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文檔簡介

平農(nóng)

以田

helln的水

看學(xué)

7

9

第一章

§1農(nóng)田水分狀況

農(nóng)田水分:指農(nóng)田中的地表水、土壤水和地下水。地表水:地表積水。土壤水:

包氣帶中的水分。

地下水:飽水帶中的水分(可自由流動的水體)。

與作物生長最密切的是土壤水。

一、土壤水

(…)土壤水分形態(tài)

土壤水又可分為吸著水、毛管水和重力水等幾種水分形態(tài)。

1.吸著水

(1)吸濕水

分子力、緊緊束縛在土粒表面、不能移動、分子狀態(tài)水

吸濕水達(dá)到最大時的土壤含水率稱為吸濕系數(shù)。

(2)膜狀水

分子力、束縛在土粒表面、可沿表面移動但不能脫離土粒表面、液態(tài)水膜

膜狀水達(dá)到最大時的土壤含水率稱為最大分子持水率。

2.毛管水

對于單個土粒,只能依靠分子力吸附水分,但對于由許多土粒集合而成的土壤,其

連續(xù)不斷的孔隙相當(dāng)于毛細(xì)管,

因此還存在一種毛管力,依靠毛管力保持在土壤中的水分稱為毛管水。按水份供

給情況不同,分懸著毛管水和上升毛管水。

(1)懸著毛管水

灌溉或降雨后,在毛管力作用下保持在上部土層中的水分。

土壤儲存水的主要形式。

懸著毛管水達(dá)到最大時的土壤含水率稱為田間持水率。

(2)上升毛管水

在地下水位以上附近土層中,由于毛細(xì)管作用所保持的水分。

上升毛管水達(dá)到根系,則可被作物吸收利用,但地下水位不允許上升到根系,以

防漬害。

鹽堿地區(qū)應(yīng)嚴(yán)格控制地卜水位,發(fā)防發(fā)生次生鹽堿化。

3.重力水

土壤中超過田間持水率的那部分水為重力水。

重力水以深層滲漏的形式進(jìn)入更下的土層,或地下水。

旱地應(yīng)避免深層滲漏,以防止水的浪費(fèi)和肥料的流失。

水田保持適宜的深層滲漏是有益的,會增加根部氧分,有利于根系發(fā)育。

(二)土壤水分的有效性

土壤對水分的吸力:lOOOMPa—0.0001MPa

作物根系對水分的吸力:1.5MPa左右

(1MPa=9.87大氣壓=100m水柱)

如果水分受土壤的吸力小于1.5MPa,作物可吸收利用;如水分受土壤的吸力大于

1.5MPa,則作物不能吸收利用。

1.5MPa是有效水和無效水的分界點(diǎn)。

土壤水分的有效性可以用卜圖來說明:

(圖:土壤水分有效性圖)

二、農(nóng)田水分狀況

(一)旱田適宜的農(nóng)田水分狀況

不允許地表積水

土壤適宜含水率:凋萎系數(shù)~田間持水率

凋萎系數(shù)=0.6B田

地下水水質(zhì)較好,則地下水位可較高,但一下水位不能達(dá)到根系層。

有鹽堿威脅地區(qū),應(yīng)嚴(yán)格控制地下水位,以免發(fā)生鹽堿化。

(二)水田適宜的農(nóng)田水分狀況

水稻是喜水作物,除適時曬田處,田面要經(jīng)常維持一定的水層。但水層不能過深,

否則會使根系缺氧,使根部發(fā)生無氧呼吸,有毒物質(zhì)增加,影響根系生長發(fā)育,

甚至爛根。

目前多用淺水勤灌,適時曬田。缺水地區(qū)應(yīng)推廣控制灌溉技術(shù)。

地下水位不宜過高,應(yīng)保證一定的深層滲漏。適量的深層滲漏對水稻生長有利,

可增加根部氧分。深層滲漏也不宜過大,會浪費(fèi)水,流失肥料。

(三)農(nóng)田水分狀況的調(diào)節(jié)

農(nóng)田水分狀況并不是總處于適宜的水分狀況,農(nóng)田水分可能過多,也可能過少,

水分過多和過少都對作物生長不利。下面分析農(nóng)田水分過多的原因及調(diào)節(jié)措施。

1.農(nóng)田水分過多的原因及措施

原因:降水量大;洪水泛濫;地下水位過高等。

形成的災(zāi)害

災(zāi)

洪——河湖泛濫而形成的災(zāi)害。

災(zāi)

澇——降水過多,積水難排,造成災(zāi)害。

漬——土壤長期過濕,危害作物生長,造成災(zāi)害。

防——整治排洪河道,興算修水庫,加固堤防等。

防——開挖排水河道,修建排澇閘、站等。

防——開挖田間排水溝,防止過量灌溉等。

攵田水分過少的原因及調(diào)節(jié)措施

2.因

:降雨少,土壤滯水能力差(山丘區(qū))等。

灌溉——主要措施;

疏松土層——切斷毛細(xì)管,減少土壤蒸發(fā);

地表覆蓋——用麥桔、地膜覆蓋,阻止土壤蒸發(fā);

化學(xué)抗旱——減少葉面蒸騰。

§2土壤水分運(yùn)動

土壤水分運(yùn)動的兩種途徑:毛管理論、水勢理論。

毛管理論僅適用于對一些簡單的問題分析。

水勢理論則是根據(jù)在土壤水勢基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的擴(kuò)散方程,研究土壤的水分運(yùn)動。

這種方法理論嚴(yán)謹(jǐn),適用于各種邊界條件,因而具有廣闊的應(yīng)有前景。

一、土壤水運(yùn)動基本方程

在一般情況下,達(dá)西定律同樣適用于非飽和土壤水分運(yùn)動。根據(jù)達(dá)西定律和質(zhì)量

守恒原則,可推導(dǎo)出水壤水運(yùn)動基本方程。

土壤水運(yùn)動基本方程的兩種形式:式(1-11)和式(1-14。

在初始條件和邊界條件已知的情況下,可求解式(1-11)和式(1-14),得各點(diǎn)

土壤含水率(或負(fù)壓)和土壤水流量的計(jì)算公式,或用數(shù)值計(jì)算法,直接計(jì)算各

點(diǎn)土壤含水率(或負(fù)壓)和土壤水流量。

二、入滲條件下土壤水分運(yùn)動

除雨和灌水入滲是補(bǔ)給農(nóng)田水分的主要來源。教材中針對地面已形成一薄水層情

況,推導(dǎo)了如下基本公式:

(1)剖面含水率分布,式(1-1夕)

(2)入滲速度公式,式(1-20)

(3)入滲速度挖計(jì)算公式,式(1-21)

(3)在單間t內(nèi)入滲入總量計(jì)算公式,式(1-2「)

菲利普根據(jù)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo),由一維土壤水運(yùn)動方程,推導(dǎo)出了入滲速度的近似

計(jì)算式,式(1-22),以及t時間內(nèi)總?cè)霛B量計(jì)算公式,式(1-23)o

我國習(xí)慣采用考斯加可夫經(jīng)營公式計(jì)算入滲速度和入滲水量。即式(1-25)和式

(1-26)o本課程專門安排了一個實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證考斯大林加可夫公式。

第二章

§1作物需水量

一、作物田間水分的消耗

(三種途徑:葉面蒸騰、棵間蒸發(fā)和深層滲漏)

葉面蒸騰:作物植株內(nèi)水分通過葉面氣孔散發(fā)到大氣中的現(xiàn)象;

棵間蒸發(fā):植株間土壤或水面(水稻田)的水分蒸發(fā);

