第三章：灌溉系统规划设计《灌溉排水工程学》教学用课件
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灌溉系统PPT课件
1/9/2020
47
知识点回顾 Review
圩垸型灌区
1/9/2020
渠系布置： 以排为主，兼顾灌溉； 一般提排提灌，少有自流排灌
48
知识点回顾 Review
（1）灌溉渠道系统中渠道等级划分为： （2）圩垸型灌区渠道布置特点是： （3）田间排灌沟渠布置形式有：
1/9/2020
49
知识点回顾 Review
拦 河 坝
系
统
进水闸 节制闸
干
渠
斗渠 支
斗沟
灌溉系统
农渠
干渠、支渠、斗渠、农
渠、（毛渠）
排水系统
干沟、支沟、斗沟、农
1/9/2020 沟、（毛沟）
支渠 农沟
沟
容
泄
区
干
沟 泄水1闸4
第一节 灌溉渠系规划
规划原则
干支渠的规划布置（输水系统）
斗农渠的规划布置（田间渠系）
渠系建筑物的规划布置
渠线规划步骤
1/9/2020
水库
河
支渠沿分水岭 1/9/2020
山塘
流
21
干支渠的规划布置
水库
河
1/9/2020 干渠垂直等高线
山塘
流
22
干支渠的规划布置
（二）平原型灌区
1/9/2020地形特点：河地形开阔平坦;
耕地集中，面积较大
流
山前平原： 靠近山麓，地势较高，排水条件好；
冲积平原：位于河流中下游平原坡水地区，地面坡度 平缓，地下水位较高。
（一）山区、丘陵区灌区
水库
地形特点： 地形复杂，岗冲交错，坡度较陡
河 地面高程较高 耕地分散，很少有大片集中耕地
第三章：灌溉系统规划设计《灌溉排水工程学》教学用课件
有坝取水 有河流地区
抽水取水
水库取水
无坝取水
有坝取水 抽水取水
（1）无坝取水：灌区附近的河流水源丰富，河道枯水期
的水位和流量均能满足灌溉要求时，可在河岸上选择适宜
的地点作为取水口，修建取水建筑物，从河流侧面引水。
优点：工程简单、投资省、施工易、工期短、收效快；
缺点：不能控制河道水位，常受河水涨落、泥沙运动以及
无坝取水口 布置平面图
①河槽主流在凹岸； ②弯道处横向环流使其表层为清流； ③避开凹岸水流顶冲取水口。
横向环流：
引水角，即引水渠轴线与河道水流所形成的夹角，应为锐 角，通常采用30~45 °。 若灌区位置及地形条件限制，无法把渠首布置在凹岸而必 须放在凸岸时，可把渠首放在凸岸中点的偏上游处。
无 进水闸：控制入渠流量 坝 渠 首 冲沙闸：冲走淤积在进水闸前的泥沙 的 组 成 导流堤：平时导流引水、防沙，枯水期截断水流
灌溉设计保证率的选定，将影响工程建筑物的规模、灌溉 面积、工程建设的投资。其选取太高或过低都是不太经济 的，应选定一个经济效益最优的保证率作为设计标准。
一般灌溉工程是根据当地水文条件和作物种植状况选 用灌溉设计保证率。
2、抗旱天数 抗旱天数是指农作物生长期间遇到连续干旱时，灌溉设施 能确保用水要求的天数。其反映了灌溉工程的抗旱能力。 抗旱天数的两种统计方法： ①连续无雨日数，即雨量小于2mm或3mm的天数； ②连续无透雨日数，即两次透雨的间隔天数。 确定抗旱天数时应进行经济比较： 抗旱天数过高，抗旱能力强，但工程规模大，投资多； 抗早天数过低，工程规模小，投资少，农作物易受旱灾。 合适的抗旱天数，要根据当地水资源条件、作物种类及经 济状况来确定。
二、灌溉取水方式 1、河流水源的取水：天然河道的水位、流量和含沙量等 随时间变化大，难以满足农田灌溉的需求。故必须修建用 以调节水源状况的的综合取水建筑物，即取水枢纽。取水 枢纽位于灌溉渠道的首部，故又称渠首工程。
抽水取水
水库取水
无坝取水
有坝取水 抽水取水
（1）无坝取水：灌区附近的河流水源丰富，河道枯水期
的水位和流量均能满足灌溉要求时，可在河岸上选择适宜
的地点作为取水口，修建取水建筑物，从河流侧面引水。
优点：工程简单、投资省、施工易、工期短、收效快；
缺点：不能控制河道水位，常受河水涨落、泥沙运动以及
无坝取水口 布置平面图
①河槽主流在凹岸； ②弯道处横向环流使其表层为清流； ③避开凹岸水流顶冲取水口。
横向环流：
引水角，即引水渠轴线与河道水流所形成的夹角，应为锐 角，通常采用30~45 °。 若灌区位置及地形条件限制，无法把渠首布置在凹岸而必 须放在凸岸时，可把渠首放在凸岸中点的偏上游处。
无 进水闸：控制入渠流量 坝 渠 首 冲沙闸：冲走淤积在进水闸前的泥沙 的 组 成 导流堤：平时导流引水、防沙，枯水期截断水流
灌溉设计保证率的选定，将影响工程建筑物的规模、灌溉 面积、工程建设的投资。其选取太高或过低都是不太经济 的，应选定一个经济效益最优的保证率作为设计标准。
一般灌溉工程是根据当地水文条件和作物种植状况选 用灌溉设计保证率。
