农田水利学_chapter6(3)

降低土壤含盐量，改良土壤盐碱化 lowering soil salinity level and reclaiming saline-alkalinized soil
Hohai University
农田排水对作物生长的影响 influence of drainage on crop growth
排水沟沟深与间距关系示意图 Hohai University
• 控制地下水位的农沟深度 设计排水农沟时，一般先确定农沟深度，再确定其间距。 当作物允许的地下水埋深ΔH一定时，排水农沟的深度为： D= ΔH+Δh+S 排水沟的间距应经过专门试验或参照类似地区经验确定。
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土温偏低 抑制微生物 活动
农田排水是改良农田土壤因长期涝渍而造成的结构性差、通 气不良、氧化还原作用强等对作物产生不利影响的根本措施 之一。 Hohai University
改善土壤结构 improving soil structure 改善土壤团粒结构 排除有毒物质 removing toxic elements 通过排水可将土壤中有机和无机的还原性有毒物质排除，降 低土壤毒性。
水稻拔节期每穴根系组成
处理 无水层 淹 水 根系数量 /根 459 449 白根 数量/根 37 18 比例/% 8 4 数量/根 415 393 黄根 比例/% 90 88 数量/根 7 38 黑根 比例/% 2 8
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排水对作物植株生长及产量的影响 influence of drainage on shoot growth and crop yield 由于排水改善了作物根区的通气状况，促进了根系生长发育， 增加了作物根系对土壤养分、水分的吸收，因而也促进了作 物植株的生长发育，进而促进作物生殖器官的生长发育，提 高作物产量。（叶面积、茎蘖数、茎秆、光合速率等） 此外，在相同的排水方式和排水规格条件下，排水对作物产 量的影响随作物种类、水文气候条件而变。据广东省水利科 学研究所试验资料，稻田实施排水后，增产幅度为2%~10%。
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田面降雨径流过程 rainfall-runoff process in farmland 对于旱地，在降雨过程中，如果降雨强度超过了土壤的入 渗速度，则将在田面产生水层。
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
降低土壤含水量改善土壤热状况 reducing soil water content and improving soil thermal regime Hohai University
改善土壤通气状况，提高氧化还原电位 improving soil aerobic condition and redox potential
开花 孕穗
7～10cm 5～10cm 10～15cm
春 谷
成熟
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排渍标准 subsurface drainage criterion
渍害 groundwater waterlogging 由于地下水位过高或土壤上层滞水，使根层土壤过湿，影 响作物生长发育，导致农作物减产或失收现象，谓之 “渍” 。 排渍标准的表示方法 地下水适宜埋深 suitable bury of groundwater 排 渍 地下水降落速度 sinking speed of groundwater 标 准
盐随水来，盐随水去。
农田耗水情况下： 盐随水来，水散盐留。 在某一季节内，土壤的积盐 或脱盐主要决定于蒸发和入 渗条件。 Hohai University
防盐碱化对排水的要求及防盐标准
由于土壤脱盐和积盐均与地下水埋藏深度有关系，在生产实 践中常根据地下水埋深判断某一地区是否会发生土壤盐渍化。
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
土 壤 肥 力
水、肥、 气、热
农 田 灌 溉 农 田 排 水
解决农田 水分不足 的问题
灌溉工程规划设计
农田排水原理 解决农田 水分过多 的问题
排水方法与技术
排水工程规划设计
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农田排水的任务
除涝 排 除 农 田 淹 水
降渍
防盐 控 制 地 下 水 位
改土
排 改除 善土 土壤 壤有 结害 构物 质
农田对降渍排水的要求及降渍标准
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
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几种主要作物的排渍标准
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防盐排水标准 drainage criterion for soil salinity control
土壤盐碱化 Soil salination 田间灌排情况下：
耕作 保 持 土 壤 干 湿 度
减排
适 流度 失排 保水 护减 水少 体氮 磷
降 低 地 下 水 位
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第一节 农田排水标准
classification and standard of farmland drainage 排涝标准 surface drainage criterion
排水沟对地下水的调控作用 regulating principle of drainage ditches for groundwater table
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
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沟深与间距 spacing and depth of drainage ditches • 排水沟的沟深与间距互相制约关系
地下水埋深动态 dynamic state of groundwater level