深層滲漏:土壤水分超過了田間持水率而向根系以下土層產(chǎn)生滲漏的現(xiàn)象。

解釋:棵間蒸發(fā)能增加地面附近空氣的濕度,對作物生長環(huán)境有利,但大部分是

無益的消耗,因此在缺水地區(qū)或干旱季節(jié)應(yīng)盡量采取措施,減少棵間蒸發(fā)(如滴

灌〈局部灌溉〉、水田不建立水層)和地面覆蓋等措施。

深層滲漏對旱田是無益的,會浪費(fèi)水源,流失養(yǎng)分,地下水含鹽較多的地區(qū),易

形成次生鹽堿化。但對水稻來說,適當(dāng)?shù)纳顚訚B漏是有益的,可增加根部氧分,

消除有毒物質(zhì),促進(jìn)根系生長,常熟、沙河、漣水等灌溉試驗(yàn)站結(jié)果都表明:有

滲漏的水稻產(chǎn)量比無滲漏的水稻產(chǎn)量高3.9%

~26.5%0

葉面蒸滕量+棵間蒸發(fā)量=騰發(fā)量=作物田間需水量

水田:田間需水量+滲漏量=田間耗水量

由于水田不同土壤滲漏量大小差別很大,為了使不同土質(zhì)田塊水稻需水具有可比

性,因此水稻的田間需水量不包括滲漏量,如計(jì)入滲漏量,則稱為田間耗水量。

二、作物需水規(guī)律

(-)影響作物需水量的因素

1、氣象條件主要因素,氣溫高、日照時間長、空氣濕度低、風(fēng)速大、氣壓低

等使需水量增加;

2、土壤條件含水量大,砂性大,則需水量大(棵間蒸發(fā)大)

3、作物條件水稻需水量較大,麥類、棉花需水量中等,高粱、薯類需水量較

少;

4、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施地面覆蓋、采用滴灌、水稻控灌等能減少作物需水量。

(-)作物需水特性

1、中間多,兩頭少;開花結(jié)實(shí)期需水量最大

2、存在需水臨界期

需水臨界期:在作物全生育期中,對缺水最敏感,影響產(chǎn)量最大的時期。

幾種作物的需水臨界期:

水稻孕穗至開花期

棉花開花至幼鈴形成期

小麥撥節(jié)至灌漿期

了解作物需水臨界期的意義:

1、合理安排作物布局,使用水不至過分集中;

2、在干旱情況下,優(yōu)先灌溉正處需水臨界期的作物。

三、經(jīng)驗(yàn)公式法確定作物田間需水量

(-)全生育期作物田間需水量的確定

1、a值法(蒸發(fā)皿法)

前面已講過,氣溫、日照、濕度、風(fēng)速、氣壓等氣象因素是影響作物需水量的最

重要的因素,而水面蒸發(fā)正是上述各種氣象因素綜合作用結(jié)果,因此作物的田間

需水量與水面蒸發(fā)量之間存在一定程度的相關(guān)關(guān)系。因此我們可以用水面蒸發(fā)量

作為參數(shù)來估計(jì)作物田間需水量。

E=aEO

式中:E-全生育期作物田間需水量(mm)

a--需水系數(shù),江蘇中稻a=l.15

E0一與E同時段的水面蒸發(fā)量(mm)。

a值法適用于水稻。

(旱作物的E與E0相關(guān)不顯著)

2、K值法(產(chǎn)量法)

實(shí)踐表明作物的產(chǎn)量與田間需水量之間存在一定的相關(guān)關(guān)系,在一定范圍內(nèi)E隨

作物產(chǎn)量的提高而提高。因此可以用產(chǎn)量作為參數(shù)來估計(jì)作物的田間需水量。

E=KY

式中E-需水量,m3/畝;

K--需水系數(shù)(m3/Kg),由試驗(yàn)資料確定;

Y--作物產(chǎn)量(kg/畝)

由于E與Y實(shí)際上并不是成線性關(guān)系,因此有人對上式作了修正。

E0為保證作物存活下來,但產(chǎn)量為零(棵粒無收)。

E=KYn+C

式中:n-經(jīng)驗(yàn)指數(shù);

C-經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

K值法適用于旱作。

(-)各生育階段田間需水量的確定

(1)利用需水模系數(shù)

有了全生育期田間需水量,可以借助需水模系數(shù),把總需水量按各生育階段進(jìn)行

分配。需水模系數(shù)是作物某一生育階段田需水量占生生育期需水量的百分比。

Ei=KiE

式中Ei-第i階段作物田間需水量;

Ki-第i階段作物需水模系數(shù)。

需水模系數(shù)通過試驗(yàn)取得,表2-7列出了幾種主要作物的需水模系數(shù)。

(2)利用階段需水系數(shù)(水稻)

式中ai-第i階段需水系數(shù);

EOi-第i階段的水面蒸發(fā)量(mm)。

(三)需水強(qiáng)度的確定

需水強(qiáng)度即為某一天的需水量。

單位:mm/d或m3/(畝d)

公式:ei=Ei/ti

式中ei-第i階段的需水強(qiáng)度;

Ei--第i階段的需水量;

ti-第i階段的天數(shù)。

四、彭曼法計(jì)算作物需水量

英國科學(xué)家彭曼于1949年首次提出,又于1963年簡化了他的公式。聯(lián)合國糧農(nóng)

組織推薦采用彭曼法計(jì)算作物需水量。彭曼法的特點(diǎn)是:理論基礎(chǔ)可靠,計(jì)算精

度較高;但計(jì)算較復(fù)雜,所需基礎(chǔ)數(shù)數(shù)較多。計(jì)算時分兩步。

(一)計(jì)算出潛在需水量(參考作物需水量)

潛在需水量指:參考作物(如苜蓿muxu、牧草)在供水充足條件下的需水量。

Py

式中P0-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓;

P-計(jì)算地點(diǎn)平均大氣壓;

△-平均氣溫時飽和水氣壓Ea隨溫度變化的變率;

丫-濕度計(jì)常數(shù);

Rn--太陽凈幅射。

(二)計(jì)算實(shí)際作物的需水量

E=KcxEp

式中Kc-作物系數(shù)。

§2作物灌溉制度

天然降雨可滿足作物的部分需水要求,但降水不強(qiáng)能完全滿足作物的需水要求。

在干旱和半干旱地區(qū)更是如此,因此為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),必須進(jìn)行灌溉。要

灌溉就牽涉到什么時候灌、灌多少等問題。本節(jié)討論的作物灌溉制度就是解決上

述問題。

一、概述

1.什么是灌溉制度

灌溉制度:為了保證作物適時播種(或栽秧)和正常生長,通過灌溉向田間補(bǔ)充

水量的灌溉方案。

灌溉制度的內(nèi)容:灌水定額、灌水時間、灌水次數(shù)和灌溉定額。

灌水定額:一次灌水在單位面積上的灌水量。

單位:水田可用mm,旱田用n?/畝。

換算:lmm=0.667m3/畝

灌溉定額:生育期各次灌水的灌水定額之和。

總灌溉定額:播前灌水定額(或泡田定額)+灌溉定額

2.為什么要制定灌溉制度

(1)為灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

(2)為灌區(qū)用水管理提供依據(jù)。

3.制定灌溉制度的方法

(1)總結(jié)群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn);

(2)進(jìn)行灌溉試驗(yàn);

(3)按水量平衡原理進(jìn)行計(jì)算。

在生產(chǎn)實(shí)踐中,常把上述三種方法結(jié)合起來使用。具體做法是:根據(jù)設(shè)計(jì)年份的

氣象資料和作物的需水要求,參照群眾豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和灌溉試驗(yàn)資料,根據(jù)水量平衡

