農(nóng)田水利學—排水溝道系統(tǒng)規(guī)劃

1、第七章 排水溝道系統(tǒng)規(guī)劃§ 1 排水溝道系統(tǒng)規(guī)劃布置一、明溝排水系統(tǒng)的組成田間排水工程（毛、腰、墑溝）排水溝道系統(tǒng)（干、支、斗、農(nóng)溝）排水閘、涵、站等建筑物排水承泄區(qū)（江、河、湖、海等）二、明溝排水系統(tǒng)的類型1 一般排水系統(tǒng)（1 ）排水溝道系統(tǒng)組成：干、支、斗、農(nóng)溝。（2）作用：一般只起排水作用。（3）適用：有一定坡度的坡地平原地區(qū)；干旱、半干旱地區(qū)。2綜合利用排水系統(tǒng)（也稱河網(wǎng)）（1 ） 組成1）骨干河網(wǎng)干河（一級河）支河（二級河）相當于干溝2）基本河網(wǎng)大溝（三級河）相當于支溝中溝（四級河）相當于斗溝小溝（豐產(chǎn)溝，生產(chǎn)河）相當于農(nóng)溝3）墑網(wǎng) 毛溝 腰溝墑溝（2）作用：除排水作用處、

2、還有滯澇、引蓄水灌溉、養(yǎng)殖、航道等作用。（3）河網(wǎng)的主要特征（河網(wǎng)的特征是由其綜合利用功能所決定的）：深：溝河要深，能排地面水，也能降地下水，蓄水灌溉。網(wǎng)：水系成網(wǎng)，調(diào)度靈活。平：溝底要平，能排能引，航運、養(yǎng)殖。分：分級分片控制，高低片分級控制。高水高排、低水低排其中“深”為關(guān)鍵。（原因：“深”是綜合利用的關(guān)鍵）（3）適用：地形平坦的平原或圩區(qū)。三、規(guī)劃布置原則1 低處布置：各片低處。2分片排水：高水高排、低水低排。3洪澇分治：修堤防、撇洪溝等。4滯蓄結(jié)合：減少排水量。5統(tǒng)籌規(guī)劃：與渠道、道路、林網(wǎng)、居民點、行政區(qū)結(jié)合。6灌排分開：各成系統(tǒng)有利于灌、也有利于排。7降低造價：可利用天然河道、順直

3、、減少交叉建筑物。8安全可靠：土質(zhì)好、防止坍塌。9綜合利用：如引水灌溉、船運、水產(chǎn)養(yǎng)殖等。（以上 9 條原則只板書標題，不板書釋內(nèi)容）四、規(guī)劃布置方法1 山丘區(qū)干渠：盡可能利用天然河道。支渠：也可利用天然河道。斗、農(nóng)溝：地面有一定坡度時，用灌排相鄰布置；平坦時，作灌排相間。一般斗溝間距 4001000m,深1.52m 農(nóng)溝間距100300m 深1.01.5m。2平原地區(qū)江蘇河網(wǎng)的一般規(guī)格：（ 1 ）徐淮平原大溝中溝小溝間距（m）200050005001000100200溝深（m）452.5 32底寬（m）462312（ 2）通南和太湖平原大溝中溝小溝間距（m）1000 300060010001

4、50200溝深（m）4.6 6.53.5 6.02底寬（m）362413圩區(qū)外河網(wǎng)：地區(qū)骨干河網(wǎng)（干、支河）內(nèi)河網(wǎng)：由中心河、生產(chǎn)河組成較小的圩區(qū)宜采用豐字形內(nèi)河網(wǎng)。較大的圩區(qū)宜采用井字形內(nèi)河網(wǎng)。（ 1 ）豐字形內(nèi)河網(wǎng)豐字形河網(wǎng)布置如下圖。在圩中心或接近中心的位置布置一條干河（中心河），垂直于干河均勻地布置若干支河（生產(chǎn)河），形成豐字形河網(wǎng)。生產(chǎn)河的間距約為 200300ml土于子面積較大時，縱橫兩方向具有兩條以上干河。此時稱內(nèi)河網(wǎng)為井字形河網(wǎng)。§ 2排水溝的設計流量排水設計流量：排澇設計流量、排漬設計流量一、設計排澇流量（最大設計流量）設計排澇流量：排除在某一排澇設計標準下的暴雨產(chǎn)

