第七章 明溝排水系統(tǒng)7-2(1)

1、,,農(nóng) 田 水 利 學,水利科學與工程學院徐英,第四節(jié) 田間排水溝規(guī)劃與設計,第七章 明溝排水系統(tǒng),組成：農(nóng)、毛、腰（橫）溝、圍溝等優(yōu)點：適應性強，可同時排除地面水和地下水、土壤水，排水效果好，開挖簡單，工程投資省缺點：占地多，易坍塌，易淤積，易沖刷，交叉建筑物多，耕作不便，維修養(yǎng)護費工。,一、田間明溝排水系統(tǒng)的組成和優(yōu)缺點,灌排兩用布置形式：地下水位埋深較大的易旱、易澇地區(qū)土質較輕，末級固定排水溝間距較大的易旱、易澇、易漬

2、地區(qū)灌排分開布置形式土質較粘重的易旱、易澇、易漬地區(qū)深溝密網(wǎng)布置形式南方土質粘重或水旱輪作區(qū),二、田間明溝排水系統(tǒng)布置,三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,設計任務：確定末級固定溝道的斷面和間距（一）除澇田間排水溝作用：及時排除地表積水，減小農(nóng)田淹沒深度和時間。田面降雨徑流過程,三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,（一）除澇田間排水溝大田蓄水能力定義：不影響作物正常生長的旱田內部攔蓄雨水的能力,,,,,,②計算,,,,,三、田間明溝排水系

3、統(tǒng)設計,（一）除澇田間排水溝什么情況下需修建排澇排水溝？ 如果降水過多，形成的地表積水超過作物的耐淹深度和耐淹時間；大田蓄水量（即滲入土中的水量）大于大田蓄水能力。判斷方法： 需修建除澇排水溝,三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,（一）除澇田間排水溝田間除澇排水溝的間距一般根據(jù)實測資料，結合經(jīng)驗確定： 我國北方地區(qū)農(nóng)溝間距一般為150~400m，毛溝間距為30~50m。南方農(nóng)溝（小溝）間距一般為100~200m。,三、

4、田間明溝排水系統(tǒng)設計,（一）除澇田間排水溝田間除澇排水溝的斷面除澇排水溝斷面可根據(jù)排澇流量確定（計算方法：明渠均勻流公式）。兼有除澇和排漬作用的排水溝，一般以排漬要求確定溝深，再以排澇和其它要求（如通航等），確定底寬 。安徽、江蘇等地采用的數(shù)值,三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,（二）控制地下水位的田間排水溝田間排水溝對控制地下水位的作用降雨期間排除部分下滲水量，減小地下水位上升高度。雨后加快地下水位的回落。,三、田間明溝排水系統(tǒng)

5、設計,確定溝深和間距溝深與間距的關系在要求的地下水位一定時，溝深大則間距大，溝深小則間距也小。確定溝深,,ΔH——排漬深度或地下水臨界埋深 （作物要求的地下水埋深）（m） Δh——懸掛水頭（m），取0.2~0.3m S——溝中日常水深（m），取0.1~0.2m,一般： 水田 D=0.8～1.5m；旱田 D=1.5～2.0m,三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,確定間距排水試驗法

6、根據(jù)《農(nóng)田排水試驗規(guī)范》的要求進行試驗 經(jīng)驗數(shù)據(jù)法防漬排水溝溝深與間距脫鹽或防鹽堿地區(qū)的排水溝溝深與間距,三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,確定間距公式計算法 （公式有多種 ）非恒定流公式(地下水面線為四次拋物線）α—非完整溝修正系數(shù)，若為完整溝，則α=1k—土壤滲透系數(shù)，m/d t—排水時間，d μ—土壤給水度,,,,三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,確定間距公式計算法 （公式有多種 ）淹

7、灌稻田穩(wěn)定入滲條件下的排水溝間距,,k—土壤滲透系數(shù)，m/d；H—作用水頭，格田田面水位 至溝內水位差，m；q—稻田淹灌時的設計滲漏 率，m/d；φ0—滲流阻抗系數(shù),三、田間明溝排水系統(tǒng)設計,滲流阻抗系數(shù)估算公式為（邊坡陡直，溝中水深可忽略時）： D—排水溝深度，m； T—田面至不透水層的距離，m。當T>5D時， 可認為含水層無限深，此時取φ0≈0.5。,,,第五節(jié)

