农田水利学复习重点Word下载.docx
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“K”值法
ET=KY或ET=KYn-^c
ET-
-作物全生育期的总需水量,m3/亩
Y——
•作物单位而积产量,kg/ffl;
K——
•以产咼为指标的需水系数,m3/kg:
c-
——分别为经验指数和常数。
8.三个概念
【竄溉制鬲按作物需水要求和不同灌水方法制怎的灌水次数、每次灌水的灌水时间和灌水立额以及灌溉怎额的总称。
【灌水左额】:
一次灌水在单位而积上的灌水量。
【灌溉左额】:
各次灌水左额之和。
以上两者的单位:
水田可以用mm,旱地可以用m3/亩。
9.制定灌溉制度的方法:
1)总结群众丰产灌水经验;
2)进行灌溉试验:
3)按水量平衡原理进行计算。
在生产实践中,常把上述三种方法结合起来使用。
具体做法是:
根拯设讣年份的气象资料和作物的需水要求,参照群众丰产经验和灌溉试验资料,根拯水量平衡原理拟立作物灌溉制度。
10・水稻充分灌溉制度推算的基本方程式(水量平衡方式及三个条件)及原则
(1)水稻灌溉制度(充分灌溉制度):
(一)泡田定额
计算公式:
M1=O.667(hO+Sl+eltl-Pl)
Ml一一泡田定额,m3/亩:
hO插秧时田面所需水深,mm:
S1一一泡田期渗漏量,mm:
tl一一泡田期的天数,d,
el一一tl时期水田出而平均蒸发强度,mm/d:
Pltl时期的降雨虽:
,mm。
(二)生育期灌溉制度
K水量平衡方程
hl+P+m-WC-d=h2
hl、h2——时段初、末田面水层深度,mm:
P时段降雨量,mm:
d时段排水量,mm:
m时段灌水量,mm;
WC一一时段耗水量,mmo
2.计算灌溉制度
水稻适宜的水层深度围:
hmin~hmax;
当水层深度降低到灌水下限时,开始灌溉;
若雨后阳水深大于允许蓄水深度,则排水量为:
d=ha-Hp式中:
ha雨后水深,mm:
Hp雨后允许蓄水深度,mmo
(2)旱作物灌溉制度(充分灌溉制度)
(一)播前泄额
1).水量平衡方程
Wt-WO=Wr+PO+K+M-ET(mm或n)3/亩)
wo.Wt——时段初和任一时间t时的土壤计划湿润层的储水量;
Wr——由于计划湿润层增加而增加的水量;
P0——保存在土壤讣划湿润层的有效雨咼;
K——时段t的地下水补给量,
即K=kt,k为t时段平均每昼夜地下水补给量:
M一一时段t的灌溉水量;
ET一一时段t的作物田间需水量,
即ET=et,e为t时段平均每昼夜的作物田间需水量。
特殊情况:
Wmin=W0-ET+K
Wmin——上壤计划湿润层允许最小储水量°
灌水时间距为:
t=(WO-Wmin)/(e-k)
时段末灌水泄额m为:
m=(Wmax—Wmin)=667nH(0max—0min)
或m=667yH(0max—0'
min)
2)计算灌溉制度
(1)计算原理
1任一时段土壤计划湿润层的储水量围:
Whin〜Wmax
2当计划湿润层(平均)土壤储水虽接近设计灌水下限时,需要灌水。
3当计划湿润层(平均)土壤储水捲高于上限时,一般需要排水(通常在渍涝危害情况下)。
(2)基本资料的收集
•土壤计划湿润层深度(H):
丄壤计划湿润层深度系指在旱田进行灌溉时,计划调节控制土壤水分状况的土层深度。
•土壤最适宜含水率及允许的最大、最小含水率:
允许最大含水率一般以不致造成深层渗漏为原则,所以采用上壤的田间持水率:
允许的最小含水率应大于凋萎系数。
(3)旱作物灌溉制度的确定
——水量平衡图解法
11.灌水率的定义及计算
1)【灌水率】单位灌溉而积上的灌溉净流量q净。
灌水率又称灌水模数,单位於/(S•万亩)或同/(s•100Azz?
2)或zz?
