1、灌水方法,第四章,（四）、微灌技术,微灌技术,一、微灌概述： 1、定义：微灌是按照作物生长所需的水分和养分，利用专门的设备或自然水头加压，通过低压管道系统末级毛管上的孔口或灌水器，将水分和养分直接送到作物根区附近，均匀、适量的施于作物根层的部分土壤的灌水方法。,第四节 微灌技术1、滴灌2、微喷灌3、地下渗灌4、脉冲灌溉,微灌是当今世界上最省水的、灌溉质量最好的现代化的灌水技术。 20世纪70年代微灌技术形成一种完整的技术体系,得到广泛的应用,到1991年世界微灌面积达18万hm2,1992年我国为3.4万hm2 ,目前达20多万hm2 。,微灌技术主要应用于果树、保护地蔬菜、花卉和其他经济作物
2、的灌溉。,我国微灌技术的发展自1974年由墨西哥政府赠送三套滴灌设备开始引进滴灌技术以来，已近40年的发展历程，大体经历了以下三个阶段：第一阶段（19741980年）：引进滴灌设备、消化吸收、设备研制和应用试验与试点阶段。1980年研制生产了我国第一代成套滴灌设备，从此我国有了自行设计生产的滴灌设备产品。,第二阶段（19801986年）：设备产品改进和应用试验研究与扩大试点推广阶段。由滴灌设备产品改进配套扩展到微喷灌设备产品的开发，微灌设备研制与生产厂由一家发展到多家，微灌试验研究取得了丰硕成果，从应用试点发展到较大面积推广应用。第三阶段（1987年至今）：直接引进国外的先进工艺技术，高起点开
3、发研制微灌设备产品。国家轻工总局在“八五”和“九五”期间都把微灌作为攻关项目正式立项，加大了开发研制投资力度，制定了微灌产品和微灌工程技术规范行业标准，使微灌工程建设与运行管理逐步走向规范，我国的微灌技术已趋于成熟。,微灌技术,微灌产品已系列化，形成完成产业支撑,优点： （1）省水：比地面灌溉省水1/3-1/2；比喷灌省水15%-25% 局部湿润土壤:以浇灌作物为主。灌水量小、灌水周期短，属微量精细灌溉范畴 （2）节能：工作压力为50-150kPa。工作压力低，节约能源 （3）灌水均匀：可达80%-90%。灌水质量高 （4）增产：可达30% （5）对土壤和地形的适应性强： （6）在一定的条件下
4、可利用微咸水：在含盐量为2-4g/L时作物仍能正常生长，并获得好的产量。 （7）省力省地,2、特点：,缺点： （1）易堵塞：物理因素、生物因素、化学因素 （2）会引起盐分积累： （3）可能限制根系发展： （4）造价一般较高,微灌技术,3、分类 微灌一般按灌水器进行分类。常见的有以下几种方法：1、 滴灌 3、 脉冲灌溉2、 微喷灌 4、 地下渗灌,滴灌,二、滴灌 （一）、概述 1、概念： 滴灌是利用滴头把水和肥料液一滴一滴均匀而缓慢滴入作物根部附近，借助重力渗入根区湿润土壤和保持最优的土壤含水量。,2、滴灌系统组成水源工程首部枢纽输配水管网滴头,滴灌,滴灌系统模型,水源：要求水质较好首部枢纽：水
5、泵、动力、控制阀门、水质净化装置、施肥装置、测量和保护装置。,滴灌,输配水管网：一般分为干、支、毛三级管道，干、支管通常埋入地下。滴头：是重要的灌水设备。,滴灌,（1）滴头 一般用塑料压注而成，工作压力为100kPa,孔径0.3-1.0mm之间，流量0.6-1.2L/h。 有微管式、管式、涡流式和孔口式几种形式。,3、主要专用设备,专用设备主要有：1、滴头2、过滤器3、肥料罐,滴头参数标注法,（2）过滤设备 初级处理水质的设备有拦污栅、沉淀池和离心式泥沙分离器 在此基础上采用沙石过滤器、筛网过滤器、碟片过滤器进行过滤。,离心过滤器结构原理图,滴灌,（3）肥料装置压差式肥料罐：利用压差将肥料罐内
6、的肥料输入管网中施肥。,工作原理：水流通过一个由大渐小，然后由小渐大的文丘里管道喉部，水流过中间狭窄部分时流速加大，压力下降，当管喉部管径小到一定程度时管内水流便形成负压（伯努利方程），在喉管侧壁上的小口可以将肥料溶液从一敞口肥料管通过小管径细管吸上来。,（二）、滴灌工程的规划设计如右图所示，规划设计就是将灌溉系统进行布置和参数设定。 规划设计分工程规划和设计两部分。,滴灌,1、滴灌工程规划（1）规划任务：勘探和收集资料、论证工程的可行性、确定工程规模、成果整理和工程概算 （2）规划原则：与其他灌溉工程统一安排、考虑多目标综合应用、重视经济效益、因地制宜、近期发展与远期规划结合 （3）基本资料
