第七章 田間排水

1、第七章第七章 田間排水田間排水u 農(nóng)作物對于農(nóng)田排水的要求農(nóng)作物對于農(nóng)田排水的要求u 排除排除地面水地面水的水平排水系統(tǒng)的水平排水系統(tǒng)u 控制控制地下水地下水的水平排水系統(tǒng)的水平排水系統(tǒng)u 田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu)田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu)u 豎井排水豎井排水田間排水的任務(wù)及學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容田間排水的任務(wù)及學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容除澇、防漬、防止土壤鹽漬化、改良鹽堿土以及為適時耕除澇、防漬、防止土壤鹽漬化、改良鹽堿土以及為適時耕作創(chuàng)造條件等農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求以及為達(dá)到這些要作創(chuàng)造條件等農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求以及為達(dá)到這些要求而修建的田間排水系統(tǒng)的規(guī)格、布置和結(jié)構(gòu)求而修建的田間排水系統(tǒng)的規(guī)格、布置和結(jié)構(gòu).

2、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：田間排水的任務(wù)田間排水的任務(wù): :第一節(jié)第一節(jié) 農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求農(nóng)作物對農(nóng)田排水的要求v農(nóng)田對農(nóng)田對除澇排水除澇排水的要求的要求v農(nóng)田對農(nóng)田對防漬排水防漬排水的要求的要求v防鹽堿化防鹽堿化對排水的要求對排水的要求v耕作條件耕作條件對排水的要求對排水的要求排除多余的地面徑流排水要求控制合適的地下水位一、農(nóng)田對除澇排水的要求一、農(nóng)田對除澇排水的要求020406080100036912淹水時間/d減產(chǎn)量/%水深30cm水深50cm農(nóng)田對除澇排水的指標(biāo)：農(nóng)田對除澇排水的指標(biāo)：耐淹歷時耐淹歷時 耐淹水深耐淹水深耐淹程度依作物品種、生育階耐淹程度依作物品種、生育階段而不同。農(nóng)作物

3、的耐淹水深段而不同。農(nóng)作物的耐淹水深和耐淹歷時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼗蜞徍湍脱蜌v時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼗蜞徑愃频貐^(qū)的農(nóng)作物耐淹試驗(yàn)近類似地區(qū)的農(nóng)作物耐淹試驗(yàn)資料分析確定。資料分析確定。農(nóng)作物耐淹水深和耐淹歷時參考表農(nóng)作物耐淹水深和耐淹歷時參考表作物種類作物種類生育期生育期耐淹水深耐淹水深(cm)耐淹歷時耐淹歷時(d)棉花棉花開花結(jié)鈴期51012玉米玉米苗期拔節(jié)期抽穗期孕穗灌漿期成熟期25812812101511.511.51.5223甘薯甘薯全生育期71023春谷春谷苗期拔節(jié)期孕穗期成熟期355101015121223高粱高粱苗期孕穗期灌漿期成熟期3510151520152023576101020 地下水位高

4、地下水位高土壤水分過多土壤水分過多根系缺氧呼吸根系缺氧呼吸產(chǎn)生乙醇產(chǎn)生乙醇作物中毒作物中毒減產(chǎn)甚至死亡減產(chǎn)甚至死亡漬漬因因地下水位地下水位較高，使作物較高，使作物根系呼吸受限，從而生長受到損根系呼吸受限，從而生長受到損害的現(xiàn)象害的現(xiàn)象. .耐漬深度與耐漬時間：耐漬深度與耐漬時間： 旱作：旱作：0.30.30.6m0.6m，3 34d4d 水稻：水稻：0.00.00.4m0.4m，3 35d5d設(shè)計(jì)排漬深度：設(shè)計(jì)排漬深度： 旱作：旱作：0.80.81.3m1.3m 水稻：水稻：0.40.40.6m0.6m二、農(nóng)田對防漬排水的要求二、農(nóng)田對防漬排水的要求 地下水臨界深度地下水臨界深度在一定在一定的

