农田水利学chapter6(3)幻灯片.ppt

HohaiUniversity,农田排水标准农田排水沟对地面水及地下水的调控原理农田排水的作用农田排水对地下水动态的影响,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,第六章农田排水原理Drainageprincipleoffarmland,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,农作物生长的条件,农田灌溉,农田排水,解决农田水分不足的问题,解决农田水分过多的问题,农田灌溉原理,灌水方法与技术,灌溉工程规划设计,农田排水原理,排水方法与技术,排水工程规划设计,气候条件,土壤肥力,温度、湿度、日照,水、肥、气、热,设施农业工程,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,农田排水的任务,耕作,改土,防盐,降渍,除涝,排除农田淹水,降低地下水位,控制地下水位,排除土壤有害物质改善土壤结构,保持土壤干湿度,减排,适度排水减少氮磷流失保护水体,第一节农田排水标准classificationandstandardoffarmlanddrainage,排涝标准surfacedrainagecriterion涝灾waterloging由于降雨超渗部分使旱地地面积水，稻田淹水过深，造成作物减产的现象，称为涝灾。排涝标准的表示方法,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,暴雨重现期以治理区发生一定重现期的暴雨，作物不受涝为标准；排涝保证率以治理区作物不受涝的保证率为标准；典型年以某一定量暴雨或涝灾严重的典型年作为排涝设计标准。我国灌溉与排水工程设计规范（GB5028899）中采用的排涝标准，就是第一种。排涝标准是确定除涝工程的规模的重要依据，排涝标准选择的高低，应考虑自然条件、涝灾的影响程度、经济条件等因素，设计暴雨重现期，一般可采用510年。经济条件好或有特殊要求的地区可适当提高标准；经济条件较差的地区可分期达到标准。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,农田对除涝排水的要求及除涝标准,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,水稻分蘖期淹水与减产关系,几种主要农作物的耐淹水深和耐淹历时,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排渍标准subsurfacedrainagecriterion渍害groundwaterwaterlogging由于地下水位过高或土壤上层滞水，使根层土壤过湿，影响作物生长发育，导致农作物减产或失收现象，谓之“渍”。排渍标准的表示方法,HohaiUniversity,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,地下水适宜埋深即排渍深度是指控制农作物不受渍害的农田地下水排降深度。不同作物排降深度不同，同一种作物不同生育期的排降深度也不同。地下水降落速度在设计暴雨形成的地面积水排除后，在作物的耐渍时间内将地下水位降至耐渍深度。地下水埋深动态在农作物关键生长期，由于遭遇多次或连续降雨致使地下水位持续居高不下，根据地下水埋深超过某一高度及其持续时间的累计值对作物产量的影响关系作为排渍依据。对于旱作物常用SEWx来表示，即指某一生育期内地下水位超过xcm深度与持续日数的总和，以cmd表示。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,农田对降渍排水的要求及降渍标准,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,几种主要作物的排渍标准,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,防盐排水标准drainagecriterionforsoilsalinitycontrol土壤盐碱化Soilsalination,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,田间灌排情况下：盐随水来，盐随水去。农田耗水情况下：盐随水来，水散盐留。在某一季节内，土壤的积盐或脱盐主要决定于蒸发和入渗条件。,防盐碱化对排水的要求及防盐标准由于土壤脱盐和积盐均与地下水埋藏深度有关系，在生产实践中常根据地下水埋深判断某一地区是否会发生土壤盐渍化。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。地下水临界深度,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,地下水临界深度与气候、地下水矿化度、土壤质地有关。地下水矿化度大，土壤质地轻，则地下水临界深度应大。