mAAA灌溉与排水工程设计.ppt
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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
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。
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。
.
13
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
.
1
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，；
《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，
=i (∞)]
i 13f 为稳定入渗速度[ i f
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。
1
第一节 农田土壤水分状况
•地面水
农田水分
•地下水 •土壤水
•土 壤 水 是 作 物 生长环境的核心
2
一、农田土壤水分存在的基本形式
•固态：在土壤冻结时存在 •汽态：存在于未被水分占据的土壤空隙
土壤水分
•吸着水：不能被利用，其上限（最大分 子持水率）以下的水分为无效水。 •液态：•毛管水：田间持水率和无效水之间的水 ，容易为农作物利用，称为有效水。 •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。
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2、农田水分过多的原因、灾害及其调节措施
农田水分过多的原因
（1）大气降水过多 （2）低洼地区积水
（3）地下水位过高 （4）排水不畅
灾害类型：
洪灾：河水泛滥 涝灾：积水难排
渍害：土壤过湿 强
次生盐碱化：地下水位高、蒸发
调节措施：
（1）截流
（2）排出地表水
（3）降低地下水位 （4）排除根系层过多水分
灌溉排水工程学课件
2、畦田规格 畦田规格主要指畦田的长度、畦田的宽度和畦埂断面。 （1）畦宽 主要取决于畦田的横向坡度、土壤性质和农业技术要求， 以及农业机具的宽度。通常，畦宽多为当地农业机具宽度 的整倍数确定，一般约2~4m。为灌水均匀，要求畦田无 横向坡度，以免水流集中，冲刷畦田表面土壤。 （2）畦长 根据畦田纵坡、土壤质地及土壤透水性能、土地平整情况 和农业技术条件等合理确定。 ①纵坡坡度大的畦长宜长，纵坡坡度小的畦长可稍短； ②砂质土壤，土壤透水性强，畦长宜短；
3、畦灌法灌水技术 其要素主要指畦田长度l、畦宽b、单宽流量q和放水入畦时 间t。影响这些要素的因素主要有土壤渗透系数、田面纵向 坡度、畦田粗糙率与平整程度，以及作物的种植倩况等。
为使田间灌水均匀度高，湿润土层基本均匀，畦灌灌水技
术要素之间应满足如下关系：
(1)渗入到畦田内土壤中的水量达到计划灌水定额时，畦田 内各处所需要的入渗时间tn满足下式：
t :放水历时(s)；
y: 停水时刻田面水流推进长度内任一点的地面水深(m);
x: 任意时间的水流推进长度(m);
z: t时段内任意一点x处的入渗水层深度(m)；
l: 关闭首端进水口后停止供水时的水流推进长度( m)。
地面水流推进函数和土壤入渗函数的确定：
水流推进函数 L： aTb
土壤入渗函数 Z ： ktna
式中：
T ：水流推进时间；
a、b：水流推进函数的系数和指数； t n：向土壤中入渗的时间； k和α：为土壤入渗函数的系数和指数。 上述两个函数中的系数均通过田间试验实测确定。
二、畦灌法：用临时修筑的土埂将灌溉田块分隔成一系 列的长方形田块，灌水时，水从输水垄沟或田间毛渠引 入畦田后，在畦田田面上形成很薄的水层，沿畦长坡度 方向均匀流动，在流动的过程中主要借重力和毛细管作 用，以垂直下渗的方式逐渐湿润土壤的地面灌水方法。
渠道灌溉系统课件
斗 渠 的 间 距 主 要 根 据 机 耕 要求确定，和农渠的长度相 适应。
PPT学习交流
17
灌溉与排水工程
三、斗、农渠的规划布置
3. 农渠的规划布置 农 渠 是 末 级 固 定 渠 道 ， 控 制 范 围为一个耕作单元。农渠长度根 据机耕要求确定，在平原地区通 常 为 500 ～ 100m ， 间 距 为 200 ～ 400m，控制面积为200～600亩。 丘 陵 地 区 农 渠 的 长 度 和 控 制 面 积较小。在有控制地下水位要求 的地区，农渠间距根据农沟间距 确 定。
8
灌溉与排水工程
二、干、支渠的规划布置形式
干、支渠的布置形式主要取决于地形条件。 1）山区、丘陵区灌区的干、支渠布置 一般需要从河流上游引水灌溉，输水距离较长。 干、支渠道的特点是：渠道高程较高，比降平缓，渠线较长 而且弯曲较多，深挖、高填渠段较多，沿渠交叉建筑物较多。 渠道常和沿途的塘坝、水库相联，形成长藤结瓜式水利系统， 以求增强水资源的调蓄利用能力和提高灌溉工程的利用率。
灌溉与排水工程
渠道灌溉系统 （1）
水利工程系 2012年5月
PPT学习交流
1
灌溉与排水工程
任务一：灌溉渠道系统规划
灌溉渠道系统：从水源取水，通过渠道及其附属建筑物 输、配水，经由田间工程进行农田灌水的工程系统。 水源和渠首工程； 输水配水系统：干、支、斗、农渠；（固定） 田间渠道系统：毛渠、输水垄沟、灌水沟、灌水畦； （临时） 排水泄水系统：干、支、斗、农、毛沟。
PPT学习交流
7
灌溉与排水工程
一、灌溉渠系概述
2.灌溉渠道的规划原则
4) 斗、农渠的布置要满足机耕要求。 5) 要考虑综合利用。 6) 灌溉渠系规划应和排水系统规划结合进行。应避免沟、
PPT学习交流
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灌溉与排水工程