5、自然條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施條的自然條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施條件下，為了保證土壤件下，為了保證土壤不產(chǎn)生鹽不產(chǎn)生鹽堿化堿化和和作物不受鹽害作物不受鹽害所要求保所要求保持的地下水最小埋藏深度持的地下水最小埋藏深度. .地下水臨界深度與地下水臨界深度與氣候氣候、地下地下水礦化度水礦化度、土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地有關(guān)。有關(guān)。水分鹽分水分鹽分鹽分累積鹽分累積水分蒸發(fā)水分蒸發(fā)地下水地下水地下水礦化度大，土壤質(zhì)地輕，地下水礦化度大，土壤質(zhì)地輕，則地下水臨界深度應(yīng)大。則地下水臨界深度應(yīng)大。三、防鹽堿化對排水的要求三、防鹽堿化對排水的要求根據(jù)根據(jù)土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地、地下水礦化度地下水礦化度、降雨降雨、灌溉灌溉、蒸發(fā)蒸發(fā)和和農(nóng)業(yè)措施

6、農(nóng)業(yè)措施等因素，通過綜合試驗(yàn)確定；也可根據(jù)等因素，通過綜合試驗(yàn)確定；也可根據(jù)不同自然條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，通過實(shí)地調(diào)查確定。不同自然條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，通過實(shí)地調(diào)查確定。當(dāng)缺少上述資料時，可按表選用，或按下式近似估當(dāng)缺少上述資料時，可按表選用，或按下式近似估算：算：h hk k=h=hp p+ +z z 土壤毛管水上升高度安全超高地下水臨界深度地下水臨界深度的確定的確定 土壤含水率土壤含水率土壤承重能力土壤承重能力機(jī)械耕作效率機(jī)械耕作效率四、耕作條件對排水的要求四、耕作條件對排水的要求為了適于農(nóng)業(yè)耕作，需要使農(nóng)田土壤保持在一定的含水率以下，一般根系吸水層內(nèi)含水率在田間含水量的60%-70%時較適

7、宜。為了便于農(nóng)業(yè)機(jī)械下田，并具有較高的工作效率，土壤含水量應(yīng)低于一定數(shù)值，視土壤質(zhì)地和機(jī)具類型而定。HH1max-0s主要作用：及時排除田面積水，或?qū)⒎e水控制在耐淹水耐淹水深深和耐淹歷時耐淹歷時之內(nèi)。第二節(jié)第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng)排除地面水的水平排水系統(tǒng)V=H(max-0)+H1(s-max)大田蓄大田蓄水能力水能力內(nèi)部攔蓄雨水的能力稱為內(nèi)部攔蓄雨水的能力稱為大田蓄水能力大田蓄水能力。大田蓄水。大田蓄水一般包括兩部分：一般包括兩部分： 一部分儲存在一部分儲存在地下水面以上地下水面以上的土層中；的土層中； 另一部分補(bǔ)充了地下水，并使地下水位有所升高另一部分補(bǔ)充了地下水，并使地下水位有所升

8、高(不超過規(guī)定的允許高度，以免影響作物生長不超過規(guī)定的允許高度，以免影響作物生長)。第二節(jié)第二節(jié) 排除地面水的水平排水系統(tǒng)排除地面水的水平排水系統(tǒng)一、田面降雨徑流過程一、田面降雨徑流過程1-開挖排水溝c以前i-i斷面處排水過程線。2-開挖排水溝c以前i-i斷面處排水過程線。二、田間排水溝間距二、田間排水溝間距田間排水溝田間排水溝是排水系統(tǒng)中的是排水系統(tǒng)中的末級固定末級固定排水溝。排水溝。 如果布置過密，雖然排水效果好，但田塊分割如果布置過密，雖然排水效果好，但田塊分割過小，機(jī)耕不便，占地過多；過小，機(jī)耕不便，占地過多；如排水溝的間距過大，則達(dá)不到除澇排水要求，如排水溝的間距過大，則達(dá)不到除澇排