2、抗旱天数 抗旱天数是指农作物生长期间遇到连续干旱时，灌溉设施 能确保用水要求的天数。其反映了灌溉工程的抗旱能力。 抗旱天数的两种统计方法： ①连续无雨日数，即雨量小于2mm或3mm的天数； ②连续无透雨日数，即两次透雨的间隔天数。 确定抗旱天数时应进行经济比较： 抗旱天数过高，抗旱能力强，但工程规模大，投资多； 抗早天数过低，工程规模小，投资少，农作物易受旱灾。 合适的抗旱天数，要根据当地水资源条件、作物种类及经 济状况来确定。
二、灌溉取水方式 1、河流水源的取水：天然河道的水位、流量和含沙量等 随时间变化大，难以满足农田灌溉的需求。故必须修建用 以调节水源状况的的综合取水建筑物，即取水枢纽。取水 枢纽位于灌溉渠道的首部，故又称渠首工程。
《设施灌溉系统设计》PPT课件
16
1、支管、毛管布置
田间支管、毛管的布置主要是根据作物或树木 的种植方向、田块大小、地形特点确定，
确定布置方案时可与干管的布置相结合，确定 其布置形式。
成龄的矮化密植果树，在确定支、毛管布置形 式时，管道的铺设时受树体的限制，毛管铺设 时，因施工人员要不断地穿梭于果树之间，因 而设计时应将施工过程作为一个影响因素加以 考虑
水泵的变频调速技术与自动化控制设备相结合， 会使微灌系统的操作管理更简单方便。
25
5、过滤器的选择
过滤器的选择是滴灌系统的关键所在 （1）过滤器主要是用来过滤水中的粉粒、砂粒和水藻，
和少量的有机质，但有机质含量和藻类过多时，过滤效 果较差。过滤器能否有效发挥作用，关系着灌水器能否 正常运行。 (2) 如果过滤器选择不当，造成的后果可能是滴头堵塞， 或者过滤器易被堵塞，导致系统流量不能满足灌溉，增 加过滤器的清洗次数，给管理带来诸多不便。 (3)过滤器的选择根据水源的水质情况和滴头对水质处理的 要求，选择适宜的过滤器，必要时采用不同类型的
PK的2O
含量较高，是引起微灌系
统堵塞得主要原因。
沙土 指颗粒大小在2~50μm范围内的土壤颗粒
淤泥 指颗粒大小在50~2000μm范围内的土壤颗粒。
黏土 指颗粒大小在2μm的土壤颗粒。
20
（2）微生物繁殖
静止的水源如蓄电池、塘坝、小水库中的各类藻类、 真菌、微生物等的大量繁殖也是导致微灌系统堵塞得 主要因素。
（3）化学沉淀
在我国北方大部分地区，水源水质硬度大，钙、镁离子 含量高，在毛管和灌水器内会产生沉淀而堵塞系统。 镁和铁的硫化物或金属的氢氧化物在毛管和微灌水器 内可以消除水锈或水垢而引起堵塞，尤其是通过微灌 系统施肥时，有可能会引起化学反应而形成沉淀，造 成堵塞。
1、支管、毛管布置
田间支管、毛管的布置主要是根据作物或树木 的种植方向、田块大小、地形特点确定，
确定布置方案时可与干管的布置相结合，确定 其布置形式。
成龄的矮化密植果树，在确定支、毛管布置形 式时，管道的铺设时受树体的限制，毛管铺设 时，因施工人员要不断地穿梭于果树之间，因 而设计时应将施工过程作为一个影响因素加以 考虑
水泵的变频调速技术与自动化控制设备相结合， 会使微灌系统的操作管理更简单方便。
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5、过滤器的选择
过滤器的选择是滴灌系统的关键所在 （1）过滤器主要是用来过滤水中的粉粒、砂粒和水藻，
和少量的有机质，但有机质含量和藻类过多时，过滤效 果较差。过滤器能否有效发挥作用，关系着灌水器能否 正常运行。 (2) 如果过滤器选择不当，造成的后果可能是滴头堵塞， 或者过滤器易被堵塞，导致系统流量不能满足灌溉，增 加过滤器的清洗次数，给管理带来诸多不便。 (3)过滤器的选择根据水源的水质情况和滴头对水质处理的 要求，选择适宜的过滤器，必要时采用不同类型的
PK的2O
含量较高，是引起微灌系
统堵塞得主要原因。
沙土 指颗粒大小在2~50μm范围内的土壤颗粒
淤泥 指颗粒大小在50~2000μm范围内的土壤颗粒。
黏土 指颗粒大小在2μm的土壤颗粒。
20
（2）微生物繁殖
静止的水源如蓄电池、塘坝、小水库中的各类藻类、 真菌、微生物等的大量繁殖也是导致微灌系统堵塞得 主要因素。
（3）化学沉淀
在我国北方大部分地区，水源水质硬度大，钙、镁离子 含量高，在毛管和灌水器内会产生沉淀而堵塞系统。 镁和铁的硫化物或金属的氢氧化物在毛管和微灌水器 内可以消除水锈或水垢而引起堵塞，尤其是通过微灌 系统施肥时，有可能会引起化学反应而形成沉淀，造 成堵塞。
第三章灌水技术第一节(资)
各种坡度均可， 水量较少 尤其适用于复 杂地形 平坦 较平坦 较平坦 水量缺乏 水量极其 缺乏 水量缺乏
各种灌水方法适用条件简表
各种灌水方法优缺点比较简表
灌水方法 水的 利用 率 灌水 均匀 性 不破 坏土 壤的 团粒 结构 对土 壤透 水性 的适 应性 对地 形的 适应 性 改变 空气 湿度 结合 施肥 结合 冲洗 盐碱 土 基建 与设 备投 资 平整 土地 的土 方工 程量 田间 工程 占地 能源 消耗 量 管理 用劳 力