原理擬定作物灌溉制度。

二、水稻的灌溉制度

水稻種植一般采取育秧移栽的方法。育秧的田塊叫秧田。移栽的田塊叫本田或大

田。秧田育秧時間短,田塊面積小,灌水量較少,因此下面主要討論的是大田的

灌溉制度。

秧田的灌溉:先灌淺水,水深10~20mm,苗高3cm后,增加水深至20~40mm,

苗高10cm后,排水落干,促進(jìn)根系生長,拔秧前為便于拔秧,再深水浸泡。

本田插秧前需要泡田整田,便于插秧,并為秧苗返青創(chuàng)造條件。所以本田分為泡

田期和插秧后的生育期。泡田期灌水定額稱為泡田定額。

(-)泡田定額

泡田額一般為80~11。0?/畝。

江蘇昭關(guān)灌區(qū)多年平均M飽=98.7m3/畝。

(二)生育期灌溉制度

1.水田水量平衡方程

某時段水量耗損:蒸發(fā)E、滲漏S、排水C

水量補(bǔ)給:降雨P(guān)、灌溉M

設(shè)時段初水層深為hl,時段末水層深h2,則

2.計(jì)算灌溉制度

3、計(jì)算方法

(1)列表逐日計(jì)算

(2)編寫電算程序,利用計(jì)算機(jī)計(jì)算

三、旱作物的灌溉制度

(一)播前灌水定額

播前灌水的作用:保證種子發(fā)芽出苗;儲水。

計(jì)算公式:

Mi=陰mx-桁3=667HA尸3-667HA趴=667HA(萬a-尸。)

式中H-計(jì)劃濕潤層深,即計(jì)劃到調(diào)節(jié)與控制土壤水分的土層深度,播前灌水時

H=0.3~0.4m;

A--孔隙率;

pmax、00-分別為灌水上限含水率和初始含水率(以水的體積占孔隙體積的百分

數(shù)表示)。

(-)生育期內(nèi)灌溉制度

1.水量平衡方程

研究對象:計(jì)劃濕潤層土壤含水量

平衡方程:W1+P+WT+K+M-E-S-C=W2

圖中各變量單位均為m3/畝。

Wl、W2-分別為時段初、末計(jì)劃濕潤層內(nèi)含水量,

H1-時段初計(jì)劃濕潤層深;

H2-時段末計(jì)劃濕潤層深;

E-騰發(fā)量,即作物田間需水量;

M-灌水量;

P—降水量;

C-排水量(地表徑流量);

K--地下水補(bǔ)給量;

一般地下水埋深大于3米時,取K=0,地下水埋

深小于3米時,K按試驗(yàn)資料取值。

S-深層滲漏;

WT-因計(jì)劃濕潤層增加而增加的水量。

令P0為入滲雨量(n?/畝),則

PO=P-C

C=aP

PO=P-aP=(1-a)P=oP

P—降雨量(m3/畝);

a-徑流系數(shù)。

◎-降雨入滲系數(shù),參考表2-15。(參閱本科教材)

計(jì)劃濕潤層水量平衡方程變?yōu)椋?/p>

Wl+PO+WT+K+M-E-S=W2

各變量單位均為m3/畝。

2.計(jì)算灌溉制度的原理

(1)計(jì)算各時段灌水上下限及田間持水量

(2)推算灌溉制度

列表或圖解計(jì)算時采用旬為時段,電算時可以日為計(jì)算時段。

先設(shè)無m、無s,計(jì)算該時段末含水量

W2=W1+WT+PO+K-E

如果,則不需灌溉,也無深層滲漏。

如果,則01=亞1m*一'\¥2(實(shí)際計(jì)算時宜對m取整)

灌水后W2'=W2+m

如果,則s=W2—W田持

排水后W21=W田持

計(jì)算方法

(1)列表或圖解逐旬計(jì)算

(2)編寫電算程序,利用計(jì)算機(jī)計(jì)算

3.列表法計(jì)算步驟

(1)收集基本資料;

(2)計(jì)算生育期計(jì)劃濕潤層內(nèi)含水量;

(3)計(jì)算各次降雨的入滲雨量及時段入滲雨量;

(4)計(jì)算因計(jì)劃濕潤層增加而增加的含水量WT;

(5)計(jì)算各時段地下水補(bǔ)給量;

(6)計(jì)算各時段田間需水量;

(7)逐日計(jì)算灌溉制度;

(8)校核各生育階段及全生育期的計(jì)算結(jié)果。

§3灌溉用水量和灌溉用水流量

前面介紹了灌溉制度,但還有兩個問題未解決。(1)水庫興利調(diào)節(jié)需要用水過

程,因此存在一個如何確定灌區(qū)灌溉用水量的問題。(2)設(shè)計(jì)抽水站、引水閘

等,應(yīng)以用水流量為依據(jù),因此還存在一個如何確定灌區(qū)灌溉用水流量的問題。

本節(jié)的任務(wù)就是討論如何計(jì)算灌溉用水量和灌溉用水流量。

-、灌溉用水量

(-)直接法

直接利用各種作物的灌溉制度來計(jì)算。一般以旬為時段來計(jì)算。

若有K種作物,則某時段的灌溉用水量為

士與Aj

%上——

"水

式中Wi-第i時段灌區(qū)用水量;

Mij-第i時段第j種作物的灌水定額;

Aj-第j種作物的種植面積;

n水-灌溉水利用系數(shù);

,嶼爭嶼爭

為k==--------

水雁%+曝

全生育期或全年用水量:

W=

J=1

直接法適用于小型灌區(qū)。

例題:某小型灌區(qū)作物單一為水稻,某次灌水有1000畝需灌水,灌水定額為

40mm,灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.75,試計(jì)算該次灌水的凈灌溉用水量和毛灌溉

用水量。

(二澗接法

利用綜合灌水定額來計(jì)算,綜合灌水定額:是某一時段內(nèi)各種作物灌水定額的面

積加權(quán)平均值,稱為該時段的綜合灌水定額.

k

摘/

掰綜i=+CK2W.2+…+anmi,n=2%

/=1

式中al、a2、a3>an--各種作物的種植比(之和為1),

mi』、mi,2、mi,3、mi,n--第i時段各種作物的灌水定額。

某時段的灌溉用水量:

m綜:1它是衡量全灌區(qū)用水狀況的一個綜合指標(biāo);

2若全灌區(qū)種植比例相似,可用綜合灌水定額方便地計(jì)算出某一局部的灌溉用水

量;

3在供水水源有限的情況下,可用綜合灌水定額計(jì)算保灌面積,即。

間接法適用于大中型灌區(qū)。

例題:某灌區(qū)A=20萬畝,A水田=16萬畝,A棉花=4萬畝,m水田=45mm,m

棉花=40m3/畝。求m綜。

二、灌溉用水流量

(一)直接法

直接根據(jù)灌溉制度或灌溉用水量計(jì)算。

“-7x/x3600—3600A秋水

式中T-時段內(nèi)天數(shù);

t-1天灌水時數(shù),自流為24h,提灌為18~22h.

適用于小型灌區(qū)。

例題:某小型提水灌區(qū),作物均為水稻,面積1000畝,用水高峰期最大灌水定

額為100m3/畝,灌溉水利用系數(shù)為0.75,灌水延續(xù)4天,每天灌水20小時。試

計(jì)算水泵設(shè)計(jì)流量。

(二)間接法

利用灌水模數(shù)計(jì)算。思考為什么要引入灌水模數(shù)?

