第二部分农田排水方式与布置明沟排水系统排水系统排水技术

2、具体规划方法 (1)划分排水区 有两种划分方法： ①将规划区域做为一个排水区； ②将规划区域划分为几个排水单元。 (2)输水系统规划布置 (3)容泄区的选择 容泄区应该满足下列要求： 1)容泄区应具备与设计洪水相应的蓄洪能力； 2)容泄区的输水、容量能及时排泄、容纳排水区洪水； 3)容泄区产生的雍水，历时不超过设计的规定。 第三部分 排水系统规划设计 第一节 排水系统的组成和规划设计 第二 节 明沟排水系统的设计 第二节 明沟排水系统的设计 排水流量作用： 是确定各级排水沟道断面、沟道上建筑物规模以及分析现有排水设施排水能力的主要依据。排水流量的计算 排水沟设计流量 排涝设计流量：用以确定排水沟断面尺寸； 排渍设计流量：校核排水沟的最小流速； 日常排水设计流量：确定有控制地下水位要求的排水沟沟底高程和沟底宽度。 第二部分 农田排水技术 第一节 农田排水方式与布置 第二节 明沟排水系统布置要求 第三节 地下暗管排水系统 第四节 竖井排水技术 第五节 防治土壤盐碱化的水利技术 ◆在易旱易涝易碱地区,在要求控制地下水位的末级排水沟间距为100～150m时，则在田间可以仅设毛沟。 #

◆农沟及毛沟均应起控制地下水位的作用，毛沟深度一般至少1.0～1.2m，农沟则应在1.2～1.5m以上。 ◆如要求的末级排水沟间距在30～50m以下，则在农田内部采用两级排水沟(毛沟、小沟)。 明沟排水就是在地面上挖沟或者利用天然沟道形成完整的地面排水系统，将多余的水按要求排走。要求如下： 第二节 明沟排水系统布置要求 ◆排水农沟的纵坡主要决定于地形坡度。为了排水通畅和防止冲刷，其纵坡一般为0.004～0.006，最大不得超过0.01。横断面一般为梯形，边坡视土质而定。 ◆为了满足施工和管理要求，沟底宽度一般不小于0.3～0.5m。 ◆农业机械作业对排水要求的排渍深度，一般应控制在0.6～0.8m。因为如果土壤太湿，农业机械无法耕作。 第二部分 农田排水技术 第一节 农田排水方式与布置 第二节 明沟排水系统布置要求 第三节 地下暗管排水系统 第四节 竖井排水技术 第五节 防治土壤盐碱化的水利技术 第三节、地下暗管排水系统 地下排水暗管(沟)在我国南北方地区有不同程度的发展。 采用地下水排水系统已成为当前一种发展趋势。暗管排水虽有工程造价高，一次性投资大等缺点。 #

暗管排水可减少占用耕地，提高土地利用率，增大明沟控制面积，有利机械耕作，无塌坍和长草等问题，易于管理，节省劳力，土方工程量少，便于机械化施工。 暗管排水系统的组成和布置简介 1．暗管排水系统的组成吸水管;集水管(沟)；检查井；集水井。 2、暗管排水系统的布置原则 根据《灌溉与排水工程设计规范》（-99)规定，暗管排水要遵循以下原则： 1）吸水管要有足够的吸聚地下水的能力，管线平面布置宜相互平行，与地下水流动方向的夹角不宜小于40度。 2）集水管宜顺地面坡向布置，与吸水管夹角不小于30度。 3）各级排水暗管的首端与相应上一级灌溉渠道的距离不宜小于3米。 4）吸水管长度超过200m，集水管长度超过300m时要设检查井。 3、暗管系统的布置形式 暗管布置有以下几种形式： 单管式 复管式 不规则式 1）单管暗管排水系统 2）复管暗管排水系统 3)不规则布置形式。 第二部分 农田排水技术 第一节 农田排水方式与布置 第二节 明沟排水系统布置要求 第三节 地下暗管排水系统 第四节 竖井排水技术 第五节 防治土壤盐碱化的水利技术 第四节 竖井排水技术 一、竖井排水的特点及适用范围 竖井是指由地面向下垂直开挖的井筒，也称立井。

#

利用竖井进行灌溉排水，具有以下特点： 1、降低地下水位，防止土壤返盐 2、防涝防渍、增加抗旱灌溉水源 3、抽咸补淡、改善水源 二、竖井的规划布置 1、选取合理的井深和井型结构 (1)含水层较浅，应用浅井筒； (2)若上部含水较差而下部有良好含水层，应打至下部； (3)若出水量小，可以考虑采用辐射井。 2、井距的选定及井群布置 ①利用竖井单纯排水地区，井的间距主要决定于控制地下 水位的要求。 ②如果有地面水灌溉水源并实行井渠结合，井的间距决定 于单井出水量所能控制的灌溉面积和冲洗改良盐碱地时要 求的单井控制地下水位。 竖井在平面上的布置有等边三角形、正方形两种： 第二部分 农田排水技术 第一节 农田排水方式与布置 第二节 明沟排水系统布置要求 第三节 地下暗管排水系统 第四节 竖井排水技术 第五节 防治土壤盐碱化的水利技术 第五节 防治土壤盐碱化的水利技术 一、土壤水盐平衡方程与水利改良 盐分在土壤中的运动 对流：盐分随土壤水分运动而运动的过程。 水动力弥散 分子扩散：由盐分浓度引起的分散现象。 机械弥散：由于土壤孔隙介质在微观分布不规则性造成的流速变化而引起盐分分散现象。

