第二节　灌溉取水方式

灌溉取水方式随水源类型、水位和水质的状况而定。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、抽水取水和水库取水等。利用地下水灌溉,则需打井或修建其他集水工程。

一、无坝引水

灌区附近河流水位、流量均能满足灌溉要求时,即可选择适宜的位置作为取水口修建进水闸引水自流灌溉,形成无坝引水。在丘陵山区,灌区位置较高,可自河流上游水位较高的地点A引水(图3-1)。通过修筑较长的引水渠,取得自流灌溉的水头。这种方式,引水口一般距灌区较远,引水干渠常有可能遇到难工险段。引水渠首的位置一般应选在河流的凹岸,这是因为河槽的主流总是靠近凹岸,同时还可利用弯道横向环流的作用,防止泥沙淤积渠口和防止底沙进入渠道。一般使渠首位于凹岸中点偏下游处,这里横向环流作用发挥得最充分,同时避开了凹岸水流顶冲的部位。其距离弯道凹岸顶点的距离可按下式确定:

此外,为减少土方量、节约工程投资,渠首位置还应选在干渠路线较短,且不经过陡坡、深谷及塌方的地段。引水渠轴线与河道水流所成的夹角应为锐角,通常采用30°～45°。

因灌区位置及地形条件限制,无法把渠首布置在凹岸而必须放在凸岸时,可以把渠首放在凸岸中点偏上游处,这里泥沙淤积较少。在较大的河流上,为了保证主流稳定,引水流量一般不应超过河流引水期间最小流量的30%。

无坝引水渠首一般由进水闸、冲沙闸和导流堤三部分组成。进水闸控制入渠流量,冲沙闸冲走淤积在进水闸前的泥沙,而导流堤一般修建在中小河流中,平时发挥导流引水和防沙的作用,枯水期可以截断河流,保证引水。渠首工程各部分的位置应相互协调,以有利于防沙取水为原则。

图3-2所示是历史悠久、闻名中外的四川都江堰工程。它的进水口位于岷江凹岸下游,整个枢纽由分水鱼嘴、金刚堤、飞沙堰和宝瓶口等建筑物组成。金刚堤起导流堤的作用,位于宝瓶口进水口前,用以导水入渠;分水鱼嘴位于金刚堤前,将岷江分为内江和外江,洪水期间,内外江水量分配比例约为4􀏒6,大部分水由外江流走,保证内江灌区安全,枯水期水量分配颠倒,大部分水量进入内江,保证灌溉用水。飞沙堰用以宣泄内江多余水量及排走泥沙,并用于保证宝瓶口的引水水位。整个工程雄伟壮观,建筑物之间配合密切,虽然没有一座水闸,仍能发挥效益2000多年,是无坝引水的典范。

二、有坝引水

当河流水源虽较丰富,但水位较低时,可在河道上修建壅水建筑物(坝或闸)抬高水位,自流引水灌溉,形成有坝引水,如图3-1所示的B点。在灌区位置已定的情况下,此种形式与有引渠的无坝引水相比较,虽然增加了拦河坝(闸)工程,但引水口一般距灌区较近,可缩短干渠线路长度,减少工程量。在某些山区丘陵地区洪水季节虽然流量较大,水位也够,但洪、枯季节变化较大,为了便于枯水期引水也需修建临时性低坝。

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,如图3-3所示。

1.拦河坝

拦河坝用以拦截河道、抬高水位,以满足灌溉引水的要求,汛期则在溢流坝顶溢流,宣泄河道洪水。因此,坝顶应有足够的溢洪宽度,当宽度增长受到限制或上游不允许壅水过高时,可降低坝顶高程,改为带闸门的溢流坝或拦河闸,以增加泄洪能力。

2.进水闸

进水闸用以引水灌溉。进水闸的平面布置主要有两种形式:

(1)侧面引水。进水闸过闸水流方向与河流水流方向正交,如图3-3(a)所示。这种取水方式,由于在进水闸前不能形成有力的横向环流,因而防止泥沙入渠的效果较差,一般只用于含沙量较小的河道。

(2)正面引水。正面引水是一种较好的取水方式。进水闸过闸水流方向与河流方向一致或斜交,如图3-3(b)所示。这种取水方式,能在引水口前激起横向环流,促使水流分层,表层清水进入进水闸,底层含沙水流则涌向冲沙闸而被排掉。

3.冲沙闸

冲沙闸是多泥沙河流低坝枢纽中不可缺少的组成部分,它的过水能力一般应大于进水闸的过水能力。冲沙闸底板高程应低于进水闸底板高程,以保证较好的冲沙效果。

4.防洪堤

为减少拦河坝上游的淹没损失,在洪水期保护上游城镇、交通的安全,可在拦河坝上游沿河修筑防洪堤。此外,若有通航、过鱼、过木和发电等综合利用要求,尚需设置船闸、鱼道、筏道及电站等建筑。

三、抽水取水

当河流水量比较丰富,但灌区位置较高,河流水位和灌溉要求水位相差较大,修建其他自流引水工程困难或不经济时,可就近采用抽水取水方式。这样干渠工程量小,但增加了机电设备和年管理费,如图3-1所示的C点。

四、水库取水

当河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时,必须在河流的适当地点修建水库进行径流调节,以解决来水和用水之间的矛盾,并综合利用河流水源。这是河流水源较常见的一种取水方式。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,为综合利用河流水源创造了条件。采用水库取水必须修建大坝、溢洪道和进水闸等建筑物,工程较大,且有相应的库区淹没损失,因此必须认真选择好建库地址。但水库能充分利用河流水资源,这是其优于其他取水方式之处。

上述几种取水方式除单独使用外,有时还能综合使用多种取水方式,引取多种水源,形成蓄、引、提相结合的灌溉系统。