农田水力学0 绪论
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2、干旱缺水严重，水资源供需矛盾尖锐
我国降雨时空分布不均，人均占有水资源量少， 水资源分布与耕地、人口、经济布局不相匹配， 北方地区干旱缺水严重。
27
存在问题
３、灌溉可利用水量减少
随着我国人口增加、工业的快速发展和城镇化率的不 断提高，水资源的供需矛盾日益突出。以农业供水为主的水 库，不同程度地转向工业及城市生活供水，灌溉用水不得不 另寻水源（如城市废污水、地下水开采等），或采取非充分 灌溉和其它各种节水措施。
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我国古代四大灌溉工程
• 四川都江堰（战国）
• 陕西郑国渠（战国末期）
– 韩欲疲秦人，使无东伐，乃使水工郑国为间于秦，凿 泾水自仲山为渠，并北山，东注洛。中作而觉，秦人 欲杀之。郑国曰：“臣为韩延数年之命，然渠成，亦 秦万世之利也。”乃使卒为之。注填阏之水溉舄卤之 地四万馀顷，收皆亩一钟，关中由是益富饶。——《
71
第三期
29.8
195
Fra Baidu bibliotek
隧洞
20
（二）我国目前灌区概况
• 据2007年统计，我国现有大型灌区294处，设计灌 溉面积18789.46千公顷，有效灌溉面积14681.07 千公顷，实际灌溉面积12348.57千公顷。
• 2007年区域流域灌溉面积（千公顷）
地区
总计
灌溉面积
农田(有效) 灌溉
林地
果园
牧草
资治通鉴》（古代中国，十合为一升，十升为一斗，
十斗为一斛，一钟为六斛四斗，宋前一斛和一石重量
相当，大概是现在40斤左右）
• 广西灵渠（秦代）
• 浙江它山堰（唐代）
至今仍在发挥作用的有都江堰和它山堰
17
南水北调工程
• 东线
– 从长江下游扬州附近抽引长江水，利用和扩建京杭大运河逐级提 水北送，经洪泽湖、骆马湖、南四湖和东平湖，自流经位临运河 、南运河到天津。输水主干线长1150km,其中黄河以南660km，黄 河以北490km。主要任务是供水，年供水量186亿m3。
４、灌溉设施配套差、老化损坏严重
我国大多数大型灌区修建于50～70年代，由于历史条件 限制，当时工程建设标准偏低，工程运行当中又缺少必要的 资金投入，得不到及时的维护和更新，致使渠道渗漏、冲淤 及建筑物老化、破损等现象十分严重，造成原有效灌溉面积 逐渐衰减，实灌面积不断萎缩，必须进行更新改造。
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What should we do？ What can we do? How?
程等
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课程章节安排
绪论 第一章 灌溉用水量 ——确定需要多少水 第二章 灌溉水源和取水方式 ——从哪里取水，如何取水 第三章 灌溉渠系规划 ——如何合理布置引水工程 第四章 田间工程与灌水方法 ——如何合理进行灌溉 第五章 排水系统规划设计 ——水多了如何处理
37
学习内容
• 主要内容有：
– 农田水分状况及土壤水分运动； – 作物需水量和灌溉用水量； – 灌水方法（地面灌溉、喷灌、滴灌、微喷灌）； – 灌溉渠道系统； – 灌溉管道的系统； – 灌溉水源与取水方式； – 田间排水； – 排水沟道系统； – 分区水利问题及其治理； – 灌排管理与环境等
西北诸河区
6064.56
4231.12 688.64 445.62 575.68 123.50 4079.41 3180.17
21
22
２.为什么要学习农田水利？Why?
国以民为本，民以食为天 食以水为先
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存在问题
1、防洪能力低，洪涝灾害严重
我国是世界上洪涝灾害最严重的国家之一；现 有防洪工程体系仍然较为薄弱，江河防洪标准仍 然偏低。
农田水利学
Irrigation and Drainage
西南大学资源环境学院 叶勇
erqie@swu.edu.cn
绪论 你眼中的农田水利是什么？
2
１.什么是农田水利？What?