盐分的分子扩散： 盐分的机械扩散： 盐分的水动力弥散过程由盐分的分子扩散和机械扩散组成： 盐分的对流，通量 J c为溶液浓度与流量的乘积： 盐分在水动力弥散和对流的共同作用下，盐分总通量为： 溶质储存量在时间上的变化率，数量上与通量在空间上的 变化率，符号相反： 若用水冲洗盐碱地，其方程为： 临界条件为： 二、冲洗定额及水利技术措施 预防灌区土壤次生盐碱化的关键在于控制地下水位。 盐碱地改良的水利措施有排水、灌水洗盐、引洪放淤： 1、明沟排水 排水是改良盐碱地的根本性措施，其作用有： (1)加速排出地下水中的盐分； (2)降低地下水位，防止土壤积盐、地表返盐； (3)排涝，调节区域水文状况。 2、井灌井排 井灌井排具有如下的优点： (1)洗盐速度快、脱盐效率高； (2)有效降低地下水位，腾出地下“库容”； (3)抽咸补淡灌溉与排水工程设计规范，加速地下水淡化。 3、灌水冲洗 灌水冲洗就是把水灌到盐碱地，使土壤盐分溶解，通过水 在土壤中的渗透，自上而下地把土壤中的次生盐碱淋洗下 去，渗入排水沟加以排除。灌水冲洗有以下两种情况： (1)盐碱荒地开垦前的冲洗。 使用大定额的冲洗水，使1m土层中的含盐量降低到作物能 正常生长的范围内。

此时土壤含盐量称为冲洗脱盐标准。 为了达到冲洗脱盐标淮所需单位面积的洗盐水量称为洗盐 定额或冲洗定额。 一般将M 分多次冲洗，以取得更高效率： (2)盐碱耕地的灌溉冲洗。盐碱耕地进行灌溉冲洗时既要冲 洗土壤盐分，又要满足作物对水分的要求。 4、放淤改良 放淤是把含有高泥沙的河水，通过渠系，引入事先筑好田 埂的地块，用减慢水流速度的办法使淤泥沉淀下来，而在 地面形成一层淤泥层。其具有如下作用： (1)放淤后形成的薄土层相应抬高了地面，可降低地下水 位，有利于防止返盐； (2)引放的大量淤水相当于大定额的冲洗，可淋洗盐分，对 土壤脱盐起到作用； (3) 放淤后可改善土壤理化性状、提高土壤肥力。 放淤定额是指放淤达到计划淤层厚度所需的总放淤量： 第六章 排水系统 第一部分 农田排水原理 第二 部分 农田排水技术 第三 部分 排水系统规划设计 第三部分 排水系统规划设计 第一节 排水系统的组成和规划设计 第二 节 明沟排水系统的设计 第一节 排水系统的组成及规划布置 一、排水系统的组成 排水系统的作用是：除涝、排渍、治碱。 排水系统一般包括三部分： 排水区内的排水沟系和蓄水设施（如湖泊、河沟、坑塘等）； 排水区外的容泄区； 排水枢纽（如排水闸，抽排站等）。

#

排水沟道系统的组成： 排水沟系可分为干、支、斗、农4级固定沟道。 某一地区或灌区的排水沟系究竟采用几级合适，主要由灌区面积、灌区地形、流域防洪除涝规划所决定。 干、支、斗3级排水沟属于输水系统(称固定沟道)。 农沟及其以下的沟道属于田间排水系统(称临时沟道)。 容泄区多为天然湖泊、河网、洼地，也有人工兴建的容泄区。 二、排水系统的规划 1、规划布置原则 布置规划的主要内容： ①布置防洪堤线； ②划分排水片； ③选择排水承泄区； ④规划布置排水系统； ⑤协调各地区、各单位之间的排水要求和预估排水效果； ⑥编制除涝排水系统的费用概算，进行方案比较。 尽量利用自然沟道和现有设施，保证排水通畅 分级合理，利于机耕，便于管理 建筑物尽量集中，减少交叉 充分利用水土资源，增加自流排水面积，节省占地，减少投资。 灌排配套，灌排协调 一直，二短，三安全 效率高 布置原则 第六章 排水系统 第一部分 农田排水原理 第二 部分 农田排水技术 第三 部分 排水系统规划设计 第一部分 农田排水原理 第一节 排水对水土环境及作物生长的影响 第二节 排水沟对地面水及地下水位的调控原理 第三节 农田排水的种类与排水标淮 一、农田灌溉与农田排水 农田灌溉与农田排水是调节农田水分状况的两种措施。

