《灌溉与排水工程学》课程教学大纲

《灌溉与排水工程学》课程教学大纲课程编号：0804075课程总学时/学分：45/2.5（其中理论45学时，实验0学时）课程类别：专业限选课一、教学目的和任务全程采用多媒体及录像、幻灯等现代教学手段。应通过精品课程建设，特别是课程网页的开发，将有力地促进现代教学技术的应用，特别是网络信息技术在教学中的实际应用，以体现教与学的互动效果。在课程的实际教学过程中，应自始至终采用启发式教学，培养学生独立思维与自我获取知识的能力。为此，教师本人必须对所研究的学科领域的发展动态及发展趋势要有清晰的认识与了解，作为教师必须尽可能地参与到学科前沿的课题研究及国民经济建设的大战场中去，这样才能将所讲授的知识与国民经济建设的实际有机地结合起来。使其教学效果达到：讲课有深度，理论联系实际，将课讲活；激发学生的听课兴趣，能主动地调动学生的学习积极性；通过介绍学科建设中目前存在的问题或仍有待继续研究的问题，可进一步激发同学的钻研精神；尽可能地采用多媒体教学及网络教学，以在有限的教学时数内，尽可能地直观、形象地多介绍一些知识点。而且为教与学互动创造条件。该门课程在教学的整个过程中，应充分利用校内外教学基地来组织现场教学，尽可能充实设计性和综合性较强的实践性教学环节，通过习题课、实验课及课程设计，培养学生独立思考能力及学习的主动性，同时利用校内网络信息系统，在促进师生教与学的互动。二、教学基本要求通过本课程各个教学环节的教学应使学生达到下列要求：明确水利是农业的命脉，树立灌溉与排水必须为农业服务的思想；了解农田水分状态及其变化规律，掌握调节农田水分状态进行合理排灌的基本原理及相应的灌溉技术；了解灌溉水源与排水承泄区的一般知识，掌握灌溉系统和排水系统的规划设计方法；明确排灌管理的重要性，掌握灌排管理的基本知识及其主要方法，了解灌溉排水对环境的影响并掌握灌排效益评价的基本方法。三、教学内容及学时分配第一章农田水分状况和土壤水分运动（4学时）一、农田水分状况（本节以自学为主）二、土壤水分运动三、土壤---植物----大气连续体水分运动在作物灌溉中的应用教学要求：通过本章学习，了解入渗及蒸发条件下土壤水分运动数学模型的建模过程及求解方法，了解土壤－植物－大气连续系统原理；理解土水势、土壤水吸力、土壤水分特征曲线的概念及其应用；掌握土壤水分运动基本方程的推导以及入渗条件下土壤水分运动基本方程的菲利普近似解，掌握考斯加可夫公式在农业水利工程中的应用。教学重点：土壤水分运动数学模型的建模，土壤－植物－大气连续系统原理，土壤水分特征曲线的概念及其应用，土壤水分运动基本方程的推导。教学难点：考斯加可夫公式在农业水利工程中的应用。第二章作物需水量和灌溉用水量（5学时）第一节作物需水量一、研究作物需水量的意义二、作物需水量的计算方法第二节作物灌溉制度一、作物灌溉制度的概念及研究意义二、充分供水条件下的灌溉制度三、非充分供水条件下的灌溉制度第三节灌溉用水量一、灌溉用水量的概念及研究意义二、设计典型内的选择三、典型内灌溉用水量及用水过程线四、多年灌溉用水量的确定和灌溉用水频率曲线（自学）五、乡镇供水（自学）教学要求：通过本章学习，要求学生了解农作物灌溉制度制订的一般方法，了解我国主要农作物的灌溉制度，了解单一作物一次灌溉用水量和灌区多种作物灌溉用水量，了解灌水率图的绘制与修正；理解灌水流量与灌水率，理解非充分灌溉原理与作物水分生产函数的一般概念，理解净灌溉用水量和毛灌溉用水量概念及计算方法；掌握作物需水量的估算方法，掌握作物灌溉制度制定中有关参数（如土壤含水量上下限、计划湿润层、有效降雨量、地下水利用量等）的拟定方法；重点掌握利用农田水量平衡方程式制定农作物灌溉制度的方法。教学重点：农作物的灌溉制度，灌水率图的绘制与修正，灌水流量与灌水率，非充分灌溉原理。教学难点：净灌溉用水量和毛灌溉用水量概念及计算方法，利用农田水量平衡方程式制定农作物灌溉制度的方法。