【水利（Water Conservancy）】
对自然界的水进行控制、调节、治导、开发、管理和保 护，以防治水旱灾害，并开发利用水资源的各项事业和活动。
65
20
地区 第三期
1150 1000 186
65
35
京冀、津、第一期
1390 350
75
100
立交渠 道
中线 豫、鄂 第二期
1390 630 145
100
立交渠 道
第三期
1390 800 220
100
立交渠 道
青宁、甘、第一期
131
45
自流 隧洞
西线 蒙晋、陕、第二期
288.7
145 458 自流 隧洞
34
研究对象
（二）改变和调节地区水情 地区水情指的是地区水资源的数量、分布
情况及动态。 水利措施： （1）蓄水保水措施：水库等——时间调节 （2）调水排水措施：渠道等——空间调节
35
研究对象
（三）调节农田水分的工程措施 了解渠系建筑物的组成、应用范围，枢纽建筑物
的结构形式与应用。 掌握各相关工程设计与计算，方法、步骤。 包括：取水工程、灌溉渠道、灌溉管道、排水工
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机遇与挑战
• 2011年中央一号文件
– 中国未来10年将投资4万亿元兴修水利 – 国新办:土地出让收益10%用于农田水利建设（600至
800亿）
• 粮食安全问题
– 人口增长→粮食需求增加 – 生活水平提高→粮食需求增加 – 耕地被挤占→粮食产量减少 – 气候变化导致水资源减少→灌溉水量减少→粮食产量
东南诸河区
2206.36 2049.30 26.17 87.10 0.65 43.14 1954.48 1443.46
珠江区
4584.83 4184.76 27.24 148.51 2.97 221.34 3527.44 3086.44
西南诸河区
1083.80
912.52 28.91 22.44 108.77 11.17 812.09 439.51
• 中线
– 从汉江丹江口水库引水，输水总干渠自陶岔渠首闸起，沿伏牛山 和太行山山前平原，跨江、淮、黄、海四大流域，自流输水到北 京、天津，输水总干渠长1246km，天津干渠长144km。主要任务是 城市生活和工业供水，兼顾农业及其它用水，调水220亿m3。
• 西线
– 从长江上游干支流调水入黄河上游，引水工程拟定在通天河、雅 砻江、大渡河上游筑坝建库，采用引水隧洞穿过长江与黄河的分 水岭巴颜喀拉山入黄河。年平均调水量为145～195亿m3。主要任 务是补充黄河水资源的不足和解决西北地区、华北西部地区工农 牧业生产和城乡人畜用水。
18
南水北调工程线路图
19
南水北调调水工程数据
线路
调水规模
供水范 工程分 线路长
围
期 度/km 流量
水量
/m3.s-1 /亿m3
调水方式
抽水扬 自流落
程
差
/m
/m
年用电 输水方 量
式 /亿kW.h
黄海、淮、第一期
660 500
70
65
扩建京 杭运河
8.5
东线
平原东 部
第二期
1150 700 118
其它
农田(有 效)实 灌面积
旱涝保 收面积
松花江区
4967.66 4899.28 6.90 4.45 44.09 12.94 3951.77 2820.30
辽河区
3106.72 2630.63 84.24 102.15 181.64 108.06 2107.76 1572.47
海河区
8301.62 7551.31 197.90 489.61 24.81 38.00 6843.55 5749.73
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３.农田水利学学习内容
• 研究对象 （一）调节农田水分状况 【农田水分状况（water conditions of farmland）】
农田中地表水、土壤水、地下水的状态、变 化规律及对作物生长影响的总称。
——农村水利技术术语SL56-2005 调节措施：
（1）灌溉措施：补充水分不足 （2）排水措施：控水，排盐
15
19世纪末，西方灌溉与排水技术在中国开始应用。 20世纪30年代，陕西省建成泾惠、渭惠、梅惠等 大型自流灌区。
“关中八惠灌区”：泾惠、渭惠、梅惠、洛惠、沣惠、 涝惠、黑惠、泔惠
如今，我国已建成的大型灌区400多处，有效灌溉 面积达8.7亿亩，占世界总数的1／5，居世界首位。 灌溉面积占全国耕地的48％。全国大型灌区一览 表
黄河区
5918.33 5267.31 196.70 199.94 219.41 34.97 4512.71 3667.99
淮河区
11650.01 11086.67 149.21 335.65 5.75 72.74 9031.30 8374.09
长江区
15529.56 14969.47 192.54 203.94 61.69 101.92 13116.39 11411.54