9、水要求，影響作物正常生長。影響作物正常生長。 因此排水溝的間距因此排水溝的間距( (如不考慮機(jī)耕及其他方如不考慮機(jī)耕及其他方面的要求面的要求) )與降雨時的田面水層形成過程以及允與降雨時的田面水層形成過程以及允許的淹水深度和淹水歷時有密切關(guān)系。許的淹水深度和淹水歷時有密切關(guān)系。altii11tiIlVTti10)(tiVT110)(二、田間排水溝間距二、田間排水溝間距滿足除澇排水要求排水溝間距遵循成本最小原則淹水歷時淹水歷時校核：校核：大田蓄水能力末級排水溝間距為末級排水溝間距為1515150m150m；排水溝；排水溝深度在深度在0.80.82.3m2.3m之間選取。之間選取。明溝排水明溝排水

10、綜合分析確定，我國綜合分析確定，我國北方地區(qū)北方地區(qū)農(nóng)溝一般間距多農(nóng)溝一般間距多在在150150400m400m之間，毛溝間距為之間，毛溝間距為303050m50m。南方地區(qū)南方地區(qū)末級排水溝間距多為末級排水溝間距多為100100200m200m。單純排除地面水的排水溝溝深視排水流量而定，單純排除地面水的排水溝溝深視排水流量而定，一般不超過一般不超過O.8O.81.Om1.Om。二、田間排水溝間距二、田間排水溝間距第三節(jié)第三節(jié) 控制地下水的水平排水系統(tǒng)控制地下水的水平排水系統(tǒng)在在地下水位較高地下水位較高或或有鹽堿化威脅有鹽堿化威脅的灌區(qū)，必的灌區(qū)，必須修建控制地下水位的須修建控制地下水位的田間

11、排水溝田間排水溝，以便降低，以便降低地下水位，防止因灌溉、降雨和沖洗引起地下地下水位，防止因灌溉、降雨和沖洗引起地下水位的上升，造成漬害或土壤鹽堿化。水位的上升，造成漬害或土壤鹽堿化?？刂频叵滤坏奶镩g工程形式：控制地下水位的田間工程形式： 水平排水：明溝和暗管。水平排水：明溝和暗管。 垂直排水：機(jī)井垂直排水：機(jī)井bca一、排水溝對地下水位的調(diào)控作用一、排水溝對地下水位的調(diào)控作用無排水無排水a(chǎn)b有排水有排水(b) (b) 地下水下降過程地下水下降過程c c、d d、e e無排水無排水cc、dd、ee有排有排水水ccddeev 排水溝排水溝( (管管) )的深度與地下水的下降值關(guān)系的深度與地下水

12、的下降值關(guān)系在同一排水溝在同一排水溝間距間距的情況下的情況下，溝深愈大，地下，溝深愈大，地下水下降愈快；反之，溝深愈小，地下水下降愈慢。水下降愈快；反之，溝深愈小，地下水下降愈慢。在允許的時間內(nèi)要求達(dá)到的地下水埋藏深度在允許的時間內(nèi)要求達(dá)到的地下水埋藏深度H一定時，排水溝的間距一定時，排水溝的間距L1愈大，需要的深度愈大，需要的深度D1也也愈大；反之，排水溝的間距愈大；反之，排水溝的間距L2愈小，要求的深度愈小，要求的深度也愈小。也愈小。v排水溝間距與地下水的下降值關(guān)系排水溝間距與地下水的下降值關(guān)系在同一排水溝在同一排水溝深度深度的情況下，的情況下，排水溝的間距排水溝的間距愈小，地下水下降速度

