農(nóng)田水利學(xué)川農(nóng)

第一章農(nóng)田水分狀況和土壤運(yùn)動(dòng)第一節(jié)農(nóng)田水分狀況農(nóng)田水分狀況一般是農(nóng)田地面水、土壤水和地下水的多少、存在的形式及其在時(shí)空上的變化。吸濕水：緊束于土粒外表，不能在重力和毛管力作用下移動(dòng)。薄膜水：吸附于吸濕水外部，沿土粒外表進(jìn)展速度微小的移動(dòng)。毛管水：在毛管作用下土壤中所能保持的那局部水分，亦即在重力作用下不易排解的水分中超出吸著水的局部。上升毛管水：地下水沿土壤毛細(xì)管上升的水分。懸著毛管水：不受地下水補(bǔ)給時(shí)，上層土壤由于毛細(xì)管作用所能保持的地面滲入的水分。重力水：土壤中超出毛管含水率的水分在重力作用下很簡(jiǎn)潔排出，這種水稱(chēng)為重力水。依據(jù)土壤水分形態(tài)概念，土壤中所保持的各種類(lèi)型的水分都可用數(shù)量表示出來(lái)，而且在肯定條件下，每種土壤中各種形態(tài)水分的最大量又常常相對(duì)穩(wěn)定在肯定的數(shù)量范圍內(nèi)。我們將其稱(chēng)為土壤的水分常數(shù)。①吸濕系數(shù)：土壤的吸濕水到達(dá)最大時(shí)的土壤含水量，又稱(chēng)最大吸濕量，不能被作物吸取利用。②凋萎系數(shù)：作物產(chǎn)生永久凋萎時(shí)的土壤含水量，其數(shù)量包括全部的吸濕水和局部薄膜水。它是作物可利用水量的下限，可用吸濕系數(shù)的1.5~2.0倍代替凋萎系數(shù)，也可通過(guò)實(shí)測(cè)求得．③此時(shí)土壤毛管力在0.1~0.3atm之間。該指標(biāo)是農(nóng)田澆灌中應(yīng)用最廣泛的指標(biāo)之一。它是土壤在不受地下水影響下所能保持水分的最大數(shù)量指標(biāo),常以它作為計(jì)算澆灌定額的依據(jù)。④飽和含水量〔全持水量：土壤全部孔隙全部布滿(mǎn)水分時(shí)的含水量．此時(shí)，土壤通氣性差，不利于旱作物生長(zhǎng)發(fā)育．它常做為表示土壤水分飽和度的標(biāo)準(zhǔn)，是計(jì)算淹灌稻田各種水量的依據(jù)．土壤水分有效性是指土壤水分是否可被作物吸取利用，及其被利用的難易程度。土壤水分對(duì)作物有效性的凹凸，主要取決于它存在的狀態(tài)、性質(zhì)和數(shù)量，以及作物吸水力和土壤吸水力之差。當(dāng)土壤水分處于凋萎系數(shù)時(shí)，土壤的持水力與作物的吸水力根本相等〔水分，因此，凋萎系數(shù)是土壤有效水分的下限．旱地土壤中，田間持水量是土壤有效水分的上限．土壤有效水量的多少主要受.土壤水吸力：可以簡(jiǎn)潔理解為土壤顆粒對(duì)水分的吸附力。是基質(zhì)勢(shì)與溶質(zhì)勢(shì)之和的負(fù)數(shù)。土壤水分特征曲線(xiàn)：表示土壤水分和土壤吸力〔負(fù)壓〕之間的關(guān)系曲線(xiàn)。土壤水分特征曲線(xiàn)不是單值函數(shù)。土壤在釋水和吸水時(shí)土壤吸力不同，存在滯后效應(yīng)。瓶頸作用是產(chǎn)生滯后效應(yīng)的緣由。由于大氣的溫度過(guò)高和相對(duì)濕度過(guò)低，陽(yáng)光過(guò)強(qiáng)，或遇到干熱風(fēng)造成植物蒸騰耗水過(guò)大，都會(huì)使根系吸水速度不能滿(mǎn)足蒸騰需要，這種狀況謂之大氣干旱。當(dāng)土壤含水率過(guò)低，會(huì)消滅植物根系從土壤中所能吸取的水量難于滿(mǎn)足葉面蒸騰的消耗，而影響作物的生長(zhǎng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為土壤干旱。從而影響植物體水分平衡和協(xié)調(diào)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為作物生理干旱。大氣干旱和土壤干旱都會(huì)造成作物生理干旱。min以鹽漬土為例，根系吸水層內(nèi)土壤含水率應(yīng)不小于：