3/(s•hml)<
>
2)灌水率的计算
某种作物第i次灌水率计算:
a叫纽=&
647;
⑺一第r•次灌水的灌水率,〃『/(,万亩)
仪一某作物的种植比
"
―某作物第i次灌水的净灌水定额,”{/亩
T,—某作物第/次灌水的延续时间,〃
&
64—单位换算系数
注意:
同一时期各种作物灌水率可以累加
12.初步灌水率图的绘制步骤及修正原则
步骤:
1、先合理确泄灌水延续时间5;
2、然后计算出灌区各种作物的各次灌水率:
3、最后以灌水延续时间为横坐标,灌水率为纵坐标,并将同时期齐种作物灌水率叠加,把一个灌水周期的灌水率绘制成图,即为全灌区年度初步灌水率。
14.设计灌水率图的原因及原则
修正原因:
确宦设计灌水率、推算渠首引水流疑或灌溉渠道设讣流量。
修正原则:
要以不影响作物需水要求为原则,尽虽:
不要改变主要作物关键用水期的各次灌水时间。
修正后的灌水率图要比较均匀连续。
1、尽量不改变主要作物关键用水期的灌水时间,若必须调整,以前移为主,前后不超过三天。
2、调整后灌水率图均匀、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。
3、消除短期停水。
停水时间不少于5-7天。
15•灌溉用水量概念:
是指灌溉上地需从水源取水的水量,亦称为毛灌溉用水量,包括了水源至田间各级输水渠道的渗漏损失。
16.灌溉用水量的计算:
(一)根据灌溉用水流量计算(“灌水率法”)
灌溉用水流量与灌水延续时间的乘积即为灌溉用水咼。
兀=Q叫
氏——第j时段的灌溉用水量,”人
Q——第j时段的灌溉用水流量,加3/「
—Mi时段的长度,$。
(二)根据灌溉制度汁算(“直接法”)
2〃水
(三)根据综合灌水泄额计算(“间接法”)任一时段的灌溉用水量为:
#水
式中,A——全灌区的灌溉而积,hm2o
第三章
K灌溉对水源的要求
(一)对水位和水量的要求
❖水位:
灌溉要求水源有足够髙的水位以便能够自流引水或使壅水髙度和提水扬程降低。
❖水量:
水源的来水过程应满足灌溉用水过程,以便尽量减小调蓄水量。
(二)对水质要求
灌溉水质主要是指水的化学、物理性状,水中有机物和无机物的含量等。
灌溉水源的水质应满足作物正常生长发冇要求,不破坏上壤理化性状,不会使丄壤污染及地下水水质恶化,并使农产品质量达到食品卫生标准。
2、四种地表取水方式的适用条件
(一)无坝引水
适用条件:
河流枯水期的水位和流量均能满足自流灌溉的要求。
(二)有坝引水
河道的流量能满足灌溉要求,但水位略低于渠首的引水要求:
或洪水季节流量、水位均能满足要求,但洪.枯季节变化较大。
(三)蓄水取水
当河流的天然来水过程不能满足灌区的灌溉用水过程时,可在河流的适当地点修建水库等蓄水工程,调节河流的水位和流量,以解决来用水之间的矛盾。
(四)抽水取水
河道水量丰富,但灌区位置较髙,且修建其它取水工程困难或不经济,可在灌区附近的河流岸边修建抽水站。
3.无坝取水口位置的选择
■河流弯道
实验和实际观测资料表明:
最大水深位于凹岸顶点稍偏下游。
取水口选在这里,可加大进流量,有效地防止泥沙入渠。
■河流直段
取水口应选在主流靠近岸边.河床稳左、水位较髙及流速较大的地方。
■分仪河段上取水口位宜
一般不宜设置取水口,若必须设,则应选择流量较大.河床稳左的汶道并加以整治。
4>有坝取水里边侧面进水与正面取水的特点
♦侧面进水
进水闸过闸水流方向与河流方向正交。
一般用于含沙量较小的河道。
♦正而进水
进水闸过闸水流方向与河流方向一致或斜交。
这种取水方式,能在引水口前激起横向环流,促使水流分层,表层淸水进入进水闸,而底层含沙水流则涌向冲沙闸而被排掉。
第四章
1.灌溉渠道系统概念
灌溉系统:
是指从水源取水并输送分配到出间的灌溉工程。
灌溉渠道系统:
