农田水利学川农

第一章农田水分状况和土壤运动第一节农田水分状况农田水分状况一般是农田地面水、土壤水和地下水的多少、存在的形式及其在时空上的变化。吸湿水：紧束于土粒外表，不能在重力和毛管力作用下移动。薄膜水：吸附于吸湿水外部，沿土粒外表进展速度微小的移动。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着水的局部。上升毛管水：地下水沿土壤毛细管上升的水分。悬着毛管水：不受地下水补给时，上层土壤由于毛细管作用所能保持的地面渗入的水分。重力水：土壤中超出毛管含水率的水分在重力作用下很简洁排出，这种水称为重力水。依据土壤水分形态概念，土壤中所保持的各种类型的水分都可用数量表示出来，而且在肯定条件下，每种土壤中各种形态水分的最大量又常常相对稳定在肯定的数量范围内。我们将其称为土壤的水分常数。①吸湿系数：土壤的吸湿水到达最大时的土壤含水量，又称最大吸湿量，不能被作物吸取利用。②凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水量，其数量包括全部的吸湿水和局部薄膜水。它是作物可利用水量的下限，可用吸湿系数的1.5~2.0倍代替凋萎系数，也可通过实测求得．③此时土壤毛管力在0.1~0.3atm之间。该指标是农田浇灌中应用最广泛的指标之一。它是土壤在不受地下水影响下所能保持水分的最大数量指标,常以它作为计算浇灌定额的依据。④饱和含水量〔全持水量：土壤全部孔隙全部布满水分时的含水量．此时，土壤通气性差，不利于旱作物生长发育．它常做为表示土壤水分饱和度的标准，是计算淹灌稻田各种水量的依据．土壤水分有效性是指土壤水分是否可被作物吸取利用，及其被利用的难易程度。土壤水分对作物有效性的凹凸，主要取决于它存在的状态、性质和数量，以及作物吸水力和土壤吸水力之差。当土壤水分处于凋萎系数时，土壤的持水力与作物的吸水力根本相等〔水分，因此，凋萎系数是土壤有效水分的下限．旱地土壤中，田间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：可以简洁理解为土壤颗粒对水分的吸附力。是基质势与溶质势之和的负数。土壤水分特征曲线：表示土壤水分和土壤吸力〔负压〕之间的关系曲线。土壤水分特征曲线不是单值函数。土壤在释水和吸水时土壤吸力不同，存在滞后效应。瓶颈作用是产生滞后效应的缘由。由于大气的温度过高和相对湿度过低，阳光过强，或遇到干热风造成植物蒸腾耗水过大，都会使根系吸水速度不能满足蒸腾需要，这种状况谓之大气干旱。当土壤含水率过低，会消灭植物根系从土壤中所能吸取的水量难于满足叶面蒸腾的消耗，而影响作物的生长，这种现象称为土壤干旱。从而影响植物体水分平衡和协调，这种现象称为作物生理干旱。大气干旱和土壤干旱都会造成作物生理干旱。min以盐渍土为例，根系吸水层内土壤含水率应不小于：