减少 – 生活与工业用水挤占农业用水→灌溉水量减少→粮食
产量减少 – 2010年粮食安全风险指数中国排名96位
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450
400 120000
350 100000
300
250
200
150 40000
100
20000 50
0
人均粮食产量（公斤）
粮食产量（万吨）
1950~2008年中国粮食产量统计图
1950 1952 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
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研究对象
【灌溉（irrigation）】 按照作物生长需要，利用水利工程设施有计
划地将水送到田间，以补充农田水分的人工措施。 【农田排水（farmland drainage）】
将农田中过多的地表水、土壤水和地下水排 除，改善土壤的水、肥、气、热关系和其它理化 性状，以利于作物生长的人工措施。
——农村水利技术术语SL56-2005
3
我国的农田水利
（一）我国农田水利 的发展概况
夏商时期，黄河流域就 出现了“沟洫”，即兼 作灌溉排水的渠道。
4
公元前六世纪，楚国人民兴建了芍陂，利用洼地 建筑了长约100里的水库。
芍陂（安丰塘）
5
公元前四世纪，魏国西门豹治邺时，创建了引漳 十二渠。 公元前三世纪，李冰在四川兴建了我国古代最大 的灌溉工程——都江堰。
【农田水利（Irrigation and Drainage）】
为防治干旱、渍、涝和盐碱灾害，对农田实施灌溉、排 水等人工措施的总称。
【农村水利（rural water conservancy）】
提高农业综合生产能力和改善农村生态环境与农民生 活条件服务的水利措施。
——农村水利技术术语SL56-2005
都江堰渠首枢纽主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶 口三大主体工程构成。
7
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隋、唐、宋时期，中国农田水利进入巩固发展时 期。太湖下游兴建圩田、水网；黄河中下游地区 大面积放淤；同时，水利法规渐趋完备，唐有 《水部式》，宋有《农田水利约束》等。
元、明、清时期，农田水利进一步发展，明朝天 启年间，《农政全书》问世，书中记载了我国的 农田水利史；《泰西水法》为我国介绍西方水利 技术的最早述著。
– (2)技能方面：能根据水源条件选择合理的取水方式， 能进行引水工程的水利计算；能进行灌区灌排系统的 规划布置；能进行灌排系统的流量计算和纵横断面设 计；
6
都江堰水利工程
都江堰是由渠首枢纽、灌区各级引水渠道， 各类工程建筑物和大中小型水库和塘堰等所构成 的一个庞大的工程系统，担负着四川盆地中西部 地区7市（地）37县（市、区）1026万余亩农田的 灌溉、成都市50多家重点企业和城市生活供水， 以及防洪、发电、漂水、水产、养殖、林果、旅 游、环保等多项目标综合服务，是四川省国民经 济发展不可替代的水利基础设施，其灌区规模居 全国之冠。
人口数（万）
140000
80000
60000
0
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2011年最新旱情
• 中新社北京2月9日电 截至8日统计，中国作物受 旱面积1.12亿亩，比一周前增加了3400多万亩； 有272万人、284万头大牲畜因旱饮水困难。9日， 中国国家防总启动抗旱Ⅲ级应急响应，旱区各地 和有关部门也启动了应急响应。
• 目前，中国受旱农田主要集中在河南、山东、安 徽、河北、山西、江苏、陕西、甘肃8省冬麦区， 小麦受旱面积约占播种总面积的40%。其中河南、 山东、安徽3省作物受旱面积合计8271万亩，占全 国作物受旱面积的74%。人畜饮水困难分布在内蒙 古、河北、甘肃、山西、山东、河南等6省区的山 丘区和牧区。
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学习目标
• 掌握灌溉排水的基本理论和灌排技术、灌排系统 规划设计方法及地区水利规划的基本知识等。
• 具体要求为：
– (1)知识方面：了解农田水分变化规律，掌握控制农田 土壤水分以及进行合理灌排的基本理论和知识；掌握 灌溉排水系统的规划设计方法；掌握灌区田间工程的 规划方法；了解灌区水利规划的方法步骤以及掌握有 关基本知识；
我国降雨时空分布不均，人均占有水资源量少， 水资源分布与耕地、人口、经济布局不相匹配， 北方地区干旱缺水严重。
