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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第三章：灌溉系统规划设计《灌溉排水工程学》教学用课件
拦水坝
优点：引水口距灌区较近，缩短了干渠长度； 缺点：增加了拦河坝(闸)工程； 无坝渠首位置的选择： 一般选择在灌区的上游，以减小 坝高，使灌区农田大部分能自流灌溉。
拦河坝：壅水、泄水双重作用 有 坝 进水闸：控制入渠流量，闸底高程比河床高 取 0.5~1.0m 水 冲沙闸：冲刷留在闸前的淤泥、砂石到下游河道， 的 闸底高程比进水闸闸底低0.5~1.0m，比下游河床高。 组 成 其他功能性建筑物：船闸、鱼道、电站等。
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。
的砾石（滤水阻沙）；在填砾石顶部的
隔水层或不开采的含水层段，用粘土球
止水（防止水质不好的水渗入到井内以
破坏水源）。
井 壁 管
滤 水 管
沉淀管
2）筒井：直径大、形似圆筒的井。 优点：结构简单、施工容易、可就 地取材； 缺点：开采深度不大。 筒井由3部分组成： ①井台：筒井的地上部分，保护井 身、安放水泵和生产管理的作用； ②井筒：含水层以上的部分，视当 地岩层的坚固程度，部分或全部予 以衬砌加固； ③进水部分：埋藏在含水层高度范 围的部分，又称水筒。地下水通过 井壁进入井中。
优点：引水口距灌区较近，缩短了干渠长度； 缺点：增加了拦河坝(闸)工程； 无坝渠首位置的选择： 一般选择在灌区的上游，以减小 坝高，使灌区农田大部分能自流灌溉。
拦河坝：壅水、泄水双重作用 有 坝 进水闸：控制入渠流量，闸底高程比河床高 取 0.5~1.0m 水 冲沙闸：冲刷留在闸前的淤泥、砂石到下游河道， 的 闸底高程比进水闸闸底低0.5~1.0m，比下游河床高。 组 成 其他功能性建筑物：船闸、鱼道、电站等。
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。
的砾石（滤水阻沙）；在填砾石顶部的
隔水层或不开采的含水层段，用粘土球
止水（防止水质不好的水渗入到井内以
破坏水源）。
井 壁 管
滤 水 管
沉淀管
2）筒井：直径大、形似圆筒的井。 优点：结构简单、施工容易、可就 地取材； 缺点：开采深度不大。 筒井由3部分组成： ①井台：筒井的地上部分，保护井 身、安放水泵和生产管理的作用； ②井筒：含水层以上的部分，视当 地岩层的坚固程度，部分或全部予 以衬砌加固； ③进水部分：埋藏在含水层高度范 围的部分，又称水筒。地下水通过 井壁进入井中。
灌溉系统PPT课件
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。
灌溉渠道系统的规划设计
Irrigation Canal System
1/9/2020
1
河南人民胜利渠灌区 内蒙古河套灌区
1/9/2020
2
山 东 位 山 灌 区
1/9/2020
3
江苏苏南地区
1/9/2020
4
日本的渠道
1/9/2020
5
日本的渠道
1/9/2020
6
日本的渠道
1/9/2020
田间排灌沟渠布置形式
相间布置
支渠
斗 农渠
农沟
斗
渠
沟
相邻布置 支渠
农沟
斗 农渠
斗
沟
渠
1/9/2020
50
思考：渠道设计的必要性 Thinking
1/9/2020
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。
灌溉渠道系统的规划设计
Irrigation Canal System
1/9/2020
1
河南人民胜利渠灌区 内蒙古河套灌区
1/9/2020
2
山 东 位 山 灌 区
1/9/2020
3
江苏苏南地区
1/9/2020
4
日本的渠道
1/9/2020
5
日本的渠道
1/9/2020
6
日本的渠道
1/9/2020
田间排灌沟渠布置形式
相间布置
支渠
斗 农渠
农沟
斗
渠
沟
相邻布置 支渠
农沟
斗 农渠
斗
沟
渠
1/9/2020
50
思考：渠道设计的必要性 Thinking
1/9/2020
第三章3.5排水工程设计ppt课件
Q=16.67×0.7×2.286×0.0187=0.498m³/s
精选PPT课件
14