5、生的地面徑流的排水流量。作用：確定排水溝斷面（骨干排水溝）排水建筑物的尺寸。（一）地區(qū)排澇模數(shù)經(jīng)驗公式法排澇模數(shù)：排澇區(qū)單位面積（km2）的上排澇流量，單位： m3/s/km2用符號q表示。計算步驟：（1）確定計算暴雨 P（2）計算設計凈雨 R（3）用經(jīng)驗公式計算排澇模數(shù) q(4)計算設計排澇流量 Q1 .確定設計卜雨 P(1)歷時：F=100500平方公里 選1日暴雨F=5003000平方公里 選3日暴雨(2)暴雨量：由設計標準進行頻率分析計算得到。2 .求設計凈雨深 R(1)水田地區(qū)采用暴雨扣損法區(qū)二戶電滯E式中：P設計最南量(.mm)；,滯水田滯蓄水深，幅滯二郎一此)；雨后最大允許蓄水深

6、度，mm；&-雨前正常水深，可取.3E-排水期間水田耗水量(mm工(2)旱田地區(qū)1利用尸十弓尺關(guān)系曲演F:前期影響雨量；Pa ：前期影響雨量，Pa =色：前期影響系數(shù)；噎:最大初報”2)徑流系數(shù)法適用于小匯水面積1R二出式中：B4豆流系數(shù)©(3)有水田也有旱田分別計算在水、改旱，然后加根平均口式中R =分別為水田面積.阜地面枳.水旱地總面積口3 .計算排澇模數(shù)式中：R設計凈雨， mmK綜合系數(shù)，表 8-5;m峰量指數(shù)，表 8-5 ;n遞減指數(shù)，表 8-5。4 .計算排澇流量Q= qF適用：地區(qū)性骨干排澇河道。（二）平均排除法1 .計算方法（1）特點以排澇歷時內(nèi)的平均排流量作為

7、設計排澇流量:農(nóng)田會受短時間淹沒。適用：規(guī)模較小的排水溝道。（2）計算式中：T一排澇歷時（d）;t每排水時間（h）, 一般自排t=24h ,抽排t=2022h 。 自排時上述公式為簡化為計算R時注意：水田和旱地的設計凈雨計算方法同前；平原河網(wǎng)地區(qū)宜考慮排水溝滯蓄；土于區(qū)應考慮預降滯蓄，土于堤滲漏產(chǎn)水和套閘進水。2 .算例例1已知淮北平原地區(qū)，F(xiàn)=20km2水田、旱田及溝塘面積分別為12km2、7km2 1km2,稻田耗水e=4mm/d,稻田滯蓄30mm溝水面蒸發(fā),溝滯蓄500mm排澇標準為日雨量 200mmW天排出。求。q。解：（1）計算R計算 及早 立呈=7+用占a=06乂90= 5癡溶,=

8、115 （根據(jù)水文手冊）田旱=200-54-116 = 138汁算K水區(qū)水二產(chǎn)-電滯7T200 - SO -4 x2 = 162電酬計算X溝R溝=尸一帆滯一曲丁=200- 500 - 3x2 = -306mm口 _ K水產(chǎn)水十五旱尸旱十代為%162xl2 + 13Sx7 + C-306xT）=130 2 切朋20(2)計算Q q例2已知蘇南某土于區(qū)，F(xiàn)=3.8Km2,其中旱地占15%水田占80%河溝占5%水田日耗水 e=5mm/d) 水田滯蓄30mm河溝水面蒸發(fā) e0=3mm/d,預降滯蓄500mm 土于堤總長7.8Km,滲漏產(chǎn)水 i=0.05mm/km/d ,套閘進水 0.55mm/d。排澇

9、標準為日暴雨 200mm2日排出。求 Q q。解：(1)計算R計算呆二衣旱=F+Rsr3=F+a I明-b-200 + 0.6x 90 -120 = 1計算衣溝二夫溝二F-兜T-加=200 - 5 x 2- 30 = 160陽港計算K滲：= i£T=0 05x7 8x2 = 0.78計算尋潮；用間= 055x2 = 1.10所以一、+珠瑪k + R溝用+降+褊二Q旱氏旱十嗎水A水十色溝酶十。十4第= 0.15x134+ 0.80x160+0,05x(-306)+ 0.78 + 1.10 = 136.4(2)計算Q和q：二、設計排漬流量(日常流量)定義：雨后地下水位回落到控制要求的深度