,耕作排水标准drainagecriterionforsoilcultivation,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,地下埋深不小于0.60.8m。,第二节农田排水沟的调控原理regulatingprincipleoffarmlanddrainageditch,排除地表水的田间排水沟surfacedrainageditches大田蓄水能力Waterholdingcapacityoffarmland利用田块本身以及田块上的沟、畦、格田等拦蓄一部分雨水的最大能力，称为大田蓄水能力。大田蓄水一般包括：1.储存在土壤中称为土壤水；2.补充地下水（避免使地下水抬得过高）；3.田面蓄水（水生作物）。旱地蓄水能力：水田蓄水能力：V=HmaxH0,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,田面降雨径流过程rainfall-runoffprocessinfarmland对于旱地，在降雨过程中，如果降雨强度超过了土壤的入渗速度，则将在田面产生水层。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,田间排水沟间距与沟深spacinganddepthofdrainageditches田间排水沟的间距与田面径流过程、作物允许淹水深度和耐淹历时有关。在降雨及入渗过程中，田间入渗总量为：假设降雨历时为t，降雨停止后允许的淹水历时为T，则在时间（t+T）内渗入土层的总水量（即大田蓄水能力V）为：亦即：影响田间排水沟的间距的因素十分复杂，至今还缺乏理论公式可以计算。一般来讲，北方农沟间距200400m，南方农沟间距100400m，只考虑排涝时埋深1.0m左右。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,控制地下水的田间排水沟subsurfacedrainageditches排水沟对地下水的调控作用regulatingprincipleofdrainageditchesforgroundwatertable,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,沟深与间距spacinganddepthofdrainageditches排水沟的沟深与间距互相制约关系,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水沟沟深与间距关系示意图,控制地下水位的农沟深度设计排水农沟时，一般先确定农沟深度，再确定其间距。当作物允许的地下水埋深H一定时，排水农沟的深度为：D=H+h+S排水沟的间距应经过专门试验或参照类似地区经验确定。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,第三节农田排水对水土环境及作物生长的影响effectonsoilwaterenvironmentandcropgrowthoffarmlanddrainage,农田排水对土壤理化性质的影响influenceofdrainageonsoilphysicalandchemicalproperties,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,土壤理化性质,物理性质,化学性质,土壤质地、土壤结构、土壤孔性、土壤耕性、土壤干湿性等,土壤胶体、土壤酸碱度、土壤氧化还原反应、土壤养分等,农田排水是改良农田土壤因长期涝渍而造成的结构性差、通气不良、氧化还原作用强等对作物产生不利影响的根本措施之一。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,涝渍土壤的主要特性,土壤结构差土粒分散泥淖,土壤透气性差有机还原物质-pH值降低无机还原物质-亚铁、亚锰、硫化氢等,土温偏低抑制微生物活动,改善土壤结构improvingsoilstructure改善土壤团粒结构排除有毒物质removingtoxicelements通过排水可将土壤中有机和无机的还原性有毒物质排除，降低土壤毒性。降低土壤含水量改善土壤热状况reducingsoilwatercontentandimprovingsoilthermalregime,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,改善土壤通气状况，提高氧化还原电位improvingsoilaerobicconditionandredoxpotential降低土壤含盐量，改良土壤盐碱化loweringsoilsalinitylevelandreclaimingsaline-alkalinizedsoil,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,农田排水对作物生长的影响influenceofdrainageoncropgrowth农田排水使土壤的肥力条件（水、肥、气、热）得到改善，能有效促进农作物的生长发育，实现高产稳产。