《农田灌溉与排水》教案Word格式文档下载.docx
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南方单位耕地面积所占的河川年径流量为45000m3/hm2,为全国平均水平的117倍;
北方单位耕地面积所占的水资源量为45103m3/hm2,为全国平均水平的17%;
南北差异达10倍。
其中最高的浙闽片为全国平均水平的2143倍,最低的海河流域单位耕地面积所占的水资源量只有全国平均水平的11%,两者差距达22倍之多。
按人口平均,长江流域以北的北方片人均水资源占有量仅为南方片的1/3,其中最高的珠江流域为最低的海河流域的1219倍。
由于南北方水资源供需状况不同,使南北方水资源供需矛盾呈现不同的特点,南方水资源供需矛盾主要属于工程型、污染型或管理型缺水,北方则以资源型缺水为主,部分地区存在浪费型缺水。
3、水资源总量相对不足,时空分布不均。
长江以南的南方地区河川径流量约占全国总径流量的83%,而北方地区的河川径流量仅占全国总径流量的17%。
按流域面积平均,北方各大流域的水资源量均低于全国平均水平,如海滦河片仅达到全国平均值的1/2,黄河片还不到全国平均值的1/3。
4、降水和水资源的地区分布与人口和耕地的分布不适应。
5、水旱灾害严重制约着我国农业生产的发展。
近年来我国连续遭受严重干旱,旱灾发生的频率和影响范围扩大,持续时间和遭受的损失增加。
目前全国600多个城市中,400多个缺水,其中100多个严重缺水,而北京、天津等大城市目前的供水已经到了最严峻时刻。
与此同时,由于人口的增长,到2030年我国人均水资源占有量将从现在的2200立方米降至1700至1800立方米,需水量接近水资源可开发利用量,缺水问题将更加突出,因此,节约水资源,强化水资源稀缺意识已刻不容缓,大家得从我做起,从自身做起,节约每一滴水。
此外,我国水资源开发中还存在着其他问题:
(1)洪水灾害对国民经济发展和社会安定存在潜在威胁(92)水分利用效率不高(3)水资源普遍受到污染,淮河、海河、辽河、太湖、巢湖、滇池,其主要水污染物排放总量居高不下。
淮河流域仍有一半的支流水质污染严重,海河、辽河生态用水严重缺乏,其中内蒙古的西辽河已连续五年断流。
太湖、巢湖、滇池均为劣五类水质,总氮和总磷等有机物污染严重。
灌溉排水在我国农业发展中的应用
了解灌溉排水在我国农业发展中的应用
复习一、我国水资源现状
复习二、我国水资源特点
三、灌溉排水在我国农业发展中的应用
水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是经济社会发展的重要支撑,是生态与环境的重要控制性要素,是一个国家综合国力的重要组成部分。
而水短缺已然是我国水资源安全中最突出的问题之一。
当前,要实行严格的水资源管理制度,科学开发利用水资源,以水资源的可持续利用来保障经济社会的可持续发展。
解决我国日益复杂的水资源问题,必须深入贯彻落实科学发展观,坚持节约资源、保护环境的基本国策,实行最严格的水资源管理制度,大力推进水资源管理从供水管理向需水管理转变,以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。
只有通过兴修灌溉排水工程,强调水资源的合理开发、利用、治理、节约、保护盒优化配置,提高抵御水旱灾害和水资源的承载能力,强化人与自然和谐相处意识,才能为农业生产创造一个良好的发展环境。
灌溉排水事业的发展
了解灌溉排水事业的发展
第二节、灌溉排水事业的发展
一、我国的农田水利史
1.战国以前时期:
以沟洫、芍陂为代表的水利工程
2.战国至西汉时期:
代表工程有都江堰、郑国渠、引漳十二渠、坎儿井等
3.东汉至南北朝时期:
代表工程有黄河流域陂塘建设
4.唐宋时期:
南方太湖圩田、北方农田放淤
5.元明清时期:
南方两湖垸田和珠江三角洲堤围
6.民国时期:
西北地区泾、渭、洛惠渠,长江流域排水闸,黄河流域虹吸,海河流域拦河坝
二、我国的农田水利发展现状
建国五十年来,农田水利事业得到了巨大发展。
1.主要江河得到了不同程度的治理,提高了防洪能力