13、愈快，在一定時間內(nèi)愈小，地下水下降速度愈快，在一定時間內(nèi)地下水的下降值愈大；地下水的下降值愈大；反之，排水溝的間距愈大，地下水下降愈慢，反之，排水溝的間距愈大，地下水下降愈慢，在規(guī)定時間內(nèi)地下水的下降值也愈小。在規(guī)定時間內(nèi)地下水的下降值也愈小。L2L2L2h2L1s2Hh1D1D2S1不透水層底板與排水溝水面之間的距離不透水層底板與排水溝水面之間的距離H0 滿足滿足0 0H0 1/2L，稱，稱不透水層位于有限深不透水層位于有限深；反之，稱不透水層位于反之，稱不透水層位于無限深無限深。非完整溝非完整溝：排水溝底距不透水層頂面有一定距離。排水溝底距不透水層頂面有一定距離。完整溝完整溝：排水溝切穿整

14、個透水層。排水溝切穿整個透水層。v 排水溝間距的理論計(jì)算排水溝間距的理論計(jì)算1 1穩(wěn)定流時排水溝間距計(jì)算穩(wěn)定流時排水溝間距計(jì)算1) )不透水層位于有限深時的溝間距不透水層位于有限深時的溝間距1) )不透水層位于有限深時的溝間距不透水層位于有限深時的溝間距完整溝間距：完整溝間距：非完整溝間距：非完整溝間距：iHhhKLcc0224dHHiKhHdHHLc2ln482ln42lhtgdLihKLcc 1ln9011lndLiKhLc可近似為：可近似為：2) )不透水層位于無限深時溝間距不透水層位于無限深時溝間距1) )不透水層位于有限深時的溝間距不透水層位于有限深時的溝間距2 2非穩(wěn)定流溝間距計(jì)算

15、非穩(wěn)定流溝間距計(jì)算v 排水溝間距的理論計(jì)算排水溝間距的理論計(jì)算 dH2lnLH811h4hlntHKLctc02) )不透水層位于無限深時的溝間距不透水層位于無限深時的溝間距2 2非穩(wěn)定流溝間距計(jì)算非穩(wěn)定流溝間距計(jì)算（二）排水溝間距的理論計(jì)算（二）排水溝間距的理論計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu)田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu)一、田間明溝排水系統(tǒng)一、田間明溝排水系統(tǒng)明明溝溝排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)田間排水溝網(wǎng)田間排水溝網(wǎng)容泄區(qū)容泄區(qū)輸水溝道輸水溝道毛溝毛溝農(nóng)溝農(nóng)溝干溝干溝支溝支溝斗溝斗溝固定溝道固定溝道u在易旱易澇易堿地區(qū)在要求控制地下水位的末級排在易旱易澇易堿地區(qū)在要求控制地下水位的末級排水溝間距

16、為水溝間距為100150m時，則在田間可以僅設(shè)毛溝。時，則在田間可以僅設(shè)毛溝。u農(nóng)溝及毛溝均應(yīng)起控制地下水位的作用，毛溝深度農(nóng)溝及毛溝均應(yīng)起控制地下水位的作用，毛溝深度一般至少一般至少1.01.2m，農(nóng)溝則應(yīng)在，農(nóng)溝則應(yīng)在1.21.5m以上。以上。一、田間明溝排水系統(tǒng)一、田間明溝排水系統(tǒng)u排水農(nóng)溝的縱坡主要決定于地形坡度。為了排水通排水農(nóng)溝的縱坡主要決定于地形坡度。為了排水通暢和防止沖刷，其縱坡一般為暢和防止沖刷，其縱坡一般為0.0040.0040.0060.006，最大不，最大不得超過得超過0.010.01。橫斷面一般為梯形，邊坡視土質(zhì)而定。橫斷面一般為梯形，邊坡視土質(zhì)而定。u為了滿足施工和