1.微灌灌水方法：微灌是通过一套专门设备，将灌溉水加低 压或利用地形落差自压、过滤，并通过管道系统输水至末级 管道上的特殊灌水器，使水和溶于水中的化肥以较小的流量 均匀而又经常地、缓慢地湿润作物根系区附近的土壤表面或 地表下土壤。微灌法主要借毛细管作用，也有部分重力作用 湿润根系区附近局部范围的土体，所以又称局部灌溉法。微 灌法依细小水流由灌水器流出的方式不同，可分为滴灌法、 微喷灌法和涌泉灌法等多种类型。
点分布的均匀程度。
32
灌溉排水工程学 第三章 灌水方法与灌水技术
二．对灌水方法的基本要求
（2） 灌溉水的利用率高。应使灌溉水都保持在
作物可以吸收到的土壤里，能尽量减少发生地面
流失和深层渗漏，提高田间水利用系数(即灌水
效率)。
33
灌溉排水工程学 第三章 灌水方法与灌水技术
二．对灌水方法的基本要求
（3） 少破坏或不破坏土壤团粒结构，灌水后能
二．对灌水方法的基本要求 合理的灌水方法、灌水技术一般应满足下述基本要求：
（1）灌水均匀。能保证将水按拟定的灌水定额灌
到田间，而且使得每棵作物都可以得到相同的水量
。常以均匀系数来表示。
指应用灌水方法、灌水技术实施灌水后，田间灌溉水湿润作 物根系土壤区的均匀程度，或者田间灌溉水下渗湿润作物计 划湿润土层的均匀程度，或者表征为田间灌溉水在田面上各
灌溉排水工程学教学用课件
重力水：如地下水位高，停留在根系层 的重力水影响土壤的通气，这部分水称 为过剩水。
田间持水率：灌水两天后土壤所能保持的含水率，它是重力 水和毛管水、有效水分和过剩水分的分界线。
•灌溉排水工程学教学用
•2
二、作物生长对农田水分状况的要求
水对作物的生长的影响： （1）水是作为进行光合作用、制造有机物的原料； （2）水使作物保持正常、稳定状态； （3）水是作物营养元素、矿物质的载体； （4）水分是作物细胞原生质的重要成分； （5）水分可以调节作物体温。
（2）地下水补给条件下的蒸发 若地下水埋藏较浅，表土蒸发消耗的水分在毛管力的作
用下有地下水补给。如果外界蒸发力不随时间而变，土
壤水分蒸发强度与地下水向上补给的通量处于相对平衡
状态，就形成稳定蒸发。
•灌溉排水工程学教学用
•15
•灌溉排水工程学教学用
•16
四、土壤—植物—大气连续体水分运移 （SPAC）
参照作物需水量ET0：指的是土壤水分充足，地面完全
覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔(长、宽均在200m以 上)绿草地(高3~15cm)的蒸发蒸腾量。 参照作物需水量只受气象条件的影响。 目前采用的计算作物需水量方法，大致分为以下两步： 第一步：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参照
作物蒸发蒸腾量ET0 ；
（5）改善土壤性能
可将农田水分过多部分积蓄以用于灌溉。
•灌溉排水工程学教学用
•19
第二节 作物需水量与灌溉制度
一、作物需水量及影响因素
作物根系吸水，也称植株蒸腾①
农田水分消耗
植株间水分蒸发，也称棵间蒸发② 深层渗漏：旱作物
渗漏③ 田间渗漏：水稻
作物需水量：是指生长在大面积上的无病虫害作物，在最
田间持水率：灌水两天后土壤所能保持的含水率，它是重力 水和毛管水、有效水分和过剩水分的分界线。
•灌溉排水工程学教学用
•2
二、作物生长对农田水分状况的要求
水对作物的生长的影响： （1）水是作为进行光合作用、制造有机物的原料； （2）水使作物保持正常、稳定状态； （3）水是作物营养元素、矿物质的载体； （4）水分是作物细胞原生质的重要成分； （5）水分可以调节作物体温。
（2）地下水补给条件下的蒸发 若地下水埋藏较浅，表土蒸发消耗的水分在毛管力的作
用下有地下水补给。如果外界蒸发力不随时间而变，土
壤水分蒸发强度与地下水向上补给的通量处于相对平衡
状态，就形成稳定蒸发。
•灌溉排水工程学教学用
•15
•灌溉排水工程学教学用
•16
四、土壤—植物—大气连续体水分运移 （SPAC）
参照作物需水量ET0：指的是土壤水分充足，地面完全
覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔(长、宽均在200m以 上)绿草地(高3~15cm)的蒸发蒸腾量。 参照作物需水量只受气象条件的影响。 目前采用的计算作物需水量方法，大致分为以下两步： 第一步：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参照
作物蒸发蒸腾量ET0 ；
（5）改善土壤性能
可将农田水分过多部分积蓄以用于灌溉。
•灌溉排水工程学教学用
•19
第二节 作物需水量与灌溉制度
一、作物需水量及影响因素
作物根系吸水，也称植株蒸腾①
农田水分消耗
植株间水分蒸发，也称棵间蒸发② 深层渗漏：旱作物
渗漏③ 田间渗漏：水稻
作物需水量：是指生长在大面积上的无病虫害作物，在最