2.水资源初步开发,为农业生产创造了条件。
其中:
大型水库353座,
新建和改造30万亩以上灌区150处,
内涝面积治理了2.84亿亩。
三、农业水资源治理措施
水利是国民经济的命脉,兴修水利是兴国安邦、发展生产的重要措施。
对此,我国的农田水利工程措施应因地制宜,特别是北方,灌溉农业显得特别重要。
一般情况下,南方以防洪除涝为主,灌溉、排渍、治碱等综合治理。
北方以灌溉为主,防洪、除涝、治碱、水土保持等综合治理。
四、我国的农田水利工程的建设经验
1、发展灌溉的同时,充分重视排水。
灌排并重、蓄泄兼顾。
2、充分利用水资源,节约水资源。
3、因地制宜,具体问题具体分析。
五、我国的农田水利工程面临的主要问题和发展方向
(一)主要问题
1.水资源缺乏
开源节流已成为突出问题。
因此,开发利用多种水源,研究节水灌溉技术,减少渠道渗漏损失已受到普遍重视。
2.管理水平较低
与一些先进国家相比,我国水利工程管理水平还很低,灌区缺少必要的量水设备等先进的管理设施,特别我省一些大中型灌区,仍是粗放的管理方法。
所以,应该采用先进技术,如:
计算机自动控制、系统工程等,提高管理水平,增大工程效益和水资源的利用率。
3.农田水利工程综合效益差
在对原有工程完善配套基础上,改善水费制度,多种经营,提高经济效益,实现农田水利现代化。
(二)发展方向(综合起来)
1.开源节流
2.应用计算机自动控制、系统工程管理灌区
3.改善水费制度,多种经营
灌溉排水的主要内容
了解灌溉排水的主要内容
第三节、灌溉排水的主要内容
一、灌排工程学的概念
农田灌溉与排水,是研究农田水分状况和地区水情变化规律及调节措施,为农业生产创造良好生态环境的科学。
二、调节农田水分状况的措施和研究内容
1农田水分状况:
指农田地面水、地下水、土壤水状况和与其相关的通气、养分、热状况。
2调节措施:
(1)灌溉措施:
按照作物需要,通过灌溉系统有计划将水量输送分配到田间,以补充农田水分的不足。
(2)排水措施:
通过排水系统,降农田内多余的水分排入容泄区,易涝易碱地区有排渍排盐措施。
3研究内容
(1)研究农田水分运动规律,探求土壤、作物、水分三者之间的内在联系。
(2)研究作物需水规律、灌水方法和灌水技术,为发展节水高效型农业服务。
(3)研究农田排水的原理和方法,灌排系统的规划设计。
(4)研究灌排施工工艺。
(5)研究灌排系统的管理。
(6)研究灌排试验、灌排经济效益分析等。
(7)研究灌排工程对环境的影响。
三、改变和调节地区水情的措施和研究内容
1.地区水情:
地区水资源的数量、分布、动态。
2.调节措施:
(1)蓄水保水措施:
通过水库、水保、田间蓄水拦蓄径流,改变水量在时间上的分布状况及地区上分布的不平衡。
(2)调水引水措施:
通过引水渠道,使地区之间、流域之间水量互相调剂,从而改变水量在地区上的分布。
3.研究内容
(1)研究地区和流域农田水利工程规划的基本理论、方法、经验。
(2)研究地面水、地下水、外来水联合开发利用措施。
(3)研究分洪减流、防洪除涝措施。
研究水资源开发、利用、保护等经济效益,探求水资源系统规划论证方法。
四、我国灌排工程学科的发展趋势
1.研究节水节能的新技术、新设备。
2.研究灌溉水的利用效率。
3.研究污水利用技术。
4.研究土壤、水分、大气系统中水分运移规律。
5.现代化的试验和田间测试的新技术。
五、灌溉排水的任务
1.其根本任务是通过兴建和运用各种水利工程措施,调节和改善农田水分状况和地区水利条件,促进生态环境的良性循环,使之有利于农作物的生长。
2.灌溉工程的任务在于通过引水、蓄水、提水等措施,改变水资源资源的时空分布,解决供需水量之间的矛盾,适时、适量地满足农业用水要求。
3.排水工程的任务是排除多余的地面水和过多的土壤水分,控制地下水位,与与灌溉措施密切配合,为农业生产创造良好的土壤环境,使低产土壤得到改良。
4.灌溉排水工程是合理利用水资源,充分挖掘农业生产潜力,保证农业高产、稳产和顺利实现农业现代化的重要物质基础。
第二章灌溉用水量
适宜的农田水分状况及其调节
掌握适宜的农田水分状况及其调节