7、收集：地理地形、土壤地质、农业与灌溉、水文与气象、其他 （4）水源分析与用水计算：水量、水位、水质 （5）管网布置：初步布置灌溉系统的输水管网,滴灌,对系统初步选型和布置,（1）设计参数的确定涉及两个主要参数：作物需水量和日耗水强度。A、作物需水量因滴灌属局部灌溉，不考虑棵间蒸发。因此，只要计算出湿润部分的耗水量即可。,即：ETc = ET*P,式中：p为湿润比，%ET为一般情况下的作物需水量,从上式看，作物需水量关键是计算湿润比p。,2、滴灌工程设计,滴灌系统设计包括：1、参数设计 2、灌溉制度确定3、水力计算 4、运行管理制度,1、确定各种材料、设备需要的规格、数量； 2、确定系统建成后运
8、行的制度。,滴灌土壤湿润部分按湿润比计算，如右图示湿润土体占计划湿润层总土体的百分比，通常以地面以下20-30cm处湿润面积计算。,20-30cm,滴灌,滴灌的土壤湿润比是重要设计参数，对工程投资影响很大，应慎重选取。 规范要求，一般的宽行作物及果树取20%-30%，蔬菜和密植作物取70%-90%。 设计时先将滴头进行布置，然后计算湿润比，计算值要稍大于设计土壤湿润比湿润比计算与滴头布置有关,(a),果树,滴头,毛管,Dw,SL,Se,湿润面积,滴头控制面积,湿润比计算与滴头布置有关,(b),果树,毛管,滴头,S2,S1,Sr,P1、P2计算图,(c),以,常用设计土壤湿润比（参考）,B、设计
9、耗水强度：采用设计年灌溉季节月平均耗水强度峰值。由当地试验资料确定，无资料时可参考下表或通过计算确定。,日耗水强度： e=m/T,日耗水强度的计算主要是为计算灌水周期。,作物设计耗水强度参考值,（a）、选用参考值确定设计耗水强度,滴灌,（b）、计算法确定设计耗水强度滴灌作物耗水主要用于生理消耗,因此耗水量仅与作物对地面的遮荫率有关，即植物冠越大耗水越多,反之越小：Ea = Kr *EcKr = Gc / 0.85,Ec 为非微灌的耗水强度 （mm/d） Ea 为设计耗水强度（mm/d） Kr 为遮荫率对耗水强度的影响系数，当Gc/0.85大于1时，取1； Gc 为遮荫率，作物覆盖面积与种植面积
10、的比值，大田作物和蔬菜可取0.8-0.9，果树可按树冠和占地面积计算。,A、系统布置在1/2000-1/500地形图上进行初步设计，然后进行现场修正。 毛管和滴头的布置见图示。,(2)、系统设计,主要有两项内容：1、系统部置2、灌溉制度确定,B、灌溉制度的确定,O,E,max,min,如图，设有10个相等地块， T=10d。 若每个地块一次灌水需要灌1天，则10个地块灌一遍需10天，可分为10个轮灌区，N=10； 若每个地块需2天，10天灌一遍，则N=10/2=5，即分为5个轮灌区。,轮灌区示意图,(3)、系统水力计算 确定管径、选择水泵、动力,A、管径计算:,(a)沿程水头损失:,(b)局部
11、水头损失:,B、水头损失计算:,式中: Q为流量, V为设计流速,式中: Q为流量,V为流速 L为管长 f、m、b为系数,式中: V为流速， 为系数,C、选择水泵,(4) 运行管理组织管理：管理机构、管理章程用水管理：灌水制度、灌溉水量工程管理：操作规程、维修养护,思考题1、名词解释：滴灌计划湿润比、滴头、滴灌过滤器 2、简述滴灌的优缺点 3、简述滴灌的系统组成以及每部分的作用 4、简述滴灌规划设计的步骤,滴灌设计实例,大棚菜地滴灌,一、设计任务,某大棚蔬菜滴灌示范区，南北宽145m、东西长350m，面积约73亩。区内地势平坦，田间最大高差一般在20cm以内。区内计划布置6m(宽)*30m(长
12、)塑料大棚180栋。单栋大棚南北向布设，为了避免棚群间的相互遮荫，设计大棚侧壁间，东西向间距为1.5m，南北向间距为10m。具体布置情况，详见图。,二、基本资料,1、气象条件 当地属半湿润气候区，气候温和，干燥度K=1.05。 多年资料统计年降雨量约910mm，年际间变化很大。最大年降雨量为1559.5mm(1956年)；最小年降雨量为442.1mm(1978年)。且年内降雨分配极不均衡，降雨主要集中在69月，约占全年降雨量的70%左右。,多年平均气温15.1，年蒸发量1300mm。年日照时数为2167.5h，太阳辐射总量498.7*103 Jcm2，无霜期217d。相对湿度多年平均值为73%