农田水利学第三章 灌溉系统规划设计--渠道设计
用于渠道堤定高程确定
返
灌溉系统规划设计
二、渠道 输水损失与相关系数 • 1.渠道损失 –蒸发、入渗和漏水； –自由入渗和顶托入渗。 • 2.渠道输水损失估算（经验公式）
A m 100 Qn
灌溉系统规划设计
A m Qn
σ-每公里渠道输水损失系数； A－土壤透水系数；m－透水指数；Qn－渠道净流量 – 渠道流量越大，损失比例越小 – 集中轮灌的依据。 • 渠道输水损失水量：Ql=σ*L*Qn – 若考虑地下水顶托或渠道防渗时，需乘修正系数或 折减系数。
灌溉系统规划设计
• 3）田间水利用系数
• 储存于计划湿润层中的水量与灌入田间的水量 之比。
– 与灌水方法和田间工程状况有关； – 是反映灌水技术水平的重要指标； • 4）灌溉水利用系数 •η
水＝η f×η
s
灌溉系统规划设计
三、渠道流量推算
• 1、渠道工作制度 • （1）续灌 –在一次灌水延续时间内，渠道连续输水 • 干渠、支渠多采用续灌 –优点： • 可以使得用水单位受益均匀 • 避免水量过于集中，减少渠道规模，便于组织 生产
灌溉系统规划设计
（二）渠道横断面设计
• 采用明渠均匀流公式； • 确定渠道的底宽、边坡系数、纵向坡度、堤顶 高度和宽度。
灌溉系统规划设计
发生最小流量时，如果下级渠道最小流量时水
位低于上级渠道水位，不需要节制闸，否则需 要节制闸抬高水位保证下游正常取水。 当最小流量过小时，可通过缩短灌水延续时间 的方法增加之。
返
3、加大流量
考虑其他因素可能出现的附加流量而将设计
流量适当扩大
灌溉面积扩大 种植结构调整 降雨径流
灌溉系统规划设计
灌溉管道系统的规划布置PPT课件
❖几 种 常 用 的 移 动 管 道 ： （1）铝合金管 （2）镀锌薄壁钢管 （3）塑料管 （4）胶管 （5）薄膜塑料管
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Hohai University
§本5 章灌主溉要管内容道：系统
1 灌溉管道系统的组成与分类 2 灌溉管道系统的规划布置 3 管道的种类及其规格
4 管道附件 5 管道系统的工作制度 6 管道灌溉系统的流量与压力推算 7 灌溉管道系统的结构设计
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Hohai University
§5.3 管道的种类及其规格
2 固定管道的种类及其适用范围
（1）水泥土管：适于缺少砂石的平原地区 （2）素混凝土管：尽量在现场附近浇制 （3）圬工涵管：一般承受50kPa以下内压 （4）石棉水泥管：承压600kPa以下
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Hohai University
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Hohai University
§5.2 灌溉管道系统的规划布置
1 水源工程的布置
水源工程包括取水、蓄水和供水建筑物和设施等。
首先研究有多少个可能被采用的水源，根据其水量、水位和水质情况，取 水的难易程度与灌区的相对位置等选定其中技术可行、工程简单且投资较少的作 为灌区水源。
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Hohai University
§5.2 灌溉管道系统的规划布置
管网布置的原则： 5）支管应尽量与作物种植和耕作方向一致。 6）尽量减少输水的水头损失。 7）应根据轮灌的要求设有适当的控制设备。
8）在管道起伏的高处应设排气装置，低处应设泄水装置。
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Hohai University
4 管道附件 5 管道系统的工作制度 6 管道系统的流量与压力推算 7 灌溉管道系统的结构设计
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§本5 章灌主溉要管内容道：系统
1 灌溉管道系统的组成与分类 2 灌溉管道系统的规划布置 3 管道的种类及其规格
4 管道附件 5 管道系统的工作制度 6 管道灌溉系统的流量与压力推算 7 灌溉管道系统的结构设计
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§5.3 管道的种类及其规格
2 固定管道的种类及其适用范围
（1）水泥土管：适于缺少砂石的平原地区 （2）素混凝土管：尽量在现场附近浇制 （3）圬工涵管：一般承受50kPa以下内压 （4）石棉水泥管：承压600kPa以下
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§5.2 灌溉管道系统的规划布置
