第七章 田間排水系統(tǒng)

1、第七章 田間排水,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng),第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),第四節(jié) 田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu),第五節(jié) 豎井排水,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,一、農(nóng)田對除澇排水的要求,二、農(nóng)田對防漬排水的要求,三、防止土壤鹽堿化和改良鹽堿土對農(nóng)田排水的要求,四、農(nóng)業(yè)耕作條件對農(nóng)田排水的要求,一、農(nóng)田對除澇排水的要求,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,淹水時間,淹水深度,,,

2、淹水深度0.3m,淹水深度0.5m,二、農(nóng)田對防漬排水的要求,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,土壤含水率過高,地下水位過高,不同的作物不同的生長季節(jié)對地下水位有不同的要求,水稻對地下水位也有一定的要求,二、農(nóng)田對防漬排水的要求,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,降雨后允許地下水位有短暫的上升，但上升高度和持續(xù)時間不能超過一定的限度,二、農(nóng)田對防漬排水的要求,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,,,,,30cm,作物產(chǎn)量不僅受一次降雨后地

3、下水位上升的影響，也與在一定季節(jié)超過某一地下水位高度的持續(xù)時間有關(guān)。,SEWx 一定統(tǒng)計期內(nèi)地下水位埋深超過某一限定深度x的累積值。SEW30,,,,,,,,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,三、防止土壤鹽堿化和改良鹽堿土對農(nóng)田排水的要求,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,土壤鹽堿化的原因,氣象條件,土壤鹽分,地下水位及含鹽量,土質(zhì),三、防止土壤鹽堿化和改良鹽堿土對農(nóng)田排水的要求,北方地區(qū)采用的地下水臨界深度（單位：m）,第一節(jié) 農(nóng)

4、作物對農(nóng)田排水的要求,在一定的自然條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施條件下，為保證土壤不產(chǎn)生鹽堿化和作物不受鹽害所要求保持的地下水最小埋藏深度——地下水臨界深度,三、防止土壤鹽堿化和改良鹽堿土對農(nóng)田排水的要求,第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求,四、農(nóng)業(yè)耕作條件對農(nóng)田排水的要求,履帶式農(nóng)業(yè)機(jī)械：0.4-0.5m,輪式農(nóng)業(yè)機(jī)械:0.5-0.6,機(jī)械耕作要求的地下水最小埋深,農(nóng)業(yè)耕作要求的根系吸水層土壤含水率: 小于田間持水率的60-70%,第二節(jié) 排

5、除地面水的水平排水系統(tǒng),一、田面降雨徑流過程,二、田間排水溝間距,第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,大田蓄水,地表排水,旱地大田蓄水,第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng),地下水面以上的土層蓄水,補(bǔ)充地下水,大田蓄水能力,田塊內(nèi)部攔蓄雨水的能力,降雨前地下水埋深,降雨后地下水允許上升高度,第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng),第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng),一、田面降雨徑流過程,,,,,,二、田間排水溝間距

6、,第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng),排澇要求的田間排水溝間距要滿足允許淹水深度和允許淹水時間的要求。,一般以允許淹水時間作為主要設(shè)計依據(jù)，以大田蓄水能力校核淹水歷時。,降雨歷時,允許淹水時間(地面排水時間),北方地區(qū):,農(nóng)溝:150-400m,毛溝:30-50m,南方地區(qū):,農(nóng)溝:100-200m,實際生產(chǎn)中,田間排水溝間距要同時考慮除澇、排漬、防治鹽堿化和機(jī)耕的要求確定,第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng),第三節(jié) 控制地下水位的

7、水平排水系統(tǒng),一、排水溝對地下水位的調(diào)控作用,二、控制地下水位要求的排水溝（管）的深度和間距,三、控制水田滲漏量要求的排水溝（管）的間距,,,,,,,,,,,,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),一、排水溝對地下水位的調(diào)控作用,,,,無排水時,有排水時,田間排水溝在降雨過程中可以減少地下水位的上升，雨停后又可以加速地下水的排除和地下水位的回落,,二、控制地下水位要求的排水溝（管）的深度和間距,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),滿足

8、一定排水要求的排水溝深度和間距有著密切的關(guān)系,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),設(shè)計農(nóng)溝時，一般先根據(jù)作物要求的地下水埋深、農(nóng)溝邊坡穩(wěn)定條件、施工難易等初步確定農(nóng)溝深度，再確定相應(yīng)的間距,排水溝的間距與土層的導(dǎo)壓系數(shù)有很密切的關(guān)系,一般通過試驗或經(jīng)驗確定，也可通過計算確定,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),控制地下水位的田間排水溝間距,南方排水暗管埋深與間距經(jīng)驗數(shù)值,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),鹽堿化地區(qū)末級排水溝的

9、溝深和間距,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),排水溝間距的計算,不透水層位于有限深時,恒定流計算公式,非恒定流計算公式,不透水層位于無限深時,恒定流計算公式,非恒定流計算公式,,不透水層位于有限深時,地下水運動基本方程的推導(dǎo),,,,q,dx地段dt時間內(nèi)水量平衡,,地下水非穩(wěn)定流 運動基本方程,導(dǎo)壓系數(shù)（水位傳導(dǎo)系數(shù)）,恒定流計算公式,,,,,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),恒定流情況下的求解,基本方程,邊界條件,,第三節(jié)