1.灌水模數(shù)

灌水模數(shù)(灌水率):灌區(qū)單位面積上所需的灌溉凈流量,

%AjxlO4

36007^/嗎/Xiaa嚴(yán)

"=A=360%M=0.36的

用q表示,單位為(m3/s)/萬畝。

第i次灌水,第j種作物的灌模數(shù)為:

式中aj-第j種作物的種植比例。

由上式可見,T短,對作物有利(灌水及時),但流量大,工程大;

T長,對作物不利,但流量小,工程小。

因此應(yīng)慎重選定T。教材中給出了我國萬畝以上灌區(qū)的灌水延續(xù)時間,可供參考。

為直觀起見及修正灌水模數(shù)的方便,需繪出灌水模數(shù)圖.

初步灌水模數(shù)圖存在以下問題:

(1)大小懸殊,對工程設(shè)計(jì)不利;

(2)灌水時間斷斷續(xù)續(xù),對管理理不利.

因此需要修正.

修正方法:調(diào)整灌水時間(消除“大小懸殊"及“斷斷續(xù)續(xù))

注意:(1)以不影響作物生長為原則;

(2)盡量不要改變需水臨界期的灌水時間;

(3)調(diào)整灌水時間以前移為主;

(4)最小灌水模數(shù)應(yīng)不小于最大灌水模數(shù)的40%;

在修正后的灌水模數(shù)圖中,可取圖中延續(xù)時間達(dá)20天的最大灌水模數(shù)為設(shè)計(jì)灌

水模數(shù)。若按短暫的最大灌水模數(shù)設(shè)計(jì)工程,可能是不經(jīng)濟(jì)的。

2.計(jì)算灌溉用水流量

(1)計(jì)算流量過程線

第i時段的灌溉用水流量為:

式中qi-第i時段的灌水模數(shù)。

(2)計(jì)算設(shè)計(jì)流量

有些情況下,不需計(jì)算流量過程,只需計(jì)算設(shè)計(jì)流量,這時可由設(shè)計(jì)灌水模數(shù)計(jì)

算Q設(shè)。

根據(jù)設(shè)計(jì)灌水模數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)流量:

間接法適用于大中型灌區(qū)。

第三章

§1灌溉水源

(一)灌溉水源的主要類型

灌溉水源指可以用于灌溉的天然水體,一般分地面水和地下水兩種形式。

如進(jìn)一步細(xì)分的話,則可分為河川湖泊徑流、當(dāng)?shù)氐孛鎻搅?、地下徑流和城市?/p>

水等四種。

江蘇平原地區(qū)主要以河川湖泊徑流為灌溉水源,如長江、淮河、太湖、洪澤湖等。

山丘區(qū)主要以當(dāng)?shù)貜搅鳛樗矗ㄟ^修建水庫、塘壩攔蓄當(dāng)?shù)貜搅鳌P旎吹貐^(qū),

特別是徐州地區(qū),地下水也是一種重要的水源。地下水的特點(diǎn)是含鹽量通常較高,

但含沙量很小。隨著工業(yè)的發(fā)展,污水問題日益突出,發(fā)展污水灌溉將逐步引起

重視。發(fā)展污水灌溉,一方面可作為一種灌溉水源,另一方面可避免其它水體受

到污染。因此發(fā)展污水灌溉具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

(二)灌溉對水質(zhì)的要求

首先要明確什么叫灌溉水質(zhì)。灌溉水質(zhì)主要指灌溉水中所含泥沙的粒徑和數(shù)量、

可溶鹽的種類和數(shù)量、灌溉水溫以及其它有毒有害物質(zhì)的含量等。

1含沙量

從多沙河流引水的灌溉工程,必須分析灌溉水中泥沙的含量和組成,以便在灌溉

工程設(shè)計(jì)和管理時一,采取適當(dāng)?shù)拇胧?,防止有害泥沙入渠入田,防止渠道淤積。

(不同粒徑泥沙危害程度不同:

(1)粒徑<0.005mm的泥沙,具有一定的肥力,可適量輸入田間,但也不能引

入過多,引入過多,則會降低土壤的透水性和通氣性。

(2)粒徑為0.005~0.1mm的泥沙,在土壤質(zhì)地粘重的地區(qū),可少量引入田間,

以改善土壤結(jié)構(gòu),增加透水性和通氣性。

(3)粒徑大于0.1~0.15mm的泥沙,容易在渠中淤積,對于農(nóng)田土壤也不利,因

此應(yīng)禁止入渠。

渠中水的泥沙含沙量也不應(yīng)超出渠道的輸沙能力,否則會產(chǎn)生淤積。

2含鹽量

灌溉水中允許含有一定的鹽分,但如果含鹽過多,就會增加土壤溶液的濃度,使

作物根系吸水困難,影響作物正常生長,嚴(yán)重的甚至?xí)斐勺魑锼劳觥I踔吝€會

引起土壤次生鹽堿化。由于各種鹽類對作物的危害程度不同,不同作物的耐鹽能

力也不同,因此灌溉水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)也隨著含鹽種類和作物種類的不同而不同,對大

多數(shù)作物來說,通常要求灌溉水的含鹽量不超過15%(1.5g/l)

0以碳酸鈉為主的含鹽量應(yīng)小于0.1%,以氯化鈉為主的含鹽量應(yīng)小于0.2%。以

硫酸鈉為主時應(yīng)小于0.3%,鈣鹽危害不大,其允許含鹽量可更高。

不同礦化度對作物生長的影響:

礦化度(g/1)作物種類及生長情況

<1一般作物正常生長

1-2水稻棉花正常生長,小麥?zhǔn)芤种?/p>

5水稻可生長,棉花受抑制,小麥不生長

20作物不能生長,只能生長少量耐鹽植物

但是,實(shí)踐證明,在水源短缺的地區(qū),只要土壤透水性較好,排水條件較好,灌

溉水的含鹽量也可以大一些,有些地區(qū)甚至用含鹽量為0.3~0.6%的咸水進(jìn)行抗

旱灌溉,在夏季雨大而集中,土壤中暫時積累的鹽分很快又沖洗掉,使耕作層仍

能保持鹽量的平衡。

3水溫

灌溉水的溫度,對農(nóng)作物的生長影響也是很大的。水溫過低會抑制作物的生長,

水溫過高,會降低水中溶解氧的含量,并提高水中有毒物質(zhì)的毒性。

作物對水溫的要求:旱作T=15~20度,最低允許溫度為2度。

水稻T不小于20度。

均不能大于35度。

井灌或引水庫灌溉時,水溫往往偏低,措施是:(1)井灌時延長輸水路線或設(shè)

曬水池曝曬。(2)從水庫引水灌溉應(yīng)從溫度較高的表層取水。

4其它有毒有害物質(zhì)的含量

城市污水中含有較多種類的有毒有害物質(zhì),灌溉前應(yīng)作水質(zhì)分析,作適當(dāng)?shù)乃|(zhì)

處理,使之滿足灌溉水水質(zhì)要求。

§2取水樞紐

取水樞紐又稱為渠首。它的任務(wù)是從水源及時取得滿足作物灌溉用水需要的水

量。但是作為灌溉水源的河流、湖泊等其水位和流量有其自己特定的變化規(guī)律,

往往不能滿足渠首引水要求,這就需要采取工程措施調(diào)節(jié)水源的水位、流量和水

量,使之適應(yīng)灌溉用水要求,這些工程措施就是我們下面要講的取水樞紐,按工

程措施的不同,取水樞紐可分為無壩取水、有壩取水、抽水取水和水庫取水四種

形式。

(-)無壩取水

1適用條件:水源(河道)的水位和流量均能滿足灌溉用水的要求。

2樞紐組成:

進(jìn)水閘:控制引水流量(一般不大于枯水流量的30%)

沖沙閘:沖走進(jìn)水閘前泥沙(少沙河流上可不需沖沙閘)

