淺析小型農田水利地面取水工程

【摘 要】小型農田水利地面取水工程是指將天然河流中水體攔截導入灌區引水系統的工程。常見的地面取水工程有無壩引水、攔河壩、水閘、泵站等。

【關鍵詞】地面取水工程；無壩引水；攔河壩；水閘；泵站

1 無壩引水

1.無壩引水條件

無壩引水主要解決引適量水灌溉，減少泥沙入渠兩個問題。要實現無壩引水，必須滿足以下條件：1）引水口上游流域地區應搞好水土保持。多種植水土涵養林草植被，固土保沙，減少水土流失。2）引水口處上下游河床坡降適當。這樣河床淤積、沖刷變化小、能達到沖淤平衡，保持河床穩定。3）上游流域要有一定集雨面積，穩定的河床基流，滿足灌溉用水和居民日常生活用水。4）上游地區人為干擾因素少（如工程建設、放牧、開墾種植、砍伐森林等）。5）河床水、沙、地質、地形的相互作用相對穩定，來流變化時，河槽的橫斷面與縱斷面、河床組成等會自行調整，河流處于均衡或動平衡階段。

2.無壩引水口位置的選擇應注意以下幾個方面：

1）在彎曲河段上，河流的凹岸是比較理想的取水點，引入表層較清水流，防止泥沙流入渠口和底沙進入渠道。但凹岸易沖刷，需要一定的護岸工程。最好避開水流頂沖點，而設置在頂沖點稍上游或下游15～20m處、同時冰水分層的河段。一般來說頂沖點的上游較為理想。

2）引水口宜設在順直河段河床穩定、深槽主流近岸處，即河流較窄、流速較大，水較深的地點。引水渠軸線與河道水流所成夾角應為銳角，通常采用30°～45°。

3）在有邊灘、沙洲的河段上引水時，應注意了解邊灘、沙洲形成的原因，移動的趨勢和速度。引水口不宜設在可移動的邊灘、沙洲的下游附近，以免日后被泥沙堵塞。

4）在有支流入口的河段上，易產生大量的泥沙沉積。引水口應離開支流出口處上下游有足夠的距離，上游應不小于50m，下游應不小于400m。

5）盡量靠近主要用水區

選擇引水口位置時，應考慮農田規劃、城鎮規劃以及整個給水系統的布置，盡可能靠近主要用水區，以節約輸水渠道或管線的長度，減少輸水的基建投資和運行費用。此外應盡量避免穿越河流、鐵路等障礙物。

6）注意河流上的人工建筑物或天然障礙物

河流上常見的人工構筑物（如橋梁、碼頭丁壩、攔河壩等）和天然障礙物（如陡崖和石嘴），往往引起河流水流條件的改變，從而使河床產生沖刷、淤積和變形，故在選擇引水口位置時，必須加以注意。

7）具有良好的地質、地形及施工條件

引水口應設在地質構造穩定、承載力高的地基上，不宜設在斷層、流沙層滑坡、風化嚴重的巖層、巖溶發育地段、地震區不穩定的陡坡或山腳下。引水口也不宜設在有寬廣河漫灘的地方，以免進水渠或管道過長。從施工條件角度，交通運輸要方便，有足夠的施工場地，土石方量，水下工程量要少，縮短工期、以節約資金。