sc100%S为根系吸水土层中易溶于水的盐类数量〔占干土重的百分数C为允许的盐类溶液浓度〔占水重的百分数按盐类溶液浓度要求所规定的最小含水率〔占干土重的百分数。农田水分过多的缘由：①大气降水补给农田水分过多；②洪水泛滥、湖泊漫溢、海潮侵袭或坡地地面径流集合等使低凹地积水成灾；③地下水位过高，上升毛管水不断向上补给；或因地下水从坡地溢出，大量补给农田水分；④地势低洼，出流条件不好。调整措施：分析农田水分过多成灾的缘由，实行适当的技术措施，加以治理.农田水分缺乏的缘由：降雨量缺乏；降雨入渗量少，径流损失较多；土壤保水力量差，渗漏及蒸发损失水量过大。调整措施：浇灌是补充土壤水分的主要方法。承受适当的农业技术措施可以改善土壤构造，增加降雨利用量，提高土壤的蓄水保墒力量。次。其次节土壤水分运动ititita11)考斯加可夫(A．H．KOCTЯKOB)公式：式中：it是任一时间的入渗速度，以单位时间渗入土壤的水层厚度(mm／min或cm／h)计；i1是第一单位时间末的入渗速度；t为入渗时间(min或h)；α为阅历指数，打算于土壤性质和初始含水率，α =0.3～0.8。轻质土壤α值小，重质土壤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)无地下水位补给条件下的土壤水分蒸发蒸发过程中一般可分为三个阶段：第一阶段是稳定蒸发阶段；其次阶段开头于土壤含水率渐渐削减到θ≤θk称为蒸发强度递减阶段；．第三节土壤一植物一大气连续体水分运移〔再由叶片气孔集中到大气层，形成一个统一的、动态的相互连续系统。其次章作物需水量和浇灌用水量第一节作物需水量1植株蒸腾棵间蒸发农田水分消耗的途径｛深层渗漏或田间渗漏地表径流组成植株体的一局部植株蒸腾：作物将根系从土壤中吸取的水分，通过叶片的气孔蒸散到大气中的现象。棵间蒸发：植株间土壤或田面的水分蒸发。深层渗漏：旱地中由于降雨量或浇灌水量太多，使土壤水分超 过了田间持水量，向根系吸水层以下土层渗漏的现象。作物需水量〔腾发量高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、棵间蒸发、组成植株体所需要的水量。作物需水量包含生理和生态需水两个方面。。植株蒸腾实际上是作物生理需水的一局部。棵间蒸发即属于作物的生态需水。影响作物需水量的主要因素1〕)土壤因素每种作物都有需水顶峰期，需水顶峰期一般处于作物生长旺盛阶段，如冬小麦有两个需水顶峰期，第一个顶峰在分蘖niè期，其次顶峰在开花至乳熟期；大豆的需水顶峰在开花结荚期；谷子的需水顶峰为开花―乳熟期；玉米为抽雄―乳熟期。5〔1．水面蒸发量法〔蒸发皿法α 值法：ETc=αE0 或 ETc=aE0＋bc-作物需水量m；0–表示与c同时段的水面蒸发量〔m，承受蒸发皿或蒸发器的测定值。*〔一般水稻用α 值法比旱作物用此法好〕a、b阅历常数，a需水系数、蒸发系数。〔2〕产量法：作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因素的协调及农业措施的综合作用。在肯定条件下，作物需水量将随产量的提高而增加。T〔g―需水系数，为单位产量的需水量。(或水稻栽秧前)灌水定额：指一次灌水单位面积上的灌水量。浇灌定额：指作物全生育期各次灌水定额之m3/hm2mm表示。灌水次数：农作物在整个生育期中实施浇灌的次数。灌水时间以作物生育期或年、月、日表示。制定浇灌制度的方法：依据群众丰产灌水阅历确定作物浇灌制度依据浇灌试验资料制定浇灌制度依据作物的生理、生态指标制定浇灌制度按水量平衡原理分析制定浇灌制度非充分浇灌不以追求传统的单产最高为目标，而是求得高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小。为了提高水分利用效率，到达节水增产，提高经济效益的目的。第三节浇灌用水量和灌水率1浇灌用水量：指灌区浇灌面积上要求水源供给的总浇灌水量。在规划、设计浇灌工程时，首先确定某一特定的水文年份做为规划设计的依据，通常将其称为设计典型年。依据设计典型年的气象资料计算出来的浇灌制度称为设计典型年的浇灌制度〔简称设计浇灌制度。相应的设计用水量称为设计浇灌用水量。2MMimAii(m3)：

