农田水利学(7-8).ppt

1、排除多余的地面径流排水要求控制合适的地下水位020406080100036912淹水时间/d减产量/%水深30cm水深50cm田间积水田间积水作物受淹作物受淹缺氧呼吸缺氧呼吸产生乙醇产生乙醇作物中毒作物中毒减产甚至死亡减产甚至死亡涝涝因降水过多因降水过多,地表积水地表积水较深，使作物受淹从而生长受较深，使作物受淹从而生长受到损害的现象到损害的现象.耐淹程度依作物品种、耐淹程度依作物品种、生育阶段而不同。生育阶段而不同。地下水位高地下水位高土壤水分过多土壤水分过多根系缺氧呼吸根系缺氧呼吸产生乙醇产生乙醇作物中毒作物中毒减产甚至死亡减产甚至死亡渍渍因因地下水位地下水位较高，使较高，使作物根系呼吸受

2、限，从而生长作物根系呼吸受限，从而生长受到损害的现象受到损害的现象.耐渍深度耐渍深度与耐渍时间：与耐渍时间：旱作：旱作：0.30.30.6m0.6m，3 34d4d 水稻：水稻：0.00.00.4m0.4m，3 35d5d设计排渍深度：设计排渍深度：旱作：旱作：0.80.81.3m1.3m 水稻：水稻：0.40.40.6m0.6m地下水临界深度地下水临界深度在一定在一定的自然条件和农业技术措施条的自然条件和农业技术措施条件下，为了保证土壤件下，为了保证土壤不产生盐不产生盐碱化碱化和和作物不受盐害作物不受盐害所要求保所要求保持的地下水最小埋藏深度持的地下水最小埋藏深度.地下水临界深度与气候、地下

3、地下水临界深度与气候、地下水矿化度、土壤质地有关。水矿化度、土壤质地有关。水分盐分水分盐分盐分累积盐分累积水分蒸发水分蒸发地下水地下水地下水矿化度大，土壤质地轻，地下水矿化度大，土壤质地轻，则地下水临界深度应大。则地下水临界深度应大。土壤含水率土壤含水率土壤承重能力土壤承重能力机械耕作效率机械耕作效率地下埋深不小于地下埋深不小于0.60.60.8m0.8m。HHmax00max0max()()()()()ssVHHHHH降雨历时降雨强度入渗性能淹没时间地表坡度汇流距离地面糙率满 足 除 涝 排 水 要 求排 水 沟 间 距遵 循 成 本 最 小 原 则1()PtTPPIKtIK tTVVTtK

4、耐淹历时校核：耐淹历时校核：末级排水沟间距末级排水沟间距为为1515150m150m；排；排水沟深度在水沟深度在0.80.82.3m2.3m之间选取。之间选取。地下水变化过程地下水变化过程无排水有排水排水沟对地下水位的控制作用排水沟对地下水位的控制作用上升过程下降过程H H为允许地下水埋深；为允许地下水埋深；h h1 1地下水位高点与沟地下水位高点与沟水位差；水位差；h hs s为沟水深。为沟水深。水田水田 D=0.8D=0.81.5m1.5m；旱田旱田 D=1.5D=1.52.0m.2.0m.1sDHhhH H恒 定 流上边界非恒定流排水边界条件完 整 沟不透水层有限深下边界非完整沟不透水层

5、无限深（1 1）恒定流计算公式）恒定流计算公式H H：纵坐标轴纵坐标轴,m mt t：时间时间d d x x：横坐标轴横坐标轴m m：给水度给水度无量纲无量纲k k：渗透系数渗透系数m/dm/d：入渗强度入渗强度m/dm/d22HkHHtxxHk HHtx布西捏克方程布西捏克方程（1 1）恒定流计算公式）恒定流计算公式（完整沟与非完整沟）（完整沟与非完整沟）8ckhHL01821LnHDL（1 1）恒定流计算公式）恒定流计算公式284242LnLnckh HHHHHLDD非完整沟的沟距计算公式非完整沟的沟距计算公式（2 2）非恒定流计算公式）非恒定流计算公式t t ：排水：排水时间时间d d

