农田水利学7-(1)田间排水原理与方法.ppt
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1、第七章第七章 农田排水农田排水田间排水原理与方法田间排水原理与方法第一节第一节 农田对排水的农田对排水的要求要求田间排水系统是指田间排水系统是指末级固定沟渠末级固定沟渠控制范围内的控制范围内的田间沟网或暗管系统。它是排水系统的基础,田间沟网或暗管系统。它是排水系统的基础,和骨干排水系统一起,共同完成排出多余地面、和骨干排水系统一起,共同完成排出多余地面、土壤水和地下水的任务,有效控制和调节农田土壤水和地下水的任务,有效控制和调节农田水分状况,消除涝、渍,防治盐碱化,与灌溉水分状况,消除涝、渍,防治盐碱化,与灌溉系统一起创造适合农作物生长的良好环境。系统一起创造适合农作物生长的良好环境。农田水分
2、过多对作物而言有三种形式:农田水分过多对作物而言有三种形式:一是地面水过多一是地面水过多 二是土壤水过多二是土壤水过多 三是地下水位过高三是地下水位过高田间排水系统的根本任务就是田间排水系统的根本任务就是汇集汇集和和排除排除农农田中田中多余水量多余水量,降低降低和和控制控制地下水位地下水位。一、一、地表水过多地表水过多的危害与农田除涝的危害与农田除涝农作物对受淹的时间和淹水的深度有一定的限度,如果超过允许的淹水时间和深度,将影响作物生长,重者导致作物死亡。所以必须有排水工程,将淹水时间和淹水深度控制在必要的范围内。排除地面多余的地表水的措施叫排除地面多余的地表水的措施叫除涝除涝。除涝指标有:除
3、涝指标有:耐淹历时耐淹历时:作物在一定的淹水深度下不影响产量的承作物在一定的淹水深度下不影响产量的承受时间。受时间。耐淹水深:耐淹水深:在一定的淹水时间内作物能够承受的淹在一定的淹水时间内作物能够承受的淹水深度。水深度。作物种类作物种类生育期生育期耐淹水深耐淹水深(cm)耐淹历时耐淹历时(d)棉花棉花开花结铃期开花结铃期51012玉米玉米苗期拔节期苗期拔节期抽穗期抽穗期孕穗灌浆期孕穗灌浆期成熟期成熟期25812812101511.511.51.5223甘薯甘薯全生育期全生育期71023春谷春谷苗期拔节期苗期拔节期孕穗期孕穗期成熟期成熟期355101015121223高粱高粱苗期苗期孕穗期孕穗期
4、灌浆期灌浆期成熟期成熟期3510151520152023576101020农作物耐淹水深和耐淹历时参考表农作物耐淹水深和耐淹历时参考表农作物的耐淹水深和耐淹历时,应根据当地的农作物农作物的耐淹水深和耐淹历时,应根据当地的农作物耐淹试验资料分析确定,无试验资料时可按表选取。耐淹试验资料分析确定,无试验资料时可按表选取。作物种类和生育作物种类和生育阶段有关。棉花、阶段有关。棉花、小麦等旱作物的小麦等旱作物的耐淹能力较差,耐淹能力较差,10cm,淹,淹1天就天就会减产,会减产,6-7天天就会死亡,一般就会死亡,一般旱作物旱作物10-15cm盐水时间不超过盐水时间不超过2-3天。天。作物种类作物种类生
5、育期生育期耐淹水深耐淹水深(cm)耐淹历时耐淹历时(d)大豆大豆苗期苗期开花期开花期357102323小麦小麦拔节成熟期拔节成熟期51012水稻水稻返青期返青期分蘖期分蘖期拔节期拔节期孕穗期孕穗期成熟期成熟期356101525202530351223464646农作物耐淹水深和耐淹历时参考表农作物耐淹水深和耐淹历时参考表据此可以确定排水时间的问题二、土壤水分过多土壤水分过多与作物的防渍要求 除防止水淹要求外,还应满足控制和降低除防止水淹要求外,还应满足控制和降低地下水位的要求。为了保证农作物的正常地下水位的要求。为了保证农作物的正常生长,必须使农田土壤具有适宜的含水率。生长,必须使农田土壤具有