導(dǎo)流堤:導(dǎo)流及保證引水,平時導(dǎo)流,枯水時截?cái)嗪恿?,保證引水(有些河道要

求引水流量不大于河道流量的30%,以保證通航和河道的穩(wěn)定),從大江大河引

水時,不需導(dǎo)流堤。

3引水口位置的選定:

一般選在凹岸中部偏下游處(對順直河流不在存在這一問題)。這是因?yàn)楹硬鄣?/p>

主流總是靠近凹岸一側(cè),引水可靠,更重要的是在凹岸引水可以利用環(huán)流作用以

防止泥沙淤塞進(jìn)水口和進(jìn)入渠道。因?yàn)樵诤恿鞴諒澋牡胤?,水流受離心力的作用,

表層水流流向凹岸,使凹岸…側(cè)水面壅高,凸岸一側(cè)水面下降,在河道橫斷面上

形成一個水位差,由于重力作用使底層水流由凹岸流向凸岸,并把低層泥沙帶到

凸岸,在凸岸一側(cè)淤積下來。由于彎道處水流呈螺旋形前進(jìn),故稱為“彎道環(huán)流”。

如下圖所示,由于環(huán)流作用,主流靠近凹岸一邊,凹岸一側(cè)泥沙淤積較少,河道

較深。所以把取水口選在凹岸,不僅引水可靠(靠近主流、水位較高),而且可

以防止泥沙入渠。通常把引水口放在彎道中部偏下游的地方,因?yàn)樵谶@時環(huán)流作

用發(fā)揮得最充分,又避開了凹岸水流頂沖的部位。由于凹岸易受沖刷,因此渠首

附近河岸要加以保存護(hù)。

如果由于客觀條件限制,取水I」必須選在凸岸,則應(yīng)選在凸岸中部偏上游處。該

處因環(huán)流作用而造成的不利影響較小。

(二)有壩取水

1適用條件:河道的流量能滿足灌溉要求,但水位略低于渠首的引水要求。

2樞紐組成:

壅水壩:抬高水位,滿足灌溉引水要求;

進(jìn)水閘,沖沙閘:作用同上;

防洪堤:減免或避免上游淹沒損失。

關(guān)于沖沙閘:它是多沙河流低壩引水樞紐中不可缺少的組成部分。沖沙閘的底板

高程應(yīng)低于進(jìn)水閘底板高程,以保證沖沙效果。

(三)揚(yáng)水取水

1適用條件:河道水量豐富,但灌區(qū)位置較高,并且修建其它取水工程困難或不

經(jīng)濟(jì)時。

2樞紐組成:抽水設(shè)備(水泵、動力機(jī)、管道、閘閥等)

水工建筑物(引水渠、進(jìn)水池、泵房、出水池等)

輔助設(shè)施(供電設(shè)施、泵房內(nèi)供排水設(shè)施、安裝檢修設(shè)施)

(四)水庫取水

1適用條件:(1)年或多年總來水量較豐富,但有時水量水位都不能滿足灌溉

要求;(2)有適當(dāng)?shù)牡匦危ㄉ焦龋?/p>

2組成:大壩(重力壩、拱壩、土石壩等)

溢洪道(正槽、側(cè)槽;無閘控制、有閘控制等分類)

輸水涵洞(涵管式、臥管式)

3優(yōu)缺點(diǎn):

優(yōu)點(diǎn):(1)能調(diào)節(jié)徑流,(2)進(jìn)入灌區(qū)的泥沙很少;

缺點(diǎn):樞紐復(fù)雜,投資大;(2)淹沒損失大。

蓄引提結(jié)合灌溉系統(tǒng):

常見的有引提結(jié)合(如沿運(yùn)灌區(qū))

蓄提結(jié)合(如儀征山丘區(qū))

§3引水灌溉工程水利計(jì)算

在山丘區(qū),灌溉工程系統(tǒng)要比平原地區(qū)的灌溉工程系統(tǒng)復(fù)雜得多,圖中有一骨干

水庫,及南干渠和北干渠兩條干渠,這些都屬骨干工程;除骨干工程外,還有兩

座小型水庫、三個高塘、兩個低塘、一個河壩,還有三處坡面截流工程。象這樣

的灌溉工程系統(tǒng)比單一的灌溉工程水利計(jì)算要復(fù)雜得多。下面我們介紹這種灌溉

系統(tǒng)的水利計(jì)算方法。水利計(jì)算時首先要灌溉工程的可供水量。

一、小型水利工程供水量計(jì)算

(-)塘堰供水量估算

指塘堰全年能供作物灌溉的總水量。

1、復(fù)蓄次數(shù)法

年內(nèi)堰塘能重復(fù)蓄滿的次數(shù)(即年供水量/塘堰有效容積),用N表示。

一般平水年(P=50%)N=2.0

中等干旱年(p=75%)N=1.5

大旱年(p=90%)N=1.0

塘堰供水量W=NV(萬m3)

式中v——塘堰有效容積(萬m3)。

2抗旱天數(shù)法

塘堰實(shí)際能達(dá)到的抗旱天數(shù)也能反映塘堰的供水能力大小。因此

W=etA(萬m3)

式中e——作物耗水強(qiáng)度(m3/d/畝);

t——抗旱天數(shù);

A——灌溉面積(萬畝)。

3、徑流系數(shù)法

利用徑流系數(shù)和降水資料估算塘堰供水量。

W=O.laPFq

式中。——年徑流系數(shù),可查水文手冊,一般為0.2-0.6;

P-----年降水量(mm);

F-----集水面積(km);

H——塘堰蓄水系數(shù),考慮蒸發(fā)、滲漏、棄水等,取值0.5~0.7。

(-)小型河壩供水量估算

山丘區(qū)小型河道上的有壩取水稱為小型河壩。

利用徑流系數(shù)和降水資料估算塘堰供水量。

W=O.laPFn

式中a——徑流系數(shù);

P-----降水量(mm);

F----集水面積(km);

n-----徑流利用率。

(三)小型水庫可供水量的估算

1、來水量估算

(1)有降水資料和徑流系數(shù)地區(qū)

先選設(shè)計(jì)代表年,查取設(shè)計(jì)代表年各月降水量。

W=O.laP月F

式中a、P月、F含義同上。

徑流系數(shù)的取值可參考下表:

南方地區(qū)月徑流系數(shù)a表

月份7~3月4~6月

降雨量(mm)30以下30以上50以下

50-100100-200200-500

山區(qū)0.150.20-0.300.300.30-0.450.45-0.65

0.65-0.85

深丘0.100.15-0.250.250.25-0.400.40-0.63

0.63-0.82

淺丘0.050.10~0.200.200.20-0.350.35-0.600.60-0.78

(2)無資料地區(qū)

查水文手冊或水文圖集,得多年平均的徑深。

例:某小(一)型水庫,集水面積F=2.93kn?,查水文手冊得該地區(qū)多年平均徑流深為

570mm,年徑流變差系數(shù)CV為0.4,偏態(tài)系數(shù)CS=2CV,

求該水庫在保證率為75%的年份的來水量.

解:由CV、CS和灌溉設(shè)計(jì)保證率查《皮IH型頻率曲線KP觸》得KP為0.71。

設(shè)計(jì)徑流深R=0.71*570=404.7

設(shè)計(jì)來水量W=0.1*404.7*2.93=118.6

如果已知各月來水分配比例,則可計(jì)算出各月來水量.

