第六章 农田排水原理

第三节 农田排水的种类与排水标准
二、排除地面水的排涝标准
第三节 农田排水的种类与排水标准
二、排除地面水的排涝标准
第三节 农田排水的种类与排水标准
三、降低地下水位的排渍标准
水分过多，氧气不足形成渍害。从图可看出，地下水过高将 严重影响棉花产量，并且在一定幅度内随着地下水位的降低 而产量增加。最直接判别农田是否产生渍害应测定土壤含水 率及地下水位埋深。
我国不同地区有关农田排水沟深与间距的参考值。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
二、控制地下水的田间排水沟
1、排水沟深度与间距存在着一定的关系，两者互为消长。 2、排水沟深度相同，间距愈小，地下水位下降速度愈快，在一 定时间内地下水位的下降值愈大。 3、在允许的时间内要求达到的地下水埋藏深度ΔH一定时，排 水沟的间距愈大，需要的深度也愈大，如图示。
第一节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
农田排水对水土环境及作物生长的影响 农田排水沟对地面水及地下水位的调控 原理 农田排水的种类与排水标准
第一节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
一、农田灌溉与农田排水 为什么要排水？
①农田水分不足，影响农作物生长; ②农田水分长期过多或地面长期积水，造成作物生 长不良，甚至窒息死亡; ③土壤水分过多，地下水位及地下水矿化度过高， 排水不良等因素，常常引起土壤的沼泽化和盐碱化。
第三节 农田排水的种类与排水标准
四、防治土壤盐碱化的排水标准
作物根系层中的盐分主要是随水分而运动的。
在蒸发和蒸腾作用下，由于毛管作用，地下水中的 盐分随水分而上升。水分自地表蒸发或植株蒸腾后， 盐分则留在土壤表层。 降雨或灌溉淋洗，入渗的水流挟带表层的盐分向深 层移动，使表层盐分逐渐降低。 作物根系层土壤盐分状况主要决定于蒸发、蒸腾、 灌溉、淋洗、降雨、入渗、地下水矿化度和田间排 水等因素。
排水农沟深度：水田地区0.8~1.5m，旱作地区1.5~2.0m； 沟间距：一般在60—200m范围内，视土壤质地而异。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
二、控制地下水的田间排水沟
在盐碱化地区，排水沟的深度和间距，要满足控 制和降低地下水位的要求，且要能达到脱盐和改良 盐碱土的预期效果。冲洗改良阶段，为了加速土壤 脱盐，可采用深浅沟相结合的办法。在深沟控制地 段，加设深1m左右的临时性浅沟(毛排)，待土壤脱 盐后再行填平。 根据山东打渔张灌区资料，在砂性壤土地区， 排水毛沟的间距可采用150m，在壤土粘重地区可采 用100m。
第六章
农田排水原理
本章主要讲述农作物对除涝，排渍和防盐的要求 及农田排水标准；田间降雨量径流过程，以除涝排水 为主的田间排水沟间距的确定；排水沟对地下水位的 调控作用；以控制地下水位为主的田间排水沟沟深与 间距的确定。要求学生必须掌握农田排水的基本原理 及方法，并可进行除涝排水及以控制地下水位为主的 田间排水沟沟深与间距的确定。
稻田亚铁离子对比
处理 排水稻田
对照
亚铁离子含量（mg/l） 36.3
70.2
3．降低土壤含水量，改善土壤热状况 4．改善土壤通气状况，提高氧化还原电位
5．降低土壤含盐量，改良土壤盐碱化