1 水源工程的布置
水源工程包括取水、蓄水和供水建筑物和设施等。
首先研究有多少个可能被采用的水源，根据其水量、水位和水质情况，取 水的难易程度与灌区的相对位置等选定其中技术可行、工程简单且投资较少的作 为灌区水源。
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§5.2 灌溉管道系统的规划布置
管网布置的原则： 5）支管应尽量与作物种植和耕作方向一致。 6）尽量减少输水的水头损失。 7）应根据轮灌的要求设有适当的控制设备。
8）在管道起伏的高处应设排气装置，低处应设泄水装置。
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4 管道附件 5 管道系统的工作制度 6 管道系统的流量与压力推算 7 灌溉管道系统的结构设计
园林灌溉系统设计ppt-课件
*3.水源： 采用什么水？含什么杂质？流量是多少？压力是多少？
流量估算方法：Q=9πd2*V/104 式中: Q----估算流量(m3/h);d----管内径(mm);V----经济 流速(1..5~2.3m/s)。
4.气象资料:风速、光照（蒸发蒸腾量）。
5.地形及土壤类型：土壤的人渗能力与灌溉方式
园林灌溉系统设计
园林灌溉设计的过程一般包括以下几个步骤：
1. 收集信息（水源、电源、平面图）。 2. 确定植物的需水量及系统设计流量。 3．选择喷头类型，进行喷头布置。 4. 管路布置及轮灌组划分。 5．进行水力计算，确定管径和阀的尺寸。 6．水泵和过滤器选型。 7．控制器选型和配线。 8．完善设计图。
0.55
0.7
中国参考作物腾发量（ETO)-部分城市
地点 6 月 7 月 8 月 9 月 地点 6 月 7 月 8 月 9 月 上海 3.4 4.5 4.5 3.2 宁波 3.5 4.6 4.5 3.6 杭州 3.4 4.5 4.5 3.2 温州 3.5 4.6 4.5 3.6 南京 3.6 4.3 4.0 3.5 厦门 4.0 5.0 4.5 3.2 合肥 3.7 4.3 4.0 2.6 汕头 4.0 5.0 4.5 3.3 徐州 4.5 3.8 4.0 2.7 石家庄 5.5 4.1 3.5 2.6 济南 5.0 4.0 3.2 2.8 太原 5.5 4.5 3.5 2.6 郑州 6.0 4.7 4.5 3.0 天津 5.5 4.2 3.5 3.0 青岛 4.2 3.5 3.6 2.5 南昌 3.6 5.5 5.0 3.5 福州 3.9 5.0 4.0 3.5 武汉 4.1 5.0 4.5 3.2
不同的植物，需水量不一样，要分成不同区域，分别进 行计算。
灌溉渠道系统规划设计ppt课件
（一）设计类型 1、渠道已建成
已知：b，h，m，i，n，求渠道通过的流量
Q C Ri
2、求渠道通过建筑物时，改变纵坡，减少过 水断面积时，校核纵坡i 如渡槽等
3、已知Q，m，i，n，求b，h ，主要设计类 型
14
（二）采用试算法求渠道的横断面
已知：Q＝3m3/s，m＝1.5，n＝0.025（±渠），i＝1/1000
其中当 R＜1 米时，Y＝1.5 n ；当 R＞1 米时，Y＝1.3 n 。
n——粗糙系数，反映渠道护面材料粗糙程度 R——水力半径
RW X
X——湿周
矩形： X b 2h
梯形： X b 2h 1 m2 式中：b、h表示渠底净宽和渠道过水深度（米）。
n 和 R 均反映渠道过水能力的大小
11
3、最优水力断面
2）输水配水系统：
把渠道分为五个等级：总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠，其中， 总干渠、干渠、支渠输水；斗渠、农渠配水。
3）田间渠道系统：农渠、毛渠、灌水畦
通常是：干、支、斗、农、毛。大的有总干渠，较小的有灌水畦
4）排水泄水系统：干、支、斗、农、毛沟 2、分类：
从结构上分：明渠、暗渠 按建筑材料分：土渠、砖石砌渠、砼渠、水泥管 按开挖方式分：挖方渠道、填方渠道
第四章
灌溉渠道系统规划设计
1
第一节 灌溉渠道系统规划布置
一、任务
1、供水、引水、配水
要求：对水源供水状况进行调节
对水位、水量有控制，调节能力
控制流速，使渠道达到防冲，防淤
2
二、系统分类
1、组成： 1）水源和引水部分：
水源：水库、湖泊、河流、井、泵 建筑物：要求有调节、控制能力（闸、坝、抽水站）
21
已知：b，h，m，i，n，求渠道通过的流量
Q C Ri
2、求渠道通过建筑物时，改变纵坡，减少过 水断面积时，校核纵坡i 如渡槽等
3、已知Q，m，i，n，求b，h ，主要设计类 型
14
（二）采用试算法求渠道的横断面
已知：Q＝3m3/s，m＝1.5，n＝0.025（±渠），i＝1/1000
其中当 R＜1 米时，Y＝1.5 n ；当 R＞1 米时，Y＝1.3 n 。