#

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。 第一节 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 排水对土壤理化性状的影响有以下几个方而： 1、改善土壤结构2、排除有毒物质（亚铁） 3、降低土壤含水量，改善土壤热状况 4、改善土壤通气5、降低土壤含盐量，治理盐碱化 三、农田排水对作物生长的影响 1、排水对作物根系生长的影响（乙醇中毒、烂根、呼吸） 2、排水对作物植株生长及产量的影响 结论： 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。 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。 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。 #

2、排水对农田地下水动态的影响 水稻的晒田期间，地下水位迅速下降，其处于动态变化过 程。若无水补给，地下水呈非稳定流状态。 地下水位下降值计算公式为： 式中： ν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；f为蒸发影响系数；μ为土壤给水度。 排水的一般规律： 排水沟间距小、轻质土壤、沟深大，地下水下降速度快，反之则下降速度慢。在排水初期，排水沟附近的地下水下降速度快，远离排水沟地域的地下水下降速度慢。 第一部分 农田排水原理 第一节 排水对水土环境及作物生长的影响 第二节 排水沟对地面水及地下水位的调控原理 第三节 农田排水的种类与排水标淮 第二节 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。 1．排涝水量与除涝时间 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。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。 1) 利用超蓄产流法计算净雨深 蓄水量 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％)。 径流深 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。2) 利用超渗产流法计算净雨深（地下水埋深很大） 蓄水量 径流深 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。 2、田间排水沟的深度与间距 1）排水沟的间距愈小，排水效果愈好。但间距太小，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。 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。 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＝ΔH+Δh+SΔH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。 第一部分 农田排水原理 第一节 排水对水土环境及作物生长的影响 第二节 排水沟对地面水及地下水位的调控原理 第三节 农田排水的种类与排水标淮 第三节 农田排水的种类与排水标淮 农田排水的任务是排除农田中多余的水分，控制地下水埋深。

#

农田排水： 1.过湿地排水 除涝排水 防渍排水 2.盐碱地排水 农田水分过多：一是地面水过多二是土壤水过多三是地下水位过高 一、农田排水种类 除涝排水：排除由于降雨超渗部分在田间形成的径流水层 和低洼地汇集的多余的地面积水。（地面积水） 防渍排水：坡度较小的地区和低洼地，在排除地面积水以 后，对地下水位过高而采取排除土壤中多余水分的（地下水位过高引起）。 完整的除涝排水工程包括除涝排水、防渍排水两种形式。 防止土壤盐碱化排水：降低地下水位、减少潜水蒸发、避 免盐分累积在土壤的表层的排水形式。 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。各地区设计设计排涝标准和主要农作物的耐淹水深和耐淹历时参见教材P237表8-1和8-2 三、降低地下水位的排渍标准 水分过多，氧气不足形成渍害。从图可看出灌溉与排水工程设计规范，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。深。 农作物排渍标准是指控制农作物不受渍害的农田地下水排降标准。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的埋藏深度，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。 几种农作物的排渍标准参见教材P238表8-3 几种主要作物对地下水位的要求 (1)麦类 播种、幼苗期：种子发芽期，要求土层湿润，地下水一般 要求在0.50m左右； 返青、拔节期：根系旺发，地下水要求降到0.8~1.0m； 生长后期：根系完全发育，地下水要求降到1.0m以下。 (2)棉花 播种、幼苗期：种子发芽期，要求土层湿润，地下水一般 要求在0.8~1.0m左右； 蕾期：根系发达，地下水一般要求较深，在1.2~1.5m。 (3)水稻 水稻的大部分生长期要求田间有较多水分。但落干晒田措 施可以协调水、热、气、肥的矛盾并进一步提高产量。 四、防治土壤次生盐碱化的排水标准 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。 地下水位临界深度：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。 地下水位临界深度值参见教材P239表8-4防治盐碱化排水标准的确定应符合下列规定： 1 ）深度：通常应以地下水临界深度为工程设计标准，当采用小于临界深度设计时，应通过水盐平衡论证确定。2 ）时间：防治盐碱化的排水时间一般可采用8～15d内将地下水位降到临界深度，并达到以下要求：a)在预防盐碱化地区，应保证农作物各生育期的根层土壤含盐量不超过其耐盐能力。 b)在冲洗改良盐碱土地区，应满足设计土层深度内达到脱盐要求。 第六章 排水系统 第一部分 农田排水原理 第二 部分 农田排水技术 第三 部分 排水系统规划设计 第二部分 农田排水技术 第一节 农田排水方式与布置 第二节 明沟排水系统布置要求 第三节 地下暗管排水系统 第四节 竖井排水技术 第五节 防治土壤盐碱化的水利技术 第一节 农田排水方式与布置 一、田间排水方式与布置形式 1、排水方式1）明沟排水（水平）2）暗管排水（水平）3）竖井排水（垂直） 2、田间排水沟布置形式 排水沟的布置一般与灌渠结合布置分别有相邻、相间、合一等形式；沟、渠、路、林的布置形式在渠道布置中已介绍，这里都不再讲。 #