例题3.5.2 已知张家湾滑坡排水沟H3，汇水面积18700㎡，径流系数0.7， 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度380.94L/(s ha)，按室外排水设计 规范求地表汇水量。
按《室外排水设计规范》
Q=380.94×0.7×1.87=498L/s
精选PPT课件
19
精选PPT课件
20
精选PPT课件
21
精选PPT课件
22
例题3.5.4 已知张家湾滑坡排水沟H3，降雨历时16.93min，求排水沟H3设 计暴雨强度。（暴雨重现期取15a）
查q5,10等值线图（图9.17-1） 查重现期转换系数（表9.17-1） 查c60等值线图（图9.17-2） 查降雨历时转换系数ct（表9.17-2）
•安全系数与土容重无关
•与所选的微单元大小无关
a
•坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面 上安全系数Fs都相等
思考：在干坡及静水下坡中，
a
如不变，Fs有什么变化
精选PPT课件
7
一、水对滑坡的影响机理
有沿坡渗流情况
降雨
力学作用
正常蓄水土坝下游
逸出段
水位骤降的土坝上游
精选PPT课件
8
取微单元 A，以土骨架为隔离体：
精选PPT课件
14
例题3.5.2 已知张家湾滑坡排水沟H3，汇水面积18700㎡，径流系数0.7， 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度380.94L/(s ha)，按室外排水设计 规范求地表汇水量。
按《室外排水设计规范》
Q=380.94×0.7×1.87=498L/s
精选PPT课件
19
精选PPT课件
20
精选PPT课件
21
精选PPT课件
22
例题3.5.4 已知张家湾滑坡排水沟H3，降雨历时16.93min，求排水沟H3设 计暴雨强度。（暴雨重现期取15a）
查q5,10等值线图（图9.17-1） 查重现期转换系数（表9.17-1） 查c60等值线图（图9.17-2） 查降雨历时转换系数ct（表9.17-2）
•安全系数与土容重无关
•与所选的微单元大小无关
a
•坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面 上安全系数Fs都相等
思考：在干坡及静水下坡中，
a
如不变，Fs有什么变化
精选PPT课件
7
一、水对滑坡的影响机理
有沿坡渗流情况
降雨
力学作用
正常蓄水土坝下游
逸出段
水位骤降的土坝上游
精选PPT课件
8
取微单元 A，以土骨架为隔离体：
第三章,地面灌溉与田间工程PPT
一、畦灌
定义： 定义：用田埂将田块分成许多长方 形的小畦，水从输水垄沟或毛 渠进入畦田后，以很薄的水层 沿田面坡度移动，在流动过程 中借重力作用下渗而湿润土壤。
畦灌
适用： 适用：窄行密播作物，如小麦、某些蔬菜等 对于畦灌，主要注意提高灌水技术， 对于畦灌，主要注意提高灌水技术，即合理选定畦田规 格和控制入畦流量、放水时间。 格和控制入畦流量、放水时间。 为保证灌水质量，应根据地面坡度、土地平整状况、土 为保证灌水质量，应根据地面坡度、土地平整状况、 壤透水性能等条件，合理布置畦田规格（ 壤透水性能等条件，合理布置畦田规格（即畦田长度和宽 ）、入畦流量与放水时间 度）、入畦流量与放水时间
间距不能太大，一般为100～200m。 100 200m
2．机耕要求
从有利于机械耕作这一因素考虑，条田长度以400～800m为宜。
3．田间用水管理要求
从便于组织灌水考虑，条田长度以不超过500～600m为宜。 综上所述，条田大小既要考虑除涝防渍和机械化耕作的要求，又要 考虑田间用水管理要求，宽度一般为100～200m，长度以400～800m为 宜。
各灌水要素之间的关系参见P85
实践中常用技术规格 1、沟坡度：0.005～0.02 2、沟长度：30～120m 3、沟间距： 砂土：50～65cm 壤土：65～75cm 粘土：75～80cm (在实践中应根据不同作物行距来考虑） 在实践中应根据不同作物行距来考虑）
灌溉排水工程学教学用课件
以m3／hm2或mm表示，它是灌区规划及管理的依据。
计算旱作物的需水量。 （3）以多因素为参数： 以模比系数法为例：估算作物各生育阶段的需水量，先确 定全生育期作物需水量，然后按照各生育阶段需水规律， 以一定比例进行分配，即
式中：ETi 某一生育阶段作物需水量；K i 为某阶段需水模
系数，可以从试验资料中取得。
•灌溉排水工程学教学用
•23