sc100%S為根系吸水土層中易溶于水的鹽類(lèi)數(shù)量〔占干土重的百分?jǐn)?shù)C為允許的鹽類(lèi)溶液濃度〔占水重的百分?jǐn)?shù)按鹽類(lèi)溶液濃度要求所規(guī)定的最小含水率〔占干土重的百分?jǐn)?shù)。農(nóng)田水分過(guò)多的緣由：①大氣降水補(bǔ)給農(nóng)田水分過(guò)多；②洪水泛濫、湖泊漫溢、海潮侵襲或坡地地面徑流集合等使低凹地積水成災(zāi)；③地下水位過(guò)高，上升毛管水不斷向上補(bǔ)給；或因地下水從坡地溢出，大量補(bǔ)給農(nóng)田水分；④地勢(shì)低洼，出流條件不好。調(diào)整措施：分析農(nóng)田水分過(guò)多成災(zāi)的緣由，實(shí)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，加以治理.農(nóng)田水分缺乏的緣由：降雨量缺乏；降雨入滲量少，徑流損失較多；土壤保水力量差，滲漏及蒸發(fā)損失水量過(guò)大。調(diào)整措施：澆灌是補(bǔ)充土壤水分的主要方法。承受適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)措施可以改善土壤構(gòu)造，增加降雨利用量，提高土壤的蓄水保墑力量。次。其次節(jié)土壤水分運(yùn)動(dòng)ititita11)考斯加可夫(A．H．KOCTЯKOB)公式：式中：it是任一時(shí)間的入滲速度，以單位時(shí)間滲入土壤的水層厚度(mm／min或cm／h)計(jì)；i1是第一單位時(shí)間末的入滲速度；t為入滲時(shí)間(min或h)；α為閱歷指數(shù)，打算于土壤性質(zhì)和初始含水率，α =0.3～0.8。輕質(zhì)土壤α值小，重質(zhì)土壤α值大；初始含水率愈高，α值愈小，一般土壤可取α =0.5。2(1)無(wú)地下水位補(bǔ)給條件下的土壤水分蒸發(fā)蒸發(fā)過(guò)程中一般可分為三個(gè)階段：第一階段是穩(wěn)定蒸發(fā)階段；其次階段開(kāi)頭于土壤含水率漸漸削減到θ≤θk稱(chēng)為蒸發(fā)強(qiáng)度遞減階段；．第三節(jié)土壤一植物一大氣連續(xù)體水分運(yùn)移〔再由葉片氣孔集中到大氣層，形成一個(gè)統(tǒng)一的、動(dòng)態(tài)的相互連續(xù)系統(tǒng)。其次章作物需水量和澆灌用水量第一節(jié)作物需水量1植株蒸騰棵間蒸發(fā)農(nóng)田水分消耗的途徑｛深層滲漏或田間滲漏地表徑流組成植株體的一局部植株蒸騰：作物將根系從土壤中吸取的水分，通過(guò)葉片的氣孔蒸散到大氣中的現(xiàn)象?？瞄g蒸發(fā)：植株間土壤或田面的水分蒸發(fā)。深層滲漏：旱地中由于降雨量或澆灌水量太多，使土壤水分超 過(guò)了田間持水量，向根系吸水層以下土層滲漏的現(xiàn)象。