6、适宜的含水率。这就是防渍排水要求。这就是防渍排水要求。降低地下水位、降低根系活动层土壤的含降低地下水位、降低根系活动层土壤的含水量的措施叫水量的措施叫除渍除渍。a a、治渍排水标准、治渍排水标准耐渍时间与耐渍深度:农作物排渍标准是指农作物不受渍害的农田地下水排降标准,用耐渍时间与耐渍深度表示。耐渍深度是指作物要求的地下水埋深。b b、耐渍时间和耐渍深度与作物品种及生育期有关、耐渍时间和耐渍深度与作物品种及生育期有关治渍排水工程应以满足农作物全生育期要求的最大排渍深度为工程控制标准,一般可视作物根深不同而选用0.81.3m。旱作区在渍害敏感期间可采用34d内将地下水埋深降至0.40.6m;稻作区
7、在晒田期35d内降至0.40.6m;淹灌期的适宜渗漏率可选用28mm/d,粘性土取较小值,砂性土取较大值。三、地下水位过高地下水位过高与防止土壤盐碱化 改良盐碱土对农田排水的要求 1 1、土壤水盐运动理论、土壤水盐运动理论盐随水来,盐随水去。盐随水来,盐随水去。在耕层土壤中,盐分随水运动,呈动态变化,主要受蒸发和渗漏影响。可用下式表示:S=(ET-D)C式中:S为土壤盐分变化量ET为时段内腾发量D为时段内深层渗漏量C为地下水盐分浓度ETD耕作土层防治盐碱化排水标准的确定应符合下列规定:1 1)深度:)深度:通常应以地下水临界深度地下水临界深度为工程设计标准,当采用小于临界深度设计时,应通过水盐
8、平衡论证确定。2 2)时间:)时间:防治盐碱化的排水时间一般可采用8 815d15d内将地下水位降到临界深度,并达到以下要求:a)在预防盐碱化地区,应保证农作物各生育期的根层土壤含盐量不超过其耐盐能力。b)在冲洗改良盐碱土地区,应满足设计土层深度内达到脱盐要求。2 2、防盐碱排水标准地下水临界深度临界深度的概念在一定的自然条件和农在一定的自然条件和农业技术措施条件下,为业技术措施条件下,为了保证土壤不产生盐碱了保证土壤不产生盐碱化和作物不受盐害所要化和作物不受盐害所要求保持的地下水最小埋求保持的地下水最小埋藏深度,叫做藏深度,叫做地下水临地下水临界深度。界深度。影响因素:影响因素:土壤质地、土
9、壤质地、地下水矿化度、气象条地下水矿化度、气象条件、灌溉排水条件和农件、灌溉排水条件和农业技术措施业技术措施(耕作、施肥耕作、施肥等等)有关。有关。h hk k地下水临界深度的确定根据土壤质地、地下水矿化度、降雨、灌溉、根据土壤质地、地下水矿化度、降雨、灌溉、蒸发和农业措施等因素,通过综合试验确定;也可蒸发和农业措施等因素,通过综合试验确定;也可根据不同自然条件和农业生产条件,通过实地调查根据不同自然条件和农业生产条件,通过实地调查确定。当缺少上述资料时,可按表选用,或按下式确定。当缺少上述资料时,可按表选用,或按下式近似估算:近似估算:h hk k=h hp p +z z 土壤毛管水上升高度
10、安全超高地下水临界深度表地下水临界深度表(m)(m)土壤质地地下水矿化度(g/L)10砂壤、轻壤中壤重壤、粘土1.82.11.51.71.01.22.12.31.71.91.11.32.32.61.82.01.21.42.62.82.02.21.31.5四、农业耕作条件对农田排水的要求四、农业耕作条件对农田排水的要求影响耕作质量的主要自然因素是土壤的物理影响耕作质量的主要自然因素是土壤的物理机械性,而土壤的水分状况则是影响土壤物机械性,而土壤的水分状况则是影响土壤物理机械性的重要条件。理机械性的重要条件。水分过少水分过少的土壤,土的土壤,土粒之间的粘结性很强,耕作费力,土块不易粒之间的粘结性很