第一节、农田水分状况
农田水分状况一般是指农田中的地面水、土壤水和地下水的数量、形态及在时空上的变化。
一、土壤水分类型
1.吸湿水
分子力、紧紧束缚在土粒表面、不能移动、分子状态水
吸湿水达到最大时的土壤含水率称为吸湿系数。
2.膜状水
分子力、束缚在土粒表面、可沿表面移动但不能脱离土粒表面、液态水膜
膜状水达到最大时的土壤含水率称为最大分子持水率。
3.毛管水
对于单个土粒,只能依靠分子力吸附水分,但对于由许多土粒集合而成的土壤,其连续不断的孔隙相当于毛细管,因此还存在一种毛管力,依靠毛管力保持在土壤中的水分称为毛管水。
按水份供给情况不同,分悬着毛管水和上升毛管水。
(1)毛管悬着水
灌溉或降雨后,在毛管力作用下保持在上部土层中的水分。
土壤储存水的主要形式。
悬着毛管水达到最大时的土壤含水率称为田间持水率。
(2)毛管上升水
在地下水位以上附近土层中,由于毛细管作用所保持的水分。
4.重力水
土壤中超过田间持水率的那部分水为重力水。
旱地应避免深层渗漏,以防止水的浪费和肥料的流失。
水田保持适宜的深层渗漏是有益的,会增加根部氧分,有利于根系发育。
二、土壤含水率的表示方法
1.以水分质量占干土质量的百分率表示(即重量含水率)
2.以土壤水分体积占土壤体积的百分数表示(即体积含水率)
3.以土壤水分体积占土壤孔隙体积的百分数表示
4.以土壤的实际含水率占田间持水率的百分数表示
5.以水层厚度表示
将某一土层中所含的水量折算成水层厚度,单位mm。
三、适宜的农田水分状况及其调节
(一)旱作地区适宜的农田水分状况
不允许地表积水;
土壤适宜含水率为凋萎系数到田间持水率之间;
地下水位应维持在根系吸水层以下一定距离处,以免发生渍害或盐碱化。
(二)水稻地区适宜的农田水分状况
传统采用淹灌法,缺水地区应推广控制灌溉等节水灌溉技术。
除晒田期,地面维持适宜的水层深度或湿润度;
地下水位不宜过高,应保证一定的深层渗漏.
(三)农田水分状况的调节
1.农田水分过多的原因及措施
原因:
降水量大;
洪水泛滥;
地下水位过高等.
形成的灾害:
涝灾;
洪灾;
渍害
措施:
防洪——整治排洪河道,兴修水库,加固堤防等。
防涝——开挖排水河道,修建排涝闸、站等。
防渍——开挖田间排水沟,防止过量灌溉等。
2.农田水分过少的原因及调节措施
原因:
降雨少,土壤持水能力差等。
灌溉——主要措施;
疏松土层——减少土壤蒸发;
地表覆盖——阻止土壤蒸发;
化学抗旱——减少土壤蒸发、叶面蒸腾
作物需水量
了解作物需水量计算方法
作物需水量计算方法
第二节、作物需水量计算
一、作物需水量的概念
1.农田水分消耗的途径主要有三种
叶面蒸腾
棵间蒸发
深层渗漏
2.旱田作物需水量植株蒸腾和棵间蒸发合称腾发量,也称为作物需水量
3.田间耗水量:
腾发量与渗漏量之和.旱田的深层渗漏量很少
4.水田深层渗漏的两重性
浪费水量肥料,污染地下水和提高地下水位,对后期作物影响。
改善土壤通气和氧化还原状况
二、作物需水规律与需水临界值
1.作物需水规律
幼苗期和接近成熟期日需水量较少,而发育中期需水量较多,生长后期需水量逐渐减少。
在全生育期,作物需水量是由低到高再降低的变化过程。
需水量最大的时期称为作物需水高峰期,大多出现在作物生育旺盛、蒸腾强度大的时期。
2.作物需水临界期
作物在整个生育期内,日需水量最多,对缺水最敏感,影响产量最大的生育期,称为需水临界期或需水关键期。
不同作物的需水临界期不完全相同,但大多数出现在从营养生长向生殖生长的过渡的时期,与作物需水高峰期相同或接近。
这一时期也是产量形成对水分需求最为敏感时期。
三、作物需水量计算
1.影响作物需水量的因素
气象条件:
气温、大气湿度、风速、日照时间、辐射强度
作物条件:
作物品种、叶面积指数(单位土地面积上的叶片面积〕、生育阶段
土壤因素:
土壤含水量、土壤质地、地下水埋深等
2.作物需水量计算方法
(一)直接计算
A.以水面蒸发为参数(α值法)
ET=αE0
ET=aE0+b
ET-----某时段内的作物需水量,以水深mm计
E0-----与ET同时段的水面蒸发量,以水深mm计
a、b---经验常数