作物需水量〔騰發(fā)量高產(chǎn)潛力的條件下為滿(mǎn)足植株蒸騰、棵間蒸發(fā)、組成植株體所需要的水量。作物需水量包含生理和生態(tài)需水兩個(gè)方面。。植株蒸騰實(shí)際上是作物生理需水的一局部?？瞄g蒸發(fā)即屬于作物的生態(tài)需水。影響作物需水量的主要因素1〕)土壤因素每種作物都有需水頂峰期，需水頂峰期一般處于作物生長(zhǎng)旺盛階段，如冬小麥有兩個(gè)需水頂峰期，第一個(gè)頂峰在分蘗niè期，其次頂峰在開(kāi)花至乳熟期；大豆的需水頂峰在開(kāi)花結(jié)莢期；谷子的需水頂峰為開(kāi)花―乳熟期；玉米為抽雄―乳熟期。5〔1．水面蒸發(fā)量法〔蒸發(fā)皿法α 值法：ETc=αE0 或 ETc=aE0＋bc-作物需水量m；0–表示與c同時(shí)段的水面蒸發(fā)量〔m，承受蒸發(fā)皿或蒸發(fā)器的測(cè)定值。*〔一般水稻用α 值法比旱作物用此法好〕a、b閱歷常數(shù)，a需水系數(shù)、蒸發(fā)系數(shù)?！?〕產(chǎn)量法：作物產(chǎn)量反映了水、土、肥、熱、氣、光等因素的協(xié)調(diào)及農(nóng)業(yè)措施的綜合作用。在肯定條件下，作物需水量將隨產(chǎn)量的提高而增加。T〔g―需水系數(shù)，為單位產(chǎn)量的需水量。(或水稻栽秧前)灌水定額：指一次灌水單位面積上的灌水量。澆灌定額：指作物全生育期各次灌水定額之m3/hm2mm表示。灌水次數(shù)：農(nóng)作物在整個(gè)生育期中實(shí)施澆灌的次數(shù)。灌水時(shí)間以作物生育期或年、月、日表示。制定澆灌制度的方法：依據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水閱歷確定作物澆灌制度依據(jù)澆灌試驗(yàn)資料制定澆灌制度依據(jù)作物的生理、生態(tài)指標(biāo)制定澆灌制度按水量平衡原理分析制定澆灌制度非充分澆灌不以追求傳統(tǒng)的單產(chǎn)最高為目標(biāo)，而是求得高效用水條件下的凈效益最大或費(fèi)用目標(biāo)最小。為了提高水分利用效率，到達(dá)節(jié)水增產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。第三節(jié)澆灌用水量和灌水率1澆灌用水量：指灌區(qū)澆灌面積上要求水源供給的總澆灌水量。在規(guī)劃、設(shè)計(jì)澆灌工程時(shí)，首先確定某一特定的水文年份做為規(guī)劃設(shè)計(jì)的依據(jù)，通常將其稱(chēng)為設(shè)計(jì)典型年。依據(jù)設(shè)計(jì)典型年的氣象資料計(jì)算出來(lái)的澆灌制度稱(chēng)為設(shè)計(jì)典型年的澆灌制度〔簡(jiǎn)稱(chēng)設(shè)計(jì)澆灌制度。相應(yīng)的設(shè)計(jì)用水量稱(chēng)為設(shè)計(jì)澆灌用水量。2MMimAii(m3)：

