《水利综合》魔法香蕉nanb

5、农田水利学1

　　一、绪论：
　　1、农田水利：为防治干旱、渍、涝和盐碱灾害,对农田实施灌溉、排水等人工措施的总称。
　　2、农村水利：提高农业综合生产能力和改善农村生态环境与农民生活条件服务的水利措施。
　　3、农田水利状况：农田中地表水、土壤水、地下水的状态、变化规律及对作物生长影响的总称。

　　第二章：
　　1、土壤水的分类：吸着水（吸湿水【吸附在土壤颗粒表面】＆薄膜水【吸湿水外膜】)、毛管水【毛细管的吸引力被保持在土壤孔隙种】、重力水
　　2、凋萎系数:植物开始发生永久凋萎时土壤含水率，也称凋萎含水率或萎焉点。
　　田间持水量：农田土壤某一深度内保持吸着水和毛管水的最大含水量。
　　3、区别涝灾和渍害:
　　涝:降水过多形成农田面积水并危害作物正常生长的灾害。
　　渍害：地下水位过高、土壤过湿而危害作物正常生长的灾害。
　　4、农田水分消耗的3条途径：植物蒸腾、株间蒸发、深层渗漏（饱和，往下层土）
　　3个方程式：植物蒸腾量+株间蒸发量=腾发量=作物需水量
　　（水田）作物需水量+渗漏量=田间耗水量
　　（旱地）作物需水量=田间耗水量
　　5、需水临界期:作物全生育期中因需水得不到满足时最易影响生长发育并导致最大减产的时期。
　　6、α及k值法的适用条件:
　　（1）“α\"值法
　　基本公式：ＥT＝αＥ0 或 ＥT＝aＥ0 ＋b
　　式中：ＥT —— 某时段内作物田间需水量，mm
　　Ｅ0 —- 与ＥT同时段的水面蒸发量，mm;
　　α-— 需水系数或称蒸发系数。
　　a，b——经验常数.
　　（2）“K \"值法
　　基本公式：ＥT＝KY 或 ＥT＝KYn＋c
　　式中:ＥT——作物全生育期内的总需水量，m3/亩
　　Ｙ——作物单位面积产量，kg/亩；
　　Ｋ——以产量为指标的需水系数,ｍ3/kg;
　　n、c -—分别为经验指数和常数。
　　7、灌溉制度:
　　按作物需水要求和不同的灌水方法制定的灌水次数，每次灌水的灌
　　水时间和灌水定额和灌溉定额的总称.
　　8、灌水定额:一次灌水在单位灌溉面积上的灌溉量.
　　9、灌溉定额:各次灌水定额之和。
　　10、水稻充分灌溉制度的基本方程式及原则：
　　（一）泡田定额 （用的水）
　　计算公式:M1＝0.667（h0＋S1＋e1t1－P1）
　　式中: M1——泡田定额，m3/亩；
　　h0 ——插秧时田面所需水深，mm；
　　S1 ——泡田期渗漏量,mm；
　　t1 ——泡田期的天数，d,
　　e1 —— t1时期内水田田面平均蒸发强度,mm/d；
　　P1 —— t1时期内的降雨量，mm。
　　（二）生育期灌溉制度
　　1、水量平衡方程
　　h1＋P＋m－WC－d = h2
　　式中：h1、h2-—时段初、末田面水层深度，mm ；
　　P—-时段内降雨量，mm；
　　m-—时段灌水量，mm；
　　d——时段排水量，mm;

　　WC--时段内耗水量，mm.
　　原则：水稻适宜的水层深度范围:hmin～hmax;
　　当水层深度降低到灌水下限时，开始灌溉;
　　若雨后田内水深大于允许蓄水深度，则排水量为：d=ha－Hp
　　式中：ha——雨后水深,mm ；
　　Hp——雨后允许蓄水深度，mm
　　11、灌水率的定义及计算:
　　灌水率：单位灌溉面积上的灌溉净流量 q净
　　灌水率又称灌水模数,单位m3/(s·万亩）或m3/(s·100hm2）或m3/（s·hm2)。
　　灌水率的计算
　　某作物第i次灌水计算公式如下：

　　注意：同一时期各种作物灌水率可以累加.

