《明沟排水系统》PPT课件.ppt

,农 田 水 利 学,水利科学与工程学院 徐英,第四节 田间排水沟规划与设计,第七章 明沟排水系统,组成：农、毛、腰（横）沟、围沟等 优点：适应性强，可同时排除地面水和地下水、土壤水，排水效果好，开挖简单，工程投资省 缺点：占地多，易坍塌，易淤积，易冲刷，交叉建筑物多，耕作不便，维修养护费工。,一、田间明沟排水系统的组成和优缺点,灌排两用布置形式： 地下水位埋深较大的易旱、易涝地区 土质较轻，末级固定排水沟间距较大的易旱、易涝、易渍地区 灌排分开布置形式 土质较粘重的易旱、易涝、易渍地区 深沟密网布置形式 南方土质粘重或水旱轮作区,二、田间明沟排水系统布置,三、田间明沟排水系统设计,设计任务：确定末级固定沟道的断面和间距 （一）除涝田间排水沟 作用：及时排除地表积水，减小农田淹没深度和时间。 田面降雨径流过程,三、田间明沟排水系统设计,（一）除涝田间排水沟 大田蓄水能力 定义：不影响作物正常生长的旱田内部拦蓄雨水的能力,计算,三、田间明沟排水系统设计,（一）除涝田间排水沟 什么情况下需修建排涝排水沟？ 如果降水过多，形成的地表积水超过作物的耐淹深度和耐淹时间； 大田蓄水量（即渗入土中的水量）大于大田蓄水能力。判断方法： 需修建除涝排水沟,三、田间明沟排水系统设计,（一）除涝田间排水沟 田间除涝排水沟的间距 一般根据实测资料，结合经验确定： 我国北方地区农沟间距一般为150400m，毛沟间距为3050m。 南方农沟（小沟）间距一般为100200m。,三、田间明沟排水系统设计,（一）除涝田间排水沟 田间除涝排水沟的断面 除涝排水沟断面可根据排涝流量确定（计算方法：明渠均匀流公式）。 兼有除涝和排渍作用的排水沟，一般以排渍要求确定沟深，再以排涝和其它要求（如通航等），确定底宽 。 安徽、江苏等地采用的数值,三、田间明沟排水系统设计,（二）控制地下水位的田间排水沟 田间排水沟对控制地下水位的作用 降雨期间排除部分下渗水量，减小地下水位上升高度。 雨后加快地下水位的回落。,三、田间明沟排水系统设计,确定沟深和间距 沟深与间距的关系 在要求的地下水位一定时，沟深大则间距大，沟深小则间距也小。 确定沟深,H排渍深度或地下水临界埋深 （作物要求的地下水埋深）（m） h悬挂水头（m），取0.20.3m S沟中日常水深（m），取0.10.2m,一般： 水田 D=0.81.5m； 旱田 D=1.52.0m,三、田间明沟排水系统设计,确定间距 排水试验法 根据农田排水试验规范的要求进行试验 经验数据法 防渍排水沟沟深与间距 脱盐或防盐碱地区的排水沟沟深与间距,三、田间明沟排水系统设计,确定间距 公式计算法 （公式有多种 ） 非恒定流公式(地下水面线为四次抛物线） 非完整沟修正系数，若为完整沟，则=1 k土壤渗透系数，m/d t排水时间，d 土壤给水度,三、田间明沟排水系统设计,确定间距 公式计算法 （公式有多种 ） 淹灌稻田稳定入渗条件下的排水沟间距,k土壤渗透系数，m/d； H作用水头，格田田面水位 至沟内水位差，m； q稻田淹灌时的设计渗漏 率，m/d； 0渗流阻抗系数,三、田间明沟排水系统设计,渗流阻抗系数估算公式为（边坡陡直，沟中水深可忽略时）： D排水沟深度，m； T田面至不透水层的距离，m。当T5D时， 可认为含水层无限深，此时取00.5。,第五节 骨干排水沟设计,第七章 明沟排水系统,一、排水沟的设计水位,（一）排渍水位（日常水位） 定义：排水沟经常需要维持的、满足防渍或防止盐碱化要求的水位。也称日常水位。 推算步骤 确定排渍控制点A高程（最远处低洼地高程）。 初拟各级排水沟的比降。 推算某级排水沟出口的日常水位：,一、排水沟的设计水位,Z日常某排水沟出口的日常水位（m）； A0排渍控制点高程（m）； D农农沟日常水位离地面的高差（m） D农= 排渍深度或地下水临界埋深+0.20.3m L自A点到某排水沟出口各级沟道计算长度（m） i自A点到某排水沟出口各级沟道的比降 z局部水头损失，或上下级沟道衔接处水头落差（0.10.2m）,一、排水沟的设计水位,校核：干沟出口处的日常水位外河（排水承泄区）的日常水位 若不满足上述要求，则调整比降，尽量争取自排。 在水网圩区，无法自排，则采用抽排来维持日常水位.,一、排水沟的设计水位,（二）排涝水位（最高水位） 定义：排水沟通过排涝设计流量时的水位 。 推算步骤 方法一（适用于以排涝为主的排水沟）。 确定排涝控制点A。 拟定各级排水沟比降。 