M M

(m3)mi為第i種作物某次灌水的灌水定〔m3/hm2〕； 凈 凈im 綜,毛m綜，凈水Aim 綜,毛m綜，凈水計(jì)入水量損失，綜合毛灌水定額：灌水率指灌區(qū)單位面〔例如以 萬(wàn)畝計(jì)上所需澆灌的凈流量。m8.64m8.64Ti(i1,2m3 /(s萬(wàn)畝)]iq i,凈去。在修正灌水率圖時(shí)，以不影響作物需水要求為原則，一般常用以下方法：a盡量保持主要作物關(guān)鍵用水期的各次灌水時(shí)間不動(dòng)或稍有移動(dòng)〔3天。b在允許范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整各次灌水時(shí)間，延長(zhǎng)或縮短，要使修正后的灌水率圖比較均勻連續(xù)。c為了削減輸水損失，應(yīng)使渠道工作制度比較平穩(wěn)，在調(diào)整時(shí)不應(yīng)使qqmin＞40%qmax。d應(yīng)避開(kāi)短期停水現(xiàn)象。第三章 灌水方法灌水方法：澆灌水進(jìn)入田間或作物根區(qū)土壤內(nèi)轉(zhuǎn)化為土壤肥力水分要素的方法灌水方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)：1)2)澆灌水的利用率高3)少破壞或不破壞土壤團(tuán)粒構(gòu)造4)便于和其他農(nóng)業(yè)措施相結(jié)合5)應(yīng)有較高的勞動(dòng)6)7)8)田間占地少常見(jiàn)的灌水方法可分為全面澆灌與局部澆灌兩大類(lèi)。全面澆灌地面澆灌畦灌溝灌淹灌漫灌全面澆灌地面澆灌畦灌溝灌淹灌漫灌第三節(jié)噴灌局部澆灌滲灌滴灌微噴灌涌灌膜上灌局部澆灌滲灌滴灌微噴灌涌灌膜上灌噴灌2設(shè)計(jì)灌水定額0.1H(maxmin2設(shè)計(jì)灌水定額0.1H(maxmin)/m:設(shè)計(jì)灌水定額(mm)；，對(duì)于大田作物為T(mén)meθmax:灌后土層含水量上限(占土體百分?jǐn)?shù))，相當(dāng)于θ田持θmin:灌前土層含水量下限，相當(dāng)于θ60％～70η為噴灑水有效利用率，一般選用TmeT為設(shè)計(jì)灌水周期(d)；e為作物日平均需水量(mm／d)。滴頭的選用原則a流量符合設(shè)計(jì)要求,組合后能滿(mǎn)足作物的需要又不產(chǎn)生深層滲漏與徑流．b工作牢靠,不易堵塞,一般要求出流空口大,出流流速大．c性能規(guī)格整齊，制造誤差小，最大誤差不能超過(guò)10％．d構(gòu)造簡(jiǎn)潔，價(jià)格廉價(jià)．滴灌系統(tǒng)的管道，一般分干管、支管和毛管三級(jí)，布置時(shí)要求干、支、毛三級(jí)管道盡量相互垂直，以使管道長(zhǎng)度最短，水頭損失最小滴灌系統(tǒng)堵塞的緣由：(1.2.3.有機(jī)物堵塞3滴灌系統(tǒng)堵塞的處理方法：(1.2.壓力疏通法第四章澆灌渠道系統(tǒng)干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠常見(jiàn)的穿插建筑物有隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、橋梁等常見(jiàn)的連接建筑物有跌水和陡坡田間工程:最末一級(jí)固定渠道(農(nóng)渠)和固定溝道(農(nóng)溝)格田和田埂、旱地的灌水畦和灌水溝、小型建筑物以及土地平坦等農(nóng)田建設(shè)工程。田間渠系布置：(1、縱向布置2、橫向布置.縱向布置適用于地形變化較簡(jiǎn)單、土地平坦較差的條田；橫向布置適用于地面坡向全都、坡度較小的條田。1m3/s=1000L/s1L/s=3.6m3/h1m3/h=0.278L/s設(shè)計(jì)流量：在澆灌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，為滿(mǎn)足澆灌用水要求，需要渠道輸送的最大流量。通常是依據(jù)設(shè)計(jì)灌水模數(shù)〔設(shè)計(jì)灌水率〕和澆灌面積進(jìn)展計(jì)算的。渠道的凈流量：需要渠道供給的澆灌流量。渠道的毛流量：計(jì)入水量損失后的流量。設(shè)計(jì)流量是渠道的毛流量，它是設(shè)計(jì)渠道斷面和渠系建筑物尺寸的主要依據(jù)。最小流量：在澆灌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，渠道在工作過(guò)程中輸送的最小流量。用修正灌水率圖上的最小灌水率值和灌溉面積進(jìn)展計(jì)算。應(yīng)用渠道最小流量可以校核下一級(jí)渠道的水位掌握條件和確定修建抑制閘的位置等。加大流量：考慮到在澆灌工程運(yùn)行過(guò)程中可能消滅一些難以準(zhǔn)確估量的附加流量，把設(shè)計(jì)流量適當(dāng)放大后所得到的安全流量。作用：它是設(shè)計(jì)渠堤堤頂高程的依據(jù).由于渠道在輸水過(guò)程中有水量損失,凈流量(Qn)、毛流量(Qg)〔Ql〕它們之間的關(guān)系是：Qg=Qn+Ql渠道的水量損失包括渠道水面蒸發(fā)損失、渠床滲漏損失、閘門(mén)漏水和渠道退水等。A100Qmnσ——每公里渠道輸水損失系數(shù)A——渠床土壤透水系數(shù)；mA——渠床土壤透水系數(shù)；m——渠床土壤透水指數(shù)；Qn——渠道凈流量，m3／s。s渠系水利用系數(shù)：澆灌渠系的凈流量與毛流量的比值