排水对作物根系生长的影响influenceofdrainageonrootgrowth土壤通透状况不良，根区有毒物质积累，极易造成作物根系生长发育迟缓，出现烂根、黑根现象。农田排水可以调节根系分布范围，促进根系下扎，增强根系活力。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,水稻拔节期每穴根系组成,排水对作物植株生长及产量的影响influenceofdrainageonshootgrowthandcropyield由于排水改善了作物根区的通气状况，促进了根系生长发育，增加了作物根系对土壤养分、水分的吸收，因而也促进了作物植株的生长发育，进而促进作物生殖器官的生长发育，提高作物产量。（叶面积、茎蘖数、茎秆、光合速率等）此外，在相同的排水方式和排水规格条件下，排水对作物产量的影响随作物种类、水文气候条件而变。据广东省水利科学研究所试验资料，稻田实施排水后，增产幅度为2%10%。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,第七章农田排水技术Techniquesoffarmlanddrainage,农田排水方式明沟排水技术暗管排水技术竖井排水技术控制排水技术,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,第一节农田排水方式Typesoffarmlanddrainage,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,农田排水方式,水平排水,垂直排水,明沟排水,地下暗管排水,竖井排水,排涝,降渍,防盐,排水速度快、排水效果好,工程量大、建筑物多、占地、易坍塌、不稳定、妨碍交通等,降渍,防盐,地下水排的快、降得深、土地利用率高，便于机械作业,工艺复杂、一次性投资较高,排涝,降渍,防盐,排水效果好，地下水位降深大,耗能高、运行费用高，受水文地质条件限制,第二节明沟排水技术Drainagetechniquesofopenditches,田间排水系统的布置arrangementoffielddrainagesystem田间排水系统一般是指末级固定沟（农沟）所控制的条田内部沟系，包括：农沟、毛沟、田间一套沟等。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,（a）毛渠输水垄沟灌排两用田间渠系；（b）输水沟灌排两用田间渠系,农沟的布置形式,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,灌排相间布置,灌排相邻布置,灌排结合布置,沟-渠-路,沟-路-渠,路-沟-渠,农沟间距的水力计算hydrauliccalculationfordraindistance农田地下水运动基本方程governingequationofgroundwaterflow以不透水层位于有限深度时地下水流向排水沟的垂直二维流动为例。选取直角坐标系，原点在排水沟的表面，竖轴与排水沟横断面的中轴线重合，垂直向上。取距原点为x及x+dx的-、-两个断面之间的地段dx进行分析。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,设降雨或灌水的入渗强度为i，流入断面-单位沟长的流量为q，则通过断面-的流量为，在dt时段内流出dx段的水量为，渗入dx段的水量为。渗入与渗出水量之差表现为地下水位的升降（不考虑蒸发）。假设在dt时段内地下水位上升，在土壤存蓄的水量为（其中为土壤给水度），由水量平衡原理有：或,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,由达西定理可知，通过任一断面的流量为：，代入上式得：，因为dH比H小得多，用平均水深H代替H的变化，并令，代入得：上式即为均质土壤中地下水运动非恒定流的一般方程。a导压系数（或水位传导系数）；H地下水面至不透水层深度;K渗透系数。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,恒定流时排水沟间距计算steadyflowstatesolution当排水沟控制的范围内入渗流量等于排出流量，两沟之间地下水位不随时间变化，此时两沟之间的地下水流近似于恒定流（也叫稳定流）。不透水层位于有限深度时不透水层底板与排水沟水面之间的距离H0满足0H0B/2时：其中：=0.80.9；,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,暗管排水流量drainageflowofburiedpipes暗管排水流量通常用排水强度q来表示。对于稳定渗流：对于非稳定渗流：h为地下水停止蒸发或蒸发极弱时的地下水埋深；n为地下水蒸发强度与埋深的关系指数，通常n1.0；其他符号见前面图例。