2 攔河壩

為了增大灌溉面積、或者增加壓力水頭，在適當位置引進水流，抬高水位，經方案比較，必須修建攔河壩。

修建攔河壩，選擇壩址時應考慮的幾個因素：

1.上游地區水位抬高，造成土地、工礦、房屋等淹沒損失，下游水力消能沖刷問題；

2.行政區劃不同，不同單位和個人的要求；

3.地形、地質條件要求；

4.當地群眾生產、生活、灌溉等歷史習慣，遠期規劃等因素。

總之，必須廣泛調查研究，取得可靠資料，使上、下游利益兼得，努力營造和諧氛圍，化解矛盾，以免造成后遺癥，影響工程效益正常發揮。

3 水閘工程

水閘是一種低水頭的水工建筑物，既能擋水，抬高水位，又能泄水，用以調節水位，控制泄水流量。多修建于河道、渠系及水庫、湖泊岸邊，在農田水利工程中應用十分廣泛。

1.水閘分類

水閘按作用可分為進水閘、節制閘、泄水閘、排水閘、分洪閘、擋潮閘、沖沙閘等，有些水閘兼有多種功能。水閘按閘室結構分為開敞式和封閉式。閘門是水閘中不可缺少的重要組成部分，用來調節流量和上下游水位、宣泄洪水和排放泥沙等。閘門由活動部分、埋固構件和懸吊設備三部分組成。其中，活動部分是門體結構，埋固構件是預埋在閘墩和胸墻等結構內的固定構件，懸吊設備是連接閘門和啟閉設備的拉桿或牽引索。

2.水閘設計應考慮因素

1）水閘選址要考慮的因素較多，應了解水閘的作用、特點和運行要求，綜合考慮地形、地質、水流、灌區位置、泥沙、材料、交通、施工、管理及環境等因素，經經濟技術比較后確定。

2）選擇與地基條件相適應的閘室結構形式，保證閘室及地基的穩定；

3）做好防滲設計；特別是上游兩岸連接建筑物及其與鋪蓋的連接部分，要在空間上形成防滲整體。

4）做好消能、防沖設計，避免危害性的沖刷。

5）閘門設計除滿足安全、經濟的要求外，還應具有操作靈活可靠、止水效果良好及過水平順等性能，應避免產生空蝕和震動。此外，還應便于制作、運輸、安裝以及檢修、養護。

6）啟閉機型式的選擇應根據閘門形式、尺寸、孔口數量及運行條件等因素綜合分析。選用啟閉機的容量應等于或大于計算啟閉力，也允許略小于計算啟閉力，但不超過5%。

4 泵站工程

泵站的基本功能是通過水泵的工作體（固體、液體、或氣體）的運動（旋轉運動或往復運動等），把外加的能量（電、熱、水、風能或太陽能等）轉變成機械能，并傳給被抽液體，使液體的位能、壓能和動能增加，并通過管道把液體提升到高處，或輸送到遠處。

常用泵站，按動力分類為三種：

1.電動泵站是以電動機為動力機的泵站。由于電動機的啟動、停機以及運行管理等方面比較方便，因此，目前使用較廣。缺點：泵站處必須有可靠電源作保證，運行費用較高，管道易被淤泥堵塞，機電設備維修費用高。

2.機動泵站：以燃燒汽油和柴油等燃料的內燃機為動力的泵站。因為柴油機和汽油機體積較小，移動搬運方便。一般用于短時應急、防汛抗旱。缺點：機械振動和噪音較大，需燃燒燃料，污染環境，運行費用較高。

3.水輪泵站：水輪泵站是我國獨特的提水工程。是利用水力沖動水輪并驅動水泵抽水的提水機械，它由水輪機和水泵同軸組合而成，全部潛在水中運行，水輪機為動力部分，水泵為工作部分。具有一定能量的水流，推動轉輪轉動，并通過主軸帶動與其相連的葉輪旋轉，在離心力的作用下，水沿著輸水管道源源不斷被送至高處，以灌溉農田，果園。它不僅能提水，加上有關配套還可以作為動力進行農產品加工及發電等綜合利用。

其優點：水輪泵為解決緊張的能源開辟了新的途徑。它結構簡單，運行安全，管理方便，不燃油，不耗電，制造維修方便，便于綜合利用，可以充分利用山區溪流、渠道跌水的水位差工作，工程投資少，運行費用低，凡具有一定流量和落差的地方，均能使用水輪泵，是一種成本低廉的提水機械。由于它的特殊結構，與一般使用動力和電力的提水機械相比，不但省去一整套發電和輸電設備，而且能源利用最直接，能量轉換效率高；建設水輪泵站一般不淹地，不移民，短期內就能獲得顯著效果。它適用于水力資源豐富而用電困難的偏遠山區。缺點：受上游來水影響，水輪泵站進水口易被河流漂浮物堵塞，機械設備容易被雜物卡住，造成提水困難，維修工作量大。水輪泵站的設備利用率低，水資源利用也不夠充分。