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存在问题
３、灌溉可利用水量减少
随着我国人口增加、工业的快速发展和城镇化率的不 断提高，水资源的供需矛盾日益突出。以农业供水为主的水 库，不同程度地转向工业及城市生活供水，灌溉用水不得不 另寻水源（如城市废污水、地下水开采等），或采取非充分 灌溉和其它各种节水措施。
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我国古代四大灌溉工程
• 四川都江堰（战国）
• 陕西郑国渠（战国末期）
– 韩欲疲秦人，使无东伐，乃使水工郑国为间于秦，凿 泾水自仲山为渠，并北山，东注洛。中作而觉，秦人 欲杀之。郑国曰：“臣为韩延数年之命，然渠成，亦 秦万世之利也。”乃使卒为之。注填阏之水溉舄卤之 地四万馀顷，收皆亩一钟，关中由是益富饶。——《
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第三期
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Fra Baidu bibliotek
隧洞
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（二）我国目前灌区概况
• 据2007年统计，我国现有大型灌区294处，设计灌 溉面积18789.46千公顷，有效灌溉面积14681.07 千公顷，实际灌溉面积12348.57千公顷。
• 2007年区域流域灌溉面积（千公顷）
地区
总计
灌溉面积
农田(有效) 灌溉
林地
果园
牧草
资治通鉴》（古代中国，十合为一升，十升为一斗，
十斗为一斛，一钟为六斛四斗，宋前一斛和一石重量
相当，大概是现在40斤左右）
• 广西灵渠（秦代）
• 浙江它山堰（唐代）
至今仍在发挥作用的有都江堰和它山堰
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南水北调工程
• 东线
– 从长江下游扬州附近抽引长江水，利用和扩建京杭大运河逐级提 水北送，经洪泽湖、骆马湖、南四湖和东平湖，自流经位临运河 、南运河到天津。输水主干线长1150km,其中黄河以南660km，黄 河以北490km。主要任务是供水，年供水量186亿m3。
４、灌溉设施配套差、老化损坏严重
我国大多数大型灌区修建于50～70年代，由于历史条件 限制，当时工程建设标准偏低，工程运行当中又缺少必要的 资金投入，得不到及时的维护和更新，致使渠道渗漏、冲淤 及建筑物老化、破损等现象十分严重，造成原有效灌溉面积 逐渐衰减，实灌面积不断萎缩，必须进行更新改造。
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What should we do？ What can we do? How?
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课程章节安排
绪论 第一章 灌溉用水量 ——确定需要多少水 第二章 灌溉水源和取水方式 ——从哪里取水，如何取水 第三章 灌溉渠系规划 ——如何合理布置引水工程 第四章 田间工程与灌水方法 ——如何合理进行灌溉 第五章 排水系统规划设计 ——水多了如何处理
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学习内容
• 主要内容有：
– 农田水分状况及土壤水分运动； – 作物需水量和灌溉用水量； – 灌水方法（地面灌溉、喷灌、滴灌、微喷灌）； – 灌溉渠道系统； – 灌溉管道的系统； – 灌溉水源与取水方式； – 田间排水； – 排水沟道系统； – 分区水利问题及其治理； – 灌排管理与环境等
西北诸河区
6064.56
4231.12 688.64 445.62 575.68 123.50 4079.41 3180.17
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２.为什么要学习农田水利？Why?
国以民为本，民以食为天 食以水为先
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存在问题
1、防洪能力低，洪涝灾害严重
我国是世界上洪涝灾害最严重的国家之一；现 有防洪工程体系仍然较为薄弱，江河防洪标准仍 然偏低。
农田水利学
Irrigation and Drainage
西南大学资源环境学院 叶勇
erqie@swu.edu.cn
绪论 你眼中的农田水利是什么？
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１.什么是农田水利？What?