6、h h0 0 ：停雨时的地下水位高出沟水停雨时的地下水位高出沟水位的值位的值,m mh h1 1 ：排水排水t t时间后地下水最高点时间后地下水最高点高出沟水位的值高出沟水位的值,m m014LnktHLhh毛 沟田 间 排 水 沟 网明 沟 排 水 系 统排 水 系 统容 泄 区暗 管 排 水 系 统农 沟干 沟输 水 沟 道支 沟斗 沟固固定定沟沟道道各级渠道间距与长度各级渠道间距与长度灌排两用渠道灌排两用渠道易旱易涝区渠系易旱易涝区渠系农沟纵坡：农沟纵坡：农沟断面：农沟断面：农沟底宽：农沟底宽：446 6，最大不超，最大不超10 10 梯形，边坡系数梯形，边坡系数1.01.02.52.5

7、0.30.30.5m0.5m农沟深度：农沟深度：1.21.21.5m1.5m农沟结构设计农沟结构设计吸水管集水管（沟明沟排水系统排水系统暗管排水系统集水）井检查井（1 1）系统组成与布置）系统组成与布置吸水管与集水管正交连接布置形式 吸水管与集水管锐角斜交连接不规则布置（2 2）暗管排水系统设计）暗管排水系统设计吸水管间距吸水管间距集水管埋深集水管埋深与埋深、土质有关，与埋深、土质有关，1010150m150m低于吸水管（连接处）低于吸水管（连接处）101020cm20cm吸水管埋深吸水管埋深设计地下水埋深设计地下水埋深0.2m0.2m埋深越小、土质越粘重埋深越小、土质越粘重则吸水管的间距越小

8、则吸水管的间距越小（2 2）暗管排水系统设计）暗管排水系统设计吸水管管径吸水管管径1/10001/10001/25001/2500，D100mmD100mm吸水管坡度吸水管坡度1/3001/3001/6001/600，D=100mmD=100mm38,23n QQC q Adi管内水的充盈度管内水的充盈度排水枢纽工程排水枢纽工程蓄水设备蓄水设备排水系统排水系统外承泄区外承泄区排水沟系（田间输水）排水沟系（田间输水）斗沟斗沟支沟支沟排水沟系排水沟系农沟农沟干沟干沟农沟以下农沟以下固定沟道固定沟道临时沟道临时沟道（3 3）经济论证，选取）经济论证，选取方案，分期实施方案，分期实施（2 2）制定原则

9、，确定）制定原则，确定标准，拟定方案标准，拟定方案规划步骤规划步骤（1 1）收集资料，摸清）收集资料，摸清情况与原因情况与原因来水过多：来水过多：（1 1）暴雨地面径流；）暴雨地面径流；（2 2）外来地面径流；）外来地面径流；（3 3）外来地下径流；）外来地下径流；（4 4）灌溉多余及洗盐水量。）灌溉多余及洗盐水量。1 排水区的涝渍成因排水区的涝渍成因排水不良：排水不良：（1 1）出口不畅；）出口不畅；（2 2）沟道不通；）沟道不通；（3 3）管理不善。）管理不善。来水过多来水过多排水不良排水不良（3 3）选择承泄区）选择承泄区（2 2）划分排水区）划分排水区规划内容规划内容（4 4）规划布置

10、排水系统，）规划布置排水系统，并确定规模并确定规模（1 1）布置防洪堤线）布置防洪堤线（6 6）方案比较）方案比较（5 5）预估排水效果）预估排水效果（3 3）选择承泄区）选择承泄区（2 2）划分排水区）划分排水区排水方式排水方式（4 4）规划布置排水系统，）规划布置排水系统，并确定规模并确定规模（1 1）布置防洪堤线）布置防洪堤线（6 6）方案比较）方案比较（5 5）预估排水效果）预估排水效果2 排水沟系的布置排水沟系的布置（3 3）出口水位低、河床稳）出口水位低、河床稳（2 2）高水高排，低水低排）高水高排，低水低排布置原则布置原则（4 4）上下级配合良好）上下级配合良好（1 1）沟位于低