10、時，地下水的排水流量稱為日常流量。作用：確定排水溝溝底高程，并校核允許最小流速。計算方法：1、確定排漬模數(shù)(1)采用當?shù)鼗蜞徑貐^(qū)實測資料。(2)采用公式計算(規(guī)范中公式)。式中：qh段計排漬模數(shù)（閥，工”土壤給水度（釋放水量與土壤體積的比值北H地下水位設計降低探度（nAT一排漬歷時g（3）采和經(jīng)驗數(shù)據(jù)（P.238，表8-6）。2、計算排漬流量§ 2田間排水溝設計田間排水溝設計的關(guān)鍵是確定排水溝的深度和間距，比降（i）、邊坡系數(shù)（m）等均按經(jīng)驗確定。一、除澇田間排水溝（一）除澇田間排水溝作用作用：及時排除地表積水，減小農(nóng)田淹沒深度和時間。（二）田間除澇排水溝的間距與斷面目前田間排澇排

11、水溝間距與斷面的確定還沒有完善的理論方法，多數(shù)按經(jīng)驗確定。我國北方地區(qū)農(nóng)溝間距一般為 150400m,毛光線間距為 3050mo南方農(nóng)溝（小溝）間距一般為100 c 200mo（三）田間除澇排水溝的斷面除澇排水溝斷面根據(jù)排澇流量確定。兼有除澇和防漬的排水溝，一般以排漬要求確定溝深，再初步擬定過水斷面，再校核是否滿 足除澇要求。二、控制地下水位的田間排水溝（防漬，防鹽堿）（一）田間排水溝對控制地下水位的作用（1）降雨期間及時排除部分水量，減小地下水位上升高度。（2）雨后加快地下水位的回落。（二）確定溝深和間距1、溝深與間在要求的地下水位一定時，溝深大則間距大，溝深小則間距也小。 因此存在許多方案

12、， 宜用經(jīng)濟比較加以確定。2、確定溝深實際計算中，一般先根據(jù)要求控制的地下水埋深、土質(zhì)及施工管理方便等要求擬定DDM H+-A h+s式中 H排漬深度或地下水臨界埋深（作物要求的地下水埋深）（m）; h:懸掛水頭（m） , 0.20.3m；s：日常水深（m） , 0.10.2m。確定D后，再選擇適當方法確定 L。3、確定間距（1）排水試驗法根據(jù)農(nóng)田排水試驗規(guī)范（SL109-95）的要求進行試驗。試驗時，針對某種溝深，擬定一組排水溝間距，測試其排水效果，最終選擇符合排漬標準的排水溝間距。（2）公式計算法（公式有多種，有于時間關(guān)系，只介紹兩個較常用的公式）1）非恒定流公式可以解決的問題：降雨停止后

13、的t時間內(nèi)地下水位降至某要求的深度，求排水溝的間距。式中，Q為非完整溝修正系數(shù),若為完整溝，則口 = h 上土界滲透系數(shù)，m/由而二玨十包u 2t為排水時間，出 產(chǎn)為土壤給水度口非完整溝修正系數(shù)按下式計算實際計算時采用迭代法;先按完整溝計算,計算出1口并計算出bi再按式c+計 算馬，若烏陽則與即為所求，否則再計算新的 并按式（*）算出4,如此反復， 直至兩次計算出的間矩近似相等為止F實際計算時采用迭代法：先按完整溝計算，計算出 ，并計算出，再按式（*）計算，若， 則 即為所求，否則再計算新的，并按式（*）算出,如此反復，直至兩次計算出的間距近似相等為止。2）淹灌稻田穩(wěn)定入滲條件下的排水溝間距為

14、防止?jié)n害，淹灌條件下的水稻田需要保持一定的滲流強度。下面介紹在已知排水溝深度和滲流強度條件下，確定排水溝間距的計算公式：(注：該公式是農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范上推薦的公式。)式中，七為土壤滲透系數(shù)I加H為作用水頭，田面水位至河內(nèi)水位差，叫q為稻田淹灌時的設計慘漏率，力山 丸為滲流出抗系數(shù)。滲流阻抗系數(shù)估算公式為% %= 0.5+0174 年其中，為為排水溝深度，n;為田面至不透冰層的晅離，iu當陽時，可認為含水層無限深，此B寸取曲如口.5。(3)經(jīng)驗數(shù)據(jù)法在缺乏試驗條件和計算條件情況下，可以根據(jù)本地區(qū)或類似地區(qū)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定排水溝間距。防渣排水溝溝深與間阻簽驗繳據(jù)溝深用壤土中壤土重填土或粘土10-