计算干沟出口处的排涝水位：,一、排水沟的设计水位,Z排涝排水沟出口的排涝水位（m）； A0排涝控制点高程（m）； D农农沟中最高水位到地面的高度，一般0.20.3m L自A点到排水干沟出口各级沟道的计算长度（m） i自A点到排水干沟出口各级沟道的比降 z局部水头损失，可不考虑上下级沟道衔接处 水头落差,一、排水沟的设计水位,（二）排涝水位（最高水位） 推算步骤 方法二（适用于以排渍为主的排水沟）。 由排涝流量计算排涝水深； 日常水位减日常水深，再加排涝水深，得排涝水位,一、排水沟的设计水位,校核：干沟出口处最高水位外河的最高水位 若干沟出口发生壅水，则需调整排水沟比降，或筑堤束水。 若无法自排（如在水网圩区），则： 建站抽排； 进一步提高沟道的滞蓄能力，可采取提高加密沟网、提前预降沟水位等措施。,二、排水沟横断面设计,（一）按排涝设计流量确定排水沟过水断面 底坡i，考虑： 接近 ，以避免深挖方 应考虑承泄区水位，尽量自排 满足不冲不淤 灌排两用沟宜平缓，或顺坡排水，倒坡引灌，结合灌溉、滞涝、通航、养殖时，可采用平底。 同级沟渠一般 。因为 一般：,二、排水沟横断面设计,2、边坡系数m 主要影响因素：土质和沟深。 一般同级沟、渠相比，m沟m渠。 原因： 排水沟边坡有地下水汇入的渗透压力； 排水沟边坡受坡面径流冲刷； 排水沟内滞涝蓄水时宜受波浪的侵蚀。,二、排水沟横断面设计,3、糙率n 新开的沟道 与渠道相同，约0.020.025; 易生杂草的沟道n较大，一般取0.0250.030 排洪沟比排水沟糙率相应加大0.00250.005,二、排水沟横断面设计,4、不冲不淤流速 不淤流速一般不宜小于为0.3m/s。 不冲流速见表8-8。 排水沟的设计流速应满足不冲不淤的要求。,二、排水沟横断面设计,（二）按日常流量确定沟底高程及校核不於流速 如果排渍要求的沟深比排涝要求的沟深大得多，则可以采用复式断面。 （三）根据通航、养殖要求校核沟底宽和水深 通航和养殖对排水沟的要求如表8-10。 如果不能满足通航和养殖要求，则应拓宽加深断面；,二、排水沟横断面设计,（四）校核滞涝要求 确定需要排水沟滞蓄的水深,P设计降雨量，mm h田蓄田间蓄水量，mm h湖蓄湖泊、洼地、坑塘蓄水量，mm h抽排水泵抢排水量，mm,二、排水沟横断面设计,（四）校核滞涝要求 计算需要排水沟滞蓄水量 (m3),F设排涝区面积，m2,排水沟滞蓄容积（滞蓄能力）,l排水沟长度，m b平均滞涝水面宽,m,二、排水沟横断面设计,（四）校核滞涝要求 校核,若 ，则排水沟能满足滞蓄要求 若 ，则应当采取措施：,增加抢排水量； 扩大沟道断面面积（增加底宽或深度，或增加沟道密度） 改用复式断面,二、排水沟横断面设计,（五）引水灌溉校核 校核内容：输水距离及引水流量能否满足灌溉要求 校核方法：（参考水力学教材） 如不满足应调整排水沟的水力参数,（六）选择满足各项要求的排水沟断面,三、排水沟纵断面图绘制,上下级排水沟的水位接 上下级沟日常水位应有一定的水面落差（0.10.2m）。 上级沟道的排涝水位衔接可不考虑落差,三、排水沟纵断面图绘制,纵断面图的绘制步骤 选择适当的纵横比例尺 绘制地面高程线； 绘出日常水位线H日； 绘出沟底高程线（H日-h日或h通航养殖）； 绘出最高水位线（沟底高程+h排涝或h滞涝） 若沟段需筑堤束水，则应绘出堤顶高程线,三、排水沟纵断面图绘制,纵断面图的绘制步骤 填写挖深、比降、沿沟汇入点水位、承泄区水位 标示沿沟汇入点位置、建筑物位置、类型等,注意： （1）排水沟纵断面图上桩号从沟出口处起算 （2）水位线和沟底高程线由右向左倾斜,某地夏季雨后地下水上升至地面，沟间地下水面线较平缓，接近四次抛物曲线。为控制地下水位，开挖排水明沟，沟深1.80m,沟中水深0.20m,地下不透水层埋深11.60m,土壤渗透系数k=0.50m/d,给水度=0.05，如果要求在雨后7天内地下水位下降0.70m和0.90m时，问排水沟的间距应分别为多大?（排水沟沟底宽0.4m，边坡系数m=1),作业,结 束,毛渠、输水垄沟两用的田间渠系,输水垄沟两用的田间渠系,只设毛沟的田间排水网,设有毛沟和小沟的田间排水,“深沟密网“式布置示意图 深度：0.30.4m或0.60.7m 宽度：1015cm,田埂,围沟,竖沟,横沟,垄沟,1开挖排水沟c以前-断面处的排水过程线 2开挖排水沟c以前-断面处的排水过程线,江苏、安徽地区最末一级固定排水沟规格,无排水沟,有排水沟,地 下 水 位,时间,地面,L,L,D,D,H,S,h,D,S,H,h,防渍排水沟沟深与间距经验数据,脱盐或防盐碱地区的排水沟沟深与间距经验数据（单位m）,h1,h0,H,不透水层,土壤渗透系数为k,D,L,t时段内地下水位降低h0-h1求排水沟间距L,b,h,一般平原