n——粗糙系数，反映渠道护面材料粗糙程度 R——水力半径
RW X
X——湿周
矩形： X b 2h
梯形： X b 2h 1 m2 式中：b、h表示渠底净宽和渠道过水深度（米）。
n 和 R 均反映渠道过水能力的大小
11
3、最优水力断面
2）输水配水系统：
把渠道分为五个等级：总干渠、干渠、支渠、斗渠、农渠，其中， 总干渠、干渠、支渠输水；斗渠、农渠配水。
3）田间渠道系统：农渠、毛渠、灌水畦
通常是：干、支、斗、农、毛。大的有总干渠，较小的有灌水畦
4）排水泄水系统：干、支、斗、农、毛沟 2、分类：
从结构上分：明渠、暗渠 按建筑材料分：土渠、砖石砌渠、砼渠、水泥管 按开挖方式分：挖方渠道、填方渠道
第四章
灌溉渠道系统规划设计
1
第一节 灌溉渠道系统规划布置
一、任务
1、供水、引水、配水
要求：对水源供水状况进行调节
对水位、水量有控制，调节能力
控制流速，使渠道达到防冲，防淤
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二、系统分类
1、组成： 1）水源和引水部分：
水源：水库、湖泊、河流、井、泵 建筑物：要求有调节、控制能力（闸、坝、抽水站）
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灌溉排水工程学 ppt课件
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第二阶段：
开始于土壤含水率减少到θ=θk 时，由于土壤含水率降 低，土壤向上输送水分的能力减弱，土壤水分的蒸发强
度取决于大气蒸发力与土壤向上输送水分能力二者的制
约关系。该阶段的土壤水蒸发强度随含水率减小而逐渐
减小，所以称为蒸发强度递减阶段。
该阶段土壤蒸发强度ε由下式计算；
ε =（aθ+b）E0
重力水：如地下水位高，停留在根系层 的重力水影响土壤的通气，这部分水称 为过剩水。
田间持水率：灌水两天后土壤所能保持的含水率，它是重力 水和毛管水、有效水分和过剩水分的分界线。
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二、作物生长对农田水分状况的要求
水对作物的生长的影响： （1）水是作为进行光合作用、制造有机物的原料； （2）水使作物保持正常、稳定状态； （3）水是作物营养元素、矿物质的载体； （4）水分是作物细胞原生质的重要成分； （5）水分可以调节作物体温。
将实验资料I、t按时序求出i=△I／△t，取lg i及1g t，点
绘于双对数纸上，可拟合成一条直线，如图1—5所示。
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由于（lg i1-lg i2）/ （lg t1-lg t2）=-t gθ=-α 即α为拟合直线与横轴的夹角的正切值
拟和直线与纵轴的截距即为l g i1
则累积入渗量I与入渗时间t的关系
植物（P） 应用统一的能量指标“水势”来定量研究整个系统中各个 环节能量水平的变化：
式中：
C(h)=dθ／d h表示压力水头减少一个单位时，单位体积
土壤中所能释放出来的水体积，其量纲为[ L-1 ]，称为容
水度或比水容量，它是土壤水分特征曲线上的斜率。
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灌溉排水工程学实验版定稿PPT课件
.
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灌溉排水工程学实验
四、试验成果整理和分析
2）计算流量偏差系数
CV＝
s
_
×100％
q
式中 CV——流量偏差系数，％；
s——滴头出流量标准偏差；
_
q ——25个滴头的平均流量。
.
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灌溉排水工程学实验
四、试验成果整理和分析
2、灌水均匀度Cu的计算
根据每次测试结果，计算毛管上滴头出水量均匀系数，
.
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灌溉排水工程学实验 一、实验目的：
3 、学会测针使用方法及量水堰测流技术。 4、通过对输水渠道在不同流量（加大、设计及最小）情况 下不同水深（加大、设计及最小）的测试，加深对渠道横 断面设计原理的影响。 5、熟练运用明渠均匀流公式。利用测试数据和渠道的其他 已知设计参数（如流量Q，底宽b，边坡系数m，糙率n和 比降i等）对输引水渠道进行设计、校核。
灌溉排水工程学实验
水利与土木工程学院 Collage of Water Conservancy and
Civil Engineering
农业水利工程系 2020年4月
.