10、 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),完整溝的排水溝間距,非完整溝的間距,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),非完整溝的間距,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),,非完整溝修正系數(shù),第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),明溝水面寬或暗管直徑,非完整溝的間距,,非恒定流計算公式,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),,一次降雨后地下水位回落過程的非恒定流計算,非恒定流計算公式,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),,,初始條件,邊界條件,

11、基本方程,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),非恒定流方程的解,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),排水溝中間點，,非恒定流條件下完整溝的間距,非完整溝的情況下，用非完整溝修正系數(shù)修正,,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),不透水層位于無限深時,恒定流基本方程,速度勢,,,,,,,,,,,,,L/2,hc,y,ε,在有均勻入滲強(qiáng)度ε的情況下，有,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),兩溝中間一點地下水位與溝水位差,明溝水面寬或

12、暗管直徑,不透水層無限深，恒定流情況下的排水溝間距,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),非恒定流計算公式,采用變換瞬時穩(wěn)定過程的方法推求,任一時間的地下水面和排水流量近似地按穩(wěn)定流考慮，則dt時段內(nèi)排水流量與地下水位下降值dh之間有：,,,,,,L,h,h,ε,,,,,,,,,,h0,dh,,,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),不透水層無限深，非恒定流情況下的排水溝間距,,,,L,h,ε,,,,,,,,,,h0,h1,第三節(jié) 控

13、制地下水位的水平排水系統(tǒng),三、控制水田滲漏量要求的排水溝（管）的間距,水稻的正常生長需要一定的滲漏強(qiáng)度,排水溝的深度和間距必須根據(jù)所要求的入滲強(qiáng)度確定。,鹽堿地的沖洗需要一定的入滲強(qiáng)度,水田暗管排水情況,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),田面各點的入滲強(qiáng)度,入滲點與暗管中心的距離,,,,L,,,,M,,,D,,,,,d,,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),暗管埋深,暗管直徑,平均入滲強(qiáng)度,田面水層與暗管水頭差,水田暗管排水情況

14、,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),暗管中心線（x=0）的入滲強(qiáng)度,暗管間地段中心（x=L/2）的入滲強(qiáng)度,明溝沖洗排水情況,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),與明溝不同距離x處的入滲強(qiáng)度,明溝沖洗排水情況,溝邊（x=0）的入滲強(qiáng)度,兩溝中間點（x=L/2）處的入滲強(qiáng)度,第三節(jié) 控制地下水位的水平排水系統(tǒng),第四節(jié) 田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu),一、田間明溝排水系統(tǒng),二、地下暗管排水系統(tǒng),三、鼠道排水,第四節(jié) 田間排水系統(tǒng)的布置

15、與結(jié)構(gòu),一、田間明溝排水系統(tǒng),地下水埋深較大，無控制地下水位和防漬要求時，控制地下水和排除地面水的任務(wù)均由農(nóng)溝承擔(dān)；田間排水溝主要起排澇作用；田間灌排溝渠可以全部或部分結(jié)合。,,,,,,,,斗渠,斗溝,農(nóng) 渠,農(nóng) 渠,農(nóng) 溝,農(nóng) 溝,毛渠,毛渠,毛溝,輸水壟溝,輸水壟溝,在土質(zhì)粘重的地區(qū)，控制地下水位要求的排水溝間距較小，除農(nóng)溝外，田間尚需有1-2級排水溝。,當(dāng)末級排水溝間距為100-150m時，設(shè)一級田間排水溝（毛溝）。,當(dāng)末

16、級排水溝間距為30-50m時，設(shè)二級田間排水溝（毛溝、小溝）。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,斗 渠,斗 渠,農(nóng)渠,斗 溝,斗 溝,400-800,100-150,100-150,300-500,300-500,30-50,農(nóng)渠,農(nóng)溝,農(nóng)溝,毛渠,毛溝,毛溝,毛渠,輸水壟溝,小溝,輸水壟溝,第四節(jié) 田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu),二、地下暗管排水系統(tǒng),明溝排水：易坍塌、易淤積、易生雜草,當(dāng)排水溝間距較小時，大量占用

17、耕地，嚴(yán)重影響機(jī)耕,暗管排水系統(tǒng)的組成,,,,,,,排水溝,田埂,集水管（溝）,吸水暗管,,,檢查井,集水井,暗管排水系統(tǒng)的布置形式,直角正交,銳角斜交,不規(guī)則布置,暗管的類型,當(dāng)?shù)夭牧瞎懿?瓦管,石屑水泥管,水泥土管,陶管,塑料管,第四節(jié) 田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu),三、鼠道排水,在田面以下用特殊設(shè)備形成的一種無襯砌的地下排水通道。,適用于土質(zhì)粘重的地區(qū)。否則容易坍塌。,投資省、用工少、見效快、效益高。,第五節(jié) 豎井排水,一、豎井排

18、水的作用,二、豎井的規(guī)劃布置,第五節(jié) 豎井排水,一、豎井排水的作用,,,原地下水位,靜水位降,動水位降,第五節(jié) 豎井排水,一、豎井排水的作用,降低地下水位，防止土壤返鹽,騰空地下庫容用以除澇防漬,促進(jìn)土壤脫鹽和地下水淡化,第五節(jié) 豎井排水,二、豎井的規(guī)劃布置,L,L,第五節(jié) 豎井排水,局部地區(qū)豎井排水,豎井抽出的水，一部分來自抽水區(qū)外的側(cè)向補(bǔ)給,各井對地下水下降的影響范圍不同，對某一點地下水下降的影響也不同,第i口井抽水引起的水