　　12、初步灌水率图的绘制步骤及修正原则：
　　（一）灌水率图的绘制
　　1、先合理确定灌水延续时间（T）;
　　2、然后计算出灌区内各种作物的各次灌水率(流量）;
　　3、最后以灌水延续时间为横坐标，灌水率为纵坐标，并将同时期各种作物灌水率叠加，把一个灌水周期的灌水率绘制成图，即为全灌区年度初步灌水率。
　　（二）灌水率图的修正
　　1、尽量不改变主要作物关键用水期的灌水时间，若必须调整，以前移为主,前后不超过三天。
　　2、调整后灌水率图均匀、连续,最小灌水率不小于最大灌水率的40％，灌水率过小（大)时可以缩短(延长）灌水时间进行调整。
　　3、消除短期停水。停水时间不少于5—7天

　　13、灌溉用水量：是指灌溉土地需从水源取用的水量，亦称毛灌溉用水量，包括了水源至田间各级输水渠道的渗漏损失。

　　14、灌溉用水量的计算:
　　（一）根据灌溉用水流量计算（“灌水率法”）
　　灌溉用水流量（某短时间内量）与灌水延续时间的乘积即为灌溉用水量。

　　（二）根据灌溉制度计算（“直接法\"）
　　，第i段时间m定额，n系数
　　（三）根据综合灌水定额计算（“间接法”）
　　任一时段的灌溉用水量为：
　　，m综合定额
　　式中,A-—全灌区的灌溉面积，hm2

　　第三章:
　　1、灌溉对水源的要求：水位、水质、水温
　　2、四种地表取水方式的使用条件：
　　（1)无坝引水
　　适用条件:河流枯水期的水位和流量均能满足自流灌溉的要求。
　　（2）有坝引水
　　适用条件:河道的流量能满足灌溉要求，但水位略低于渠首的引水要求；或洪水季节流量、水位均能满足要求,但洪、枯季节变化较大。
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　　（3）蓄水取水
　　适用条件:当河流的天然来水过程不能满足灌区的灌溉用水过程时，可在河流的适当地点修建水库等蓄水工程，调节河流的水位和流量，以解决来用水之间的矛盾.
　　(4）抽水取水
　　适用条件:河道水量丰富,但灌区位置较高，且修建其它取水工程困难或不经济，可在灌区附近的河流岸边修建抽水站。

　　4、无坝取水口位置的选择：
　　最大水深位于凹岸顶点稍偏下游。取水口选在这里,可加大进流量，有效地防止泥沙入渠。
　　4、侧面进水与正面进水的特点：
　　侧面进水：进水闸过闸水流方向与河流方向正交.一般用于含沙量较小的河道。
　　正面进水：进水闸过闸水流方向与河流方向一致或斜交.这种取水方式，能在引水口前激起横向环流,促使水流分层,表层清水进入进水闸，而底层含沙水流则涌向冲沙闸而被排掉
　　5、分片包干：
　　是指灌区内的中、小型水库和引水、提水工程各自分片划定灌溉面积，自成小型灌溉系统，单独进行水量平衡计算，不与骨干工程联合运用,不承担反调节任务.

　　6、设计代表年法确定保灌面积与设计引水流量计算
　　设计代表年法：首先根据灌区历年河流流量或灌溉期降雨量资料进行频率分析，选择1个或2 ～ 3个接近灌溉设计保证率的年份作为设计代表年;然后用代表年来水过程与用水过程相比较，确定设计代表年的灌溉最大引水流量,并据以求出灌溉面积。
　　例4－2 某灌区拟建无坝引水工程进行自流灌溉，拟定灌溉面积为3万亩，试采用设计代表年法推求灌溉设计保证率 p=80％的设计引水流量及保证灌溉面积。

　　第4章：
　　1、灌溉渠道系统：
　　是指从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农田供水、经由田间工程进行农田灌溉的工程系统,包括渠首工程、输配水工程和田间工程三大部分。
　　2、灌排相间、灌排相邻的特点：
　　灌排相间：地形平坦或有微地形起伏的地区，宜把灌溉渠道和排水沟道交错布置，沟、渠都是两侧控制，工程量较省。
　　灌排相邻：在地面向一侧倾斜的地区，渠道只能向一侧灌水，排水沟也只能接纳一边的径流，灌溉渠道和排水沟道只能并行，上灌下排，互相配合

　　3、节制闸的应用情况及位置
　　垂直于渠道中心线布置，其作用是控制渠道水位或流量.下列情况需要设置节制闸：
　　①在上级渠水位不能保证下级渠正常引水时,需在上级渠建节制闸抬高水位,保证下级渠引水。
　　②实行轮灌（上级渠道对下级渠道轮流供水配水方式）时，在轮灌组分界处需设节制闸。
　　③在重要建筑物或险工渠段前需联合修建节制闸和泄水闸，以防止漫溢,保证建筑物和渠道的安全。