2、可供水量估算

來水損失:棄水、蒸發(fā)、滲漏。

(1)棄水

A.對已建小型水庫,如有實(shí)測資料,則對實(shí)測資料進(jìn)行分析,可得各種年份的

棄水量。

B.在缺乏實(shí)測資料時,可將汛期來水量乘以某一百分?jǐn)?shù)來估算棄水量(只有汛

期存在棄水)。

(2)蒸發(fā)

根據(jù)水面蒸發(fā)資料進(jìn)行估算。

(3)滲漏

可按各月蓄水量乘以某一損失系數(shù)來估算。

庫盆地質(zhì)條件良好:?。ɑ蛉B漏深0.3~0.5m/年)

庫盆地質(zhì)條件中等:取1.0%~2.0%(或取滲漏深0.5~L0m/年)

庫盆地質(zhì)條件較差:取2.0%~3.0%(或取滲漏深1.0~2.0m/年)

月可供水量=月來水量-月棄水-月蒸發(fā)-月滲漏

二、山丘區(qū)蓄水、引水灌溉工程水利計(jì)算

(一)分片包干系統(tǒng)

各小型灌溉工程單獨(dú)分區(qū)進(jìn)行供水,用水時,先用小型灌溉工程的供水量,不足

部分由骨干工程供水。

(二)長藤結(jié)瓜系統(tǒng)長藤結(jié)瓜系統(tǒng):用渠道把灌區(qū)內(nèi)分散的塘堰、小水庫等與骨

干工程連接起來,形成渠道是“藤”,塘堰是“瓜”的灌溉系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn):可統(tǒng)一調(diào)度、

聯(lián)合運(yùn)用、充分利用各種水源。長藤結(jié)瓜系統(tǒng)計(jì)算比較復(fù)雜,下面作一簡單分析。

1.劃分平衡區(qū)

一般可分:塘堰區(qū)一一只有塘堰;低庫區(qū)——除有塘堰,還有位置低于

渠道的小水庫;高庫區(qū)——除有塘堰,還有位置高于渠道的小水庫。

2.水量調(diào)配計(jì)算

(1)塘堰區(qū)調(diào)節(jié)計(jì)算

供水次序:①河壩、坡面徑流,②低塘,③高塘,④骨干水庫

河壩、坡面徑流余水補(bǔ)充低塘。

(2)低庫區(qū)調(diào)節(jié)計(jì)算

供水次序:①河壩和坡面徑流;②低塘、③高塘;④低庫;⑤骨干水庫補(bǔ)低庫;

⑦骨干水庫直接補(bǔ)渠入田河壩、坡面徑流有余水時補(bǔ)充低塘或低庫。

(3)高庫區(qū)調(diào)節(jié)計(jì)算

供水次序:①河壩和坡面徑流;②低塘;③高塘;④高庫;⑤骨干水庫補(bǔ)渠入田。

河壩、坡面徑流有余水補(bǔ)充塘堰或高庫。

(4)全灌區(qū)平衡計(jì)算

統(tǒng)計(jì)骨干水庫用水量(各區(qū)要求骨干水庫的供水量之和);計(jì)算骨干水庫的2

來水量及可供水量;

水量平衡計(jì)算。

若骨干水庫不能滿足各區(qū)的補(bǔ)水要求,應(yīng)對各區(qū)用水作必要調(diào)整(如適當(dāng)調(diào)整灌

水定額,灌水時間等。

思考:蓄、提灌溉工程的水利計(jì)算?

某蓄、提結(jié)合灌溉系統(tǒng)如下圖所示,考慮如何進(jìn)行水利計(jì)算。

第四章

§1灌排渠系規(guī)劃布置

灌溉系統(tǒng)是指從水源取水并輸送分配到田間的灌溉工程。按輸水方式的不同可分

渠道灌溉系統(tǒng)和管道灌溉系統(tǒng)兩大類。本章介紹渠道灌溉系統(tǒng)。管道灌溉系統(tǒng)將

在第五章中介紹。

一、灌排渠系的組成及布置原則

(-)灌排渠系的組成

1、灌溉系統(tǒng):

(1)渠首工程

(2)灌溉渠道:干、支、斗、農(nóng)渠等固定渠道

(3)渠系建筑物

(4)田間渠系工程:毛渠(臨時渠道)、灌水溝哇等

2、排水系統(tǒng)

(1)田間排水工程:毛溝、腰溝、墻溝等

(2)排水溝:干、支、斗、農(nóng)溝

(3)排水建筑物:排水閘、涵、站等

(4)排水容泄區(qū):大江、大湖、大海等

(-)灌排渠系的布置的原則

(1)滿足作物灌排要求。1)渠道應(yīng)布置有高處,排水溝應(yīng)布置在低處。2)

渠道和排水溝的長度和間距應(yīng)當(dāng)適宜,保證灌得上排得出。

(2)灌溉渠道必須與排水溝統(tǒng)一規(guī)劃布置在規(guī)劃布置渠道時,必須同時考慮到

排水溝的位置,在平原地區(qū)、土于區(qū),渠道一

般要服從排水溝布置(因?yàn)樵谄皆貐^(qū),排水問題更為突出)。

(3)安全可靠如渠道要避免深挖高填,山丘區(qū)渠系上方必須修撇洪溝(截洪溝)。

(4)經(jīng)濟(jì)合理渠道要盡量短直,以減少土方量;要盡量減少壓占耕地;排水溝

要盡量利用天然河道。

(5)便于管理便于用水管理和工程管理,布置時要考慮行政區(qū)劃;也要考慮機(jī)

耕方便;建筑物盡量聯(lián)合修建,形成樞紐,以便于管理。

(6)綜合利用如渠道落差較大可布置水電站,較大的渠道或排水溝要考慮通航,

水產(chǎn)養(yǎng)殖等。

二、丘陵山區(qū)灌排渠系的規(guī)劃布置

山丘區(qū)的水利特點(diǎn)是:排水比較通暢,但干旱問題比較突出。在山丘區(qū)雖然可以

修建水庫塘壩蓄水灌溉,但是由于其蓄水能力有限,因此干旱問題是山丘區(qū)的主

要水利問題。因此山丘區(qū)灌排渠系的布置,以灌渠道布置為重點(diǎn)。山丘灌溉渠道

布置的關(guān)鍵是布置干渠。

(一)干渠的兩種布置形式

(1)干渠沿等高線布置

(2)干渠垂直于等高線布置

(―)支、斗、農(nóng)渠布置

支渠垂直于干渠,其間距由地形條件決定。

斗渠間距一般為:400~800m

農(nóng)渠間距一般為:100~200m

兩種布置形式:

(1)灌排相鄰適用于單一坡向地形

(2)灌排相間適用于平坦,或有微起伏

2渠道建筑物規(guī)劃布置

渠系建筑物指與渠道或排水溝配套的水閘、涵洞、橋梁、渡槽、倒虹吸、跌水、

陡坡等建筑物。

一、渠系建筑物選型與布置的原則

1.滿足使用要求

如渠道切斷了道路,那么該處需設(shè)涵洞或橋梁;渠道水位不夠則需建節(jié)制閘抬高

水位。

2.盡量采用聯(lián)合樞紐布置的形式

目的是為節(jié)省投資和管理方便。如閘與橋常聯(lián)合修建,分水閘與節(jié)制閘常聯(lián)合修

建。如總渠樞紐和江都水利樞紐。

3.盡量采用定型設(shè)計(jì)和裝配式建筑物

由于渠系建筑物數(shù)量很多,同一類建筑物工作條件常相近。如斗農(nóng)渠上的分水閘,

因此采用定型設(shè)計(jì)和裝配式結(jié)構(gòu),對簡化設(shè)計(jì),加速施工進(jìn)度非常有利。

4.盡量考慮采用當(dāng)?shù)夭男藿?/p>

如在山丘區(qū)建渡槽、農(nóng)橋可用砌石建筑(句容的北山水庫石拱渡槽),在平原地

區(qū)則宜用鋼筋混凝土排架渡槽。

5.多作經(jīng)濟(jì)比較,選擇最優(yōu)方案

如渠道穿過河流時,有時可在技術(shù)上和滿足使用要求上可采用渡槽,也可采用倒

虹吸,這時就需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。選擇較經(jīng)濟(jì)合理的方案。有時同一建筑物可采