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灌溉排水工程学实验
教学目标
通过实验，使学生初步具有灌溉排水工程学的 基本知识和实验技能，掌握灌溉排水工程中灌 溉渠道实验设计和排水沟道实验设计等。
明渠均匀流公式是个高阶隐函数方程，含有渠道底宽b和水深h 两个未知数，不能直接求解。在实际设计中，常采用试算或图解 法求解。该公式表述如下：
QAC Ri
②
式中 Q ----- 渠道设计流量（m3/s）；
A ----- 渠道过水断面面积（m2），梯形断面渠道，；
R ----- 水力半径（m），，式中x为湿周，；
3《灌溉排水工程学》教学用课件-第三章
①粒径大于0.1mm，其不含有任何养分，而且极易沉淀淤 积在渠道中，故不允许引进渠道和送入田间。 ②粒径0.005~0.1mm的泥沙，粒径较大，可减轻土壤的粘 性，改良土壤结构，但肥分价值不高，可少量引入田间。 ③粒径小于0.005mm的泥沙，常具有一定的肥分，是很好 的肥源，应适量输入田间。但若引入田间过多，大量淤积 就可能会减弱土壤的透水性和通气状况。 引入灌溉渠道的河水含沙量不应大于渠道的输沙能力。
二、灌区总体布置 原则：根据旱、涝、洪、渍、碱综合治理和水土资源合理 利用的原则。 内容：设计灌区防洪工程、布置灌排渠系、选定灌溉方式 、规划灌区与居民点相关的设施并绘制灌区总体布置图。 1、灌区防洪 农田基本建设必须以确保灌区防洪安全为前提，灌区应按 照蓄泄兼顾和因地制宜的原则，做好防洪工程设计，并将 防洪工程纳入灌区的总体布置。 2、灌排渠系布置 灌溉和排水两者的布置应协调一致，满足灌和排的要求， 有效地控制地下水位，防止土壤盐碱化或沼泽化。
第三章 灌溉系统规划设计
第一节 灌区总体规划
基本任务： 论证建设农田灌溉设施的可行性，确定规划原则，通过技 术经济论证，选定最优规划方案，以达到重新调整当地水 资源在时间和空间的分布，改善农业生产条件的目的。
一、灌区总体规划的原则 （1）结合实际情况，根据灌溉水源的可供水量进行灌溉 工程的总体现划，力求单位水量达到最大的增产效益； （2）灌区总体布置应尽可能兼顾防洪、除涝、排渍、水 电、航运和工业、城市供水等各方面的要求； （3）按投资少、效益大的原则，选定灌溉工程方案； （4）灌区总体规划应考虑涉及到的各方面的问题； （5）灌区水资源的开发利用应符合全流域水利规划和保 护生态环境原则。
避免渠道淤沙的措施：
①控制灌溉水的含沙量； ②合理设计引水口；
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避免渠道淤沙的措施：
①控制灌溉水的含沙量； ②合理设计引水口；
③设置沉沙池；
④适当加大引水渠道坡降。
汛期引洪淤灌，将肥沃的浑水引入田间，改造土壤。
(2)灌溉水的盐类。主要是从含盐量和有害盐类的含量两方 面来考虑。灌溉水中可溶性盐类的总含量称矿化度。 矿化度<2g/L,一般对作物无害； 矿化度2~5g／L，须分析化验所含盐分的种类及其含量； 矿化度>5g/L的水，一般不宜灌溉。 允许矿化度的高低与土壤状况、盐类成分和农业技术及灌 水方法有关。灌溉水中无害盐类的含量不应超过允许的浓 度，更不可含对作物有害的盐类。以钠盐危害最大。
第二节 灌溉水源与取水方式
灌溉水源是指天然水资源中可用于灌溉的水体。 一、灌溉对水源的基本要求 在选择水源时，除考虑水源的位置应尽可能靠近灌区，其 地形、地质条件便于引水以外，还应考虑水源的水质、水 位和水量。 1、灌溉对水质的要求 所谓水质，主要指水的化学、物理性状，水中含有物的成 分及其含量。其主要包括含沙量、含盐量及水温等。灌溉 水应符合作物生长和发育的要求。还要兼顾人畜饮用以及 鱼类生长的要求。 （1）灌溉水的泥沙。灌溉对水中泥沙的要求主要指泥沙 的数量和组成。
3、灌溉方式 灌溉方式的确定：根据作物组成、地形、土壤、水源等条 件，结合灌区分区和土壤改良区划，经分析论证后确定。 4、灌区道路、林带与居民点的规划布置 道路：应尽量与灌排系统的布置相协调。 林带：应充分利用渠、沟外坡、塘边、路旁的空地结合防 风、防沙种植树木。 居民点：应尽量少占耕地，以原有的自然村进行改建。 输电线路和通信线路应进行专项设计。
灌区的总体布置，根据当地具体条件和要求，从充分 发挥水资源的综合效益和改善生态环境出发，发展城乡供 水、航运、水面养殖、水力发电、旅游等。