13、，大于、等于10积温为4891。平均地温为17.6。 最大冻土层深度小于15cm。 年平均风速3m/s。 春、秋易旱，夏季易涝。,2、土壤及种植情况 区内土壤为潮土(沙壤土)，质地偏轻。耕层容重约为1.27gcm3，田间持水量约 27%（占干土重）；有机质含量1.2%左右。 区内目前主要以种植麦、豆、水稻等大田作物为主，也种植一些蔬菜。 大棚计划种植主要以早春或秋延茄果类蔬菜(如番茄、甜椒)为主。夏季主要以速生叶莱栽培居多。茄果类蔬菜一般采用地膜加棚膜覆盖栽培，株行距大多为3050cm。,3、地下水资源 示范区所在的区域内，含水层的分布主要有三层，分别在81lm、 1518m、2631m。一般
14、农用机井(井径50cm，井深35m)每昼夜涌水量在10001100m3（41m3/h)。 稳定动水位在89m。机井抽水影响半径约在150170m。 区内地下水埋深在1.01.5m之间。通过分析，本区灌溉水源能满足试区轮灌要求。,4、供电条件 整个示范片内现已布有10kV高压输电线路，井灌所用电力可就近接线，仅需配置部分 变压器和低压输电线路即可。5、交通 示范区位于城市北郊，距市区2km，铁路、公路运输都十分方便。,6、社会经济状况 示范区地处近郊，人均收入高，劳动力资源相对紧张，乡镇工业发达，农民经济承受能力较高，自筹资金能落实。 7、生产现状 水源十分紧缺，灌溉水利用率低（0.5-0.55
15、），节水潜力大； 城市蔬菜需求量大，供应不足，名优蔬菜市场前景好； 当地农民有一定种菜经验。,三、技术设计,1、管网总体布设 管网布置与大棚布置要结合。 根据大棚群的走向,初步规划机井位于示范区南部中点,输水干管南北向布置； 分干管沿棚群走向自干管分别向东西方向布置。每条分干管控制两排大棚,分干管间距75m。,总体布置,棚内布置：从分干管上用配水支管将压力水流引入棚内,再通过旁通将毛管与支管连接，把灌溉水流送至畦中,毛管沿南北方向布置（长边）。见图。,棚内管道布置,2、系统设计标准 由于示范区内，耕层土壤为沙壤土，根据SLl0395微灌工程技术规范，取滴灌的允许灌水强度：允15mmh。由于滴灌
16、系统既要考虑到春、秋季果莱类的灌溉，又要兼顾夏季速生叶菜的灌水，故取滴灌的设计湿润比：P=90。,3、毛管与滴头间距的确定典型设计 因各棚的面积均为6m*30m0.27亩，故取一栋大棚进行典型毛管布置设计。 蔬菜密植根浅，一次滴灌定额很小。在种植品种方面，既可能有株行距较大的茄果类蔬菜,又可能有密植的叶菜类蔬菜。 结合本地大棚内畦田宽度为1.5m的具体情况,初步拟定滴灌毛管的间距(Sl)为 0.5m，滴头间距(Se)为0.3m（与株距和行距相应适用）。 则，单棚畦田数 6/1.5=4个，畦田毛管数为1.5/0.5=3根，单根毛管滴头数30/0.3=100个,畦田规格: 畦宽1.3m，间距0.4
17、m，长30m，垄宽0.43m。单棚畦田数: 6/(1.3+0.2)=4每畦垄数: 1.3/0.43=3每垄毛管数：0.5/0.5=1根单根毛管滴头数：30/0.3=100个则每棚：4 畦12 垄12 条毛管1200 个滴头,a、单棚典型布置,畦宽,畦间距,垄宽,b、滴头选择： 选择某公司生产的16mm迷宫式滴灌管。其滴头已在出厂前按要求间距安装于管内，主要性能参数见表。,强度和湿润比校核：采用上述滴灌管，其滴灌强度为：= qd/SlSe = 2/（0.3*0.5）=13.3(mmh)90%均符合要求。,4、大棚滴灌制度的拟定(1)灌水定额。取计划湿润层深度H=0.3m，滴灌土壤含水率上、下限分
18、别为田间持水量的90%和70%，即max =0.243，min=0.189，滴灌水的利用系数取0.9，土壤湿润比 P=92.3%，耕层土壤容重 =1.27gcm3，则每亩灌水定额m滴为： m滴=667H P(max-min) * 1=667*1.27*0.3*92.3%*(0.243-0.189)*10.9=14.1(m3亩）取m滴=14.0(m3亩)=21.0mm 每个标准大棚的面积为6m*30m0.27亩，其灌水定额应为：m棚=14.0 * 0.273.78(m3棚),(2)灌水周期根据SLl0395 微灌工程技术规范，取大棚蔬菜日耗水量e3.0mmd，则蔬菜要求的灌水周期 T为：T=（m
19、滴/e）* =21mm/3mm/d * 0.9=6.3(d) (3)大棚一次灌水延续时间(即滴头一次灌水时间）t为：t=(m滴*SeSl)/qd=(21mm*0.3m*0.5m)/2=1.58(h)=94.8分钟,(4)轮灌区的划分 根据棚内布置的毛管及滴头数量，可以计算出单棚设计流量：Q棚=4（畦/棚）*3（毛/畦）* 100 （头/毛）* 2.0（L/h/头）=2400(Lh)2.4(m3h) 根据机井出水量Q井=40m3h，则同时可以进行滴灌的大棚数量N同棚为：N同棚=Q井/Q棚=40/2.4=16(个)轮灌区数：N轮=180/16=11.25，取为12个轮灌区（即16个棚为一组进行灌水