8、 骨干排水溝設計,第七章 明溝排水系統(tǒng),一、排水溝的設計水位,（一）排漬水位（日常水位）定義：排水溝經(jīng)常需要維持的、滿足防漬或防止鹽堿化要求的水位。也稱日常水位。 推算步驟確定排漬控制點A高程（最遠處低洼地高程）。初擬各級排水溝的比降。推算某級排水溝出口的日常水位：,一、排水溝的設計水位,,Z日?！撑潘疁铣隹诘娜粘Ｋ唬╩）；A0—排漬控制點高程（m）； D農(nóng)—農(nóng)溝日常水位離地面的高差（m） D農(nóng)= 排漬深度

9、或地下水臨界埋深+0.2~0.3mL—自A點到某排水溝出口各級溝道計算長度（m） i—自A點到某排水溝出口各級溝道的比降 Δz—局部水頭損失，或上下級溝道銜接處水頭落差（0.1~0.2m）,一、排水溝的設計水位,,校核：干溝出口處的日常水位≥外河（排水承泄區(qū)）的日常水位若不滿足上述要求，則調整比降，盡量爭取自排。在水網(wǎng)圩區(qū)，無法自排，則采用抽排來維持日常水位.,一、排水溝的設計水位,（二）排澇水位（最高水位）定義：排水溝通過

10、排澇設計流量時的水位 。 推算步驟方法一（適用于以排澇為主的排水溝）。確定排澇控制點A。擬定各級排水溝比降。計算干溝出口處的排澇水位：,,一、排水溝的設計水位,,Z排澇—排水溝出口的排澇水位（m）；A0—排澇控制點高程（m）； D農(nóng)’—農(nóng)溝中最高水位到地面的高度，一般0.2~0.3m L—自A點到排水干溝出口各級溝道的計算長度（m） i—自A點到排水干溝出口各級溝道的比降 Δz—局部水頭損失，可不考慮上下級溝道銜接處

11、 水頭落差,一、排水溝的設計水位,（二）排澇水位（最高水位）推算步驟方法二（適用于以排漬為主的排水溝）。由排澇流量計算排澇水深；日常水位減日常水深，再加排澇水深，得排澇水位,一、排水溝的設計水位,,校核：干溝出口處最高水位≥外河的最高水位若干溝出口發(fā)生壅水，則需調整排水溝比降，或筑堤束水。若無法自排（如在水網(wǎng)圩區(qū)），則：建站抽排；進一步提高溝道的滯蓄能力，可采取提高加密溝網(wǎng)、提前預降溝水位等措施。,二、排

12、水溝橫斷面設計,（一）按排澇設計流量確定排水溝過水斷面底坡i，考慮： 接近 ，以避免深挖方 應考慮承泄區(qū)水位，盡量自排 滿足不沖不淤灌排兩用溝宜平緩，或順坡排水，倒坡引灌，結合灌溉、滯澇、通航、養(yǎng)殖時，可采用平底。同級溝渠一般 。因為 一般：,,二、排水溝橫斷面設計,2、邊坡系數(shù)m主要影響因素：土質和溝深。一般同級溝、渠相比，m溝>m渠。原因：排水溝邊坡有地下水匯入的滲透壓力；排水

13、溝邊坡受坡面徑流沖刷；排水溝內滯澇蓄水時宜受波浪的侵蝕。,二、排水溝橫斷面設計,3、糙率n新開的溝道 與渠道相同，約0.02~0.025;易生雜草的溝道n較大，一般取0.025~0.030排洪溝比排水溝糙率相應加大0.0025～0.005,二、排水溝橫斷面設計,4、不沖不淤流速不淤流速一般不宜小于為0.3m/s。不沖流速見表8-8。排水溝的設計流速應滿足不沖不淤的要求。,二、排水溝橫斷面設計,（二）按日常流量確定溝底高程及

14、校核不於流速如果排漬要求的溝深比排澇要求的溝深大得多，則可以采用復式斷面。（三）根據(jù)通航、養(yǎng)殖要求校核溝底寬和水深通航和養(yǎng)殖對排水溝的要求如表8-10。如果不能滿足通航和養(yǎng)殖要求，則應拓寬加深斷面；,二、排水溝橫斷面設計,（四）校核滯澇要求確定需要排水溝滯蓄的水深,,P—設計降雨量，mmh田蓄—田間蓄水量，mm h湖蓄—湖泊、洼地、坑塘蓄水量，mmh抽排—水泵搶排水量，mm,二、排水溝橫斷面設計,（四）校核滯澇要求計算