2、基于参照作物蒸发蒸腾量的作物需水量计算方法 理论、实验证明： ①土壤水分充足，气象条件是影响需水量的主要因素； ②土壤水分不足，各因素对需水量都有较大影响。
1）土壤水分充足：
Kc ： 作物系数，与作物种类、品种、生育期、作物群体 叶面积有关。实测结果表明，作物系数Kc 在作物全生育
期内的变化规律是：前期和后期相对较小，生长盛期较 大。实际作物的需水量与参考作物需水量两者受气象因 素的影响具有同步性的。因此，此时作物需水量可由参 照作物蒸发蒸腾量乘以作物系数得到。
ε =（aθ+b）E0
(1 ——17 )
式中：a、b：与土壤性质有关的两个系数
E0 ：水面蒸发强度。
•灌溉排水工程学教学用
•14
第三阶段： 当地表土壤含水率很低时，表土输水能力较弱，地表形 成一干土层。干土层下的水分向上运移至于土层底部 时，以水汽扩散的形式穿过干土层进人大气，此时蒸发 强度不仅取决于干土层厚度，而且取决于干土层内水汽 扩散的能力。 三个阶段的划分只具有相对意义，事实上整个蒸发过程 的蒸发强度都是随外界蒸发力和土壤输水能力而变化。
灌溉系统PPT课件
X
过流面积 湿周
A b mh h
m
1/9/2020
h b
X b 2h 1 m2
R
b mh h
b 2h 180 m2
3.3 横断面设计 Cross Section Design
水力最优断面
过水断面面积A、比 降i、糙率n确定的情 况下使得渠道通过流 量Q最大的渠道断面
1/9/2020
Q AC Ri
C 1 R 16 n
渠道布置：干渠多沿等高线布置，支渠垂直等高线
23
干
河
一 支
渠
渠
三
支
二
渠
支
渠
流
干渠沿等高线
1/9/2020
24
干渠 河
一 支 渠
流
1/9/2020 干渠垂直等高线
二 支 渠
25
干支渠的规划布置
（三）圩垸型灌区
地形特点：
分布于沿江、湖滩地和三角洲地 区，地形平坦低洼；
多河湖港汊，水网密集；
汛期外河水位常高于圩内地面， 四周有圩堤，四周高，中间低
7
日本的渠道
1/9/2020
8
丽江古城的渠道
1/9/2020
9
1/9/2020
10
普通土质渠道
1/9/2020
11
学校 试验 田的
过流面积 湿周
A b mh h
m
1/9/2020
h b
X b 2h 1 m2
R
b mh h
b 2h 180 m2
3.3 横断面设计 Cross Section Design
水力最优断面
过水断面面积A、比 降i、糙率n确定的情 况下使得渠道通过流 量Q最大的渠道断面
1/9/2020
Q AC Ri
C 1 R 16 n
渠道布置：干渠多沿等高线布置，支渠垂直等高线
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干
河
一 支
渠
渠
三
支
二
渠
支
渠
流
干渠沿等高线
1/9/2020
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干渠 河
一 支 渠
流
1/9/2020 干渠垂直等高线
二 支 渠
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干支渠的规划布置
（三）圩垸型灌区
地形特点：
分布于沿江、湖滩地和三角洲地 区，地形平坦低洼；
多河湖港汊，水网密集；
汛期外河水位常高于圩内地面， 四周有圩堤，四周高，中间低
7
日本的渠道
1/9/2020
8
丽江古城的渠道
1/9/2020
9
1/9/2020
10
普通土质渠道
1/9/2020
11
学校 试验 田的
灌排工程PPT学习教案
第22页/共28页
特 点 ： 干 管 和 支 管 埋 入 地 下 ， 只 有 喷 头 可 动 。
第23页/共28页
特 点 ： 管 道 和 喷 头 都 可 动 。
第24页/共28页
特 点 ： 支 管 和 喷 头 可 动 。
第25页/共28页
水滴打击强度：指单位受雨面积内，水滴对土壤或作物的打击动能，用 雾化指标控制，即喷头工作压力与主喷嘴直径之比。
间由 渗水 水源 管、 网输 组水 成管 道 。
或 明 渠 、 田
管道出水孔易阻塞；发生故障，难于 修理。
第21页/共28页
3 喷灌 指将具有一定压力的水通过管道送至田间，再通过喷头喷射到空中，形