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,暗管纵坡和管径设计designofslopeanddiameterforburiedpipes分均匀流和非均匀流两种情况介绍。均匀流计算公式formulasforslopeanddiametercomputationwithuniformflow暗管水力坡降：对于光壁圆管：对于波纹圆管：,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,非均匀流计算公式formulasforslopeanddiametercomputationwithnon-uniformflow对于光壁管：对于波纹管：排水暗管的水力计算hydrauliccalculationforburiedpipes吸水管的内径：或；流速,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,吸水管外包滤料的设计envelopedesign外包滤料的选择外包滤料是指包裹或充填在暗管周围的材料。其作用：透水时阻止土粒进入暗管，避免沉淀减少过水断面，甚至堵塞；稳定和保持暗管周围的土壤；改善暗管渗水通道周围的导水能力，提高暗管的排水能力；对暗管起底座作用。外包滤料应选用取材容易，价格低廉，施工方便的透水材料，并且符合耐酸碱，不易腐烂，对作物无害又不污染环境的要求。FAO依据材料的使用目的，取了相应名称：外包层、滤层、裹层。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,外包滤料的分类,无机材料,有机材料,合成材料,砂、砾石、贝壳、表土等,稻草、稻壳、麦秸、棕皮、椰衣、芦苇等,粒片状化纤制品，更多是束状或网状纤维,耐久性、透水防砂性能好，但用量多，投资大,农业生产中的副产品，就地取材，价格低廉，普遍应用，但是耐久性较差,土工织物是很好的反滤材料，性能稳定耐久性好，轻便、易于机械化施工,外包滤料一般要求比周围土壤的渗透系数大10倍以上，散铺外包滤料的压实厚度一般48cm，土壤淤积倾向严重的地区取大值，反之取小值。,外包滤料的设计,反滤机理示意图1-土工织物与草绳为整体的滤水体；2-土工织物；3-“天然”反滤层；4-回填土,土工织物孔眼的淤塞和淤堵各种化纤外包滤料的厚度和滤水防沙性能应通过试验确定。作为暗管排水外包滤料的土工织物，可先按教材上表7-5初选。再通过试验确定。当O90/d854时，可初步满足外包滤料的透水性及稳定性要求。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,暗管排水配套建筑物Ancillarybuildingsofburiedpipes暗管出水建筑物buildingsofburiedpipeoutlet出口建筑物的形式有：开敞式、插板式、溢流式、塑料球阀等。暗管出水建筑物应满足如下要求：保证暗管排水畅通；出口稳定牢靠，不易破坏；防止倒灌而造成堵塞；不要让啮齿动物进入管内。检查井inspectionwell在多级组合式暗管排水系统中检查井有其重要作用，它能减弱流势、沉沙并可用于检查田间吸水暗管或上一级集水管的出流状况。它通常设置于各级暗管的汇流点或者是管道比降骤变的地方。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水暗管的施工executionofworksforburiedpipes暗管施工的程序constructionprogramofburiedpipes放线按设计要求的间距在田间放线；开挖沟槽按设计要求的深度和坡度开挖沟槽；铺设暗管和外包滤料在沟底铺一层滤料后铺设暗管，再铺一层滤料；沟槽回填暗管铺设好后及时回填土，回填土应适度夯实，并略高于地面。暗管施工注意事项attentionsofworksforburiedpipes避免雨天施工；避免管线高低不平；管尾要封闭，出口要有控制。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,鼠道排水moledrainagesystem鼠道排水是一种投资省、用工少、见效快、效益高的田间排水措施。它是用用一种特殊的设备开出的一种地下排水通道。,鼠道出水口应接排水管，并设控制阀门。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,竖井排水的特点characteristicsofverticaldrainage由一系列的井群组成，通过提取地下水来降低地下水位。具有以下特点：降低地下水位，防止土壤返盐防涝防渍，增加灌溉水源抽咸补淡，改善地下水适用于浅层地下水较高、含水层土壤渗透系数较大的北方地区。,第四节竖井排水技术drainagetechniquesofverticalwells,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,竖井的规划布置layoutofverticalwells,在井群同时抽水时，在其干扰范围内，任一井的水头或水位的降深，通常采用各井在单独抽水时对该井所引起动水位降深的叠加法计算。