α-----各时段的需水系数
B.以产量为参数(K值法)
ET=KY或ET=KYn+C
ET--------需水量;
K,C,n---经验常数和经验指数;
Y---------单位面积经济产量产量
C.模系数法
ETi=Ki×
ET
ETi-----第I个生育阶段的需水量
Ki-------为需水量模比系数,可由试验资料确定,
其他各项意义同前。
(二)间接计算
通过参考作物需水量间接计算作物实际需水量ET0,乘以相应的作物系数,得到作物实际需水量
参照作物需水量是指土壤供水充分、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔矮草地的腾发量。
该条件下,需水量主要受气象条件影响。
灌溉制度
掌握灌溉制度
制定灌溉制度的方法
第三节、作物的灌溉制度
一、灌溉制度的含义及内容
1.作物的灌溉制度是指根据作物需水特性和当地气候、土壤、农业技术及灌水技术等条件,为作物高产及节约用水而制定的适时适量的灌水方案。
2.作物的灌溉制度主要包括:
作物播种前(水稻插秧)及全生育期内灌水时间、灌水次数和灌水定额和灌溉定额
3.灌溉制度是灌区规划管理的依据,据此确定灌区建筑物规模和控制面积。
4.灌水定额:
单位面积上一次灌水量;
5.灌溉定额:
灌水定额之和。
二、充分灌溉条件下灌溉制度的制定方法
1.总结群众灌水经验制定灌溉制度
根据设计要求的干旱年份,调查不同作物不同生育阶段的需水量、灌水次数、灌水定额、灌溉定额等。
2.根据灌溉试验资料制定灌溉制度
在有灌溉试验站的地区,可根据设计代表年的灌溉试验资料确定;
3.用水量平衡原理制定灌溉制度
水稻灌溉制度:
(1)收集基本资料,主要包括:
–1)水稻各生育阶段的耗水强度;
–2)各生育阶段降雨量;
–3)各生育阶段适宜水深及最大蓄水深度。
(2)逐日计算水层变化。
低于下限时灌溉,高于雨后最大蓄水深度时排水至该值。
旱种物灌溉制度
(1)原理:
以作物主要根系吸水层作为灌水计划湿润层,将该层内的土壤含水量保持在作物所要求的范围内。
(2)当计划湿润层(平均)土壤含水量低于设计灌水下限时,需要灌水,高于上限时,一般需要排水(通常在渍涝危害情况下).
三、节水型灌溉制度
1.充分灌溉:
作物各生育阶段所需的水分都能够得到要求,作物处于最佳分条件,产量最高。
2.非充分灌溉:
灌溉供水不足,不能充分满足作物各阶段的需水量要求,其实际腾发量小于充分灌溉条件下的需水量。
3.非充分灌溉原理
减少非关键期的灌水,保证关键期用水.
4.节水型灌溉制度的关键
抓作物需水临界期,以减少灌水次数
抓适宜土壤含水率下限,以减小灌水定额,从而仍能获得相当理想的产量水平
灌溉用水量
了解灌溉用水量
第四节、灌溉用水量
一、灌水模数
1.概念:
灌区单位面积(国内通常以万亩计算)所需要的净流量.
某种作物一次灌水需要的净流量
2.影响因素
灌水延续时间:
作物关键需水期延续时间不宜过长,其他时段可以适当延长.
灌水定额:
可以考虑节水灌溉
作物种植比例:
水量不足时可考虑改变种植比例
3.灌水率修正
尽量不改变主要作物关键用水期的各次灌水时间;
若必须调整,以前移为主,前后不超过三天;
调整后灌水率均匀连续,最小灌水率不小于最大灌水率的40%。
灌水率过小(大)时可以缩短(延长)灌水时间进行调整。
二、灌溉用水量计算
1.定义:
灌溉土地需从水源所取水量
2.影响灌用水量的因素:
灌溉面积、作物种植比例、土壤、水文和气象等(灌溉用水量影响灌溉工程规模)
3.净灌溉用水量:
某作物一次灌水灌到田间的水量
W=m×
AA-作物面积,m-灌水定额
3.毛灌水量
灌溉水利用系数:
净灌溉用水量于毛灌溉用水量之比
η水=W净/W毛
4.综合灌水定额
m综合=m1α1+m2α2+m3α3+…..
式中α1、α2-不同作物种植面积与全灌区面积的比值。
m1、m2为不同作物的灌水定额
第三章灌溉水源与灌区水量平衡计算
第一节、灌溉水源
第二节、灌溉取水方式
第三节、灌区水量平衡计算
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