成细小水滴，近似天然降水洒落田间来灌溉作物。优点是增产、省 水、省工，缺点是在多风地区，喷洒均匀度差，适宜于山区和坡地 等地形。 喷灌系统组成：水源、水泵、动力设备、管网、喷头及田间工程 喷灌分类：固定式 移动式 半固定式 喷灌主要技术参数：喷灌强度 喷灌均匀度 水滴打击强度 喷灌强度：指单位时间内喷洒在单位面积土地上的水深或水量。为使喷 洒在地表的水，能及时渗入土中，不致形成地表积水和径流，应使 喷灌强度小于土壤的入渗率。 喷灌均匀度：指在喷灌面积上水量分布的均匀程度。
3）尽量减少水量损失和工程费用，做到安全引水，便于管理。 4）灌水渠与排水沟分开布置，各成系统。 5）各级渠、沟布置，要结合道路规划和植树造林。
特 点 ： 干 管 和 支 管 埋 入 地 下 ， 只 有 喷 头 可 动 。
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特 点 ： 管 道 和 喷 头 都 可 动 。
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特 点 ： 支 管 和 喷 头 可 动 。
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水滴打击强度：指单位受雨面积内，水滴对土壤或作物的打击动能，用 雾化指标控制，即喷头工作压力与主喷嘴直径之比。
间由 渗水 水源 管、 网输 组水 成管 道 。
或 明 渠 、 田
管道出水孔易阻塞；发生故障，难于 修理。
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3 喷灌 指将具有一定压力的水通过管道送至田间，再通过喷头喷射到空中，形
成细小水滴，近似天然降水洒落田间来灌溉作物。优点是增产、省 水、省工，缺点是在多风地区，喷洒均匀度差，适宜于山区和坡地 等地形。 喷灌系统组成：水源、水泵、动力设备、管网、喷头及田间工程 喷灌分类：固定式 移动式 半固定式 喷灌主要技术参数：喷灌强度 喷灌均匀度 水滴打击强度 喷灌强度：指单位时间内喷洒在单位面积土地上的水深或水量。为使喷 洒在地表的水，能及时渗入土中，不致形成地表积水和径流，应使 喷灌强度小于土壤的入渗率。 喷灌均匀度：指在喷灌面积上水量分布的均匀程度。
3）尽量减少水量损失和工程费用，做到安全引水，便于管理。 4）灌水渠与排水沟分开布置，各成系统。 5）各级渠、沟布置，要结合道路规划和植树造林。
第三章灌水技术第一节(资)
各种灌水方法都有其优缺点，都有其适应的自然条件， 如应主要考虑作物、土壤、气候、地形等以及水源情况， 社会经济条件和农业生产状况等。
30
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
各种灌水方法都应以节水、省工、增产和取得
最大经济效益为总目标。
31
灌溉排水工程学 第三章 灌水方法与灌水技术
缺点：容易破坏土壤团粒结构、表土容易板结、水的利
用率低、平整土地工作量大 。
据统计，全世界地面灌溉面积占总灌溉面积的90%左
右，我国现有灌溉面积的97%采用地面灌溉，美国地 面灌溉面积也高达73%左右。
地面灌水方法按其湿润土壤的方式不同，又可分为畦
灌、沟灌、淹灌、波涌灌、长畦（沟）分段灌、水平 畦灌等。
灌溉排水工程学 第三章 （二）局部灌溉
灌水方法与灌水技术
第一节 灌水方法分类、适用条件、基本 要求与评价指标
25
（二）局部灌溉
☼ 为了做到这一点，这类灌水技术都要通过一套塑料管道系统，将水和作物
所需要的养分直接输送到作物根部附近，并且准确地按作物的需要，将水 和养分加到作物根区范围内的土壤中去，使作物根区的土壤经常保持适宜 于作物生长的水分、通气和营养状况。 ☼ 这类灌水技术一般灌溉流量都比全面灌溉小得多，因此又称为微量灌溉，
20
向日葵固定式喷灌
30
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
各种灌水方法都应以节水、省工、增产和取得
最大经济效益为总目标。
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灌溉排水工程学 第三章 灌水方法与灌水技术
缺点：容易破坏土壤团粒结构、表土容易板结、水的利
用率低、平整土地工作量大 。
据统计，全世界地面灌溉面积占总灌溉面积的90%左
右，我国现有灌溉面积的97%采用地面灌溉，美国地 面灌溉面积也高达73%左右。
地面灌水方法按其湿润土壤的方式不同，又可分为畦
灌、沟灌、淹灌、波涌灌、长畦（沟）分段灌、水平 畦灌等。
灌溉排水工程学 第三章 （二）局部灌溉
灌水方法与灌水技术
第一节 灌水方法分类、适用条件、基本 要求与评价指标
25
