农田水利学(7-8)

固 定 沟 道
§7.4 排水系统的布置与结构
1 明沟排水系统
各级渠道间距与长度
干沟 间距 长度
5～ 10km
支沟
3～5km 5～ 10km
斗沟
0.5~1k m 3～5km
农沟
0.2～ 0.4km 0.5~1k m
毛沟
0.1～ 0.2km 0.2～ 0.4km
小沟
30～ 50m 0.1～ 0.2km
（3）经济论证，选取 方案，分期实施
§8.1 排水系统的规划与布置
1 排水区的涝渍成因
来水过多： （1）暴雨地面径流； （2）外来地面径流； （3）外来地下径流； （4）灌溉多余及洗盐水量。 排水不良： （1）出口不畅； （2）沟道不通； （3）管理不善。 来水过多 排水不良
§8.1 排水系统的规划与布置
§7.4 排水系统的布置与结构
2 暗管排水系统
（2）暗管排水系统设计
吸水管埋深 吸水管间距
埋深越小、土质越粘重 则吸水管的间距越小
设计地下水埋深＋0.2m 与埋深、土质有关，10～150m
集水管埋深 低于吸水管（连接处）10～20cm
§7.4 排水系统的布置与结构
2 暗管排水系统
（2）暗管排水系统设计
与地区气象特点、土质条件、水文地 质和排水系统密度等有关。
第8章 排水沟道系统
§1 系统的规划与布置
§2 除涝设计标准
§3 排水流量计算
§4 设计内外水位的确定
§5 排水沟设计水位、断面设计
§8.4 排水沟内外水位的确定
设计内水位（排涝）——
排水出口处沟道通过设计 排涝流量时的水位. 设计内水位（排渍）—— 地下水的设计排渍水位.
§5 排水沟设计水位、断面设计
§8.2 排水设计标准
两方面的内容：
排涝要求
A）排除地表多余水量的除涝标准； B）控制农田地下水位的排渍标准。
排渍要求
§8.2 排水设计标准
1 除涝设计标准
目前我国 采用的方法
（1）暴雨重现期
表达方式
（2）不受涝保证率
（3）设计典型年
§8.2 排水设计标准
1 除涝设计标准
§8.1 排水系统的规划与布置
2 排水沟系的布置
（1）沟位于低处 （2）高水高排，低水低排 （3）出口水位低、河床稳
布置原则
（4）上下级配合良好 （5）与其它规划相协调 （6）费省效宏 （7）外来水不进田
第8章 排水沟道系统
§1 系统的规划与布置
§2 排水设计标准
§3 排水流量计算
§4 设计内外水位的确定
§7.1 作物对农田排水的要求
1 农田对除涝排水的要求
田间积水 作物受淹
80
减产量/%
涝——因降水过多,地表积水 耐淹程度依作物品种、
较深，使作物受淹从而生长受 生育阶段而不同。 到损害的现象.
100 水深30cm 水深50cm
缺氧呼吸 产生乙醇 作物中毒 减产甚至死亡
60 40 20 0
0 3 6 9 12
1215m农沟结构设计7474暗管排水系统暗管排水系统1系统组成与布置7474暗管排水系统暗管排水系统7474暗管排水系统暗管排水系统2暗管排水系统设计吸水管间距集水管埋深与埋深土质有关10150m低于吸水管连接处1020cm吸水管埋深设计地下水埋深02m埋深越小土质越粘重则吸水管的间距越小7474暗管排水系统暗管排水系统2暗管排水系统设计吸水管管径1100012500d100mm吸水管坡度13001600d100mm系统的规划与布置系统的规划与布置22除涝设计标准除涝设计标准33排水流量计算排水流量计算44设计内外水位的确定设计内外水位的确定55排水沟设计水位断面设计排水沟设计水位断面设计888181排水枢纽工程蓄水设备排水沟系田间输水81818181农沟以下固定沟道临时沟道81813经济论证选取方案分期实施2制定原则确定标准拟定方案1收集资料摸清情况与原因8181来水过多
高出沟水位的值, m
第7章 田间排水
§1 农作物对于农田排水的要求
§2 排除地面水的水平排水系统
§3 控制地下水的水平排水系统
§4 田间排水系统的布置与结构
§7.4 排水系统的布置与结构
1 明沟排水系统
毛沟 田间排水沟网 农沟 干沟 明沟排水系统 输水沟道 支沟 排水系统 斗沟 容泄区 暗管排水系统
?
设计外水位——容泄区的 设计排水水位.
我国部分地区设计外水位
§8.4 排水沟内外水位的确定
§8.4 排水沟内外水位的确定
1 外水位的选择标准
(1)涝区设计降雨与承泄区同 频率遭遇的可能性较大时， 选取与涝区暴雨重现期相应 的外水位。 (2)涝区设计降雨与承泄区同 频率遭遇的可能性不大时，
选取多年平均的外水位。
§7.1 作物对农田排水的要求
4 耕作条件对排水的要求
土壤含水率
土壤承重能力
机械耕作效率
地下埋深不小于0.6～0.8m。
第7章 田间排水
§1 农作物对于农田排水的要求
§2 排除地面水的水平排水系统
§3 控制地下水的水平排水系统
§4 田间排水系统的布置与结构
§7.2 排除地面水的水平排水系统
1 旱田的蓄水能力

