的過程中，還必須對沿渠地質情況進行勘探和對溪溝作必要的洪水調查。在地質勘探時，要查明沿渠土壤及地質條件、土石分界線、坍方和漏水可能產生的地段，為渠道開挖及渠系建筑物的設計提供地質資料。洪水調查主要為溪溝的洪水計算提供資料，以確定泄洪建筑物的類型和尺寸。按定線測量所提供的資料，進行渠道的渠系建筑物的技術設計。22實際工作需要注意：在實際工作中還必須根據工程規模大小，灌區地形復雜程度，現有資料提供的情況，特別是灌區地形圖比例等，進行反復多次的測量、計算、比較，才能定下來，應設法加快工程的勘測、規劃和設計的步伐，減少不必要的返工。

23第二節田間工程

田間工程指末級固定渠道（一般指農渠）和固定溝道之間的田塊內部的臨時渠道（毛渠）、排水小溝、田間道路等農田建設工程。一、田間工程規劃的原則

二、田間渠系的布置三、田、林、路的布置

24一、田間工程規劃的原則完善的灌排系統田間平整；田塊大小合適；有前瞻性；因地制宜；綜合治理。25二、田間渠系的布置各地區的自然條件不同，田間灌排渠系的組成和規劃布置也有很大差異。(一)平原和圩區的田間渠系(二)山區、丘陵區的田間渠系

26(一)平原和圩區的田間渠系1．斗、農渠的布置形式2．條田內部的渠系布置3．水稻區的田間渠系布置271．斗、農渠的布置形式根據灌水渠與排水溝的相對位置有以下布置形式：灌排相間布置:地形平坦或有微地形起伏的地區；溝、渠交錯布置，兩側控制；工程量小。灌排相鄰布置:地面向一側傾斜；溝、渠并行，上灌下排，相互配合。28（1）相鄰布置適用于地形單一坡向。29（2）相間布置適用于平坦地形或波浪起伏的地形。上述兩種形式為灌排分開，灌排無矛盾，可防止鹽堿化。但占地多。30（3）灌排合渠

灌溉和排水共同用一條渠道.適用于地勢較高，不需要控制地下水位，灌排矛盾小，地面有相當坡度的地區或地下水位較低的平原地區。312．條田內部的渠系布置條田內部的渠系一般包括灌溉毛渠、輸水溝和灌水溝、畦等在水田地區還包括格田和田埂。根據不同的地形條件，條田內部的渠系布置有以下兩種基本形式。(1)縱向布置(2)相間布置32(1)縱向布置

田間渠系包括兩級渠道，毛渠和輸水毛渠與畦田方向坡度方向一致。特點：農渠平行等高線布置，為了使灌水方與地形坡度方向一致，設兩級田間渠道。33(2)橫向布置

為了使畦田灌水方向與地面坡度一致，田間渠系只有毛渠一級，由毛渠直接分水入畦適用于地形坡度較小情況下。特點：農渠垂直等高線布置。上述兩種形式以縱向布置應用較多，橫向布置由毛渠直接開口入畦，不夠安全，易發生毛渠跑水現象。343．水稻區的田間渠系布置特點是在條田內修筑田埂，將其分成許多格田，格田面積約1／5～1／3hm2，格田寬度20～40m，長約60～lOOm，格田的長邊一般沿等高線方向，每個格田有進水口，由農渠直接供水，并設有排水口，可將廢泄的水排入農溝(圖4-13)。35(二)山區、丘陵區的田間渠系山丘區田間渠系的布設注意解決旱澇、漬的危害。山丘區的農田，按其地形部位的不同，可分為崗、塝、沖、畈四種類型，崗地位置高，塝田位于山沖兩側的坡地上，沖田在兩崗之間地勢最低處，沖溝下游和河流兩岸，地形逐漸平坦，常為寬廣的平畈區。山丘區的支、斗渠，一般沿崗嶺脊線布置。農渠垂直于等高線，沿塝田短邊布置。山丘區的田間渠系的一般布置形式如圖4-14。1．狹長的山沖

2．開闊的沖壟

361．狹長的山沖當沖壟的寬度小于lOOm，可在山坡來水面較大的一側沿山腳布置排水溝，排泄山坡徑流、田面廢泄水和地下水等。山坡來水較小，沖田地勢較高的一側，布置以灌溉為主的灌排兩用渠，兼排山洪徑流。山坡來水較大，應另開挖排洪溝(又稱撇洪溝)攔截山洪。冷浸嚴重沖田，要采取措施降低地下水位，可沿山腳開溝，攔截冷泉水，或者在山沖中間布置一條排水溝，降低地下水位，如圖4-15。372．開闊的沖壟對于比較開闊的沖壟，可以在左右兩側塝腳布置排水溝，沖的中間布置以灌溉為主的灌排兩用渠，成雙向控制，以灌溉左右兩側的格田；沿塝腳的排水溝，一方面承接來自崗上的地面徑流，同時又起到攔截地下水流，降低沖壟地下水位的作用。要求：這種排水溝的深度大，溝底要低于田面1.Om以上。為了提高排水效果，還可在垂直沖壟方向，每隔一定距離加開橫向排水溝(又稱腰溝)，分級攔截滲水，降低地下水位如圖4－16。38三、田、林