《灌溉排水工程学》教学用课件第七章

第七章农田排水技术第一节农田排水方式排水方式一般有水平排水、垂直排水两种。水平排水主要指明沟排水和地下暗管排水。垂自排水也叫竖井排水。一、明沟排水明沟排水就是开挖排水沟，把地面、地下多余的水排走。明沟排水分为除涝、防渍和防止土壤盐碱化3种明沟排水系统。优点：排水速度快、排水效果好；缺点：工程量大、地面建筑物多、占地面积大、沟坡易坍塌、不利于交通和机械化耕作。二、暗管排水暗管排水是通过埋设地下暗管系统，排除土壤多余水分，降低地下水位。优点：排水速度快，降得深，工程量小、地面建筑物少、土地利用率高，有利于交通和田间机械化作业，能有效地解决水平不透水隔层排水问题，可白流排水，节省能源。多数情况下，暗管与明沟结合使用，其结合情形有如下几种：①干沟为明沟，支、斗、农管道设为暗管；②干沟、支沟为明沟，斗、农管道设为暗管；③部分为明沟，部分为暗管；暗管排水系统的组成：包括吸水管、集水管、闸阀、排水口。三、竖井排水竖井排水是在田间地面按一定的间距向下垂直开挖井筒来抽水，在较大的范围内形成地下水位漏斗，从而降低地下水位。优点：排水效果好，不易再度返盐，可为雨涝季提供库容、旱季提供水源；缺点：耗能，运行成本高，使用受地质的限制。第二节明沟排水技术一、田间排水系统的布置田间排水系统，是指末级固定沟(农沟)所控制的条田内部沟系。田间排水系统的组成和布置必须根据具体情况，因地制宜地规划布置。平原和圩区的田间排水系统布置形式如下：(1)灌排相邻布置。(2)灌排相间布置。(3)灌排合一。(4)沟、渠、路、林的配置形式。排水系统的布置的形式与灌溉系统的布置相一致。二、排水沟间距的理论计算1、农田地下水运动的基本方程在dt时间内流出dx微段的水量为，渗入的水量为idxdt，地下水位上升，则在土壤中存蓄的水量为由渗入、流出的水量表现为地下水位的变化：通过任一断面的流量式中：α称为导压系数或水位传导系数；K：为渗透系数；H：为从不透水层到地下水位的含水层厚度：i：为入渗强度。2、稳定流时排水沟间距计算在雨季，可将两排水沟间的地下水流近似看作稳定流动。(1)不透水层位于有限深时沟间距计算不透水层底板与排水沟水面之间的距离H0满足0<H0<1/2L,称为不透水层位于有限深，反之为不透水层位于无限深。当排水沟底距不透水层顶面有一定距离时，称其为非完整沟。由于其为稳定流，即地下水位不随时间变化。则：式中：hc:两排水沟中间处水位上升值,:含水层平均厚度；α为非完整沟修正系数；d为采用明沟时的沟内水面宽、采用暗管时为暗管直径。(2)不透水层位于无限深时沟间距计算。设排水沟间距一半为l，通过断面x总流量q应等于在排水沟间距中心点至x点间的总入渗量，即；不透水层底板与沟水面之间的距离H0>L/2的情况。进入排水沟(暗管)流量由排水沟水面线(排水暗管中心线)以上部分来水q1和以下部分来水q0组成。稳定流条件下，距排水沟距离x处的流量q1、q0为：3、非稳定流沟间距计算在降雨入渗补给阶段，或蒸发阶段，地下水位随时间而变化，其呈不稳定状态。采用非稳定流理论进行计算。(1)不透水层位于有限深时沟间距计算。上式对于完整沟的情况完全适用，对于非完整沟可同样采用与稳定流相似的方法，采用非完整沟修正系数α进行修正。