20、，共分为12组，其中部分组不足16个棚）,考虑到蔬菜灌水次数多，水源是关键。以水源供水能力为限制条件确定同时可灌水的大棚数,灌水周期校核： 系统每天按工作t天8h计，则整个灌区内大棚轮灌一次水所需的天数（即整个灌区轮灌期）为：T=n轮灌区数* t / t天= N轮* t棚/ t天 式中：n轮灌区数= N/ N同棚N灌区大棚总数，为180栋，t单棚一次灌水延续时间，也就是一个轮灌组的一次灌水延续时间，为1.58h 则：T=（180/ 16） *1.58 / 8=12*1.58/8=2.4(d)T=6.3（d）因此，采用上述轮灌方法是可行的。,经计算统计:两条分干管控制44棚，两条分干管控制46棚
21、；全区共4条分干管； 每条分干管上分别连接44（或46）条支管,每条支管控制控制1棚；共180个棚,即全区180条支管 每条支管上12条毛管，共全区2160条毛管； 每个轮灌组16个棚，一个轮灌组共192条毛管； 每条毛管上100个滴头，每棚共1200个滴头； 每个轮灌组19200个滴头；全灌区216000个滴头。：100*2=200L/h=0.2m3/h：12*200=2400L/h=2.4m3/h：4*2400=9600L/h=9.6m3/h：16*2400=38400L/h=38.4m3/h,干管同时向所有分干供水； 每条分干同时向4条支管供水,共向16条支管供水； 每条支管同时向12条
22、毛管供水，共向12x16=192条毛管,工作制度1、干管同时向4条分干管供水；2、每条分干同时向4条支 管供水，即同时有16条支管（棚）工作（一个轮灌组）；3、每条支管（棚）同时向12条毛管供水，即一次满足一个大棚需水；共有4*4*12=192条毛管同时工作；4、每条毛管同时向100个滴头供水，最大供流量4*4*12*100*2=38400L/h=38.4m3/h,根据计算：项目 计算值 选取值 毛管内径为 8mm 13.6mm（滴灌带内径） 支管内径 18.6mm 26mm 分干管内径 48mm 52.2mm 干1内径（AB） 95.2mm 102mm （上段） 干2内径（BC） 67.3
23、69.4mm（下段）,式中: Q为流量,m3/s V为设计流速,m/s，可取经济流速1-3m/s,5、各级管道管径的确定及水力计算（过程略）,由于机井中含有一定的有机物(如动植物残体和菌藻类微生物)及小于0.2mm的泥沙。因此，进入管网的水采用二次过滤。设计前级过滤器采用砂石过滤器，次级过滤器为网式过滤器。 根据干管设计流量及目前过滤器的规格，并按过滤器实际过流量为最大过流量的12考虑,分别选用80LS40800型砂过滤器和WS80X120型网式过滤器。 两种过滤器均分别采用并联运行的方式。其中网式过滤器的滤网目数为120目。,6、首部枢纽布置设计,过滤器技术参数,两种过滤器的技术参数见表。各
24、级过滤器前后均设置2.5级压力表，以监测其工作状况。,7、机泵选型(1)按下式计算微灌系统设计水头H：H（Zp-Zb）+h。+hf+hw 式中： H微灌系统设计水头，m；ZpZb典型毛管进口与水源设计水位之间的高差，机井稳定动水位经测定为8.5m，枢纽地面与毛管进口间的高差取0.2m，则ZpZb=8.5+0.28.7(m)；h。典型毛管进口的设计水头,本例中, 取：h。10m。,hf水泵至典型毛管进口的管道沿程水头损失，干、支、毛管的沿程水头损前面已计算出，经计算各级管道总的沿程水头损失之和hf =8.57+0.5=9.07m； hw水泵至典型毛管进口的管道局部水头损失。前已计算出干、支、毛管
25、的局部水头损失之和hw10.89(m)。取二级过滤器冲洗排污前的水头损失之和为10.4m； 枢纽中各级闸阀的局部水头损失之和为1.0m。则hw= 0.89+10.4+1.012.29(m)。 所以： H8.7+10+9.07+12.2940.06(m),(2)机泵选型。机井的稳定动水位一般在8m以下，不能满足离心泵的吸程要求。故拟选用潜水泵为提水机具。 据管网设计流量和工作压力，查水泵手册，初选： QS40-40/2-7.5型水泵,其主要技术参数见表,水泵性能表,8、管网结构设计 因塑料管的线胀系数很大，为使管线在温度变化时可自由伸缩，据GB8585及有关研究成果，初步拟定干、支管上每30m设