表6—5 暗管排水地段冬、春灌淋洗脱盐效果
第一节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
三、农田排水对作物生长的影响
涝灾与渍害往往是相伴发生且密切相关的。
第三节 农田排水的种类与排水标准
一、农田排水种类
土壤的盐碱化：地下水位过高，地下水矿化度较高时， 由于潜水蒸发强度大，水分蒸发后，盐分累积在土壤 表层，造成土壤的盐碱化。
第三节 农田排水的种类与排水标准
二、排除地面水的排涝标准
设计排涝标准：排水区发生一定重现期的暴雨农作物 不受涝，即当实际发生的暴雨不超过设计暴雨时，农 田的淹水深度和淹水历时不超过农作物正常生长允许 的耐淹深度和耐淹历时。 一般可采用5~10a。排涝标准是确定排涝工程规模的 重要依据。 旱作区：1~3d暴雨1~3d排至无积水;水稻区：1~3d暴 雨3~5d排至耐淹水深。
四、农田排水对地下水动态的影响 1．排水沟对地下水位的调控作用
地下水动态受多种自然因素和人为因素影响。
排水是控制和降低地下水位的主要方法。
在灌水和降雨量较大的情 况下，一部分水将透过土 层补给地下水，引起地下 水位的上升。农田无排水 措施，地下水位将以较快 速度平移上升。
无排水
第一节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
第三节 农田排水的种类与排水标准
一、农田排水种类
涝灾：地面积水引起。排除涝水是农田排水的首要任 务，这种排水称为除涝排水，又称排地面水。
渍害：地下水位过高引起。根系活动层土壤含水率太 大，通气不良，有机质不能充分分解，作物能够吸收 的矿物质养料不足；作物根系呼吸困难，甚至在缺氧 情况下产生甲醇、硫化氢等有毒物质，造成作物减产， 甚至死亡，这种排水称为防渍排水。
四、农田排水对地下水动态的影响
1．排水沟对地下水位的调控作用 有排水措施条件下，降 雨或灌水入渗量的一部 分将随排水沟排走，地
下水上升速度和上升高
度较无排水工程时为小， 尤其靠近排水沟附近。
第一节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
四、农田排水对地下水动态的影响
2．排水对农田地下水位的动态影响 旱作区与水稻种植区所要求的地下水埋深是不同 的，相应的农田排水标准（耐淹指数）、排水 方式（井排、沟排）、排水规格（沟间距）各 不相同。
在易渍、易涝和易碱地区农田排水是农作物生 长发育的重要措施之一，通过排水调控作物生长的 水、土、气、热、肥等主要环境要素，并由此影响 作物各器官的生长发育状况，最终影响作物的产量。
1．排水对作物根系生长的影响 （乙醇中毒、烂根）
2．排水对作物植株生长及产量的影响
第一节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
W为一次降雨过程中从地下水位到地面土层中的蓄水量； H为降雨前地下水位埋深； ΔH并为一次降雨允许地下水位上升高度； θmax为地下水位以上土层的平均最大持水率； θs为饱和含水率，θ0为降水前土壤平均含水率(土体积比) ；μ 是土壤自由孔隙比或给水度(占体积％)。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理

在田块无入渗补给的条件下，地下水呈非稳定流 状态，地下水位下降值可近似采用下述公式计算： (6—1) 式中：v为地下水位下降系数，它是时间t的函 数；H0是地下水最大变化幅度；ε为t时段平均水 面蒸发强度；η为蒸发影响系数；μ为土壤给水度。 式中参数v和μ可由实测资料反求得到。 一般来讲，排水沟(管)间距小、土壤质地轻、 沟深(或管理深)大，地下水下降速度快，反之则 下降速度慢。在排水初期，排水沟(管)附近的地 下水下降速度快，远离排水沟(管)地域的地下水 下降速度慢。
在进行农田排水规划设计时，必须首先确定设计暴 雨产生的径流深。 湿润半湿润地区多用“超蓄产流法” 计算净雨深
R＝P-W
干旱半干旱地区可采用“超渗产流法” 计算净雨 深 R＝P-I
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟 (1)利用超蓄产流法计算净雨深
旱田单位面积的蓄水量： 或
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
1．排涝水量与除涝时间
1）产汇流过程，受降雨量、雨强、土质、地面坡度等因素影 响。
2）除土壤蓄水外，田间的灌水沟、畦、排水沟均对降雨径流 有一定的调蓄作用。目前尚无完善的计算农田产流汇流的公式。
3）对大范围的农田排水面积一般采用排涝模数，即每平方公
里排出流量[(m3／s)／km2]，进行排水干、支沟的流量计算。