【水利（Water Conservancy）】
对自然界的水进行控制、调节、治导、开发、管理和保 护，以防治水旱灾害，并开发利用水资源的各项事业和活动。
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地区 第三期
1150 1000 186
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京冀、津、第一期
1390 350
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立交渠 道
中线 豫、鄂 第二期
1390 630 145
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立交渠 道
第三期
1390 800 220
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立交渠 道
青宁、甘、第一期
131
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自流 隧洞
西线 蒙晋、陕、第二期
288.7
145 458 自流 隧洞
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研究对象
（二）改变和调节地区水情 地区水情指的是地区水资源的数量、分布
情况及动态。 水利措施： （1）蓄水保水措施：水库等——时间调节 （2）调水排水措施：渠道等——空间调节
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研究对象
（三）调节农田水分的工程措施 了解渠系建筑物的组成、应用范围，枢纽建筑物
的结构形式与应用。 掌握各相关工程设计与计算，方法、步骤。 包括：取水工程、灌溉渠道、灌溉管道、排水工
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机遇与挑战
• 2011年中央一号文件
– 中国未来10年将投资4万亿元兴修水利 – 国新办:土地出让收益10%用于农田水利建设（600至
800亿）
• 粮食安全问题
– 人口增长→粮食需求增加 – 生活水平提高→粮食需求增加 – 耕地被挤占→粮食产量减少 – 气候变化导致水资源减少→灌溉水量减少→粮食产量
东南诸河区
2206.36 2049.30 26.17 87.10 0.65 43.14 1954.48 1443.46
珠江区
4584.83 4184.76 27.24 148.51 2.97 221.34 3527.44 3086.44
西南诸河区
1083.80
912.52 28.91 22.44 108.77 11.17 812.09 439.51
• 中线
– 从汉江丹江口水库引水，输水总干渠自陶岔渠首闸起，沿伏牛山 和太行山山前平原，跨江、淮、黄、海四大流域，自流输水到北 京、天津，输水总干渠长1246km，天津干渠长144km。主要任务是 城市生活和工业供水，兼顾农业及其它用水，调水220亿m3。
• 西线
– 从长江上游干支流调水入黄河上游，引水工程拟定在通天河、雅 砻江、大渡河上游筑坝建库，采用引水隧洞穿过长江与黄河的分 水岭巴颜喀拉山入黄河。年平均调水量为145～195亿m3。主要任 务是补充黄河水资源的不足和解决西北地区、华北西部地区工农 牧业生产和城乡人畜用水。
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南水北调工程线路图
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南水北调调水工程数据
线路
调水规模
供水范 工程分 线路长
围
期 度/km 流量
水量
/m3.s-1 /亿m3
调水方式
抽水扬 自流落
程
差
/m
/m
年用电 输水方 量
式 /亿kW.h
黄海、淮、第一期
660 500
70
65
扩建京 杭运河
8.5
东线
平原东 部
第二期
1150 700 118
其它
农田(有 效)实 灌面积
旱涝保 收面积
松花江区
4967.66 4899.28 6.90 4.45 44.09 12.94 3951.77 2820.30
辽河区
3106.72 2630.63 84.24 102.15 181.64 108.06 2107.76 1572.47
海河区
8301.62 7551.31 197.90 489.61 24.81 38.00 6843.55 5749.73
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３.农田水利学学习内容
• 研究对象 （一）调节农田水分状况 【农田水分状况（water conditions of farmland）】
农田中地表水、土壤水、地下水的状态、变 化规律及对作物生长影响的总称。
——农村水利技术术语SL56-2005 调节措施：
（1）灌溉措施：补充水分不足 （2）排水措施：控水，排盐
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19世纪末，西方灌溉与排水技术在中国开始应用。 20世纪30年代，陕西省建成泾惠、渭惠、梅惠等 大型自流灌区。
“关中八惠灌区”：泾惠、渭惠、梅惠、洛惠、沣惠、 涝惠、黑惠、泔惠