26、置一个伸缩节。 各级管道分叉、转弯处需砌筑镇墩，以防管线充水时发生位移。镇墩的尺寸为0.5m X 0.5m X 0.5m(长X宽X高)。 另外，为防止停机后管网水流回灌入井，引起水泵倒转而损坏，故应在水泵出口处安装逆止阀。,由于当地的最大冻土层深度小于0.15m，考虑到机耕对管道的影响，设计干、支管的埋设深度(管顶以上)为0.5m。 为控制各分干管的运行，分干管首部设控制闸阀，尾部设泄水阀。各闸阀均砌阀门井保护。 为了防止因阀门启闭过快，使管道内产生水锤引起爆管，经计算，支管阀门启闭时间不得小于7s。因此，在运行管理时，应控制阀门的启闭时间在10s以上，即可防止水锤的产生。,投资概算表,续表,
27、9、工程经济效益分析（1）、工程年增效益 （2）、工程年费用：能耗费、维修费、折旧费、管理费 （3）、效益费用比 （4）、内部回收率 （5）、还本年限10、工程技术指标计算（1）、亩投资 （2）、亩管道用量,第五章 灌溉渠道系统规划设计,（一）,第一节：灌区总体规划概述,灌区组成：1水源 2输、配水系统 3排水系统 4灌排建筑物 5承泄区,灌排系统,一、灌区总体规划的原则 根据灌区农业生产的特点、布局和发展要求以及灌溉水源的可供水量进行灌溉工程的总体规划： 1、力求单位水量达到最大效益； 2、兼顾防洪、除涝、排渍、水电、航运和工业、城市供水等各方面的要求。切实做到旱、 涝、碱综合治理； 3、区
28、域水土资源平衡和效益分析的基础上，选定适宜的灌溉工程方案。 4、灌区水资源的开发利用应在符合全流域水利规划和保护生态环境原则的基础上，根据当地具体条件分别采取地表水、地下水并用；大、中、小并重，蓄、引、排相结合；渠、沟、井、塘、库联合运用以及其它合理的方式，充分利用当地水资源(包括回归水)，提高水的利用率。 5、全面安排，分期实施，统筹兼顾，综合开发，因地制宜，保证实效,二、灌区总体规划内容灌区总体布置应根据旱、涝、洪、渍、碱综合治理和水土资源合理利用的原则，对灌区水源工程、灌排渠系、灌排建筑物、承泄区、道路、林带、居民点、输电线路、通信线路、管理设施等进行合理布置，绘制灌区总体布置图。 1.
29、灌区防洪规划 灌区防洪工程是灌区总体布置的重要组成部分。灌区应按照蓄泄兼筹和因地制宜的原则，选定防洪标准，做好防洪工程设计，并将防洪工程纳入灌区的总体布置。 2.灌排渠系规划 灌溉系统和排水系统的布置应协调一致，满足灌溉和排涝要求，有效地控制地下水位，防止土壤盐碱化或沼泽化。,3.灌溉方式确定 适宜的灌溉方式不仅可以保证田间灌水均匀，而且可以节约用水，有利于保持土壤结构和肥力。正确选用灌溉方式是进行合理灌溉，保证作物高产的重要环节。各种灌溉方式都有一定的适用范围，应区分不同的情况合理选定。4.灌区道路、林带与居民点的规划布置 灌区道路的规划布置应尽量与灌排系统的布置相协调，与田间工程的规划布置
30、相一致； 灌区林带的规划布置，应充分利用渠、沟外坡、塘边、路旁的一切空地种植树木，绿化环境，但不应在渠、沟内坡上植树；灌区居民点的规划布置，应服从灌区总体规划要求，选择在地基坚实、地势较高，水源条件较好和交通方便的地点，居民点宜按原有的自然村进行改建。灌区的输电线路和通信线路选线布置应符合灌区总体布置的需要,三、水土资源平衡及环境影响与经济评价1.水土资源平衡(balance of soil and water resources)灌区水土资源平衡分析应根据水资源评价成果、土地利用结构、作物种植结构、灌溉制度、灌溉用水量、灌区内城乡和工矿企业用水量等进行综合分析和方案比较，择优选用，并以此确定
31、灌排工程规模；井渠结合灌区引用地表水和开采地下水的比例，应符合水土资源平衡要求并满足地下水动态平衡和防治土壤盐碱化、沼泽化的要求。2.环境影响评价(environmental evaluation)从环境角度论证灌排工程建设的可行性，并对可能产生的不利影响提出相应的对策及环境保护措施。,3.经济评价(economic evaluation)灌排工程的经济评价应包括国民经济评价和财务评价。 国民经济评价应在估算灌区工程投资费用和效益的基础上，提出经济评价指标计算成果，评价工程的合理性。 财务评价应在估算财务投资、年运行费用和财务效益的基础上，提出财务评价指标计算成果，测算财务盈利能力和还贷能力，