计算方法见教材,第五节控制排水技术controlleddrainagetechniques,控制排水的原理Principleofcontrolleddrainage农田排水的负效应negativeeffectsoffarmlanddrainage,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,调蓄深度较小,地下水位较低,水土流失带走颗粒,淋溶导致氮流失,降低农田水分利用率,肥料流失造成面源污染,农田控制排水的概念conceptoffarmlandcontrolleddrainage控制排水技术不同于传统的自由排水，它通过在排水出口（明沟或暗管）加设控制设施，按照作物生长要求和农田的水分状况对农田排水的水位实行有效地管理。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,传统排水,控制排水,控制排水的资源环境效应ResourceenvironmentaleffectsofControlleddrainage节水增产效应effectsofWatersavingandincreaseproduction通过抬高地下水位，使土壤水分得到充分利用，从而减少灌溉次数，达到节水目的；Ayars和Westcot(1997)研究表明，控制排水在干旱的年份会因抬高的地下水位对作物进行部分渗灌，从而使作物增产。减排效应effectsreducepollutionemissionsGilliam（1985）等研究表明，控制排水可以减少的硝态氮约为常规排水中硝态氮含量的20%左右，总氮减少量约为45%，而磷大约可减少35%。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,旱作物需要地表排水的条件蓄满产流,控制排水技术的应用Applicationofcontrolleddrainagetechniques旱地控制排水techniquesofcontrolleddrainagefordryland地表控制排水,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,超渗产流,蓄满产流,雨滴击溅土粒随径流流失,地表径流流速过快带走土粒,降雨时产生地表径流的条件,地表径流变浑的原因,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,提高土壤调蓄能力的控制排水措施畦田拦蓄畦田拦蓄需要研究的问题制定旱地拦蓄雨水的对策,田间土壤调蓄能力（避免地下水过高）,田间土壤入渗能力（避免淹水过深）,作物耐淹能力（避免作物受淹减产）,淹水深度与历时,田间畦沟布置,畦田排水出口的设计,土壤颗粒沉降速度,地下控制排水,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,作物不同生育阶段适宜地下水埋深,作物不同生育阶段地下水降落速度,地下水不同排出强度的氮磷流失量,作物不同生育期农沟水位,作物不同生育期暗管出口水位,作物不同生育期暗管出口流量,暗管和农沟出口的控制设施,旱地地下控制排水的措施,农田地下水位调控,需要研究的问题,制定旱地地下控制排水对策,水田控制排水techniquesofcontrolleddrainageforpaddy地表控制排水水田地表排水的条件田间水层超过允许蓄水深度水田田间控制排水需要研究的问题,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,水稻的耐淹深度及历时,淹水时地表水氮磷变化规律,地表排水的时机,地表控制排水设施,地下控制排水水田降渍要求地下排水田间渗漏量（2-10mm/d）地下控制排水需要研究的问题,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,不同渗漏量的氮磷流失规律,不同渗漏量的作物生长规律,田间适宜渗漏量,暗管排水条件下出口调控准则,农沟水位的调控准则及设施,第八章排水系统规划设计planninganddesignofdrainagesystem,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水系统的组成及规划设计明沟排水系统的设计,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,第一节排水系统的组成及规划布置componentsandlayoutplanofdrainagesystem,排水系统的组成componentsofdrainagesystem,排水系统的规划drainagesystemplanning农田涝渍成因causesoffarmlandWaterlogged来水过多当地暴雨形成的地面径流；入境洪水未及时排除；灌溉定额过大或洗盐水未及时排出。