（二）局部灌溉
☼ 为了做到这一点，这类灌水技术都要通过一套塑料管道系统，将水和作物
所需要的养分直接输送到作物根部附近，并且准确地按作物的需要，将水 和养分加到作物根区范围内的土壤中去，使作物根区的土壤经常保持适宜 于作物生长的水分、通气和营养状况。 ☼ 这类灌水技术一般灌溉流量都比全面灌溉小得多，因此又称为微量灌溉，
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向日葵固定式喷灌
灌溉管道系统的规划布置PPT课件
§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
（5）塑料管：承压400~1000kPa （6）钢筋混凝土管：承压400~500kPa （7）铸铁管：一般可承压1MPa （8）钢管：可承压1.5~6.0MPa
第22页/共42页
Hohai University
§5.3 管道的种类及其规格
3 移动管道的种类及其适用范围
❖按 其 软 硬 程 度 分 ：
（1）软管：用完可卷起来移动或收藏
（2）半软管：水放空后横断面还基本能保持圆形，也可卷成盘状，但盘的直 径较大
（3）硬管：一般每节6~9m长
第23页/共42页
Hohai University
§5.3 管道的种类及其规格
3 移动管道的种类及其适用范围
按用水概率确定管网流量。
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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
第18页/共42页
第2页/共42页
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。
农田水利课件第三章灌溉系统
由于管井出水量较大，一般采用机械提水，故通 常也称为机井。
管井
管井结构
井壁管（实管） 滤水管（花管） 沉淀管 井台 井径
井深<60m，700－1000mm； 60m<井深<150m，300－400mm； 200m<井深<300m，200－300mm。
机 井 剖 面 图
20
50
20
井台
30
我国小型灌区和农田基本建设规划设计，多以 抗旱天数作为设计标准。
请批评指正！
泉可分为上升泉和下降泉两大类
排泄承压水的水流具有一定压力能自动喷出者
称为上升泉 排泄潜水者称为下降泉
泉的示意图
二、地表取水工程
（一）无坝取水方式
条件：水位、流量满足灌溉要求 特点：引水口一般距灌区较远，引水干渠 常有可能遇到难工险段 组成： 进水闸、冲沙闸和导流堤
（一）无坝取水方式
(intake without dam)
（三）抽水取水方式
（三）抽水取水方式
(intake with pump)
条件 河流水量比较丰富，但灌区位置较高，
修建其他自流引水工程困难或不经济时 特点
干渠工程量小，但增加了机电设备和年 管理费
（四）水库取水方式
(intake with reservoir)
条件
河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时， 必须在河流的适当地点修建水库进行径流调节
管井
管井结构
井壁管（实管） 滤水管（花管） 沉淀管 井台 井径
井深<60m，700－1000mm； 60m<井深<150m，300－400mm； 200m<井深<300m，200－300mm。
机 井 剖 面 图
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井台
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我国小型灌区和农田基本建设规划设计，多以 抗旱天数作为设计标准。
请批评指正！
泉可分为上升泉和下降泉两大类
排泄承压水的水流具有一定压力能自动喷出者
称为上升泉 排泄潜水者称为下降泉
泉的示意图
二、地表取水工程
（一）无坝取水方式
条件：水位、流量满足灌溉要求 特点：引水口一般距灌区较远，引水干渠 常有可能遇到难工险段 组成： 进水闸、冲沙闸和导流堤
（一）无坝取水方式
(intake without dam)
（三）抽水取水方式
（三）抽水取水方式
(intake with pump)
条件 河流水量比较丰富，但灌区位置较高，
修建其他自流引水工程困难或不经济时 特点
干渠工程量小，但增加了机电设备和年 管理费
（四）水库取水方式