32、评价工程项目财务可行性；并根据国家的农业水费政策，进行水费核算，提出水费计收的管理办法。,四、灌溉设计标准(irrigation designing criteria)灌溉设计标准以灌溉设计保证率或抗旱天数进行设计。 1.灌溉设计保证率(dependability of irrigation designing) 灌溉设计保证率是指灌区灌溉用水量在多年期间能够得到充分满足的机率，一般用设计灌溉用水量全部获得满足的年数占计算总年数的百分率表示。即设水源供给灌溉用水的数量大于或等于灌区灌溉用水量的年份为m年，计算系列的总年数为n，灌溉保证率可用下列公式计算：一般灌溉工程是根据当地水文条件和作物种植
33、状况拟定。,作物的需水主要有两部分来源,一是降雨,二是灌溉。即：ET设=w引设+p雨设在一定的需水量情况下，灌溉引水与降雨是互为消长的，即降雨越多，引水就越少。在设计灌溉保证率一定的情况下，引水的多少就取决于降雨的多少，而降雨的多少是与设计降雨的频率有关，频率越高，对应的降雨量越小，需要引水就越多。在工程规模确定以后，设计引水能力就一定，此时的灌溉保证率就等于设计降雨频率。因此，设计灌溉保证率可按设计降雨频率确定。,灌溉保证率与引水量、降雨频率的关系,保证率越高，需引用的水越多，工程量越大。,灌溉设计保证率标准参考值,2.抗旱天数(days of drought resistance)抗旱天数
34、是中国灌溉工程设计标准的表达方式之一，它反映了灌溉工程的抗旱能力。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。这种灌溉工程设计标准适用于我国南方丘陵水稻区以当地水源为主的小型灌区。 以抗旱天数为标准设计灌溉工程时，旱作物和单季稻灌区抗旱天数可为30-50d，双季稻灌区抗旱天数可为5070d。 抗旱天数有两种不同的统计方法：一是指连续无雨日数，有些省规定日雨量小于2mm或3mm为无雨日，有的省则以日降雨量小于5mm为无雨日；二是指连续无透雨日数，即两次透雨的间隔日数。,第二节、水源与灌溉取水方式,灌溉取水方式，随水源类型、水位和水量的状况而定。利用地面径流灌溉，可以有
35、各种不同的取水方式，如无坝引水、有坝引水、抽水取水、水库取水等；利用地下水灌溉，则需打井或修建其它集水工程,(一) 无坝引水,应用条件：河流流量、水位均满足灌区取水要求；即：Q130%Q0；H1H0,Q1、H1分别为渠首取水流量和设计水位； Q0、H0分别为河流流量和水位。,一、地表水取水方式,组成：进水闸、冲沙闸、导流堤,有坝引水枢纽主要由拦河坝(闸)、进水闸、冲沙闸及防洪堤等建筑物组成。,(二) 有坝(低坝)引水,(三) 抽水取水,都江堰工程示意图,(四) 水库取水,由于不同地区地质、地貌和水文地质条件不同，地下水开采利用的方式和取水建筑物的形式也不相同。根据不同的开采条件，大致可分为垂直
36、取水建筑物、水平取水建筑物和双向取水建筑物三大类。,二、地下水取水建筑物,(一) 垂直取水建筑物,1.管井,管井既可以开采承压水，也可以开采浅层水。 井径多取200-300mm，也有300-500mm 的管井。 井深为50-200m。,2.筒井,筒井多用于开采浅层水，其深度为6-50m，井经为1-2m，也有3-4m的井经。,(二) 水平采水工程,2. 截潜流工程,(三) 双向取水建筑物,辐射井,第三节：灌溉渠道系统的规划布置一、灌溉渠系的组成灌溉系统是从水源取水并将其输送、分配到田间的工程设施。一个完整的灌溉系统主要包括渠首取水建筑物、各级输水和配水渠道、渠系建筑物和田间渠系工程。,本节主要介
37、绍灌溉渠道的规划布置，排水工程在其它部分介绍，这里只是涉及到时讲一下。,1、输、配水渠道系统渠系一般分干、支、斗、农四级固定渠道，灌区复杂时可加分为总干、分干、分支等，灌区较小时也可少于四级。 干渠主要是起输水作用，支、斗渠主要分配给用户水量，起配水作用，农渠是最末一级固定渠道,2、田间工程农渠以下的毛渠、灌水沟、畦，分水口及量水设施等均属田间工程，主要发挥调节农田水分状况的作用。 排水系统、田间道路、土地平整等也是田间工程。,3、灌溉渠系建筑物分水闸：在上下级渠道之间，控制和调节向下级渠道配水。 节制闸：建在渠道上，用于抬高上游水位作用。 泄水闸：在重要渠段上游设置泄水闸,与节制闸配合使用,