(2)不透水层位于无限深时沟间距计算。当不透水层埋深很大时可按无限深计算沟间距。第三节暗管排水技术一、排水暗管的种类及布置1、排水暗管系统的布置形式暗管排水系统的布置形式分为单管式排水系统、复式暗管排水系统和不规则布置形式3种：(1)单管排水系统。(2)复式暗管排水系统复式暗管排水系统又分为正交型和斜交型两种：(3)不规则布置形式。2、管材的选择国内外常用的暗管材料分为当地材料管和塑料管两大类：(1)灰土管。(2)水泥土管。(3)瓦管。(4)陶瓷管。(5)混凝土管。(6)波纹塑料管。二、排水暗管的间距、深度及流量计算排水暗管的设计流量计算：三、排水暗管纵坡与管径设计1、均匀流的计算公式公式中有未知量λ，按管壁不同，有不同的计算公式：1、光壁管：(2)波纹管满管流R=d/42、非均匀流的管径计算非均勺流是指暗管沿程均有地下水流汇人，其首端流量为零，末端流量达到最大Q1满流，取0.5Q1作为暗管的平均流量：在排水实际设计中需解决的问题分为以下3种：(1)已定L、j，确定需要的管径d；(2)已定j、d,确定最大管长L；(3已定j、L、d，演算暗管两端及沿程是否超压。3、排水暗管的水力计算吸水管、集水管的内半径计算：相应的流速：4、缩慧吸水愉管外爷包滤红料的鸦设计应符剑合下腥列规候定：(1嫩)吸车水管好周围带应设忠置渗衫透系键数比葡周围繁土壤航的渗草透系重数大邻10陪倍以上鸟的外每包滤吉料；(2士)外太包滤震料宜倾就地带取材模，应保耐酸熟、碱都，不络易腐胃烂、绝无害摆、无吴污染、绍施工漠方便伟；(3政)外煎包滤绣料的枝厚度掏根据守当地蝇实践很经验本选取际。(4浩)考污虑土贪壤的尾淤积椒倾向盏。(5任)散缴铺外驴包滤免料的防粒径粘d1营5，悲宜为批土壤法粒径队d1迟5的述4倍房诚左右纠。(6然)各存种化挤纤外宵包滤胳料的耐厚度运和滤丑水防谅沙性问能应聚通过孝试验闭确定希。四、俘鼠道岸排水粱系统鼠道朽是指垮在田望面以袭下利奇用特爱制的愤鼠道状犁形物成的忌一种分无衬淘砌的地下野排水晶通道凶，其假形状凭与鼠派洞相爱似，宾截面叫一般洋为椭创圆形吵。鼠道排拣水系绘统一那般由培鼠道嚷直接牌排水锅入明估沟或溉与暗诱管相叙通，撞然后再排不入集罩水明粮沟。歇鼠通寄在垂朱直剖培面上无有单父层和乓双层巨两类晋。单层轰鼠道冷排水汁系统浅层拖：深桃度0耻.3侮~0普.5俘m，熔排除抬浅根籍作物残层间饰积水悲。中层铸：深剖度0遵.5愿~0楼.7陕m，玻排除沿深根横作物宁层间邮积水居。深层米：深筹度0号.7鬼~1舰.0僚m，到降低运地下倾潜水烟位。第四财节窗竖井唱排水皮技术一、含竖井机排水隆的特龟点及棵适用惩范围竖井是指磨由地络面向屯下垂殊直开都挖的妻并筒阶，也参称介赵井。逮实行台竖井美进行灌拉溉徘窜水，甜具有句以下换特点抬：1、略降低样地下氏水位炸，防馆止土杏壤返梁盐2、劫防涝吐防渍薪、增挑加抗稍旱灌谋溉水辆源3、剥抽咸谋补淡贼、改耍善水停源二、冈竖井梦的规跑划布逆置1、弄选取宋合理糖的井浩深和降井型锄结构(1掩)含沸水层废较浅截，应念用浅沾井筒摆；(2劣)若崭上部隔含水洒较差崇而下观部有鹅良好推的含找水层练，水砖井应美打至置下部档；(3盟)若当出水叮量小继，可观以考窝虑采车用辐座射井麦。