17、管理要求，溝底寬度一般不小于為了滿足施工和管理要求，溝底寬度一般不小于0.30.30.5m0.5m。農(nóng)溝縱坡：農(nóng)溝縱坡：農(nóng)溝斷面：農(nóng)溝斷面：農(nóng)溝底寬：農(nóng)溝底寬：446 6 ，最大不超，最大不超10 10 梯形，邊坡系數(shù)梯形，邊坡系數(shù)1.01.02.52.50.30.30.5m0.5m農(nóng)溝深度農(nóng)溝深度：1.21.21.5m1.5m農(nóng)溝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)農(nóng)溝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、田間明溝排水系統(tǒng)一、田間明溝排水系統(tǒng)干溝干溝支溝支溝斗溝斗溝農(nóng)溝農(nóng)溝毛溝毛溝小溝小溝間距間距510km35km0.51km0.20.4km0.10.2km3050m長度長度510km35km0.51km0.20.4km0.10.2km第四節(jié)第

18、四節(jié) 田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu)田間排水系統(tǒng)的布置與結(jié)構(gòu)各級渠道間距與長度各級渠道間距與長度一、田間明溝排水系統(tǒng)一、田間明溝排水系統(tǒng)二、地下暗管排水系統(tǒng)二、地下暗管排水系統(tǒng)二、地下暗管排水系統(tǒng)二、地下暗管排水系統(tǒng)（1 1）系統(tǒng)組成與布置）系統(tǒng)組成與布置暗管排暗管排吸水管與集水管正交連接布置形式 吸水管與集水管銳角斜交連接不規(guī)則布置（1 1）暗管排水系統(tǒng)布置的基本形式）暗管排水系統(tǒng)布置的基本形式 與埋深、土質(zhì)有關(guān)，與埋深、土質(zhì)有關(guān)，1010150m150m低于吸水管（連接處）低于吸水管（連接處）101020cm20cm設(shè)計(jì)地下水埋深設(shè)計(jì)地下水埋深0.2m0.2m吸水管間距：吸水管間距：集水管埋深：

19、集水管埋深：吸水管埋深：吸水管埋深：（2 2）暗管排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)）暗管排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)埋深越小、土質(zhì)越粘重，則吸水管的間距越小埋深越小、土質(zhì)越粘重，則吸水管的間距越?。? 2）暗管排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)）暗管排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)排水暗管排水暗管( (吸水管吸水管) )的設(shè)計(jì)最小坡降應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)最小坡降應(yīng)滿足不產(chǎn)生淤不產(chǎn)生淤積積的要求，的要求，管內(nèi)徑小于管內(nèi)徑小于100mm100mm時，一般采用時，一般采用1 13003001 1600600。大于大于100mm100mm時可采用時可采用1 1100010001 125002500。由于在暗管的下游或出口斷面負(fù)荷最重由于在暗管的下游或出口斷面負(fù)荷最重( (流量最大流量最

20、大) )，在田面成凸或凹形坡度的地區(qū)，應(yīng)采用暗管在田面成凸或凹形坡度的地區(qū)，應(yīng)采用暗管下游三分下游三分之一段的地面坡降為設(shè)計(jì)坡降之一段的地面坡降為設(shè)計(jì)坡降。國內(nèi)外常用的暗管材料分為國內(nèi)外常用的暗管材料分為當(dāng)當(dāng)?shù)夭牧瞎艿夭牧瞎芎秃退芰瞎芩芰瞎軆纱箢?。兩大類。灰土管灰土管水泥土管水泥土管瓦管瓦管陶瓷管陶瓷管混凝土管混凝土管波紋塑料管波紋塑料管1暗管的管材暗管的管材u塑料管具有塑料管具有重量輕、耐磨蝕、易于搬運(yùn)和鋪設(shè)重量輕、耐磨蝕、易于搬運(yùn)和鋪設(shè)，且且聯(lián)結(jié)簡便聯(lián)結(jié)簡便等特點(diǎn)，目前在國外已得到廣泛采用。等特點(diǎn)，目前在國外已得到廣泛采用。u塑料管多由聚乙烯塑料管多由聚乙烯(PEPolyethylene)