排水不良出口不畅（顶托、排水能力不足等）；排水区内部排水系统不完善；管理跟不上,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水沟系的布置layoutplanofdrainagesystem排水类型,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水分类,汛期排水日常排水,自流排水抽水排水,水平排水垂直排水,地面截流沟地下截流沟,排水沟的布置，应尽快使排水地区内多余的水量泄向出去。选择排水沟线路，通常要根据排水区内、外的地形和水文条件，排水目的和方式，排水习惯，工程投资和维修管理费用等因素，编制若干方案，进行比较，从中选用最优方案。,排水沟布置原则各级排水沟要布置在各自控制范围的最低处；尽量做到高水高排，低水低排，自排为主，抽排为辅；即使抽排也应分级。干沟出口应选在承泄区水位较低和河床比较稳定的地方；上下级沟道要衔接好，避免发生壅水；排水系统要与灌溉系统相配套，并与土地利用、道路林网和行政区划相一致；因地制宜，经济、安全、方便管理。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水沟的布置划分排水区田间排水系统布置灌排相间、灌排相邻、灌排结合等形式。骨干排水沟道的布置遵循自然地形地貌规律，尽量利用天然河道，并予以加深、拓宽，以便滞蓄涝水和加大排水流量。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,第二节明沟排水系统的设计designofopendrainagesystem,排水沟道规划设计，一般只对较大的骨干排水沟道（干、支沟等）进行逐条设计，而对较小的斗农沟只需进行典型设计即可。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水沟设计内容,流量设计,水位设计,断面设计,设计流量的计算designdischargeofdrainageditches正确按照排水设计标准计算排水沟设计流量是排水沟设计的首要任务。排水流量是确定各级排水沟道断面、沟道上建筑物规模以及分析现有排水设施排水能力的主要依据。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水流量,排涝流量,排渍流量（日常流量）,确定排水沟断面尺寸,确定排水沟沟底高程,排涝设计流量designflowforsurfacedrainage根据实测径流资料推求平原地区水文资料少，受人类活动的影响较大，一般很难根据实测径流资料推求设计流量。根据暴雨资料推求对于不受下游河沟水位影响的排水沟，可由设计暴雨推求最大峰量作为设计排涝流量；对于不直接排入容泄区而汇入滞涝区的排水沟，需通过推求排涝流量过程线来确定排涝流量；对于山丘区或比降较陡的排水河沟，其暴雨过程线一般采用单位线法推求；对于平原洼地，河沟排涝常受承泄区水位的影响，应按非恒定流或非均匀流理论计算。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,计算排涝流量（排涝模数）的常用方法排涝流量影响因素复杂，很难用理论公式进行计算，通常都是采用各种经验公式进行估算。排涝模数计算的常用方法有：经验公式法、平均排除法。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,影响排涝流量的因素,设计降雨,面积与形状,地面坡度,地面覆盖,土壤性质,沟网配套,沟道比降,经验公式法该法适用于大型灌排区设计排涝模数公式为：qKRmFn式中：q设计排涝模数，m3/（s.km2）；F排水沟所控制的排涝面积，km2；R设计径流深，mm；K综合系数（降雨、地形、地貌等）；m峰量指数（洪峰与洪量的关系）；n递减指数（排涝模数与面积的关系），n为负数。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,公式中考虑了以下因素：排涝面积增加排涝模数减少（体现在n为负值）；一次径流的峰量关系（体现在m值上）K值包含了很多影响因子，一般规律是：暴雨中心偏上，净雨历时长，平槽以下径流深大，地面坡度小，流域形状系数小，河网调节程度大，则K值小；反之则大。当流域或地区较大时，如果不考虑条件的差别，采用统一的K值，将会影响计算成果精度。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,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，即：QRF/3.6Tt或qR/3.6Tt对于水田：R=P-h田蓄-E对于旱地：R=P式中：Q设计排涝流量；q设计排涝模数；F排水面积（km2）；R设计径流深；径流系数；P设计暴雨；h田蓄水田蓄水深度，由耐淹水深确定；t排涝时间；E历时为t的田间腾发量;T每天排水小时数。