2、愚井距渣的选次定及域井群抬布置①利旧用竖渔井单雷纯排陪水地让区，翠井的盯间距皮主要煎决定敏于控核制地递下水位的科要求篇。②如滨果有烈地面弦水灌垮溉水堤源并贞实行肌井渠炒结合杆，井弓的间惠距决调定于单井显出水蔑量所群能控努制的斗灌溉诊面积隙和冲泰洗改穴良盐皂碱地撞时要甚求的单井刮控制等地下委水位恒。竖井塘在平形面上预的布丙置有吼等边辅山角水形、贸正方狮形两替种：在井值群同星时抽明水时也，在衰其干奶扰范凡围内锯，任珠一井丝式水位加的降枝深，厅采用各牢井在税单独瓶抽水弱时对扎该井水所引待起动困水位缎降深趣的迭由加法猜计算娘。采用险泰斯捉公式附进行嗓计算预：对于剖大面案积均合匀布斧井实粱行竖放井排鞭水的订情况姥，每投个单喉井控宾制相石同的睛面积膀，在拉这一泡面积哈内各聪点地馆下水酿位降压深的脑大小错仅与殊单井皱控制等区有亮关。躲在水喂井抽膀水时大间较慕长时栽，任份一点属处地肤下水许位下券降深哗度S的计等算式务为：第五狱节社防治役土壤列盐碱假化的悉水利姥技术一、策土壤蕉水盐捏平衡渡方程畏与水悼利改贩良盐分池在土涨壤中脆的运采动对流等：盐钳分随罪土壤萝水分示运动吐而运年动的征过程嚼。水动滩力弥唤散分子界扩散与：由榜盐分弃浓度哑引起如的分锁散现罢象。机械烫弥散看：由骗于土税壤孔燃隙介初质在朝微观住分布袖不规委则性凯造成浇的流忌速变军化而具引起陶盐分班分散盈现象搭。盐分太的分棵子扩嫁散：盐分偷的机朽械扩师散：盐分陷的水坝动力舱弥散彼过程北由盐分毒的分钞子扩叔散和匙机械植扩散暮组成售：盐分纠的对图流，失通量Jc为溶承液浓娘度与括流量俩的乘午积：盐分然在水抵动力乱弥散帐和对每流的君共同晶作用殿下，滥盐分攻总通纤量为招：溶质厚储存污量在纲时间爷上的屈变化江率，奸数量步上与活通量科在空克间上患的变则化率，洞符号骄相反差：若用汁水冲回洗盐尖碱地疤，其灿方程怨为：临界卫条件采为：二、份冲洗橡定额嗓及水添利技麦术措务施预防四灌区越土壤垦次生券盐碱劝化的侮关键赤在于往控制郑地下大水位围。盐碱壶地进窗行改始良的东水利汗工程英措施矿有排团水、鸭灌水班洗盐坝、引斜洪放理淤：1、宴明沟体排水排水由是改挽良盐雁碱地嘱的根痛本性欠措施粪，其炉作用枝有：(1惰)加凑速排盲出地枪下水历中的匀盐分径；(2减)降感低地杂下水败位，钢防止虾土壤旺积盐希、地吓表返铃盐；(3预)排产涝，字调节剧区域盖水文扇状况削。2、寇井灌荣井排井灌晒井排者具有膀如下龟的优洋点：(1啊)洗笼盐速玻度快坟、脱温盐效电率高激；(2算)有等效降摘低地姿下水小位，驶腾出旅地下哥“库表容”羞；(3绸)抽区咸补随淡，缠加速旗地下勉水淡河化。3、武灌水包冲洗灌水平冲洗震就是期把水浩灌到梢盐碱争地，脆使土壶壤盐孟分溶枯解，劈燕通过盈水在却土壤中的践渗透雕，自胃上而叼下地狗把土陈壤中吴的次躲生盐畜碱淋握洗下游去，凝渗入萄排水沟加冶以排迷除。弯灌水内冲洗炸有以摩下两娇种情行况：(1仿)盐烟碱荒康地开未垦前角的冲悬洗。使用止大定松额的充冲洗使水，纤使1孤m土包层中哑的含坚盐量舅降低速到作蝇物能飞正常知生长的菜范围古内。弃此时屈土壤央含盐呀量称给为冲洗烂脱盐膨标准。为了亩达到点冲洗往脱盐吨标淮乡丰所需羡单位匀面积黄的洗殖盐水直量称跌