第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟
排除地面水的目的主要是防止作物受淹。
达设计暴雨时要保证田面积水不超过作物允
许的耐淹历时和耐淹水深；雨后要在允许的
时间内将田面积水排除。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟 1．排涝水量与除涝时间
一、排除地面水的田间排水沟 (1)利用超蓄产流法计算净雨深
也可用径流深表示：
R＝P-(Wm-W0)
R为一次降雨产生的径流深(mm)； P为一次降雨量(mm)； Wm为非饱和带的蓄水容积(mm)； W0为雨前土层中的含水量(mm)。
Wm 值 建 议 南 方 地 区 采 用 80—120mm ； 北 方 地 区 150mm左右。
第三节 农田排水的种类与排水标准
三、降低地下水位的排渍标准
1．排渍标准 农作物排渍标准：农作物的设计排渍深度是指农作 物在不同生育阶段要求保持一定的地下水适宜埋藏 深度，即土壤中水分和空气状况适宜于农作物根系 生长(有利于农作物增产)的地下水深度。
第三节 农田排水的种类与排水标准
1．排渍标准
几种主要农作物的排渍标准
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
二、控制地下水的田间排水沟 4、设计排水农沟时，一般首先根据作物要求的地下 水埋深、排水农沟边坡稳定条件施工难易等初步确定 排水农沟的深度，然后再确定相应的间距。
5、当作物允许的地下水埋深ΔH要一定时，排水农沟 的深度(D)可用下式表示：
D＝ΔHபைடு நூலகம்Δh+S
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟 (2)利用超渗产流法计算净雨深
根据考斯加柯夫公式，超渗产流法计算田间蓄水量： 或：
I为(t+T)时段内累积入渗量(mm)； t为降雨历时(h)； T为降雨停止后作物允许的淹水历时(h)；
α为经验指数，决定于土壤性质和初始含水率，0.3—0.8。
第三节 农田排水的种类与排水标准
四、防治土壤盐碱化的排水标准 地下水位临界深度是指为了保证不致引起耕作层土壤盐 碱化所要求保持的地下水最小埋藏深度。
地下水临界深度值 地下水临界深度=毛管水强烈上升高度+耕作层深度
不同质地土壤的毛管水上升高度 和强烈上升高度参考范围(m)
降雨量超过一定范围时，田面积水将超过作物 允许的淹水深度和历时，须将多余的水分排除掉。 田间排水沟系统的作用，主要是加速径流的出流， 减小径流在田间的滞留时间。 排水系统的任务是要在规定的时间内渲泄产生的 地面径流量。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟 1．排涝水量与除涝时间
ΔH为作物要求的地下水埋深(m)； Δh为当两沟之间中心点的地下水位至ΔH时，地下水位与沟水 位之差。视土质与沟的间距而定，一般不小于0.2~0.3m； S为排水农沟中的水深，排地下水时一般取0.1-0.2m。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
二、控制地下水的田间排水沟
排水农沟的间距，应通过试验或参照当地或相似地区的实践经 验加以确定。 末级固定排水沟间距与沟深经验值
1）排水沟的间距愈小，排水效果愈好。但间距太小，
要求，结合田间灌溉渠道的规划布置统一考虑确定。
3）一般北方地区排涝农沟间距多为200－400m；南 方地区农沟间距多为100－200m。单纯排涝用的农沟 深度一般为1.0m左右。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟 2．田间排水沟的深度与间距
第一节 农田排水对水土环境及作物生长的影响
二、农田排水对土壤理化性质的影响
排水是改良农田土壤因长期渍涝而造成的结构性 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。
排水对土壤理化性状的影响有以下几个方面： 1．改善土壤结构

表6—1 冷浸田排水改良前后土壤性状的变化
2．排除有毒物质：Fe2+
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟 只有地下水埋深很大时才能用超渗产流计算蓄水量。
地下水位较高时，超渗产流计算得到的入渗水量I，
不能大于用超蓄产流计算得到的田间蓄水量W，只能
取I≤W，W为用式
求出值。用W代替式
i
中的I，可得
计算出的T要小于作物允许的耐淹历时。
第二节
4）田间末级固定排水沟(农沟)，一般用调整沟间距的办法， 达到缩短降雨径流在田间滞留的时间，以及在农沟控制的田块 内增设毛沟以加快田间排水，保证不超过允许的淹没时间。
第二节
农田排水沟对地面水及地下水位的调控原理
一、排除地面水的田间排水沟 2．田间排水沟的深度与间距 占地太多、机耕作业效率低。
2）末级固定排水沟的间距，根据田间作业对田块的