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,平均排除法的适用条件对于水网圩区和抽水排水地区，由于河网有一定调蓄能力，不论排水面积多大，此法都实用。对于排水沟道调蓄能力较差的地区，此法算得的排涝流量偏小。一般情况下，适用于排水面积较小的排水区。平均排除法的优缺点优点计算简便缺点是没有反映排涝模数与面积有关系。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排涝流量过程线法当涝区有较大的蓄涝区时，即蓄涝区的面积占整个排涝区的面积大于5%以上时，需要考虑蓄涝区调蓄涝水的作用。对于这种情况，常需要采用概化过程线等方法推求设计排涝过程线。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排渍设计流量designflowforsubsurfacedrainage排渍流量当地下水位达到一定控制要求时的地下排水流量称为，也叫日常流量。排渍模数单位面积上的排渍流量称为。排渍模数难以理论分析，通常根据实测资料分析确定。一般来说，沙壤土取0.030.04（m3/skm2)，中壤取0.020.03（m3/skm2)，重壤取0.010.02（m3/skm2)排渍流量的计算,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,防治盐碱化的排水设计流量designflowofdrainageforsalinitycontrol防治盐碱化排水模数,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,冲洗改良时的排水模数,防治盐碱化的排水流量,排水沟的设计水位designwaterlevelforditches排水沟的设计水位分为排涝水位（又称最高水位）和排渍流量（又称日常水位）。排涝水位designwaterlevelforsurfacedrainage排涝水位是排水沟宣泄排涝流量时的水位。由于承泄区水位条件不同，排涝水位按下列两种情况确定。可以自流外排时的排涝水位当承泄区水位较低，干沟出口处排涝设计水位始终高于承泄区水位，则干沟排涝水位按排涝设计流量用明渠均匀流计算，上级沟道排涝水位同样按设计排涝流量计算，但需要进行上下游水位的衔接。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,承泄区水位顶托，无法自排时在没有内排站时，在顶托时需要排水沟滞蓄涝水，这时最高水位一般不超过地面（低于地面0.2m左右），排水沟系能容纳排涝设计标准时的涝水。有内排站时，则排水沟水位可以超过地面一定高度，相应沟道两岸修筑堤防。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排渍水位designwaterlevelforsubsurfacedrainage排水沟经常需要维持的水位，在平原区主要由控制地下水位的要求所决定。Z渍=A0-D农-Li-Z式中：Z渍排水干沟沟口的排渍水位；A0最远处低洼地面高程；D农农沟排渍水位离地面距离；L斗、支、干各级沟道长度;i斗、支、干各级沟道的水面比降;Z各级沟道局部水头损失。如果干沟能自流排水，按上式推得干沟沟口处的排渍水位，应大于承泄区的水位，若略小于承泄区水位，则可以调整坡降争取自排，若明显低于承泄区水位，则需抽排。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水沟的断面设计sectiondesignforditches排水沟断面设计的主要任务是确定排水沟纵横断面尺寸和水位衔接条件，校核排水沟排涝能力和不冲不淤条件。一般情况下，干支沟需要进行设计和校核，斗沟仅需要设计，不必校核，农沟断面不必进行计算，只需按照沟深和边坡拟定尺寸。设计参数的选取selectionofdesignparameter底坡i底坡与地面坡度相接近，符合不冲不淤条件、开挖深度适宜。边坡系数m满足边坡稳定的需要。糙率n排水沟的糙率应比同级灌溉渠道的糙率大0.005左右。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水沟的断面设计crosssectionaldesignofditches横断面设计根据排涝流量确定沟道的过水断面利用明渠均匀流（无壅水情况）或非均匀流（有壅水情况）公式计算。根据通航、养殖要求校核排水沟的水深与沟底考虑到干、支沟在有些地区需要满足通航、养殖要求必须按照通航和养殖要求进行日常水深和底宽的校核。根据滞涝要求校核排水沟的底宽平原水网地区，往往需要利用骨干排水沟道滞蓄涝水，需要排水沟有足够的断面滞蓄涝水。,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水沟纵断面设计地面线最高水位线沟底线日常水位线标出桩号,灌溉排水工程学第二篇农田排水工程,HohaiUniversity,排水承泄区drainagedisposalarea排水口位置的选择排水区的最低处，涝水易于集中靠