38、排出多余水量。 渡槽：用于渠道穿越河沟、道路，或填方工程太大的地段。,跌水、陡坡：当渠道坡度较大时，为防止冲刷，把渠道分成两段设计，中间的衔接建筑物为陡坡或跌水。跌差较小时用跌水，较大时用陡坡。 倒虹吸：渠道通过道路或河沟，渠底低于路面，用压力管道代替渠道即为倒虹吸。 涵洞：渠道通过道路，流量小，水位低于路面，用管道代替渠道穿越道路。 桥梁：渠道与道路交叉，水面低于道路，流量较大时采用桥梁交叉。,无压力管道,有压力管道,桥梁,巴谢尔槽：,量水堰：,量水建筑物,二、灌溉渠道规划布置原则根据地形、地质、水源及原有设施，遵循以下原则： （1）充分利用水土资源：扩大灌溉面积、自流灌溉 （2）由土地利用
39、规划和农业区划紧密结合，适当照顾行政区划：可将灌区划分若干分区，并分区规划；与公路、机耕道、林带等统一规划，全面安排。 （3）与灌区排水沟布置结合，统一布局：灌排分开，各成系统，互不干扰；渠系布置不切断排水出路，尽量不打乱原有天然排水系统，平原区渠道布置往往要服从排水沟的布置。 （4）尽量使总的工程量和工程费用最小：为此，要对骨干渠道和规模较大的渠系建筑物进行必要的方案比较，从中选优。,（5）确保渠道安全可靠：尽量选择地质条件好地方布线；在山区，渠道尽量不沿河溪修建，以免洪冲毁；在骨干渠道上修建必要的泄洪闸，防止渠道发生溢流造成渠道毁坏。（6）干、支渠道的布置应注意发挥原有的水利设施的作用。山
40、区可以建立蓄、引、提结合的水利系统；干旱、半干旱平原区可发展井渠结合灌溉系统。（7）要考虑综合利用，尽量满足其它国民经济部门的要求：航运、居民供水、发电等。,三、干、支渠的规划布置 灌排系统的典型布置形式干、支渠是灌区的骨架，干、支渠的规划按照地形地貌、水源条件，灌区大致可分为三种类型：1、山区、丘陵区型灌区 2、平原型灌区 3、圩垸型（滩地、三角洲）灌区,1、山区、丘陵区型灌区特点：地形复杂、岗冲交错、起伏剧烈、坡度较陡；耕地多为坡地或梯田，分布分散，高程较高，须从上游长距离引水灌溉；渠道弯曲、渠线较长，比降平缓，挖填方多，受地形影响大、工程量大，稳定性差，渗漏严重，多与山塘相连，形成长藤结
41、瓜式的水利系统。,遵循原则：高水高用低水低用典型模式：长藤结瓜,（1）沿等高线布置干渠沿灌区上部的边缘布置，支渠从干渠的一侧引出,为单向控制。这种布置形式的地形条件，一般位于分水岭和山溪或河流之间，呈狭长形，地面等高线大致与河流方向平行，灌区内的山溪、河流常用作排水干、支沟道,平行等高线布置,干渠,（2）沿分水岭布置干渠沿灌区内的主要地面岗脊线布置，走向大致与等高线垂直，干渠比降视地面坡度而定。支渠从干渠两侧分出，为双向控制。,2、平原型灌区特点：多位于河流的中、下游，地形平坦开阔，有大片的耕地，但因地理条件和洪、涝、旱、渍、碱等不同而有不同的灌排布置形式。,（1）山前平原型（山麓平原）：靠近
42、山麓、地势较高、排水较好，渍涝威胁小，干旱突出。地面水源较好时尽量发展地面灌溉，地下水源较好时，也可发展井灌，实行井渠结合。在地下水源有保障，不需要沟渠蓄水时，可进行灌、排分开的自流灌排。,模式： 井渠结合 自流灌排,平行等高线布置,（2）冲积平原型：地面坡度平缓，地下水位较高，涝碱威胁较大，如华北、淮北平原。在水源条件好地地区，采用灌排分开布置，为防止盐碱化，利用排水沟降低地下水位；在水源较差地区，可利用渠道进行蓄水备用，并利用好潜层地下水，发展井渠结合灌溉系统。也可适当引用外来水。,模式： 深沟蓄排 井渠结合,垂直等高线布置,3、圩垸型（滩地、三角洲）灌区 分布在沿江沿湖滩地和三角洲地区，
43、地势平坦低洼，多河湖港汊，水网密集。有时汛期外河水位高于两岸农田，无法自流外排，存在外洪内涝威胁，影响作物生长。降雨不均也存在干旱。因防止外江内流，多建有圩堤，形成圩垸。除涝和控制地下水位是主要问题，实行内外水分开，高低水分排，以排为主、兼顾灌溉、排灌分家、各成系统。 在北方地区，要结合蓄水，可采用排、灌、蓄相结合的深沟河网系统；在南方地区，采用机排机灌方式，控制地下水位。,圩垸地势平整，便于沟渠布置，可考虑机耕和园田化要求，便于管理。,沿 圩 堤 布 置,典型模式： 形成圩垸 高水高排 低水低排 灌排分开,四、斗、农渠的规划布置与干、支渠相比，斗、农渠所控制的面积要小得多，因而地形地貌相对来