11、强,耕作费力,土块不易破碎,耕作质量差;破碎,耕作质量差;土壤过湿土壤过湿则对耕作机械则对耕作机械的粘着力增大,同样耕作费力,而且过湿的的粘着力增大,同样耕作费力,而且过湿的土壤可塑性很大,耕作时会形成不易疏松的土壤可塑性很大,耕作时会形成不易疏松的大土块。因此,过干过湿均不利于耕作。一大土块。因此,过干过湿均不利于耕作。一般在般在田间持水率的田间持水率的60%-70%较为适宜较为适宜。第二节 田间田间排水沟的深度深度和间距间距一、一、除涝除涝田间排水沟田间排水沟其任务是及时排除雨后多余的地表径其任务是及时排除雨后多余的地表径流。影响因素有流。影响因素有大田蓄水能力大田蓄水能力、地面地面径流过
12、程径流过程、排水沟的间距和深度排水沟的间距和深度等。等。大田蓄水能力大田蓄水能力:大田内部拦蓄雨水的能力称为大田蓄水能力。大田蓄水一般包括两部分包括两部分:一部分储存在地下水面以上的土层土层中;另一部分补充了地地下水下水,并使地下水位有所升高(不超过规定的允许高度,以免影响作物生长)。排除地面水一般采用超蓄排水法,或超渗排水法,即在排除地面水一般采用超蓄排水法,或超渗排水法,即在扣除大田蓄水或渗水之后多余的部分才要排除。因此扣除大田蓄水或渗水之后多余的部分才要排除。因此,首先要确定大田能蓄多少水,以此确定排水沟的排水能首先要确定大田能蓄多少水,以此确定排水沟的排水能力。力。(一)、大田蓄水能力
13、(一)、大田蓄水能力通过大田蓄水能力主要解决排除水量的问题V=H(V=H(maxmax-0 0)+H)+H1 1(s s-maxmax)在降雨量超过大田蓄能力后,就要及时排除,否则就会影响作物生长。HH1max-0s需排除的水分耕层蓄水排除水量:排除水量:R=P-V地下水位上升蓄水altii 11tiIlVTti10)(110)(iVTt在设计排水沟间距时,一般是以作物允许淹水历时作为主要参数之一。但作物淹水历时必须以雨水渗入田间的限度(即大田蓄水能力)加以校核,如果根据大田蓄水能力确定的允许淹水历时小于作物允许淹水历时,则在设计间距时应采用根据大田蓄水能力确定的允许淹水历时为依据。式中:t为
14、降雨历时;T为允许淹水历时 a为系数,0.3-0.8入渗速度和入渗量公式大田蓄水能力校核大田蓄水能力对大田蓄水能力对排水沟的影响排水沟的影响CII(二)、田面降雨径流过程分析(二)、田面降雨径流过程分析排水沟及其间距对地面积水深度和积水历时的影响。田面降雨田面降雨径流过程径流过程(三)、田间排水沟间距 田间排水沟如果布置过密,虽然排水效果好,但田块分割过小,机耕不便,占地过多;相反,如排水沟的间距过大,则达不到除涝排水要求,影响作物正常生长。因此排水沟的间距(如不考虑机耕及其他方面的要求)与降雨时的田面水层形成过程以及允许的淹水深度和淹水历时、旱田蓄水能力有密切关系。设计中,在满足作物要求的情
15、况下尽量使间距大一些在满足作物要求的情况下尽量使间距大一些,以节省土地、工程量、方便农事作业。经验间距经验间距单纯排除地面水的排水沟沟深视排水流量而定,一般不超过O.81.Om。兼有控制地下水位作用的明沟,其深度则视防渍和防盐要求而定。综合分析,田间排水沟的间距与田面降雨径流过程、允许淹水历时和旱田蓄水能力有关,情况复杂。实践中,一般:北方地区农沟一般间距多在150150400m400m之间,毛沟间距为303050m50m。南方地区末级排水沟间距多为100100200m200m。二、控制地下水位的田间排水沟二、控制地下水位的田间排水沟地下水位的上升是造成渍害和土地下水位的上升是造成渍害和土壤盐
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