【摘 要】小型農(nóng)田水利地面取水工程是指將天然河流中水體攔截導(dǎo)入灌區(qū)引水系統(tǒng)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(guān)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(gè)問題。要實(shí)現(xiàn)無壩引水，必須滿足以下條件：1）引水口上游流域地區(qū)應(yīng)搞好水土保持。多種植水土涵養(yǎng)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(dāng)。這樣河床淤積、沖刷變化小、能達(dá)到?jīng)_淤平衡，保持河床穩(wěn)定。3）上游流域要有一定集雨面積，穩(wěn)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(qū)人為干擾因素少（如工程建設(shè)、放牧、開墾種植、砍伐森林等）。5）河床水、沙、地質(zhì)、地形的相互作用相對穩(wěn)定，來流變化時(shí)，河槽的橫斷面與縱斷面、河床組成等會自行調(diào)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(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
1）在彎曲河段上，河流的凹岸是比較理想的取水點(diǎn)，引入表層較清水流，防止泥沙流入渠口和底沙進(jìn)入渠道。但凹岸易沖刷，需要一定的護(hù)岸工程。最好避開水流頂沖點(diǎn)，而設(shè)置在頂沖點(diǎn)稍上游或下游15～20m處、同時(shí)冰水分層的河段。一般來說頂沖點(diǎn)的上游較為理想。
2）引水口宜設(shè)在順直河段河床穩(wěn)定、深槽主流近岸處，即河流較窄、流速較大，水較深的地點(diǎn)。引水渠軸線與河道水流所成夾角應(yīng)為銳角，通常采用30°～45°。
3）在有邊灘、沙洲的河段上引水時(shí)，應(yīng)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(shè)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(chǎn)生大量的泥沙沉積。引水口應(yīng)離開支流出口處上下游有足夠的距離，上游應(yīng)不小于50m，下游應(yīng)不小于400m。
5）盡量靠近主要用水區(qū)
選擇引水口位置時(shí)，應(yīng)考慮農(nóng)田規(guī)劃、城鎮(zhèn)規(guī)劃以及整個(gè)給水系統(tǒng)的布置，盡可能靠近主要用水區(qū)，以節(jié)約輸水渠道或管線的長度，減少輸水的基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。此外應(yīng)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(gòu)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(chǎn)生沖刷、淤積和變形，故在選擇引水口位置時(shí)，必須加以注意。
7）具有良好的地質(zhì)、地形及施工條件
引水口應(yīng)設(shè)在地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、承載力高的地基上，不宜設(shè)在斷層、流沙層滑坡、風(fēng)化嚴(yán)重的巖層、巖溶發(fā)育地段、地震區(qū)不穩(wěn)定的陡坡或山腳下。引水口也不宜設(shè)在有寬廣河漫灘的地方，以免進(jìn)水渠或管道過長。從施工條件角度，交通運(yùn)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(jié)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(dāng)位置引進(jìn)水流，抬高水位，經(jīng)方案比較，必須修建攔河壩。
修建攔河壩，選擇壩址時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)因素：
1.上游地區(qū)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(qū)劃不同，不同單位和個(gè)人的要求；
3.地形、地質(zhì)條件要求；
4.當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)、生活、灌溉等歷史習(xí)慣，遠(yuǎn)期規(guī)劃等因素。
總之，必須廣泛調(diào)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(fā)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(diào)節(jié)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(nóng)田水利工程中應(yīng)用十分廣泛。
1.水閘分類
水閘按作用可分為進(jìn)水閘、節(jié)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(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)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(gòu)件和懸吊設(shè)備三部分組成。其中，活動部分是門體結(jié)構(gòu)，埋固構(gòu)件是預(yù)埋在閘墩和胸墻等結(jié)構(gòu)內(nèi)的固定構(gòu)件，懸吊設(shè)備是連接閘門和啟閉設(shè)備的拉桿或牽引索。
2.水閘設(shè)計(jì)應(yīng)考慮因素
1）水閘選址要考慮的因素較多，應(yīng)了解水閘的作用、特點(diǎn)和運(yùn)行要求，綜合考慮地形、地質(zhì)、水流、灌區(qū)位置、泥沙、材料、交通、施工、管理及環(huán)境等因素，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定。
2）選擇與地基條件相適應(yīng)的閘室結(jié)構(gòu)形式，保證閘室及地基的穩(wěn)定；
3）做好防滲設(shè)計(jì)；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(shè)計(jì)，避免危害性的沖刷。
5）閘門設(shè)計(jì)除滿足安全、經(jīng)濟(jì)的要求外，還應(yīng)具有操作靈活可靠、止水效果良好及過水平順等性能，應(yīng)避免產(chǎn)生空蝕和震動。此外，還應(yīng)便于制作、運(yùn)輸、安裝以及檢修、養(yǎng)護(hù)。
6）啟閉機(jī)型式的選擇應(yīng)根據(jù)閘門形式、尺寸、孔口數(shù)量及運(yùn)行條件等因素綜合分析。選用啟閉機(jī)的容量應(yīng)等于或大于計(jì)算啟閉力，也允許略小于計(jì)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(yùn)動（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或往復(fù)運(yùn)動等），把外加的能量（電、熱、水、風(fēng)能或太陽能等）轉(zhuǎn)變成機(jī)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(yuǎn)處。
常用泵站，按動力分類為三種：
1.電動泵站是以電動機(jī)為動力機(jī)的泵站。由于電動機(jī)的啟動、停機(jī)以及運(yùn)行管理等方面比較方便，因此，目前使用較廣。缺點(diǎn)：泵站處必須有可靠電源作保證，運(yùn)行費(fèi)用較高，管道易被淤泥堵塞，機(jī)電設(shè)備維修費(fèi)用高。
2.機(jī)動泵站：以燃燒汽油和柴油等燃料的內(nèi)燃機(jī)為動力的泵站。因?yàn)椴裼蜋C(jī)和汽油機(jī)體積較小，移動搬運(yùn)方便。一般用于短時(shí)應(yīng)急、防汛抗旱。缺點(diǎn)：機(jī)械振動和噪音較大，需燃燒燃料，污染環(huán)境，運(yùn)行費(fèi)用較高。
3.水輪泵站：水輪泵站是我國獨(dú)特的提水工程。是利用水力沖動水輪并驅(qū)動水泵抽水的提水機(jī)械，它由水輪機(jī)和水泵同軸組合而成，全部潛在水中運(yùn)行，水輪機(jī)為動力部分，水泵為工作部分。具有一定能量的水流，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，并通過主軸帶動與其相連的葉輪旋轉(zhuǎn)，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(nóng)田，果園。它不僅能提水，加上有關(guān)配套還可以作為動力進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品加工及發(fā)電等綜合利用。
其優(yōu)點(diǎn)：水輪泵為解決緊張的能源開辟了新的途徑。它結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)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(qū)溪流、渠道跌水的水位差工作，工程投資少，運(yùn)行費(fèi)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(jī)械。由于它的特殊結(jié)構(gòu)，與一般使用動力和電力的提水機(jī)械相比，不但省去一整套發(fā)電和輸電設(shè)備，而且能源利用最直接，能量轉(zhuǎn)換效率高；建設(shè)水輪泵站一般不淹地，不移民，短期內(nèi)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(yuǎn)山區(qū)。缺點(diǎn)：受上游來水影響，水輪泵站進(jìn)水口易被河流漂浮物堵塞，機(jī)械設(shè)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(shè)備利用率低，水資源利用也不夠充分。