(intake with reservoir)
条件
河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时， 必须在河流的适当地点修建水库进行径流调节
灌溉排水工程学 ppt课件
水层的适宜深度：由作物品种、生育阶段、自然环境、 人为条件由经验来决定。
ppt课件
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三、农田土壤水分运动
1、土壤水分运动基本方程 非饱和土壤水流动空间中点(x,y,z)上取单元体(dx, dy,dz), 由达西定律知x,y,z轴向的水流通量为
k(θ) 土壤的非饱和导水率
分别为x、 yp、pt课件z方向的水势梯度
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。
式中i 0为第一单位时间内土壤渗吸的平均速度
用式（1—10） I
t
2) 菲利普入渗公式
式中：S为渗吸系数，
if
为稳定入渗速度[ ppt课件
i
f
=i
(∞)]
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3、蒸发条件下土壤水分运动 （1）无地下水位补给条件下的土壤水分蒸发 当地下水位较深时，上层土壤的含水率可以看作不受地 下水补给的影响。蒸发过程可以分为三个阶段： 第一阶段： 稳定蒸发阶段：指灌水、降雨入渗刚结束，土壤含水量 高，向上输送水分的能力强，此时土壤水分的蒸发强度 ε主要取决于大气的蒸发力，其接近于水面蒸发强度， 与土壤含水率无关，当土壤含水率降至某一临界值θk， 时，稳定蒸发阶段结束，该阶段又称为大气蒸发力控制 阶段。
灌溉排水工程学 ppt课件
式中i 0为第一单位时间内土壤渗吸的平均速度
用式（1—10） I
t
2) 菲利普入渗公式
式中：S为渗吸系数，
if
为稳定入渗速度[ ppt课件
i
f
=i
(∞)]
13
3、蒸发条件下土壤水分运动 （1）无地下水位补给条件下的土壤水分蒸发 当地下水位较深时，上层土壤的含水率可以看作不受地 下水补给的影响。蒸发过程可以分为三个阶段： 第一阶段： 稳定蒸发阶段：指灌水、降雨入渗刚结束，土壤含水量 高，向上输送水分的能力强，此时土壤水分的蒸发强度 ε主要取决于大气的蒸发力，其接近于水面蒸发强度， 与土壤含水率无关，当土壤含水率降至某一临界值θk， 时，稳定蒸发阶段结束，该阶段又称为大气蒸发力控制 阶段。
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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2、入渗条件下土壤水运动 （1）入渗过程的一般规律
入渗前θ0很小，地面初始入渗速度i 1很大，短时间内就
接近饱和含水率θs,,见图1-3。随时间的延长，入渗路径的
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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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。
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。
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
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源自文库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。
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。
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：
含
含
量
量
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》。
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。
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。