44、讲也比较一致、单一，简单；但要与农业生产相结合，便于农业生产。1、布置要求1）适应农业生产和机械化要求；2）便于配水和灌水；3）有利于灌水和耕作的配合；4）土地平整工程量少。,2、斗渠：斗渠长度和控制面积随地形变化很大。山丘区斗渠长度较短，控制面积较小，平原区斗渠较长，控制面积较大。我国北方平原地区一些大型自流灌区的斗渠长度一般为35km，控制面积为200350hm2。 斗渠的间距主要根据机耕要求确定，和农渠的长度相适应。 3、农渠：农渠一般垂直斗渠布置。农渠长度根据机耕要求确定，在平原地区通常为5001000m，间距为200-400m。丘陵地区长度和控制面积小一些。有地下水控制要求的地区，按
45、农沟的间距要求而定。,4、灌溉渠系与排水沟道的配合布置形式主要有三种：灌排相邻布置：灌渠和排水沟相邻平行布置。适合地形有单一坡向、灌排方向一致地区。 渠道向一侧灌水，排水沟也只能接纳一边的径流，上灌下排，互相配合。,支 渠,斗 渠,A,A,坡形地貌,灌排相间布置：灌渠向两侧灌水，排水沟承接两侧排水。 适合于地形平坦，且有一定波浪但起伏不大的地形，渠系布置在高处，排水沟布置在低处。即将灌溉渠道和排水沟道交错布置，沟、渠都是两侧控制，工程量较省。,波浪形地貌,支渠,斗 渠,农 渠,农 沟,斗 沟,斗 渠,A,灌排结合布置：只有在地势较高，地面有相当坡度的地区或平原区地下水位较低的地区才适用。灌溉和
46、控制地下水不矛盾，可节约占地和工程量。,1、初步查勘：一般在1：10000-1：100000的地形图上进行，按渠系布置原则，做出大体布置，并邀请几位熟悉地形的老乡共同确定几条比较线，然后对渠系经过地带进行初步查勘。初步查勘要求用简单仪器测出干渠线路上若干控制点（如渠首、山垭、跨河点）的相对位置和高程，大致确定支渠分水点的位置和渠线方向；调查支渠的控制范围、收益田亩、种植比例，记录沿线土质特征；估计难工和大型建筑物的位置、类型、尺寸，调查灌区社会经济状况、发展前景、人口、交通、建筑物等。 从初勘中选1-2条线路进行复勘。,五、渠线规划步骤当灌排渠系布置方案确定之后，就要进行渠道线路选定。一般分为
47、四个步骤：1初步查勘、2复勘、3初测和纸上定线、4定线测量和技术设计。,2、复勘：复勘包括干渠线路的复勘和主要支渠线路的复勘，在比降很小的渠道上要用视距测量和水准测量把各控制点的相对位置和高程测出来。比较线路间的效益和工程大小，难易程度有无差别，一般经过复勘就能决定取舍。各支渠的初勘，可以只查勘干渠较难相接的一段，其它留待测量支渠时再查勘。 通过干渠线路复勘，渠系布置方案大致可以定下来，可进行初测。,3、初测和纸上定线 （1）初测：对复堪所定渠线，在其两侧100-200m的狭长地带要进行初测。初测尽量使导线接近将来准备采用的渠道中线，同时还把沿线的土壤地质、下一级渠道的分水口和渠系建筑物的位置
48、、当地建材、交通的情况收集起来，并提出渠系建筑物类型和主要尺寸意见。 以上资料均编写在初测报告中。,（2）纸上定线：根据初测提供的资料结合地形图定出渠道中心线的平面位置和纵断面。 步骤为： 1）计算渠首到灌区干渠平均纵坡，以便确定各区段的比降及灌区控制范围； 2）根据流量大小和渠床的土质条件，大致确定各渠段的纵坡； 3）设计各渠段标准断面； 4）确定各渠段弯道的最小曲率半径； 5）预计渠系建筑物的水头损失，初定干渠纵断面,根据以上数据，在地形图上定出渠道中心线位置。 方法有二： 1）地势平缓地区，可使渠道水面高出地面，形成半挖半填渠道，并使挖填方大体相当。一般可将渠道中心线定在高程等于“渠道设
49、计水位高程-1/3设计水深”处。,半挖半填，减少工程能量,2）在横坡较大的山丘区，为确保渠道稳定，一般取渠道的设计水位高程作为纸上定线的渠道中心线处的地面高程。,以上办法当然要灵活应用，不能过于拘泥。 确定中心线后，即可进行各渠段的纵断面和横断面设计，初步确定各建筑物的类型和主要尺寸，计算工程量，进行工程概算，编写勘测报告。,形成挖方渠道，水位与地面平，保持渠道稳定,4、定线测量和技术设计（1）定线测量：在实地上测设渠道中心线，并且按中心线各桩号测绘纵横断面图。测量中要对沿线的地质情况进行勘探和对溪沟作必要的洪水调查。 地质勘探要查明沿渠土壤及地质条件、土石分界线、塌方和漏水可能产生地段，为渠道开挖及渠系建筑物设计提供地质资料。 洪水调查主要为溪流的洪水计算提供资料，以确定泄洪建筑物尺寸。 （2）渠系及建筑物技术设计。以上只是一般工作程序，可根据具体情况进行删减。,