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• 地下水适宜埋深 即排渍深度 是指控制农作物不受渍害的农田地下水排降深度。不同作物 排降深度不同，同一种作物不同生育期的排降深度也不同。 • 地下水降落速度 在设计暴雨形成的地面积水排除后，在作物的耐渍时间内将 地下水位降至耐渍深度。 • 地下水埋深动态 在农作物关键生长期，由于遭遇多次或连续降雨致使地下水 位持续居高不下，根据地下水埋深超过某一高度及其持续时 间的累计值对作物产量的影响关系作为排渍依据。对于旱作 物常用SEWx来表示，即指某一生育期内地下水位超过xcm深 度与持续日数的总和，以cm· d表示。 Hohai University
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田间排水沟间距与沟深 spacing and depth of drainage ditches 田间排水沟的间距与田面径流过程、作物允许淹水深度和耐 淹历时有关。
在降雨及入渗过程中，田间入渗总量为： I
i1 1 t i0t 1 1
假设降雨历时为t，降雨停止后允许的淹水历时为T，则 在时间（t+T）内渗入土层的总水量（即大田蓄水能力V）为：
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• 暴雨重现期 以治理区发生一定重现期的暴雨，作物不受涝 为标准； • 排涝保证率 以治理区作物不受涝的保证率为标准； • 典型年 以某一定量暴雨或涝灾严重的典型年作为排涝设计 标准。 我国《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288－99）中采 用的排涝标准，就是第一种。 排涝标准是确定除涝工程的规模的重要依据，排涝标准选择 的高低，应考虑自然条件、涝灾的影响程度、经济条件等因 素，设计暴雨重现期，一般可采用5~10年。经济条件好或有 特殊要求的地区可适当提高标准；经济条件较差的地区可分 期达到标准。 Hohai University
土 壤 理 化 性 质 物 理 性 质 化 学 性 质
土壤质地、土壤结构、土壤孔性、土壤耕性、土壤干湿性等
土壤胶体、土壤酸碱度、土壤氧化还原反应、土壤养分等
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涝渍土壤的主要特性
土壤透气性差 有机还原物质 -pH值降低 无机还原物质 -亚铁、亚锰、 硫化氢等
土壤结构差 土粒分散 泥淖
第六章 农田排水原理
Drainage principle of farmland
农田排水标准 农田排水沟对地面水及地下水的调控原理 农田排水的作用
农田排水对地下水动态的影响
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农 作 物 生 长 的 条 件
气 候 条 件
温度、湿 度、日照
设施农业工程
农田灌溉原理 灌水方法与技术
第二节 农田排水沟的调控原理
regulating principle of farmland drainage ditch
排除地表水的田间排水沟 surface drainage ditches
大田蓄水能力 Water holding capacity of farmland 利用田块本身以及田块上的沟、畦、格田等拦蓄一部分 雨水的最大能力，称为大田蓄水能力。 大田蓄水一般包括：1.储存在土壤中称为土壤水；2.补充 地下水（避免使地下水抬得过高）；3.田面蓄水（水生作 物）。 旱地蓄水能力：V H (max 0 ) H1 ( s max ) 水田蓄水能力：V=Hmax– H0
第三节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
effect on soil water environment and crop growth of farmland drainage 农田排水对土壤理化性质的影响
influence of drainage on soil physical and chemical properties
i0 (t T )
1
V
亦即：t T (V )1 i0
1
影响田间排水沟的间距的因素十分复杂，至今还缺乏理论公 式可以计算。一般来讲，北方农沟间距200~400m，南方农 沟间距100~400m，只考虑排涝时埋深1.0m左右。 Hohai University
控制地下水的田间排水沟 subsurface drainage ditches
拔节～成熟 5～10cm 孕穗 灌浆 10～15cm 15～20cm
成熟
返青 分蘖 水 稻 拔节 孕穗 成熟
10～15cm
3～5cm 6～10cm 15～25cm 20～25cm 30～35cm
2～3d
1～2d 2～3d 4～6d 4～6d 4～6d 甘 薯 大 豆
成熟
15～20cm 10～20d
7～10cm 2～3d 2～3d 1～2d 2～3d
涝灾 waterloging 由于降雨超渗部分使旱地地面积水，稻田淹水过深，造 成作物减产的现象，称为涝灾。 排涝标准的表示方法 排 涝 标 准
暴雨重现期 recurrence interval of torrential rain
排涝保证率 probability of drain waterlogged farmland 典型年 typical year
农田对除涝排水的要求及除涝标准
田面积水 作物受淹 缺氧呼吸 产生乙醇 作物中毒 减产甚至死亡
水稻分蘖期淹水与减产关系
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几种主要农作物的耐淹水深和耐淹历时
作物种类 棉 花 生育期 开花结铃 抽穗 玉 米 灌浆 淹水深度 5～10cm 8～12cm 8～12cm 淹水历时 1～2d 1～1.5d 1.5～2d 高 梁 作物种类 小 麦 生育期 淹水深度 淹水历时 1～2d 5～7d 6～10d
地下水临界深度与气候、地下水矿化度、土壤质地有关。 地下水矿化度大，土壤质地轻，则地下水临界深度应大。
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耕作排水标准 drainage criterion for soil cultivation
土壤含水率ห้องสมุดไป่ตู้
土壤承重能力
机械耕作效率
地下埋深不小于0.6～0.8m。
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农田排水使土壤的肥力条件（水、肥、气、热）得到改善，能 有效促进农作物的生长发育，实现高产稳产。 排水对作物根系生长的影响 influence of drainage on root growth 土壤通透状况不良，根区有毒物质积累，极易造成作物根系 生长发育迟缓，出现烂根、黑根现象。农田排水可以调节根 系分布范围，促进根系下扎，增强根系活力。