第七章 田间排水系统.ppt

第七章田间排水,第一节农作物对农田排水的要求,第二节排除地面水的水平排水系统,第三节控制地下水位的水平排水系统,第四节田间排水系统的布置与结构,第五节竖井排水,第一节农作物对农田排水的要求,一、农田对除涝排水的要求,二、农田对防渍排水的要求,三、防止土壤盐碱化和改良盐碱土对农田排水的要求,四、农业耕作条件对农田排水的要求,一、农田对除涝排水的要求,第一节农作物对农田排水的要求,淹水时间,淹水深度,,,淹水深度0.3m,淹水深度0.5m,二、农田对防渍排水的要求,第一节农作物对农田排水的要求,土壤含水率过高,地下水位过高,不同的作物不同的生长季节对地下水位有不同的要求,水稻对地下水位也有一定的要求,二、农田对防渍排水的要求,第一节农作物对农田排水的要求,降雨后允许地下水位有短暂的上升，但上升高度和持续时间不能超过一定的限度,二、农田对防渍排水的要求,第一节农作物对农田排水的要求,,,,,30cm,作物产量不仅受一次降雨后地下水位上升的影响，也与在一定季节超过某一地下水位高度的持续时间有关。,SEWx一定统计期内地下水位埋深超过某一限定深度x的累积值。SEW30,,,,,,,,第一节农作物对农田排水的要求,三、防止土壤盐碱化和改良盐碱土对农田排水的要求,第一节农作物对农田排水的要求,土壤盐碱化的原因,气象条件,土壤盐分,地下水位及含盐量,土质,三、防止土壤盐碱化和改良盐碱土对农田排水的要求,北方地区采用的地下水临界深度（单位m）,第一节农作物对农田排水的要求,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,三、防止土壤盐碱化和改良盐碱土对农田排水的要求,第一节农作物对农田排水的要求,四、农业耕作条件对农田排水的要求,履带式农业机械0.4-0.5m,轮式农业机械0.5-0.6,机械耕作要求的地下水最小埋深,农业耕作要求的根系吸水层土壤含水率小于田间持水率的60-70,第二节排除地面水的水平排水系统,一、田面降雨径流过程,二、田间排水沟间距,第二节排除地面水的水平排水系统,,,,,,,,,,,,,,大田蓄水,地表排水,旱地大田蓄水,第二节排除地面水的水平排水系统,地下水面以上的土层蓄水,补充地下水,大田蓄水能力,田块内部拦蓄雨水的能力,降雨前地下水埋深,降雨后地下水允许上升高度,第二节排除地面水的水平排水系统,第二节排除地面水的水平排水系统,一、田面降雨径流过程,,,,,,二、田间排水沟间距,第二节排除地面水的水平排水系统,排涝要求的田间排水沟间距要满足允许淹水深度和允许淹水时间的要求。,一般以允许淹水时间作为主要设计依据，以大田蓄水能力校核淹水历时。,降雨历时,允许淹水时间地面排水时间,北方地区,农沟150-400m,毛沟30-50m,南方地区,农沟100-200m,实际生产中,田间排水沟间距要同时考虑除涝、排渍、防治盐碱化和机耕的要求确定,第二节排除地面水的水平排水系统,第三节控制地下水位的水平排水系统,一、排水沟对地下水位的调控作用,二、控制地下水位要求的排水沟（管）的深度和间距,三、控制水田渗漏量要求的排水沟（管）的间距,,,,,,,,,,,,第三节控制地下水位的水平排水系统,一、排水沟对地下水位的调控作用,,,,无排水时,有排水时,田间排水沟在降雨过程中可以减少地下水位的上升，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沟（管）的深度和间距,第三节控制地下水位的水平排水系统,满足一定排水要求的排水沟深度和间距有着密切的关系,第三节控制地下水位的水平排水系统,设计农沟时，一般先根据作物要求的地下水埋深、农沟边坡稳定条件、施工难易等初步确定农沟深度，再确定相应的间距,排水沟的间距与土层的导压系数有很密切的关系,一般通过试验或经验确定，也可通过计算确定,第三节控制地下水位的水平排水系统,控制地下水位的田间排水沟间距,南方排水暗管埋深与间距经验数值,第三节控制地下水位的水平排水系统,盐碱化地区末级排水沟的沟深和间距,第三节控制地下水位的水平排水系统,排水沟间距的计算,不透水层位于有限深时,恒定流计算公式,非恒定流计算公式,不透水层位于无限深时,恒定流计算公式,非恒定流计算公式,,不透水层位于有限深时,地下水运动基本方程的推导,,,,q,dx地段dt时间内水量平衡,,地下水非稳定流运动基本方程,导压系数（水位传导系数）,恒定流计算公式,,,,,第三节控制地下水位的水平排水系统,恒定流情况下的求解,基本方程,边界条件,,第三节控制地下水位的水平排水系统,完整沟的排水沟间距,非完整沟的间距,第三节控制地下水位的水平排水系统,非完整沟的间距,第三节控制地下水位的水平排水系统