第9卷《灌排、供水》编写说明

董安建　李现社

我国大部分地区受大陆性季风气候影响，降雨时空分布很不均匀，年际变化很大。年降水量在地区分布上由东南沿海的1600mm以上向西北方向逐渐递减，到西北内陆地区已不到100mm。大部分地区6—9月降水量占全年的70%左右，而冬季3个月降水量一般只占全年的10%以下。降水量的时空分布不均以及年际间变化大，导致了我国水旱灾害发生频繁。特殊的气候和自然条件决定了我国农业必须走灌溉农业和高效节水农业的发展道路。

正因如此，我国历史上都将兴水利除水害列为治国安邦的大事。根据史料记载，早在公元前2000多年，就开始了临河挖渠、凿井汲水等水利灌溉工程建设，开创了我国的农田灌溉事业。秦汉以来，我国的灌溉事业在规模和技术水平等方面都有了重大的发展。公元前613年在现今安徽省寿县淠河上兴建的芍陂灌溉工程、公元前256年兴建的都江堰引水灌溉工程，都是闻名中外的中国古代农田灌排工程，这些工程历经2000多年的运用考验，至今仍发挥着显著作用。

新中国成立以来，党和政府十分重视灌排事业的发展。从1949年到1998年，全国灌溉面积由2.4亿亩增加到9.0亿亩左右，人均占有粮食从209kg增加到400kg。

灌排事业的发展既为种植业的发展奠定了坚实的基础，也为农村畜牧业、养殖业、乡镇企业提供了充足的饲料和原材料。灌排工程还为这些行业的发展以及植树造林、农村人畜饮水、城镇用水提供了水源。结合灌排系统修筑的公路和农村道路还大大方便了灌溉区域内部与外部的劳动力、生产资料、原料、商品以及信息的交流，促进了农村经济的繁荣和发展，提高了农民收入，也促进了经济的发展、文化的进步和社会的稳定。

第1版《水工设计手册》第8卷《灌区建筑物》出版于20世纪80年代，系统地总结了改革开放之前我国灌溉工程建设的经验，为我国改革开放以来大规模的水利建设提供了很好的理论支撑，发挥了很好的参考作用。经过近30年的发展，我国经济社会发生了巨大变化，新时期对灌溉工程有了新的要求。加之农村城镇化的发展，农村集中供水的需求也日益增多。为总结近30年灌溉工程发展的经验，《水工设计手册》(第2版)第9卷以第1版《手册》第8卷为基础，吸纳近年来灌溉排水以及乡村供水工程规划设计领域的新技术和新方法，经合并、调整、补充和修订而成。内容包括灌溉、排水工程及相关村镇供水工程的规划设计基本理论与基本方法。

本次编写人员来自科研单位、大专院校、设计和管理等单位具有丰富设计经验和理论基础的专家和教授，并请国内同行业知名专家教授进行审核，经编委会几次评审后完成此稿。

《水工设计手册》(第2版)第9卷共分7章:第1章“灌溉、排水与供水规划”，第2章“引水枢纽工程”，第3章“灌排渠沟与输水管道工程设计”，第4章“渠系建筑物”，第5章“节水灌溉工程设计”，第6章“泵站”，第7章“村镇供水工程”。其中第5章与第7章为新增内容，其他章节则在原章节内容基础上进行了补充、调整和修订。

1　第1章灌溉、排水与供水规划

本章是以第1版《手册》第8卷第37章“灌溉”和第41章“排水”为基础，吸纳近年来灌溉排水工程规划领域的新技术和新方法，经合并、调整和修订而成的。内容包括灌溉、排水工程及相关供水工程的规划基本理论与基本方法。共分为7节，涵盖了原来2章共13节的内容。

灌区需水量是在第1版《手册》第37章“第2节灌溉用水量和灌溉制度”的基础上，增加了工业用水、生活用水和生态用水的相关内容。

水源及水利计算中合并了第1版《手册》第37章“第3节灌溉水源及水利计算”、“第5节利用地下水灌溉”和“第1节灌区基本资料与灌溉设计标准”中的“灌区选择与水土资源平衡计算”等内容，补充了有关“地表取水工程的水利计算”和“水土资源供需平衡分析”方面的内容。

工程总体规划中合并了第1版《手册》第37章“第4节灌溉渠系规划”和第41章“第3节明沟排水”、“第6节排水区规划”和“第7节承泄区”的相关内容，删除了其中的“截留沟规划”。

灌排渠沟设计流量及水位推算是在第1版《手册》第37章“第6节灌溉渠道流量及水位推算”的基础上，补充了“排水沟设计流量及水位推算”的内容。

排水工程设计合并了第1版《手册》第41章“第3节明沟排水”、“第4节暗管排水”和“第5节竖井排水”的相关内容。

2　第2章引水枢纽工程

本章在第1版《手册》的基础上将内容做了较大的调整，从原来3节增加到4节，拓展了引水枢纽工程的理论基础和工程设计应用内容。主要包括以下3个方面:

(1)详细介绍了环流理论及其应用，将引水枢纽工程布置细分为无坝引水枢纽工程布置和有坝引水枢纽工程布置，并增加了相应理论和应用内容。

(2)介绍了一些国内外最新的科研成果，如引水口分流分沙试验成果、漏斗式排沙设计应用成果等。

(3)力求更好地通过图文并茂的方式正确无误地对理论计算与应用加以说明。

3　第3章灌排渠沟与输水管道工程设计

本章在第1版《手册》的基础上，做了较大调整、修订和扩充。主要包括以下几个方面:

(1)加强了基本概念、基本理论的介绍，侧重工程设计。

(2)将第1版《手册》第39章与第41章合并为本章第1～3节。

(3)对渠道衬砌防渗部分进行了扩充，增加了新型材料防渗和渠道防冻胀的内容。

(4)增加了“特殊地基渠道设计”和“管道输水工程设计”两节。特殊地基渠道设计中侧重对各种地基处理措施的介绍;在输水管道设计中，以输水管道水力计算和结构设计为主，适当考虑了适应农业、城市、工业供水情况下的树、环状管网的设计。

(5)对第1版《手册》第39章第1节、第41章第1、第6、第7节的规划布置、排水区规划和承泄区等内容做了较大删减。

(6)更新的主要内容有:以渠道流量和渠道纵断设计为重点的灌溉渠道设计;以田间水平排水沟流量和间距、竖向排水的水位降深及布设方式、排水干沟的流量、设计水位及纵横断面设计为主的排水沟道设计。

(7)增加的主要内容有:在渠道衬砌与防冻胀工程设计中除介绍传统的衬砌方法外，增加了新型材料防渗的内容;在特殊地基渠道设计中主要介绍了在软基、砂基和矿区地基上修建渠道的地基处理方法;在输水管道工程设计中针对输水管道结合城镇供水，介绍了树、环状管网设计的方法。

4　第4章渠系建筑物

本章以第1版《手册》框架为基础，内容调整和修订主要包括以下5个方面:

(1)删除了“桥梁”以及“渠库结合工程”两节。

(2)渡槽部分单列了渡槽及其地基的稳定性验算，增加了预应力渡槽和斜拉渡槽，增加了渡槽的冻害及防冻害设计。

(3)倒虹吸部分增加了新型管材倒虹吸的介绍。

(4)涵洞部分更改了涵洞流态判别方法以及过流能力计算方法。

(5)跌水部分增加了梯形及复式断面消力池、综合消力池、格栅式消力池的计算方法;陡坡部分增加了阶梯式陡槽设计的有关内容、消能效果和应用条件;增加了跌水与陡坡结构设计要点。

(6)将原来的“量水设备”改为“量水设施”，补充了新的内容。

5　第5章节水灌溉工程设计

本章为《水工设计手册》(第2版)新编章节，共分7节。主要介绍国内外节水灌溉较为成熟的灌水技术，内容包括节水灌溉的基本概念、地面节水灌溉技术、喷微灌专用设备及参数、喷微灌工程规划布置、喷灌工程设计、微灌工程设计、低压管道输水等内容。

“5.1概述”:介绍节水灌溉的概念、灌水方法及其适用条件。

“5.2地面节水灌溉工程设计”:介绍常用的地面节水灌溉方法，以沟、畦灌溉的稳定流设计为主，重点介绍了两种方法的评价、参数选择和提高灌水质量的设计方法，并介绍了目前应用较多水稻节水灌溉方法。

“5.3喷微灌工程规划与专用设备”:重点对喷、微灌溉系统规划布置的主要问题、规划设计成果要求等作了介绍;简要介绍了喷微灌等节水灌溉工程的专用设备。

“5.4喷灌工程设计”:对大田喷灌技术应用、经济作物喷灌和景观喷灌的工程设计作了介绍。

“5.5微灌工程设计”:包含了微喷灌、滴灌的设计内容，主要以解决系统布置、用水量计算方法、田间管网设计、首部系统设计等技术设计为主。

“5.6低压管道输水灌溉系统”:介绍了输水管道的规划设计原则、理论和方法。

“5.7其他节水灌溉措施”:包括激光平地技术、农艺节水措施、塑料大棚节水灌溉等内容。

6　第6章泵站

本章以第1版《手册》框架为基础，对内容进行了调整和修订，主要包括以下5个方面:

(1)完善了基本概念，优化了计算公式。

(2)增加了“断流装置”、“其他形式泵站”两个章节，将“泵站水锤及防护”单列一节。

(3)“泵站枢纽布置”改为“泵站选址与枢纽布置”，“进水池和出水池”改为“进水和出水建筑物”，内容进行增加和调整。

(4)介绍了一些国内外最新的设计方法，如泵房结构的有限元计算、水泵装置的CFD数值模拟计算等，并提供了部分成果供参考。

(5)吸收和介绍了南水北调工程建设中的一些先进理念和经验、科研成果。

7　第7章村镇供水工程

第7章村镇供水工程为《水工设计手册》(第2版)新编章节，共分14节。主要介绍国内村镇供水工程的关键技术，重点是规划、系统及工艺设计。由于在工程应用上主要面向农村与乡镇，在设计上区别于城市水厂管网设计，在水质保护与处理上更加突出经济、合理实用的特点。

8　其他

第1版《手册》出版以来，我国水利工程发展非常迅速，为适应水利工程建设的需要，水利部也陆续颁发了《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288—99)、《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》(SL482—2011)、《泵站设计规范》(GB50265—2010)等与《水工设计手册》(第2版)第9卷相关的规范。本次在编写过程中力求相互协调与统一，发挥各自的作用。使用中应关注有关规范的修订情况，以保证工程设计与新颁规范规定相协调。

第9卷在题目上包括了供水的内容，主要是考虑长距离输水的供水工程除了在建筑物的级别与洪水标准确定上高于灌溉工程外，其设计理论与渠道基本相同。因此，在水工设计手册编写时没有单独编制供水章节，在供水设计中可根据设计采用的管道与断面型式参照设计。