三、水土资源平衡及环境影响与经济评价
1、水土资源平衡
灌区水土资源平衡分析，应根据水资源评价成果、土地利
用结构、作物种植结构、灌溉制度、灌溉用水量、灌区内
城乡和工矿企业用水量等进行综合分析和方案比较，并以
二、灌区总体布置 原则：根据旱、涝、洪、渍、碱综合治理和水土资源合理 利用的原则。 内容：设计灌区防洪工程、布置灌排渠系、选定灌溉方式 、规划灌区与居民点相关的设施并绘制灌区总体布置图。 1、灌区防洪 农田基本建设必须以确保灌区防洪安全为前提，灌区应按 照蓄泄兼顾和因地制宜的原则，做好防洪工程设计，并将 防洪工程纳入灌区的总体布置。 2、灌排渠系布置 灌溉和排水两者的布置应协调一致，满足灌和排的要求， 有效地控制地下水位，防止土壤盐碱化或沼泽化。
此确定灌排工程规模。
2、环境影响评价
从环境角度论证灌排工程建设的可行性，并对可能产生的
不利影响提出相应的对策及环境保护措施。
3、经济评价
国民经济评价
评价工程的合理性
经济评价 财务评价
评价工程项目财务可行性
四、灌溉设计标准 灌溉设计标准一般以灌溉设计保证率或抗旱天数表示。 1、灌溉设计保证率P 灌溉设计保证率是指灌区灌溉用水量在多年期间能够得到 充分满足的机率。采用设计灌溉用水量全部获得满足的年 数占计算总年数的百分率表示，它综合反映了水源供水和 灌区用水两方面的情况。即：
第三章 灌溉系统规划设计
第一节 灌区总体规划
基本任务： 论证建设农田灌溉设施的可行性，确定规划原则，通过技 术经济论证，选定最优规划方案，以达到重新调整当地水 资源在时间和空间的分布，改善农业生产条件的目的。
一、灌区总体规划的原则 （1）结合实际情况，根据灌溉水源的可供水量进行灌溉 工程的总体现划，力求单位水量达到最大的增产效益； （2）灌区总体布置应尽可能兼顾防洪、除涝、排渍、水 电、航运和工业、城市供水等各方面的要求； （3）按投资少、效益大的原则，选定灌溉工程方案； （4）灌区总体规划应考虑涉及到的各方面的问题； （5）灌区水资源的开发利用应符合全流域水
严
限
格
制
限
较
制
宽
干涸的湖泊地面覆盖了一层白色的盐碱
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1、眉山芒硝水灌溉返硝 2、露天堆放的芒硝矿渣 3、矿渣水流过的农田
(3)灌溉水中的有害物质含量。污水中含的有毒无机物，有 的可直接使作物或牲畜、鱼类中毒；有的可经过食物链的 生物放大作用，造成慢性累积中毒。 污水中含有的有机化合物在微生物的作用下最终分解成简 单的无机物质。其消耗氧的数量称为生物化学需氧量，水 中溶解氧的含量是一定的。水中有机化合物过多，势必造 成缺氧以致脱氧，用于灌溉就会对作物生长以至鱼类的正 常生活产生不良影响。适宜的灌溉水质对有机物的含量有 一定限制。 灌溉回归水在流返河流过程中淋溶了一定数量的可溶性盐 类、化肥和农药，使水的矿化度提高，可根据具体含量直 接使用、掺混好水使用或净化后使用。 (4)灌溉水的温度 灌溉水的要求GB5084—92《农田灌溉水质标准》。
灌溉设计保证率的选定，将影响工程建筑物的规模、灌溉 面积、工程建设的投资。其选取太高或过低都是不太经济 的，应选定一个经济效益最优的保证率作为设计标准。
一般灌溉工程是根据当地水文条件和作物种植状况选 用灌溉设计保证率。
2、抗旱天数 抗旱天数是指农作物生长期间遇到连续干旱时，灌溉设施 能确保用水要求的天数。其反映了灌溉工程的抗旱能力。 抗旱天数的两种统计方法： ①连续无雨日数，即雨量小于2mm或3mm的天数； ②连续无透雨日数，即两次透雨的间隔天数。 确定抗旱天数时应进行经济比较： 抗旱天数过高，抗旱能力强，但工程规模大，投资多； 抗早天数过低，工程规模小，投资少，农作物易受旱灾。 合适的抗旱天数，要根据当地水资源条件、作物种类及经 济状况来确定。
①粒径大于0.1mm，其不含有任何养分，而且极易沉淀淤 积在渠道中，故不允许引进渠道和送入田间。 ②粒径0.005~0.1mm的泥沙，粒径较大，可减轻土壤的粘 性，改良土壤结构，但肥分价值不高，可少量引入田间。 ③粒径小于0.005mm的泥沙，常具有一定的肥分，是很好 的肥源，应适量输入田间。但若引入田间过多，大量淤积 就可能会减弱土壤的透水性和通气状况。 引入灌溉渠道的河水含沙量不应大于渠道的输沙能力。