如今，我国已建成的大型灌区400多处，有效灌溉 面积达8.7亿亩，占世界总数的1／5，居世界首位。 灌溉面积占全国耕地的48％。全国大型灌区一览 表
黄河区
5918.33 5267.31 196.70 199.94 219.41 34.97 4512.71 3667.99
淮河区
11650.01 11086.67 149.21 335.65 5.75 72.74 9031.30 8374.09
长江区
15529.56 14969.47 192.54 203.94 61.69 101.92 13116.39 11411.54
减少 – 生活与工业用水挤占农业用水→灌溉水量减少→粮食
产量减少 – 2010年粮食安全风险指数中国排名96位
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人均粮食产量（公斤）
粮食产量（万吨）
1950~2008年中国粮食产量统计图
1950 1952 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
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研究对象
【灌溉（irrigation）】 按照作物生长需要，利用水利工程设施有计
划地将水送到田间，以补充农田水分的人工措施。 【农田排水（farmland drainage）】
将农田中过多的地表水、土壤水和地下水排 除，改善土壤的水、肥、气、热关系和其它理化 性状，以利于作物生长的人工措施。
——农村水利技术术语SL56-2005
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我国的农田水利
（一）我国农田水利 的发展概况
夏商时期，黄河流域就 出现了“沟洫”，即兼 作灌溉排水的渠道。
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公元前六世纪，楚国人民兴建了芍陂，利用洼地 建筑了长约100里的水库。
芍陂（安丰塘）
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公元前四世纪，魏国西门豹治邺时，创建了引漳 十二渠。 公元前三世纪，李冰在四川兴建了我国古代最大 的灌溉工程——都江堰。
【农田水利（Irrigation and Drainage）】
为防治干旱、渍、涝和盐碱灾害，对农田实施灌溉、排 水等人工措施的总称。
【农村水利（rural water conservancy）】
提高农业综合生产能力和改善农村生态环境与农民生 活条件服务的水利措施。
——农村水利技术术语SL56-2005
都江堰渠首枢纽主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶 口三大主体工程构成。
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隋、唐、宋时期，中国农田水利进入巩固发展时 期。太湖下游兴建圩田、水网；黄河中下游地区 大面积放淤；同时，水利法规渐趋完备，唐有 《水部式》，宋有《农田水利约束》等。
元、明、清时期，农田水利进一步发展，明朝天 启年间，《农政全书》问世，书中记载了我国的 农田水利史；《泰西水法》为我国介绍西方水利 技术的最早述著。
– (2)技能方面：能根据水源条件选择合理的取水方式， 能进行引水工程的水利计算；能进行灌区灌排系统的 规划布置；能进行灌排系统的流量计算和纵横断面设 计；
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都江堰水利工程
都江堰是由渠首枢纽、灌区各级引水渠道， 各类工程建筑物和大中小型水库和塘堰等所构成 的一个庞大的工程系统，担负着四川盆地中西部 地区7市（地）37县（市、区）1026万余亩农田的 灌溉、成都市50多家重点企业和城市生活供水， 以及防洪、发电、漂水、水产、养殖、林果、旅 游、环保等多项目标综合服务，是四川省国民经 济发展不可替代的水利基础设施，其灌区规模居 全国之冠。
人口数（万）
140000
80000
60000
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2011年最新旱情
• 中新社北京2月9日电 截至8日统计，中国作物受 旱面积1.12亿亩，比一周前增加了3400多万亩； 有272万人、284万头大牲畜因旱饮水困难。9日， 中国国家防总启动抗旱Ⅲ级应急响应，旱区各地 和有关部门也启动了应急响应。
• 目前，中国受旱农田主要集中在河南、山东、安 徽、河北、山西、江苏、陕西、甘肃8省冬麦区， 小麦受旱面积约占播种总面积的40%。其中河南、 山东、安徽3省作物受旱面积合计8271万亩，占全 国作物受旱面积的74%。人畜饮水困难分布在内蒙 古、河北、甘肃、山西、山东、河南等6省区的山 丘区和牧区。
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学习目标
• 掌握灌溉排水的基本理论和灌排技术、灌排系统 规划设计方法及地区水利规划的基本知识等。
• 具体要求为：
– (1)知识方面：了解农田水分变化规律，掌握控制农田 土壤水分以及进行合理灌排的基本理论和知识；掌握 灌溉排水系统的规划设计方法；掌握灌区田间工程的 规划方法；了解灌区水利规划的方法步骤以及掌握有 关基本知识；