11、处）沟位于低处（6 6）费省效宏）费省效宏（5 5）与其它规划相协调）与其它规划相协调2 排水沟系的布置排水沟系的布置（7 7）外来水不进田）外来水不进田排涝要求排涝要求排渍要求排渍要求（3 3）设计典型年）设计典型年（2 2）不受涝保证率）不受涝保证率表达方式表达方式（1 1）暴雨重现期）暴雨重现期目前我国目前我国 采用的方法采用的方法排涝时间排涝时间重现期暴雨重现期暴雨除涝设除涝设计标准计标准耐淹能力耐淹能力水深、水深、耐淹历时耐淹历时暴雨重现暴雨重现期的确定期的确定5 51010a a农作物农作物剩余阶段剩余阶段耐淹水深耐淹水深耐淹历时耐淹历时小麦小麦拔节成熟拔节成熟51012棉花棉花开

12、花、结铃开花、结铃51012高梁高梁孕穗孕穗101557灌浆灌浆1520610成熟成熟15201020排涝时间的排涝时间的确定确定旱作：旱作：1 13 3d d水稻：水稻：3 35 5d d设计内水位（排涝）设计内水位（排涝）排水出口处沟道通过设计排水出口处沟道通过设计排涝流量时的水位排涝流量时的水位.设计外水位设计外水位容泄区的容泄区的设计排水水位设计排水水位.设计内水位（排渍）设计内水位（排渍）地下水的设计排渍水位地下水的设计排渍水位.?我国部分地区设计外水位我国部分地区设计外水位(1)(1)涝区设计降雨与承泄区同涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性频率遭遇的可能性较大较大时，时，选取与

13、涝区暴雨重现期相应选取与涝区暴雨重现期相应的外水位。的外水位。1 外水位的选择标准外水位的选择标准(2)(2)涝区设计降雨与承泄区同涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性频率遭遇的可能性不大不大时，时，选取多年平均的外水位。选取多年平均的外水位。(1)(1)涝区设计降雨与承泄涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性区同频率遭遇的可能性较较大大时，选取与涝区暴雨重时，选取与涝区暴雨重现期相应的承泄区排涝时现期相应的承泄区排涝时段的平均情况。段的平均情况。2 水位特征期的选择原则水位特征期的选择原则(2)(2)涝区设计降雨与承泄涝区设计降雨与承泄区同频率遭遇的可能性区同频率遭遇的可能性不大不大时，选

14、取排涝时段时，选取排涝时段平均高水位多年平均。平均高水位多年平均。排涝要求排涝要求排渍要求排渍要求 排水沟需要经常排水沟需要经常维持的水位，以控制维持的水位，以控制地下水位，满足防渍地下水位，满足防渍或防盐碱化的要求。或防盐碱化的要求。0ZADLiZ农排渍Z Z排渍排渍为干沟沟口的排渍水位；为干沟沟口的排渍水位；A A0 0为最远处低洼地面高程；为最远处低洼地面高程；D D农农为农沟水位离地面距离；为农沟水位离地面距离；L L为农沟水位离地面距离；为农沟水位离地面距离；i i为水面比降为水面比降;d dZ Z为局部水头损失为局部水头损失.排水沟宣泄设计排排水沟宣泄设计排涝流量时的水位。涝流量时的水位。沟断面满足除涝设计流量、蓄涝要求沟断面满足除涝设计流量、蓄涝要求排水沟设计流量、设计水位排水沟设计流量、设计水位排水沟断面尺寸排水沟断面尺寸水深水深底宽底宽边坡边坡形状形状恒定均匀流公式恒定均匀流公式排水沟断面尺寸排水沟断面尺寸比降比降流速流速糙率糙率排水沟断面尺寸排水沟断面尺寸养殖养殖沟蓄沟蓄灌溉灌溉通航通航校核底宽校核底宽