用不同的施工方案,這時也可通過經(jīng)濟(jì)比較來選擇較合理的施工方案。

二、渠系建筑物的類型與布置

(一)控制建筑物

控制流量和水位。

1.進(jìn)水閘:布置在干渠首端。

2.分水閘:布置在各支渠、斗渠和農(nóng)渠渠首。

斗首、農(nóng)首分水閘也叫斗門和農(nóng)門。

3.節(jié)制閘:控制渠道水位或流量。

布置:

(1)在上級渠水位不能保證下級渠正常引水時,需在上級渠建節(jié)制閘抬高水位,

保證下級渠引水。

(2)實(shí)行輪灌時;在輪灌組分界處需設(shè)節(jié)制閘。

(3)在重要建筑物或險工渠段前需聯(lián)合修建節(jié)制閘和泄水閘,以防止漫溢.,保

證建筑物和渠道的安全。

(二)交叉建筑物

渠道與河流、道路交叉時應(yīng)布置交叉建筑物。交叉建筑物主要的三種:渡槽、倒

虹吸、涵洞。

選擇方法:

(1)不影響交通和航運(yùn);

(2)技術(shù)上可行;

(3)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較,選擇最優(yōu)的型式。

(三)泄水建筑物

用于排除渠道中余水或入渠洪水。

(1)退水閘

布置在較大的干支渠末端,以排泄渠中余水(防止滋生雜草和蚊蟲)。

(2)泄水閘

與節(jié)制閘聯(lián)合修建,保護(hù)重要建筑物和險工渠段。

(四)銜接建筑物

渠道經(jīng)過一陡坎或坡面,時需建跌水或陡坡。

1.跌水

水位落差小于3m時,宜建跌水。

2.陡坡

水位落差大于3m時-,宜建陡坡。這時建跌水不安全。

(五)量水建筑物

1?利用閘、涵、渡槽等量水。在干支渠上量水一般利用這些渠系建筑物量水。

如昭關(guān)灌區(qū)。

2.利用特設(shè)計(jì)量水備量水。如三角堰、梯形堰、巴歇爾量水槽、噴嘴等。一般

斗、農(nóng)渠上可采用特設(shè)量水設(shè)備。

§3田間工程與地面灌溉方法

一、田間工程

田間工程:最末一級固定渠道(農(nóng)渠)和固定溝道(農(nóng)溝)之間的條田范圍內(nèi)的臨時

渠道、排水小溝、田間道路、稻田的格田和田境、旱地的灌水畦和灌水溝、小型

建筑物以及土地平整等農(nóng)田基本建設(shè)工程。

(一)田間工程的規(guī)劃要求

田間工程規(guī)劃應(yīng)滿足以下基本要求:

(1)有完善的田間灌排系統(tǒng),做到灌排配套,消滅串灌串排,并能控制地下水

位。

(2)田面平整,灌水時土壤濕潤均勻,排水時田面不留積水。

(3)田塊的形狀和大小能適機(jī)械化需要,有利開提高土地利用率。

(4)田間工程規(guī)劃時必須因地制宜,講求實(shí)效,實(shí)行山、水、田、林、路綜合

治理,創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)農(nóng)、林、牧、副、漁全面發(fā)展。

(二)條田規(guī)劃

條田:末級固定灌溉渠道(農(nóng)渠)和末級固定溝道(農(nóng)溝)之間的田塊。

綜合考慮排澇、機(jī)械化耕作和田間用水管理方面要求,條田的一般規(guī)格為:寬度

100~200m,長度400~800m。

(三)旱地田間渠布置

田間渠系:指條田內(nèi)部的灌溉網(wǎng),包括毛渠、輸水壟溝和灌水溝、畦等。

有縱向布置與橫向布置兩種布置形式。

1、縱向布置

(1)水流流向

農(nóng)渠一毛渠一輸水壟溝一灌水溝、畦

(2)特點(diǎn)

毛渠〃灌水溝、畦(即毛渠方向與灌水溝方向一致)

(3)布置規(guī)格

1)縱向布置時一,輸水壟溝間距等于灌水溝、畦的長度,一般為30~50m。

2)輸水壟溝的長主等于毛渠的間距,一般為50~70m。

3)毛渠的間渠等于輸水壟溝的長度,若毛渠雙向控制,則毛渠的間距是輸水壟

溝長度的兩倍。

4)毛渠的長度與條田寬度相近。

2、橫向布置

(1)水流

農(nóng)渠一毛渠一灌水溝、畦

(2)特點(diǎn)

無輸水壟溝;毛渠,灌水溝、畦面垂直

(3)布置規(guī)格

1)灌水溝、畦長度一般為30~50m。

2)單向控制時,毛渠間距等于灌水溝、畦的長度,雙向控制時,毛渠的間距是

灌水溝、畦長度的兩倍。

3)毛渠長度與條田寬度相近。

3、縱向布置與橫向布置選擇方法

(1)灌水溝、畦盡量垂直于等于等高線(便于灌水);作物行向一般為南北方

向(通風(fēng)光照條件好),由此確定灌水溝、畦的方向。

(2)若灌水溝、畦垂直于農(nóng)渠,采用縱向布置;若灌水溝、畦平行于農(nóng)渠,則

采用橫向布置。

(四)水田格田

水田灌溉不需毛渠,灌溉不直接從農(nóng)渠灌入水稻格田。

格田規(guī)劃要點(diǎn):

(1)水稻格田長度與寬度的確定應(yīng)考慮到有利灌溉,以及有利于提高機(jī)耕、機(jī)

收的效率,一般長約100~150m,寬約15~20m;

(2)在山丘區(qū)坡地上布置格田,一般格田長邊方向與等高線平行(有利于減少

修筑梯田的工程量),此時農(nóng)渠垂直于等高線、順坡布置;

(3)在平原地區(qū),格田方向以南北向?yàn)楹?,利于作物通風(fēng)采光;

(4)消滅串灌串排;

(5)田面平整,便于采用淺水勤灌或其它節(jié)水灌溉方法;

(6)與早作田塊相鄰時,應(yīng)開設(shè)隔水溝。

§4渠道流量計(jì)算

一、渠道設(shè)計(jì)流量概論

1.定義:

設(shè)計(jì)年份灌水期間渠道需要通過的最大流量。一般用Q表示。單位為m3/s。

或正常條件下渠道需要通過的最大流量,因此設(shè)計(jì)流量也叫正常流量。

2.作用:

(1)是確定渠道設(shè)計(jì)斷面主要依據(jù)。

(2)是確定建筑物規(guī)模尺寸的主要依據(jù)。

3.計(jì)算:

一般已知渠道的凈流量,求設(shè)計(jì)流量(毛流量)。

。毛=g爭+0損

凈流量…般是已知的,因此計(jì)算設(shè)計(jì)流量的關(guān)鍵是計(jì)算Q損。

二、渠道輸水損失的估算

輸水損失水面蒸發(fā)可以忽略不計(jì)

漏水損失加強(qiáng)管理可避免

滲水損失主要的不可避免的輸水損失

因此下面所討論的渠道輸水損失均指滲水損失。

影響渠道輸水損失的因素有:土壤性質(zhì)、地下水位狀況和渠道施工質(zhì)量等。

在地下水位較高時,地下水會對渠道滲水產(chǎn)生頂托作用,從而影響渠道滲水,下

面先分析在渠道滲水不受到地卜.水位的頂托時的滲水損失計(jì)算方法。

1.自由滲流情況下的滲水損失

不受地下水位頂托的渠道滲流(地下水位未達(dá)到渠底)。

發(fā)生條件:地下水埋深較深(滲水未到達(dá)地下水)