M M

(m3)mi为第i种作物某次灌水的灌水定〔m3/hm2〕； 净 净im 综,毛m综，净水Aim 综,毛m综，净水计入水量损失，综合毛灌水定额：灌水率指灌区单位面〔例如以 万亩计上所需浇灌的净流量。m8.64m8.64Ti(i1,2m3 /(s万亩)]iq i,净去。在修正灌水率图时，以不影响作物需水要求为原则，一般常用以下方法：a尽量保持主要作物关键用水期的各次灌水时间不动或稍有移动〔3天。b在允许范围内适当调整各次灌水时间，延长或缩短，要使修正后的灌水率图比较均匀连续。c为了削减输水损失，应使渠道工作制度比较平稳，在调整时不应使qqmin＞40%qmax。d应避开短期停水现象。第三章 灌水方法灌水方法：浇灌水进入田间或作物根区土壤内转化为土壤肥力水分要素的方法灌水方法的评价指标：1)2)浇灌水的利用率高3)少破坏或不破坏土壤团粒构造4)便于和其他农业措施相结合5)应有较高的劳动6)7)8)田间占地少常见的灌水方法可分为全面浇灌与局部浇灌两大类。全面浇灌地面浇灌畦灌沟灌淹灌漫灌全面浇灌地面浇灌畦灌沟灌淹灌漫灌第三节喷灌局部浇灌渗灌滴灌微喷灌涌灌膜上灌局部浇灌渗灌滴灌微喷灌涌灌膜上灌喷灌2设计灌水定额0.1H(maxmin2设计灌水定额0.1H(maxmin)/m:设计灌水定额(mm)；，对于大田作物为Tmeθmax:灌后土层含水量上限(占土体百分数)，相当于θ田持θmin:灌前土层含水量下限，相当于θ60％～70η为喷洒水有效利用率，一般选用TmeT为设计灌水周期(d)；e为作物日平均需水量(mm／d)。滴头的选用原则a流量符合设计要求,组合后能满足作物的需要又不产生深层渗漏与径流．b工作牢靠,不易堵塞,一般要求出流空口大,出流流速大．c性能规格整齐，制造误差小，最大误差不能超过10％．d构造简洁，价格廉价．滴灌系统的管道，一般分干管、支管和毛管三级，布置时要求干、支、毛三级管道尽量相互垂直，以使管道长度最短，水头损失最小滴灌系统堵塞的缘由：(1.2.3.有机物堵塞3滴灌系统堵塞的处理方法：(1.2.压力疏通法第四章浇灌渠道系统干渠、支渠、斗渠、农渠常见的穿插建筑物有隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁等常见的连接建筑物有跌水和陡坡田间工程:最末一级固定渠道(农渠)和固定沟道(农沟)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坦等农田建设工程。田间渠系布置：(1、纵向布置2、横向布置.纵向布置适用于地形变化较简单、土地平坦较差的条田；横向布置适用于地面坡向全都、坡度较小的条田。1m3/s=1000L/s1L/s=3.6m3/h1m3/h=0.278L/s设计流量：在浇灌设计标准条件下，为满足浇灌用水要求，需要渠道输送的最大流量。通常是依据设计灌水模数〔设计灌水率〕和浇灌面积进展计算的。渠道的净流量：需要渠道供给的浇灌流量。渠道的毛流量：计入水量损失后的流量。设计流量是渠道的毛流量，它是设计渠道断面和渠系建筑物尺寸的主要依据。最小流量：在浇灌设计标准条件下，渠道在工作过程中输送的最小流量。用修正灌水率图上的最小灌水率值和灌溉面积进展计算。应用渠道最小流量可以校核下一级渠道的水位掌握条件和确定修建抑制闸的位置等。加大流量：考虑到在浇灌工程运行过程中可能消灭一些难以准确估量的附加流量，把设计流量适当放大后所得到的安全流量。作用：它是设计渠堤堤顶高程的依据.由于渠道在输水过程中有水量损失,净流量(Qn)、毛流量(Qg)〔Ql〕它们之间的关系是：Qg=Qn+Ql渠道的水量损失包括渠道水面蒸发损失、渠床渗漏损失、闸门漏水和渠道退水等。A100Qmnσ——每公里渠道输水损失系数A——渠床土壤透水系数；mA——渠床土壤透水系数；m——渠床土壤透水指数；Qn——渠道净流量，m3／s。s渠系水利用系数：浇灌渠系的净流量与毛流量的比值

干 支 斗 农；对水稻田，指蓄W农净8田间水利用系数：实际灌入田间的有效水量〔对旱作农田，指蓄存在打算潮湿层中的浇灌水量；对水稻田，指蓄W农净8田间水利用系数：实际灌入田间的有效水量〔对旱作农田，指蓄存在打算潮湿层中的浇灌水量f 农 n)〔农渠放出水量的比值。浇灌水利用系数：实际灌入农田的有效水量和渠首引入水量的比值。WWg干支斗农f0 n 0 s f渠道的工作制度就是渠道的输水工作方式，分为续灌和轮灌两种。轮灌渠道设计流量的推算常用的方法是：依据轮灌组划分状况自上而下逐级安排未级续灌渠道〔一般为支渠〕的田间净流量；再自下而上逐ff

Q农田净

Q支田净Q Q Aq级计入输水损失水量，推算各级渠道的设计流量。支田净支设〔1〕计算支渠的设计田间净流量Q农净计算农渠的净流量

Q农田净推算各级渠道的设计流量〔毛流量〕Q

Q L100g n用阅历公式估算输水损失的计算方法cQ cg n用阅历系数估算输水损失η支水，以此作为扩大指标计算其余支渠的设计流η支水，以此作为扩大指标计算其余支渠的设计流QqA支支支水QQQQBC34Q QAB3 3LQ100B2L 100Q QQ2 2OAA11001 1LQJJQdQJJQd第五章浇灌管道系统浇灌管道系统的特点优点：1)节水效益显著；2〕土地利用率高；3〕适应性强；4〕输水速度快、效率高；5〕修理养护省工、省时、治理便利；6〕灌水准时对水质的要求更高。第六章浇灌水源和取水方式浇灌水源是指自然资源中可用于浇灌的水体，有地面水和地下水两种形式，其中地面水是主要形式。地面水包括河川、湖泊径流、以及在汇流过程中拦蓄起来的地面径流。地下水一般是指潜水和层间水，前者又称浅层地下水，其补给来源主要是大气降雨，由于补给简洁、埋藏较浅，便于开采，是浇灌水源之一。浇灌取水方式，随水源类型、水位和水量的状况而定。如无坝引水、有坝引水、抽水取水、水库取水等；利用地下水浇灌，则需打井或修建其它集水工程。地面径流浇灌无坝引水 引水渠一般较长。由进水闸、冲沙闸、导流堤组成。PmPm100%抽水取水4〕水库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、坎儿井B、截潜流工程双向联合取水建筑物辐射井,井塘,水柜浇灌设计保证率