§7.3 控制地下水的水平排水系统
3 排水沟间距
（1）恒定流计算公式
（完整沟与非完整沟）
L
8khc H


0 1 1 8 Ln 2 H L D
§7.3 控制地下水的水平排水系统
3 排水沟间距
（1）恒定流计算公式 非完整沟的沟距计算公式
2 排水沟深度
H
D H h1 hs
H为允许地下水埋深； h1地下水位高点与沟 水位差；hs为沟水深。
水田 D=0.8～1.5m； 旱田 D=1.5～2.0m.
§7.3 控制地下水的水平排水系统
3 排水沟间距
土壤质地
排水沟深度 0.8～1.3 1.3～1.5 1.5～1.8 1.8～2.3
§8.5 排水沟设计水位及断面确定
1 排水沟的设计水位 两点要求： A）沟道能够通过设计流量；
排涝要求
B）满足地下水位控制要求。
排渍要求
§8.5 排水沟设计水位及断面确定
1 排水沟的设计水位 （1）排渍水位（日常水位）
§8.5 排水沟设计水位及断面确定
L
8khc H

4H 2H 4H 2H Ln Ln D D
2
§7.3 控制地下水的水平排水系统
3 排水沟间距
（2）非恒定流计算公式
L
kt H

4h0 Ln h1
t ：排水时间 d h0 ：停雨时的地下水位高出沟水
位的值, m
h1 ：排水t时间后地下水最高点
§7.1 作物对农田排水的要求
3 防盐碱化对排水的要求
水分蒸发
地下水临界深度——在一定
的自然条件和农业技术措施条 件下，为了保证土壤不产生盐
碱化和作物不受盐害所要求保
持的地下水最小埋藏深度.
地下水临界深度与气候、地下
水分＋盐分
盐分累积
水矿化度、土壤质地有关。 地下水矿化度大，土壤质地轻，
地下水
则地下水临界深度应大。
重现期暴雨
除涝设
水深、 耐淹历时
计标准
排涝时间 耐淹能力
§8.2 排水设计标准
1 除涝设计标准
暴雨重现
期的确定
5～10a
§8.2 排水设计标准
1 除涝设计标准
农作物 剩余阶段 耐淹水深 耐淹历时
小麦
棉花
拔节～成熟
开花、结铃
5～10
5～10
1～2
1～2
孕穗 高梁
灌浆 成熟
10～15
15～20 15～20
5～7
6～10 10～20
§8.2 排水设计标准
1 除涝设计标准
排涝时间的
确定
旱作：1～3d 水稻：3～5d
§8.2 排水设计标准
1 除涝设计标准
第8章 排水沟道系统
§1 系统的规划与布置
§2 除涝设计标准
§3 排水流量计算
§4 设计内外水位的确定
§5 排水沟设计水位、断面设计
§8.3 排水流量计算
两种：
A）设计排涝流量－沟道断面、建筑物、排力
B）设计排渍流量－排渍水位、沟底高程
一、设计排涝流量计算
• (一)由降雨推求排涝流量
• 式中
一、设计排涝流量计算
•(二)国内计算排涝流量常用方法
1.排涝模数经验公式法
一、设计排涝流量计算
•(二)国内计算排涝流量常用方法
2.平均排除法
二、设计排渍流量计算
（1）布置防洪堤线 （2）划分排水区 （3）选择承泄区
规划内容
（4）规划布置排水系统， 并确定规模
（5）预估排水效果
（6）方案比较
§8.1 排水系统的规划与布置
2 排水沟系的布置
（1）布置防洪堤线 （2）划分排水区 （3）选择承泄区
排水方式
（4）规划布置排水系统， 并确定规模
（5）预估排水效果
（6）方案比较
淹水时间/d
§7.1 作物对农田排水的要求
2 农田对防渍排水的要求
地下水位高 土壤水分过多 根系缺氧呼吸 产生乙醇 作物中毒 减产甚至死亡
渍——因地下水位较高，使
作物根系呼吸受限，从而生长 受到损害的现象. 设计排渍深度： 旱作：0.8～1.3m 水稻：0.4～0.6m
耐渍深度与耐渍时间：
旱作：0.3～0.6m，3～4d 水稻：0.0～0.4m，3～5d
第7章 田间排水
§1 农作物对于农田排水的要求
§2 排除地面水的水平排水系统
§3 控制地下水的水平排水系统