,,非完整沟修正系数,第三节控制地下水位的水平排水系统,明沟水面宽或暗管直径,非完整沟的间距,,非恒定流计算公式,第三节控制地下水位的水平排水系统,,一次降雨后地下水位回落过程的非恒定流计算,非恒定流计算公式,第三节控制地下水位的水平排水系统,,,初始条件,边界条件,基本方程,第三节控制地下水位的水平排水系统,非恒定流方程的解,第三节控制地下水位的水平排水系统,排水沟中间点，,非恒定流条件下完整沟的间距,非完整沟的情况下，用非完整沟修正系数修正,,第三节控制地下水位的水平排水系统,不透水层位于无限深时,恒定流基本方程,速度势,,,,,,,,,,,,,L/2,hc,y,ε,在有均匀入渗强度ε的情况下，有,第三节控制地下水位的水平排水系统,两沟中间一点地下水位与沟水位差,明沟水面宽或暗管直径,不透水层无限深，恒定流情况下的排水沟间距,第三节控制地下水位的水平排水系统,非恒定流计算公式,采用变换瞬时稳定过程的方法推求,任一时间的地下水面和排水流量近似地按稳定流考虑，则dt时段内排水流量与地下水位下降值dh之间有,,,,,,L,h,h,ε,,,,,,,,,,h0,dh,,,第三节控制地下水位的水平排水系统,不透水层无限深，非恒定流情况下的排水沟间距,,,,L,h,ε,,,,,,,,,,h0,h1,第三节控制地下水位的水平排水系统,三、控制水田渗漏量要求的排水沟（管）的间距,水稻的正常生长需要一定的渗漏强度,排水沟的深度和间距必须根据所要求的入渗强度确定。,盐碱地的冲洗需要一定的入渗强度,水田暗管排水情况,第三节控制地下水位的水平排水系统,田面各点的入渗强度,入渗点与暗管中心的距离,,,,L,,,,M,,,D,,,,,d,,第三节控制地下水位的水平排水系统,暗管埋深,暗管直径,平均入渗强度,田面水层与暗管水头差,水田暗管排水情况,第三节控制地下水位的水平排水系统,暗管中心线（x0）的入渗强度,暗管间地段中心（xL/2）的入渗强度,明沟冲洗排水情况,第三节控制地下水位的水平排水系统,与明沟不同距离x处的入渗强度,明沟冲洗排水情况,沟边（x0）的入渗强度,两沟中间点（xL/2）处的入渗强度,第三节控制地下水位的水平排水系统,第四节田间排水系统的布置与结构,一、田间明沟排水系统,二、地下暗管排水系统,三、鼠道排水,第四节田间排水系统的布置与结构,一、田间明沟排水系统,地下水埋深较大，无控制地下水位和防渍要求时，控制地下水和排除地面水的任务均由农沟承担；田间排水沟主要起排涝作用；田间灌排沟渠可以全部或部分结合。,,,,,,,,斗渠,斗沟,农渠,农渠,农沟,农沟,毛渠,毛渠,毛沟,输水垄沟,输水垄沟,在土质粘重的地区，控制地下水位要求的排水沟间距较小，除农沟外，田间尚需有1-2级排水沟。,当末级排水沟间距为100-150m时，设一级田间排水沟（毛沟）。,当末级排水沟间距为30-50m时，设二级田间排水沟（毛沟、小沟）。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,斗渠,斗渠,农渠,斗沟,斗沟,400-800,100-150,100-150,300-500,300-500,30-50,农渠,农沟,农沟,毛渠,毛沟,毛沟,毛渠,输水垄沟,小沟,输水垄沟,第四节田间排水系统的布置与结构,二、地下暗管排水系统,明沟排水易坍塌、易淤积、易生杂草,当排水沟间距较小时，大量占用耕地，严重影响机耕,暗管排水系统的组成,,,,,,,排水沟,田埂,集水管（沟）,吸水暗管,,,检查井,集水井,暗管排水系统的布置形式,直角正交,锐角斜交,不规则布置,暗管的类型,当地材料管材,瓦管,石屑水泥管,水泥土管,陶管,塑料管,第四节田间排水系统的布置与结构,三、鼠道排水,在田面以下用特殊设备形成的一种无衬砌的地下排水通道。,适用于土质粘重的地区。否则容易坍塌。,投资省、用工少、见效快、效益高。,第五节竖井排水,一、竖井排水的作用,二、竖井的规划布置,第五节竖井排水,一、竖井排水的作用,,,原地下水位,静水位降,动水位降,第五节竖井排水,一、竖井排水的作用,降低地下水位，防止土壤返盐,腾空地下库容用以除涝防渍,促进土壤脱盐和地下水淡化,第五节竖井排水,二、竖井的规划布置,L,L,第五节竖井排水,局部地区竖井排水,竖井抽出的水，一部分来自抽水区外的侧向补给,各井对地下水下降的影响范围不同，对某一点地下水下降的影响也不同,第i口井抽水引起的水位降深,第i口井与计算点的距离,第五节竖井排水,大面积均匀布井,外区补给微弱，每口井的控制面积相同，每个水井控制区可单独考虑,无侧向补给情况下因井排而引起的平均水位降或静水位降,因水量向抽水井汇集引起的动水位与平均水位的差值,两井中间点（rR处）,正三角形布置时的井距,