三、斗、农渠的规划布置
3. 农渠的规划布置 农 渠 是 末 级 固 定 渠 道 ， 控 制 范 围为一个耕作单元。农渠长度根 据机耕要求确定，在平原地区通 常 为 500 ～ 100m ， 间 距 为 200 ～ 400m，控制面积为200～600亩。 丘 陵 地 区 农 渠 的 长 度 和 控 制 面 积较小。在有控制地下水位要求 的地区，农渠间距根据农沟间距 确 定。
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灌溉与排水工程
二、干、支渠的规划布置形式
干、支渠的布置形式主要取决于地形条件。 1）山区、丘陵区灌区的干、支渠布置 一般需要从河流上游引水灌溉，输水距离较长。 干、支渠道的特点是：渠道高程较高，比降平缓，渠线较长 而且弯曲较多，深挖、高填渠段较多，沿渠交叉建筑物较多。 渠道常和沿途的塘坝、水库相联，形成长藤结瓜式水利系统， 以求增强水资源的调蓄利用能力和提高灌溉工程的利用率。
灌溉与排水工程
渠道灌溉系统 （1）
水利工程系 2012年5月
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灌溉与排水工程
任务一：灌溉渠道系统规划
灌溉渠道系统：从水源取水，通过渠道及其附属建筑物 输、配水，经由田间工程进行农田灌水的工程系统。 水源和渠首工程； 输水配水系统：干、支、斗、农渠；（固定） 田间渠道系统：毛渠、输水垄沟、灌水沟、灌水畦； （临时） 排水泄水系统：干、支、斗、农、毛沟。
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灌溉与排水工程
一、灌溉渠系概述
2.灌溉渠道的规划原则
4) 斗、农渠的布置要满足机耕要求。 5) 要考虑综合利用。 6) 灌溉渠系规划应和排水系统规划结合进行。应避免沟、
农田水利学一灌溉工程PPT课件
农田灌溉原理
水量平衡制定旱作物灌溉制度
• 考虑计划湿润层增加时的灌溉制度确定。 – 腾发量减去计划湿润层增加的水量、地下水 补给量，是实际消耗的土壤水的数量。 – 当土壤中储水量小于适宜含水量时，需要灌 溉。
农田灌溉原理
4、水田灌溉制度的制定—列表法
• 基本原理，当田面水层低于适宜灌水深度时，灌水至适宜上 限；
• 灌水定额；作物的种植比例；灌水延续时间。 – 当灌水定额；作物的种植比例确定后，主要取决于 灌水延续时间。 • 灌水延续时间与作物种植面积、作物所处的生育 阶段、灌水条件等有关。 • 面积越大，延续时间越长。
农田灌溉原理
2.灌水率图及其修正
• 灌水率随时间变化的直方图。 • 修正的原因：
– （1）不同时间灌水率差异较大，造成渠道水位差异大； – （2）供水连续性差，管理部方便。 – 应该修正，使灌区渠道供水连续，水位差小。
• （1）净灌溉用水量：某作物一次灌水灌到田间的水量： – W＝m×A • A－某作物面积；m-该作物的灌水定额 –各类灌溉作物累加，可达到灌区某个时段的净灌溉 用水量。
n
M净 （Ai mi） i1
农田灌溉原理
（2）综合净灌溉定额
• 相对于整个灌区而言，单位面积上某个时段内的平 均灌溉定额
– 包括不灌溉的耕地。
– 可以通过灌区面积和综合净灌溉定额计算净灌溉 用水量
n
(Ai mi) n
m净 i1 At
(t mi) i1
农田灌溉原理
综合净灌溉定额
–若灌区中面积20000公顷（其中12800公顷不灌溉） ，则5.1-5.15之间，综合净灌溉定额为 978/20000*10000=489方/公顷
农田灌溉原理
– 某些阶段的水分胁迫，具有改善品质的效果。
水量平衡制定旱作物灌溉制度
• 考虑计划湿润层增加时的灌溉制度确定。 – 腾发量减去计划湿润层增加的水量、地下水 补给量，是实际消耗的土壤水的数量。 – 当土壤中储水量小于适宜含水量时，需要灌 溉。
农田灌溉原理
4、水田灌溉制度的制定—列表法
• 基本原理，当田面水层低于适宜灌水深度时，灌水至适宜上 限；
• 灌水定额；作物的种植比例；灌水延续时间。 – 当灌水定额；作物的种植比例确定后，主要取决于 灌水延续时间。 • 灌水延续时间与作物种植面积、作物所处的生育 阶段、灌水条件等有关。 • 面积越大，延续时间越长。
农田灌溉原理
2.灌水率图及其修正
• 灌水率随时间变化的直方图。 • 修正的原因：
– （1）不同时间灌水率差异较大，造成渠道水位差异大； – （2）供水连续性差，管理部方便。 – 应该修正，使灌区渠道供水连续，水位差小。
• （1）净灌溉用水量：某作物一次灌水灌到田间的水量： – W＝m×A • A－某作物面积；m-该作物的灌水定额 –各类灌溉作物累加，可达到灌区某个时段的净灌溉 用水量。
n
M净 （Ai mi） i1
农田灌溉原理
（2）综合净灌溉定额
• 相对于整个灌区而言，单位面积上某个时段内的平 均灌溉定额
– 包括不灌溉的耕地。
– 可以通过灌区面积和综合净灌溉定额计算净灌溉 用水量
n
(Ai mi) n
m净 i1 At
(t mi) i1
农田灌溉原理
综合净灌溉定额
–若灌区中面积20000公顷（其中12800公顷不灌溉） ，则5.1-5.15之间，综合净灌溉定额为 978/20000*10000=489方/公顷
农田灌溉原理
– 某些阶段的水分胁迫，具有改善品质的效果。
灌溉排水工程学 ppt课件
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。
ppt课件
3
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。
ppt课件
12
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。
ppt课件
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