21、和聚氯乙和聚氯乙烯烯(PVC一一Polyvinyl Chloride)材料制成，材料制成，后者由于抗壓強(qiáng)度大，且造價較低，應(yīng)用更為后者由于抗壓強(qiáng)度大，且造價較低，應(yīng)用更為普遍。 （二）暗管的外包濾料（二）暗管的外包濾料外包濾料指外包濾料指包裹或充填在排水暗管周圍的材料包裹或充填在排水暗管周圍的材料。作用：作用：阻止土壤顆粒進(jìn)入暗管，以避免沉淀和暗管阻塞，阻止土壤顆粒進(jìn)入暗管，以避免沉淀和暗管阻塞，穩(wěn)定暗管周圍的土壤，改善暗管通道的滲水能力，以提高暗穩(wěn)定暗管周圍的土壤，改善暗管通道的滲水能力，以提高暗管的排水功能。管的排水功能。用做外包濾料的材料一般有：用做外包濾料的材料一般有：有機(jī)材料有機(jī)材料

22、，無機(jī)材料無機(jī)材料和合和合成成材料材料等三大類。等三大類。 4.4.暗管的管徑和坡降暗管的管徑和坡降暗管管徑的大?。喊倒芄軓降拇笮。?應(yīng)保證在無壓流的情況下排除設(shè)計(jì)的排水流量，田間吸水應(yīng)保證在無壓流的情況下排除設(shè)計(jì)的排水流量，田間吸水管在僅承擔(dān)排除地下水的情況下可以采用較小的管徑。管在僅承擔(dān)排除地下水的情況下可以采用較小的管徑。 根據(jù)我國各地經(jīng)驗(yàn)在采用當(dāng)?shù)夭牧瞎芨鶕?jù)我國各地經(jīng)驗(yàn)在采用當(dāng)?shù)夭牧瞎? (如瓦管、石屑水泥管、如瓦管、石屑水泥管、水泥土管等水泥土管等) )時，其內(nèi)徑為時，其內(nèi)徑為50100mm，塑料管內(nèi)徑為，塑料管內(nèi)徑為50mm和和75mm。 管徑的大小可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定，也可以通過計(jì)算

23、確定。管徑的大小可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定，也可以通過計(jì)算確定。 4.4.暗管的管徑和坡降暗管的管徑和坡降由于暗管的類型不同，在選取暗管設(shè)計(jì)流量時常遵循兩種由于暗管的類型不同，在選取暗管設(shè)計(jì)流量時常遵循兩種不同的原則：不同的原則：輸水原則：輸水原則：認(rèn)為在暗管全長上均以同一流量滿管輸水（按認(rèn)為在暗管全長上均以同一流量滿管輸水（按均勻流設(shè)計(jì)），水力坡度線位于暗管斷面的頂部。均勻流設(shè)計(jì)），水力坡度線位于暗管斷面的頂部。排水原則：排水原則：認(rèn)為暗管流量沿程是變化的（按非均勻流設(shè)認(rèn)為暗管流量沿程是變化的（按非均勻流設(shè)計(jì)）計(jì)） 。在這種情況下，水力坡降自管的首端為。在這種情況下，水力坡降自管的首端為0 0，逐漸增，逐漸增加至出口處達(dá)到最大。加至出口處達(dá)到最大。管道承壓一般應(yīng)限制在管道承壓一般應(yīng)限制在20cm以下，壓力水位應(yīng)限制在地面以下，壓力水位應(yīng)限制在地面以下以下60cm60cm。 考慮到經(jīng)濟(jì)管徑和管道考慮到經(jīng)濟(jì)管徑和管道承壓之間的矛盾，一般承壓之間的矛盾，一般建議在設(shè)計(jì)吸水管時采建議在設(shè)計(jì)吸水