15、需要排水溝滯蓄水量 (m3),,F—設排澇區(qū)面積，m2,,排水溝滯蓄容積（滯蓄能力）,,,l—排水溝長度，mb—平均滯澇水面寬,m,二、排水溝橫斷面設計,（四）校核滯澇要求校核,,若 ，則排水溝能滿足滯蓄要求 若 ，則應當采取措施：,,,增加搶排水量；擴大溝道斷面面積（增加底寬或深度，或增加溝道密度

16、）改用復式斷面,二、排水溝橫斷面設計,（五）引水灌溉校核校核內容：輸水距離及引水流量能否滿足灌溉要求校核方法：（參考水力學教材）如不滿足應調整排水溝的水力參數(shù),（六）選擇滿足各項要求的排水溝斷面,三、排水溝縱斷面圖繪制,上下級排水溝的水位接上下級溝日常水位應有一定的水面落差（0.1~0.2m）。上級溝道的排澇水位銜接可不考慮落差,三、排水溝縱斷面圖繪制,縱斷面圖的繪制步驟選擇適當?shù)目v橫比例尺繪制地面高程線；繪出日常水位

17、線H日；繪出溝底高程線（H日-h日或h通航養(yǎng)殖）；繪出最高水位線（溝底高程+h排澇或h滯澇） 若溝段需筑堤束水，則應繪出堤頂高程線,三、排水溝縱斷面圖繪制,縱斷面圖的繪制步驟填寫挖深、比降、沿溝匯入點水位、承泄區(qū)水位標示沿溝匯入點位置、建筑物位置、類型等,注意：（1）排水溝縱斷面圖上樁號從溝出口處起算（2）水位線和溝底高程線由右向左傾斜,某地夏季雨后地下水上升至地面，溝間地下水面線較平緩，接近四次拋物曲線。為控制地下

18、水位，開挖排水明溝，溝深1.80m,溝中水深0.20m,地下不透水層埋深11.60m,土壤滲透系數(shù)k=0.50m/d,給水度μ=0.05，如果要求在雨后7天內地下水位下降0.70m和0.90m時，問排水溝的間距應分別為多大?（排水溝溝底寬0.4m，邊坡系數(shù)m=1),作業(yè),結 束,,,,,,,毛渠、輸水壟溝兩用的田間渠系,輸水壟溝兩用的田間渠系,,,,,,,只設毛溝的田間排水網(wǎng),設有毛溝和小溝的田間排水,,,,,,“深溝密網(wǎng)“式布置示意圖

19、深度：0.3~0.4m或0.6~0.7m寬度：10~15cm,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,田埂,圍溝,豎溝,橫溝,壟溝,,,,,,,1——開挖排水溝c以前Ⅰ-Ⅰ斷面處的排水過程線2——開挖排水溝c以前Ⅰ-Ⅰ斷面處的排水過程線,,,,,江蘇、安徽地區(qū)最末一級固定排水溝規(guī)格,,,,,,,,,,,無排水溝,有排水溝,地下水位,時間,,,,,,,地面,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

20、,,,L,L’,,,,,D’,D,,,,,,,,,ΔH,,,,S,,,,,,,Δh,,,,,,,,,D,,S,,,,,,,ΔH,Δh,,,,,,,,,,防漬排水溝溝深與間距經(jīng)驗數(shù)據(jù),,,,,,,脫鹽或防鹽堿地區(qū)的排水溝溝深與間距經(jīng)驗數(shù)據(jù)（單位m）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,h1,,,,,,,,,,,,,,h0,,,,H,,不透水層,土壤滲透系數(shù)為k,D,L,,t時段內地下水位降低h0-h1求排水溝間距L,,,,,,,b,,,,

21、h,一般平原地區(qū)取值范圍： 干溝1/6000~1/20000 支溝1/4000~1/10000 斗溝1/2000~1/5000 農(nóng)溝1/1000~1/2000,土質排水溝邊坡系數(shù)（P242 8-9),適用：開挖深度不超過5m，水深不超過3m的土質溝道。,排水溝允許不沖流速表（P242 8-8),通航要求的水深和底寬（P243 8-10）,,,,,,,,,排漬水位或