或地下水出流較好(滲水到達(dá)地下水,但地下水位沒有上升到渠底)

估算方法:

按經(jīng)驗(yàn)公式

式中:仃:每公里長渠道滲水損失占凈流量的百分?jǐn)?shù)。

A、m:土壤滲水系數(shù)和滲水指數(shù)。表4-1。

直接計(jì)算Q損:

2損二^

查表計(jì)算Q損:

令s為每公里滲水損失,則

S=將產(chǎn)=1°叫=1°即

[(L/s)/km]

°損=麗(m3/s)

2.頂托滲流情況下的滲水損失

地下水位到達(dá)渠底,影響滲流。

發(fā)生條件:地下水位較高;地F水出流條件較差。

頂托滲漏情況下的滲水損失小于自由滲流條件下的滲水損失。估算方法:

b頂=叩或S頂=ys

Y

:校正系數(shù)(小于1)。查表4-2。

3.采取防滲措施后的滲水損失

估算公式:a^=aa或鋤=加

a:減小系數(shù)(小于1),查表4-3。

例:某渠道長10km,凈流量為4.429m3/s,沿渠土質(zhì)為中粘壤土,試計(jì)算該渠

道的設(shè)計(jì)流量。

解:(1)直接計(jì)算:

查表得2=1.90,洸=0.40

A1Qf)

b=―(%)

4.42/4

aQ-^L1.05x4.429x10

Qis=------=--------------=0.465(m3/s)

E如100100''

。設(shè)=0爭+。損=4429+0.465=4.894(m^/s)

(2)查表計(jì)算:

由烏爭、洸查表得s=46,80[(l/s)/km]

?sL46.80x10八“c,”、

Qts.=----=---------=0.468(m3/s)

如10001000

。損=0爭+。損=4429+0.468=4.897(mVs)

三、水的利用系數(shù)

1.渠道水利用系數(shù)

眾爭

。毛

如QAQB

則?_QB

務(wù)凈%凈

再如在柒=不支渠=

。千毛。支毛

反映某一渠道的水的利用率。

(由各級渠道組成的渠系可以用渠系水利用系數(shù)來描述其水的利用率。)

2.渠系水利用系數(shù)

渠系:由干、支、斗、農(nóng)四級固定渠道組成。毛渠是臨時渠道,屬田間渠系,或

田間工程。

渠系的凈流量為:同時工作的農(nóng)渠凈流量之和。

渠系的毛流量為:干渠的毛流量。

工。農(nóng)凈

篌系

。千毛

工。農(nóng)凈=°干凈,支凈,£色?凈.農(nóng)凈

Q干凈。支毛支毛工2斗毛工。農(nóng)毛

所以模系=〃干篌切斗切農(nóng)

反映渠系的水的利用效率。

3.田間水利用系數(shù)

田間:此處指田間渠系,由毛渠、灌水溝、畦等組成。

農(nóng)渠f田間渠系-農(nóng)田

&U爭。農(nóng)田凈

Q農(nóng)田凈:。農(nóng)凈中扣除田間渠系輸水損失真正到達(dá)“農(nóng)田”的流量。

£°農(nóng)田凈

。農(nóng)凈

反映田間渠系水的利用率。

一1般7田=0.90~0.98,水田〃田較局。

4.灌溉水利用系數(shù)

最后我們看反映整個灌區(qū)的灌溉水利用系數(shù)。

水源f渠系-田間渠系f農(nóng)田

。千毛。干田浮

。千田凈:2千毛扣除渠系及田間渠系輸水損失后到達(dá)農(nóng)田的凈流量。

e。干田凈

WK

因?yàn)椤闱飪?工0農(nóng)凈£°農(nóng)田凈

。千毛2千毛£。農(nóng)凈

所以不水=葆系佃

或我=注力支/斗子農(nóng)/田

灌溉水利用系數(shù)也可表示為:

_/灌區(qū)網(wǎng)粽凈

式中滁凈是灌區(qū)縮合凈灌水定額;賒是灌區(qū)該次灌水的毛灌溉用水量。

在流量推算中,我們還會遇到?7支系、7支水。下面作一解釋:

支系:支、斗、農(nóng)渠組成的渠系。

干渠一支系+田間渠系+農(nóng)田

。支毛EQ農(nóng)凈Q支田凈

或發(fā)系=不支力斗切農(nóng)

eQ支田凈

發(fā)水F

或不支水=7支系為田

7支水=不支不斗力農(nóng).佃

思考:不干切支水=?不干為支系力田=?

四、渠道的工作制度

什么叫渠道的工作制度?前面已提到過的輪灌就是渠道的一種工作制度。除輪灌

外,還有一種工作制度形式叫續(xù)灌。

輪灌:同級渠道分組依次輪流灌溉。

續(xù)灌:上級渠同時向其下級分水灌溉,稱各下級渠續(xù)灌。

a

2夭+2夭4天

輪灌續(xù)灌

輪灌的優(yōu)點(diǎn):輸水時間短,輸水損失小

缺點(diǎn):渠道斷面大,工程量大

續(xù)灌的優(yōu)點(diǎn):工程量小

缺點(diǎn):輸水損失大

一般干、支渠續(xù)灌,斗、農(nóng)渠輪灌。

五、推算各級渠道設(shè)計(jì)流量

以如下渠系為例說明。

k

1?確定渠道工作制度

干、支續(xù)灌,斗、農(nóng)輪灌。

2.選擇典型支渠

選三支為典型支渠。(為簡化計(jì)算,便于推算其它各支流量)

(1)計(jì)算農(nóng)渠田間凈流

Q支田凈=5三支.儆

Q農(nóng)田凈=。支田凈,(%

(2)計(jì)算農(nóng)渠凈流量

(3)計(jì)算農(nóng)渠、斗渠、支渠設(shè)計(jì)流量

。農(nóng)設(shè)=。農(nóng)凈+竺田=。農(nóng)凈卜+端乎

—爭+天』外設(shè)/會)

。支設(shè)0爭+得心-機(jī)

農(nóng)渠的計(jì)算長度是實(shí)際長度的一半。(因農(nóng)渠的凈流量不是從農(nóng)渠末端流出的,

而是整條農(nóng)渠均勻流出。)

斗、支渠的計(jì)算長度:分水口至輪灌組中點(diǎn)的距離。(為什么?因?yàn)槿舳?、支?shí)

際長度為計(jì)算長度顯然偏長,若以分水口到輪灌組開始位置,則顯得偏短。)

舉例:

L計(jì)

h支水=Q支田凈Q支設(shè)。

3.計(jì)算其它各條支渠設(shè)計(jì)流量

(因?yàn)榍懊嫒堑湫椭钥梢哉J(rèn)為其它各支與支3具有相同的水利用系

數(shù)。這也是前面我們選典型支渠的原因。)

一支:0支田凈=4支q設(shè)

支田凈

0支設(shè)=

7支水

二支:02支田凈=生支g設(shè)

Qw肝

4.推算干渠設(shè)計(jì)流量

CD段:QB=Q三支設(shè)+2s員

C71,^CD^CDs

Qs=Q三支設(shè)+研0需”Q三支設(shè)(1+下-)

BC段:QBC=(QCD+Qr支設(shè))(1+白常邑)

AB段:QAB=(QBC+Q-支設(shè))Q+空/)

_Q干田凈_金灌區(qū)4設(shè)

林=不丁=有1

六、渠道的最小流量和加大流量

1.最小流量

(1)定義

設(shè)計(jì)年分灌水期間渠道通過的最小流量。

(2)如何確定

根據(jù)灌水模圖上的最小灌

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