15、1350-7035-5020/53570-1005U7035次13月良100-15010-1005c口口1.3-2 3.100*15070-100脫盆袁防鹽堿地區(qū)的排水構(gòu)溝探與間距經(jīng)驗數(shù)據(jù)溝深就質(zhì)土輕質(zhì)土1.2L60-2001.4220-260=Lfi燃匕支口-LS340-3SO=2.1-303-3403 3-360-4002 5_420470§ 4骨干排水溝設計主要包括水位推算與縱、橫斷面設計。一、排水溝的設計水位與排澇設計流量和排漬設計流量相應，有排澇設計水位和排漬設計水位。（一）排漬水位（日常水位）排漬水位是排水溝經(jīng)常需要維持的、滿足防漬或防止鹽堿化要求的水位。也稱日常水位。若

16、有養(yǎng)殖和通航等需要，也兼顧這些方面其它方面的要求。推算步驟（1）確定排漬控制點 A高程（最遠處低洼地高程）。（2）初擬各級排水溝的比降。（3）推算排干溝出口的日常水位：日軍二Wo -% W0一£加式中：w日常一排水溝出口的日常水位國力4排漬控制點高程5）；%農(nóng)溝日常水位離地面的高差Q3%二排漬深度或地下水臨界埋深+懸掛水頭L 自A點到排水干溝出口各級溝道的長度（加久i自A點到排水干溝出口各級溝道的比降；|應局部水頭損失，或下鍛溝道銜接處水頭落差（0.0.加為應滿足：干溝出口處的日常水位外河（排水承泄區(qū)）的日常水位。若不滿足上述要求，則調(diào)整比降，盡量爭取自排。在水網(wǎng)土于區(qū)，無法自排，則

17、采用抽排來維持日常水位。(二)排澇水位(最高水位)排澇水位是排水溝通過排澇設計流量時的水位。計算步驟：(1)確定排澇控制點 A。(2)擬定各級排水溝比降。(3)計算干溝出口處的排澇水位：式中：一農(nóng)溝中最高水位到地面的距離，可取02飛,如：i自A點至排水溝出口的各級排水溝長度與比降i必扃部水頭損失，可不考慮上下級排水溝銜接的水位落差應滿足：干溝出口處最高水位應不低于外河的最高水位若干溝出口發(fā)生壅水，則需調(diào)整排水溝比降，或筑堤束水。若無法自排(如在水網(wǎng)土于區(qū))，則(1)建站抽排；(2)進一步提高溝道的滯蓄能力，可采 取提高加密溝網(wǎng)、提前預降溝水位等措施。若排水溝同時具有排漬和排澇的要求，則應同時滿

18、足上述兩種水位要求。若以排澇要求確定溝道斷面，則以排漬要求來校核。若以排漬要求確定溝道斷面，則以排澇要求來校核。二、排水溝橫斷面設計任務：確定排水溝橫斷面尺寸一般干、支溝應作具體設計，斗溝選擇有代表性斗溝作典型設計，農(nóng)溝可采用地區(qū)統(tǒng)一的標準斷面。下面介紹排水溝橫斷面設計的步驟。(一)按排澇設計流量確定排水溝過水斷面通常按明渠均勻流公式計算，方法與渠道計算相似。1、底坡i考慮(1)接近地面坡降，以避免深挖方(2)應考慮承泄區(qū)水位，盡量自排(3)滿足不沖不淤(比降不能太大，也不能太小)(4)結(jié)合引水的溝道比降宜緩，此時應順坡排水，倒坡引水。(5)結(jié)合蓄水灌溉、滯澇、通航時，也可采用平底。一般取值范

19、圍：干溝 1/6000 1/20000 ,支溝 1/4000 1/10000 ,斗溝 1/2000 1/5000 ,農(nóng)溝 1/1000 1/20002、邊坡系數(shù)m主要與土質(zhì)和溝深有關(guān)，參考表8-9 (P.242)。一般同級溝、渠相比，溝道的邊坡系數(shù)大于渠道的邊坡系數(shù)。因為（1）地下水滲出；（2）坡面徑流沖刷；（3）溝內(nèi)積水時，波浪的侵蝕。3、糙率n（1）新開的溝道 與渠道相同，約0.020.025;（2）易生雜草的溝道 n較大，一般取 0.0250.030。4、不沖不淤流速不淤流速一般為 0.30.4m/s。不沖流速見表8-8。排水溝的設計流速應滿足不沖不淤的要求。（二）根據(jù)防漬、通航、養(yǎng)殖要求校核排水溝的水深和底寬通航和養(yǎng)殖對干、支溝的要求如表8-