　　4、区别击中交叉建筑物的使用条件
　　常见的交叉建筑物有：隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁等.
　　隧洞：当渠道遇到山岗时,或因石质坚硬，或因开挖工程量过大,往往不能采用深挖方渠道，如沿等高线绕行，渠道线路又过长，工程量仍然较大，而且增加了水头损失。在这种情况下，可选择山岗单薄的地方凿洞而过
　　渡槽：渠道穿过河沟、道路时，如果渠底高于河沟最高洪水位，或渠底高路面的净空大于行驶车辆要求的安全高度时,可架设渡槽；渠道穿越洼地时,如采用高填方渠道工程量太大，也可采用渡槽
　　倒虹吸：渠道穿过河沟、道路时，如果渠道水位高出河沟洪水位，但渠底高程却低于河沟洪水位时；或渠底高程虽高于路面，但净空不能满□□通要求时，就要用压力管道代替渠道，从河沟、道路下面通过,压力管道的轴线向下弯曲，形似倒虹.
　　涵洞：渠道与道路相交，渠道水位低于路面，而且流量较小时，常在路面下面埋设平直的管道，叫做涵洞.
　　桥梁：渠道与道路相交，渠道水位低于路面，而且流量较大，水面较宽时，要在渠道上修建桥梁,满□□通要求。
　　5、区别跌水和陡坡
　　当渠道经过坡度较大的地段时,为防止渠道冲刷,保持渠道的设计比降，就把渠道分成上、下两段，中间用衔接建筑物联结，常见的衔接建筑物有跌水或陡坡.
　　跌水：水位落差小于３ｍ时，宜建跌水。
　　陡坡：水位落差大于３ｍ时,宜建陡坡.
　　6、三个特征流量的定义、计算公式和作用：
　　①设计流量
　　在灌溉设计标准条件下，为满足灌溉用水要求，需要渠道输送的最大流量。
　　设计净流量＝设计灌水率×控制灌溉面积
　　设计流量＝设计毛流量＝设计净流量＋输水损失＋田间损失
　　设计流量是设计渠道断面和渠系建筑物尺寸的主要依据。
　　②最小流量
　　在灌溉设计标准条件下，渠道工作过程中输送的最小流量。
　　最小流量＝灌水率图上最小灌水率对应的流量
　　最小流量用于校核对下一级渠道的水位控制要求；确定是否需要修建节制闸，及修建位置。
　　③加大流量
　　考虑到在灌溉工程运行过程中可能出现一些难以准确估计的附加流量，把设计流量适当放大后得到的安全流量。它是设计渠堤堤顶高程的依据。

　　7、大中型灌水各级渠道设计流量的推算
　　(一）调查收集资料
　　灌区控制的灌溉面积；作物种植结构比例；灌区的设计灌水率;灌区的土壤性质及透水性等。
　　（二）选择典型支渠
　　典型区内作物种植比例、土壤性质、灌溉面积等影响渠道的主要因素具有代表性。
　　（三)轮灌渠道设计流量的推算
　　常用的方法：根据轮灌组划分情况自上而下逐级分配末级续灌渠道（一般为支渠）的田间净流量,再自下而上逐级计入输水损失水量，推算各级渠道的设计流量。

　　8、渠底比降、渠床糙率系数、渠道的边坡系数的选择对断面设计的影响
　　一、渠底比降（高/长）
　　在坡度均一的渠段内,两端渠底高差和渠段长度的比值称为渠底比降.选择要求：
　　①为了减少工程量,应尽可能选用和地面坡度相近的渠底比降。
　　②一般随着设计流量的逐级减小,渠底比降应逐级增大。
　　③干渠及较大支渠的上、下游流量相差很大时，可采用不同的比降,上游平缓，
　　下游较陡。
　　④清水渠道易产生冲刷，比降宜缓；浑水渠道容易淤积，比降应适当加大。
　　⑤抽水灌区的渠道应在满足泥沙不淤的条件下，尽量选择平缓的比降，以减小提水扬程和灌溉成本.
　　二、渠床糙率系数
　　渠床糙率系数 n 是反映渠床粗糙程度的技术参数。
　　如果n值选得大，设计的渠道断面就偏大，不仅增加了工程量,而且会因实际水位低于设计水位而影响下级渠道的进水；如果n值取得小，设计的渠道断面就偏小,输水能力不足，影响灌溉用水。
　　三、渠道的边坡系数(长/高）
　　渠道的边坡系数m 是渠道边坡倾斜程度的指标,其值等于边坡在水平方向的投影长度和在垂直方向投影长度的比值。
　　m 值的大小关系到渠坡的稳定，要根据渠床土壤质地和渠道深度等条件选择适宜的数值.大型渠道的边坡系数应通过土工试验和稳定分析确定；中小型渠道的边坡系数根据经验选定。