第三章灌水方法与灌水技术（6学时）第一节灌水方法的评价标准、分类及适用条件一、评价指标二、分类及适用条件第二节地面灌溉一、畦灌：概念；技术要术；应用二、沟灌：概念；技术要术；应用第三节喷灌（结合录象课教学）一、概念二、灌水质量评价指标三、喷头的种类及其工作原理四、旋转式喷头的主要水力参数及影响因素五、主要技术参数及其确定方法六、拟订灌水定额和灌水周期第四节滴灌（结合录象课教学）一、滴头的种类及其工作原理二、滴头的选择与布置三、滴灌的主要灌水质量指标四、滴灌系统的布置与设计五、滴灌系统的堵塞原因及其处理方法第五节渗灌（自学）一、渗灌的优缺点二、渗灌的类型三、渗灌系统的组成与结构四、渗灌的技术要素教学要求：通过本章学习，要求学生了解各种灌水方法的适用条件；理解畦灌和沟灌灌水方法各技术要素之间的关系；掌握地面灌水系统及喷、微灌系统的规划与设计。教学重点：各种灌水方法的特征，畦灌和沟灌灌水方法的技术要素间的关系。教学难点：地面灌水系统及喷，微灌系统的规划与设计。第四章灌溉渠道系统规划设计（6学时）第一节灌溉水源与取水方式一、灌溉水源：概念；灌溉水源的水量及其特点；灌溉对水源的基本要求；扩大灌溉水源的措施二、灌溉取水方式：地表水取水方式——无坝引水，有坝（低坝）引水，抽水取水，水库取水；地下水的利用第二节灌区总体规划一、灌区总体规划的原则二、灌区总体布置三、水土资源平衡及环境影响与经济评价四、灌溉设计标准第三节灌溉渠道系统规划一、灌溉渠道系统组成二、灌溉渠道典型布置形式三、灌溉渠道系统规划布置的原则与选线步骤第四节田间工程一、田间工程规划的原则二、条田规划三、井渠结合的田间灌溉网四、田、林、路的规划布置第五节灌溉渠道系统设计一、灌溉渠道的输水损失和设计流量计算二、灌溉渠道纵横断面设计三、高含沙引水渠道的设计及运行特点（自学）四、渠道的防渗衬砌教学要求：通过本章学习，要求学生了解：灌区规划的任务和内容，灌区规划的基本原则，灌区类型及总体布置，灌溉对于水源的各种要求，灌溉取水方式及取水建筑物，灌溉水源的类别及其利用，明渠灌溉系统的组成及其规划布置原则、明渠骨干渠系的典型布置形式，田间工程及田间灌溉网的规划布置原则，渠道防渗措施；要求学生理解：灌区灌溉工程设计标准，田间灌溉网的设计，灌溉渠道设计流量的推算、渠道输水损失和各级渠道设计流量的计算方法，灌溉明渠的纵横断面设计；要求学生掌握田间工程规划的基本方法，有能力根据灌区实际情况进行灌溉水源选择，骨干渠系布置，渠道纵、横断面的设计并可进行一般灌区灌溉系统（明渠）规划设计。本章重点掌握渠道流量的计算方法和渠道水位的控制方法。教学重点：灌区规划的任务和内容，灌区类型及总体布置，明渠灌溉系统的组成及其规划布置原则，田间工程及田间灌溉网的规划布置原则，灌区灌溉工程设计标准，教学难点：灌溉对于水源的各种要求，掌握渠道流量的计算方法和渠道水位的控制方法。第五章灌溉管道系统（6学时）第一节概述一、灌溉管道系统的特点二、灌溉管道系统的组成三、灌溉管道系统类型第二节灌溉管道系统规划布置一、水源引水枢纽工程布置二、首部枢纽三、输配水管网的规划布置第三节输配水管道及管网设计一、输配水管网的工作制度二、管网及管道的设计流量三、管径的确定四、管道及管网的水力计算五、管网优化设计第四节管道灌溉系统的运行管理一、地埋固定管道的管理与维护二、移动软管的运用和维护教学要求：本章讲述管道灌溉系统的组成和分类，输水管网的规划布置；输配水管道及管网优化设计；输水管网建筑物、管材及管料；管道灌溉系统的运行管理。要求具备灌溉管道系统运行管理及维护的一般知识，掌握灌溉管道系统规划设计方法。教学重点：管道灌溉系统的组成和分类，管道灌溉系统的运行管理。教学难点：输水管网的规划布置及优化设计。第六章农田排水原理（6学时）第一节农田排水对水土环境及作物生长的影响一、作物对农田排水的要求二、农田排水对土壤理化性质的影响三、农田排水对地下水动态的影响第二节农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理一、排除地面水的田间排水沟二、控制地下水的田间排水沟第三节农田排水的种类与排水标准一、农田排水的种类二、排除地面水的排涝标准三、降低地下水位的排渍标准四、防治土壤次生盐碱化的排水标准教学要求：通过本章学习，要求学生了解农作物对除涝、排渍和防盐的要求及农田排水标准，田间降雨量径流过程，以除涝排水为主的田间排水沟间距的确定方法，排水沟对地下水位的调控作用；掌握农田排水基本原理及方法。