§4 田间排水系统的布置与结构
§7.1 作物对农田排水的要求
四项要求：
农田对除涝排水求
耕作条件对排水的要求
排除多余的地面径流 排水要求 控制合适的地下水位
§8.1 排水系统的规划与布置
排水沟系（田间＋输水）
蓄水设备
排水系统
排水枢纽工程
外承泄区
§8.1 排水系统的规划与布置
§8.1 排水系统的规划与布置
干沟
支沟
排水沟系
固定沟道
斗沟 农沟 农沟以下
临时沟道
§8.1 排水系统的规划与布置
（1）收集资料，摸清 情况与原因
规划步骤
（2）制定原则，确定 标准，拟定方案
第7章 田间排水
§1 农作物对于农田排水的要求
§2 排除地面水的水平排水系统
§3 控制地下水的水平排水系统
§4 田间排水系统的布置与结构
§7.3 控制地下水的水平排水系统
1 排水沟对地下水的调控作用
上升过程
无排水
有排水 下降过程
地下水变化过程
排水沟对地下水位的控制作用
§7.3 控制地下水的水平排水系统
§7.3 控制地下水的水平排水系统
3 排水沟间距
（1）恒定流计算公式 布西捏克方程 H k H H t x x
H k H 2H 2 t x
H ：纵坐标轴, t ：时间 x ：横坐标轴
μ ：给水度 k ：渗透系数 ε ：入渗强度 m d m 无量纲 m/d m/d
粘土 中壤土 沙壤土
15～30 30～50 50～70 70～100
30～50 50～70 70～100 100～150
50～70 70～100 100～150 ——
§7.3 控制地下水的水平排水系统
3 排水沟间距
恒 定 流 上边界 非恒定流 排水边界条件 完 整 沟 下边界 不透水层有限深 非完整沟 不透水层无限深
V ( H H ) ( max 0 )
H
H
H ( s 0 ) H ( max 0 ) H ( s max )
§7.2 排除地面水的水平排水系统
2 田面降雨径流过程
降雨历时 降雨强度 入渗性能 淹没时间 地表坡度 地面糙率 汇流距离
§8.4 排水沟内外水位的确定
2 水位特征期的选择原则
(1)涝区设计降雨与承泄 区同频率遭遇的可能性较 大时，选取与涝区暴雨重 现期相应的承泄区排涝时 段的平均情况。 (2)涝区设计降雨与承泄 区同频率遭遇的可能性 不大时，选取排涝时段 平均高水位多年平均。
第8章 排水沟道系统
§1 系统的规划与布置 §2 除涝设计标准 §3 排水流量计算 §4 设计内外水位的确定 §5 排水沟设计水位、断面设计
农沟底宽：
§7.4 排水系统的布置与结构
2 暗管排水系统
（1）系统组成与布置
明沟排水系统 吸水管 排水系统 集水管（沟） 暗管排水系统 检查井 集水井
§7.4 排水系统的布置与结构
2 暗管排水系统
吸水管与集水管正交连接 布置形式 吸水管与集水管锐角斜交连接 不规则布置
1/300～1/600，D<=100mm 吸水管坡度
1/1000～1/2500，D>100mm
管内水的充盈度
3
吸水管管径 Q CqA ,
nQ d 2 3i
8
第8章 排水沟道系统
§1 系统的规划与布置
§2 除涝设计标准
§3 排水流量计算
§4 设计内外水位的确定
§5 排水沟设计水位、断面设计
§7.4 排水系统的布置与结构
1 明沟排水系统
灌排两用渠道
§7.4 排水系统的布置与结构
1 明沟排水系统
易旱易涝区渠系
§7.4 排水系统的布置与结构
1 明沟排水系统
农沟结构设计
农沟纵坡：
农沟深度：
4‰～6 ‰，最大不超10 ‰
1.2～1.5m 梯形，边坡系数1.0～2.5 0.3～0.5m
农沟断面：
§7.2 排除地面水的水平排水系统
3 田间排水沟距
满足除涝排水要求 排水沟间距 遵循成本最小原则
末级排水沟间距 为15～150m；排
I Kt
耐淹历时校核：
I
t P T
K (t P T ) V
1

水沟深度在0.8～
2.3m之间选取。
V T tP K