　　9、灌溉渠道纵断面图绘制的步骤
　　①绘地面高程线
　　在方格纸上建立直角坐标系，横坐标表示桩号，纵坐标表示高程.根据渠道中心线的桩号和地面高程按一定的比例，点绘出地面高程线。
　　②标绘分水口和建筑物的位置
　　在地面高程线的上方，用不同符号标出各分水口和建筑物的位置。
　　③绘渠道设计水位线
　　初选渠道的设计比降，绘出渠道的设计水位线
　　④绘渠底高程线
　　在渠道设计水位线以下，以渠道设计水深为间距,画设计水位线的平行线，该线就是渠底高程线.
　　⑤绘制渠道最小水位线
　　从渠底线向上，以渠道最小水深为间距，画渠底线的平行线.
　　⑥绘堤顶高程线
　　从渠底线向上,以加大水深与安全超高之和为间距,作渠底线的平行线，
　　此即渠道的堤顶线.
　　⑦标注桩号和高程
　　在渠道纵断面的下方画一表格，把分水口和建筑物所在位置的桩号、地面
　　高程线突变处的桩号和高程、设计水位线和渠底高程线突变处的桩号和高程以及相应的最低水位和堤顶高程，标注在表格内相应的位置上
　　⑧标注渠道比降
　　在标注桩号和高程的表格底部，标出各渠段的比降.

　　第五章：
　　1、田间工程：田间工程通常指最末一级固定渠道（农渠)和固定沟道（农沟）之间的条田范围内的临时渠道、排水小沟、田间道路、稻田的格田和田埂、旱地的灌水畦和灌水沟、小型建筑物以及土地平整等农田建设工程.
　　2、区别畦灌和沟灌：
　　畦灌：是用田埂将灌溉土地分割成一系列狭长地块——畦田，水从输水沟或直接从毛渠引入畦田后,在畦田表面形成很薄的水层，沿畦长坡度方向均匀流动，边流边渗,润湿土壤。在流动过程中主要借重力作用，以垂直下渗的方式逐渐湿润土壤。
　　沟灌：是在作物行间开挖灌水沟，灌溉水由输水沟或毛渠进入灌水沟后,在流动的过程中，主要借毛细管作用从沟底和沟壁向周围渗透而湿润土壤。沟灌适用于灌溉棉花、玉米和薯类等；适宜于中等透水性的土壤；适宜的地面坡度一般在0。005～0。02之间。

　　3、工作压力参数：是指喷头进水口前的内水压力。
　　4、四个喷灌强度:点喷灌强度、单喷头平均喷灌强度、系统组合平均喷灌强度、允许喷灌强度
　　5、区别微喷头与喷头：
　　喷头是喷灌系统的关键设备，其作用是将有压的灌溉水以喷洒形式均匀地散在田间对农作物进行灌溉。
　　微喷头是喷头的一种，具有体积小、压力低、射程短、雾化好等特点。外形尺寸0.5 ～1.0cm；工作压力50～300KPa。因此，其比一般喷头简单得多，多数是用塑料一次压注成形的.由于微喷头主要作为一种局部灌水方法的设备,所以不要求具有很大的射程，其射程一般从10～50cm到6～7m不等。

　　第六章：
　　1、排水系统的组成：排水沟系、需水设施、排水枢纽、承泄区
　　2、除涝标准：
　　（1）、以治理区发生一定重现期的暴雨,作物不受涝为标准
　　（2）、以治理区作物不受涝的保证率为标准
　　（3)、以某一定量暴雨或涝灾严重的典型年作为排涝设计标准
　　3、排涝设计流量的计算(主要是平均排除法）
　　平均排除法
　　是以排水面积上的设计净雨在规定的排水时间内排除的平均排涝流量或平均排涝模数作为设计排涝流量或排涝模数的方法。

　　农田会受短时间淹没。适用:规模较小的排水沟

　　式中，T -— 每天工作的小时数，h。若自排地区, T 取24 h，则简化为P237式（8－5）和（8－6）。
　　其余参数同P237式(8－5）和（8－6）。
　　注意:①平原河网地区宜考虑排水沟滞蓄；②圩区应考虑预降滞蓄，圩堤渗漏产水和套闸进水。

　　4、区别两个排涝标准:排渍深度、耐渍深度
　　5、地下水临界深度：
　　在一定的自然条件和农业技术措施条件下，为了保证土壤不产生盐碱化和作物不受盐害所要求保持的地下水最小埋藏深度.
　　6、排水沟的特征水位:
　　排渍水位(日常水位）排涝水位(最高水位）
　　7、排水承泄池的定义、要求及整治措施
　　排水承泄区是指位于排水区域以外，承纳排水系统排出水量的河流、湖泊或海洋等.
　　①排水承泄区应满足的要求
　　A)承泄区应具有较低的水位;
　　B)承泄区应有足够的输水能力和容量
　　C)承泄区在汛期高水位时，若使排水系统出现壅水和淹没，其淹没历时应在允许
　　范围内;
　　D)承泄区应具有稳定的河床和河岸，良好的河槽；
　　E）承泄区应尽可能考虑综合利用.
　　②承泄区的整治
　　疏浚河道、退堤扩宽、裁弯取直、束窄堵支（顺坝、丁坝、堵支坝）、加固堤防