可进行除涝排水及以控制地下水位为主的田间排水沟沟深与间距的确定。教学重点：农作物对除涝、排渍和防盐的要求，农田排水标准，农田排水基本原理及方法。教学难点：除涝排水为主的田间排水沟间距的确定方法，除涝排水及以控制地下水位为主的田间排水沟沟深与间距的确定第七章农田排水技术（3学时）第一节农田排水方式一、明沟排水二、暗管排水三、竖井排水四、鼠道排水（自学）第二节明沟排水技术一、田间排水系统的布置二、排水沟间距的理论计算第三节暗管排水技术一、排水暗管的种类及布置二、排水暗管的间距、深度及流量计算三、排水暗管纵坡与管径设计第四节竖井排水技术一、竖井排水的特点及适应条件二、竖井的规划布置第五节防治土壤盐碱化的水利技术一、土壤水盐平衡方程与水利改良二、冲洗定额及水利技术措施教学要求：通过本章学习，要求学生了解一般的农田排水方式、竖井排水与灌排结合的基本原则，明确调控地下水位对土壤盐碱化的防治作用，掌握冲洗排盐的基本方法及其冲洗水量、冲洗时间的计算方法。教学重点：各农田排水法的基本原则，冲洗排盐的基本方法及其冲洗水量、冲洗时间的计算方法。教学难点：调控地下水位对土壤盐碱化的防治作用。第八章排水系统规划设计（3学时）第一节排水系统的组成及规划布置一、排水系统的组成二、排水系统的规划第二节明沟排水系统的设计一、排水沟设计流量的计算二、排水沟的设计水位三、排水沟的断面设计四、排水承泄区教学要求：通过本章学习，要求学生了解排水系统的组成和规划设计原则、排水容泄区的选择及整治；掌握排水沟设计流量计算方法中的排涝设计流量、排渍设计流量的计算方法并了解其各自的优缺点。有能力进行排水沟道纵、横断面的设计及排水沟设计水位的推算。教学重点：排水系统的组成和规划设计原则，排水沟设计流量计算方法。教学难点：排水沟道纵、横断面的设计及排水沟设计水位的推算。第九章灌排系统管理（3学时）第一节灌排系统管理的意义与内容一、灌排系统管理的意义二、灌排系统管理的内容第二节计划用水管理一、灌区计划用水管理二、节水灌溉试验第三节排水系统管理一、排水系统管理的任务与要求二、排水沟塌坡的原因及防治三、排水系统的管护第四节灌排系统管理现代化技术一、灌排系统管理现代化的基本任务二、微机在灌排系统管理中的应用教学要求：本章讲述灌溉排水管理的主要内容，包括计划用水管理、河源来水量预测分析、灌溉用水计划与配水计划的编制方法，灌区现代化管理。要求学生对河源来水预测的成因分析法、平均流量分析法及经验频率分析法有一定了解，有确定渠首引入流量的能力，可进行供需水量平衡分析；掌握不同工作制度下（续灌、轮灌）按灌溉面积或毛灌溉用水量进行灌区配水计划的编制，掌握配水量、配水流量、配水比例和配水时间的概念及计算方法，掌握用水计划的执行及渠系水量调配的方法。教学重点：计划用水管理和预测分析，灌溉用水计划与配水计划的编制方法。教学难点：不同工作制度下（续灌、轮灌）按灌溉面积或毛灌溉用水量进行灌区配水计划的编制。第十章灌溉排水对环境的影响评价（3学时）第一节灌溉排水对环境的影响一、灌溉排水对区域水文循环的影响二、灌溉排水对气候环境的影响三、灌溉排水对地下水环境的影响四、灌溉排水对土壤的影响五、灌溉回归水对水质的影响六、灌溉对作物病虫害的影响七、灌溉对社会经济的影响第二节灌排对环境影响的监测与评价一、灌区水环境监测二、环境质量评价的概念三、环境影响评价的内容和程序四、灌排工程环境影响定性评价方法五、灌排工程环境影响定量评价方法教学要求：通过本章学习，要求学生了解灌溉排水对环境的积极影响及负面影响，掌握环境质量评价的内容与定性及定量评价方法。教学重点：灌溉排水对环境的影响。教学难点：环境质量评价的内容与定性及定量评价方法四、推荐教材及参考书目[1]夏桂敏