干 支 斗 農(nóng)；對(duì)水稻田，指蓄W農(nóng)凈8田間水利用系數(shù)：實(shí)際灌入田間的有效水量〔對(duì)旱作農(nóng)田，指蓄存在打算潮濕層中的澆灌水量；對(duì)水稻田，指蓄W農(nóng)凈8田間水利用系數(shù)：實(shí)際灌入田間的有效水量〔對(duì)旱作農(nóng)田，指蓄存在打算潮濕層中的澆灌水量f 農(nóng) n)〔農(nóng)渠放出水量的比值。澆灌水利用系數(shù)：實(shí)際灌入農(nóng)田的有效水量和渠首引入水量的比值。WWg干支斗農(nóng)f0 n 0 s f渠道的工作制度就是渠道的輸水工作方式，分為續(xù)灌和輪灌兩種。輪灌渠道設(shè)計(jì)流量的推算常用的方法是：依據(jù)輪灌組劃分狀況自上而下逐級(jí)安排未級(jí)續(xù)灌渠道〔一般為支渠〕的田間凈流量；再自下而上逐ff

Q農(nóng)田凈

Q支田凈Q Q Aq級(jí)計(jì)入輸水損失水量，推算各級(jí)渠道的設(shè)計(jì)流量。支田凈支設(shè)〔1〕計(jì)算支渠的設(shè)計(jì)田間凈流量Q農(nóng)凈計(jì)算農(nóng)渠的凈流量

Q農(nóng)田凈推算各級(jí)渠道的設(shè)計(jì)流量〔毛流量〕Q

Q L100g n用閱歷公式估算輸水損失的計(jì)算方法cQ cg n用閱歷系數(shù)估算輸水損失η支水，以此作為擴(kuò)大指標(biāo)計(jì)算其余支渠的設(shè)計(jì)流η支水，以此作為擴(kuò)大指標(biāo)計(jì)算其余支渠的設(shè)計(jì)流QqA支支支水QQQQBC34Q QAB3 3LQ100B2L 100Q QQ2 2OAA11001 1LQJJQdQJJQd第五章澆灌管道系統(tǒng)澆灌管道系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1)節(jié)水效益顯著；2〕土地利用率高；3〕適應(yīng)性強(qiáng)；4〕輸水速度快、效率高；5〕修理養(yǎng)護(hù)省工、省時(shí)、治理便利；6〕灌水準(zhǔn)時(shí)對(duì)水質(zhì)的要求更高。第六章澆灌水源和取水方式澆灌水源是指自然資源中可用于澆灌的水體，有地面水和地下水兩種形式，其中地面水是主要形式。地面水包括河川、湖泊徑流、以及在匯流過(guò)程中攔蓄起來(lái)的地面徑流。地下水一般是指潛水和層間水，前者又稱(chēng)淺層地下水，其補(bǔ)給來(lái)源主要是大氣降雨，由于補(bǔ)給簡(jiǎn)潔、埋藏較淺，便于開(kāi)采，是澆灌水源之一。澆灌取水方式，隨水源類(lèi)型、水位和水量的狀況而定。如無(wú)壩引水、有壩引水、抽水取水、水庫(kù)取水等；利用地下水澆灌，則需打井或修建其它集水工程。地面徑流澆灌無(wú)壩引水 引水渠一般較長(zhǎng)。由進(jìn)水閘、沖沙閘、導(dǎo)流堤組成。PmPm100%抽水取水4〕水庫(kù)取水地下水的取水方式垂直取水建筑物 A、管井 B、筒井水平取水建筑物 A、坎兒井B、截潛流工程雙向聯(lián)合取水建筑物輻射井,井塘,水柜澆灌設(shè)計(jì)保證率