是指从水源取水、通过渠道及其附属建筑物向农出供水、经由田间工程进行农田灌
溉的工程系统,包括渠首工程、输配水工程和出间工程三大部分。
2.灌排相间和灌排相邻的特点
(三)灌溉渠道和排水沟道的配合
♦灌排相间
地形平坦或有微地形起伏的地区,宜把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。
♦灌排相邻
在地而向一侧倾斜的地区,渠道只能向一侧灌水,排水沟也只能接纳一边的径流,灌溉渠道和排水沟道只能并行,上灌下排,互相配合。
3•节制闸的应用情况及位置
节制闸:
垂直于渠道中心线布置,其作用是控制渠道水位或流咼。
下列情况需要设置节制闸:
①在上级渠水位不能保证下级渠正常引水时,需在上级渠建节制闸抬高水位,保证下级渠引水。
②实行轮灌时,在轮灌组分界处需设肖制闸。
③在重要建筑物或险工渠段前需联合修建节制闸和泄水闸,以防止漫溢,保证建筑物和渠道的安全。
4.区别几种交叉建筑物的使用条件
常见的交叉建筑物有:
隧洞.渡槽.倒虹吸.涵洞、桥梁等。
■隧洞当渠道遇到山岗时,或因石质坚硬,或因开挖工程量过大,往往不能采用深挖方渠道,如沿等髙线绕行,渠道线路又过长,工程疑仍然较大,而且增加了水头损失。
在这种情况下,可选择山岗单薄的地方凿洞而过。
■倒虹吸渠道穿过河沟、道路时.如果渠道水位髙出河沟洪水位,但渠底髙程却低于河沟洪水位时:
或渠底高程虽髙于路而,但净空不能满足交通要求时,就要用压力管道代替渠道,从河沟、道路下而通过,压力管道的轴线向下弯曲,形似倒虹。
■渡槽渠道穿过河沟、道路时,如果渠底髙于河沟最髙洪水位或渠底高于路面的净空大于行驶车辆要求的安全高度时,可架设渡槽:
渠道穿越洼地时,如采用髙填方渠道工程量太大,也可采用渡槽。
■涵洞渠道与道路相交,渠道水位低于路而,而且流量较小时,常在路面下而埋设平直的管道,叫做涵洞。
■桥梁渠道与道路相交,渠道水位低于路而,而且流量较大,水而较宽时,要在渠道上修建桥梁,满足交通要求。
5.区别跌水和陡坡
当渠道经过坡度较大的地段时,为防止渠道冲刷,保持渠道的设计比降,就把渠道分成上、下两段,中间用衔接建筑物联结,常见的衔接建筑物有跌水或陡坡。
(1)跌水:
水位落差小于3m时,宜建跌水。
(2)陡坡:
水位落差大于3m时,宜建陡坡。
6•三个特征流量的定义.计算公式及作用
■1设计流量
在灌溉设计标准条件下,为满足灌溉用水要求,需要渠道输送的最大流捲。
设计净流量=设计灌水率X控制灌溉而积
设计流疑=设计毛流量=设汁净流量+输水损失+1+1间损失
设计流量是设计渠道断而和渠系建筑物尺寸的主要依据。
■最小流量
在灌溉设汁标准条件下,渠道工作过程中输送的最小流虽:
。
最小流量=灌水率图上最小灌水率对应的流量
最小流咼用于校核对下一级渠道的水位控制要求;
确左是否需要修建节制闸,及修建位置。
■加大流量
考虑到在灌溉工程运行过程中可能岀现一些难以准确估计的附加流量,把设汁流量适当放大后得到的安全流量。
它是设计渠堤堤顶髙程的依据•
a渠道最小流量的计算
以修正灌水模数图上的最小灌水率值作为计算渠道最小流呈的依据,计算方法步骤和设计流量的讣算方法相同。
对于同一条渠道,英设计流量(Q设)与最小流量(Q最小)相差不要过大,否则用水过程中,有可能因水位不够而造成引水困难。
b渠道加大流量的计算
加大流咼是确左渠道断而深度和堤顶髙程的依据。
Q/=JQd
注:
轮灌渠道不考虑加大流量。
7.大中型灌区各级渠道设计流量的推算
渠底比降、渠床造位系数、边坡系数三者的选择对断面设计的影响
1)渠底比降
在坡度均一的渠段,两端渠底髙差和渠段长度的比值称为渠底比降。
选择要求:
(1)为了减少工程咼,应尽可能选用和地而坡度相近的渠底比降。
(2)一般随着设计流虽:
的逐级减小,渠底比降应逐级增大。
(3)干渠及较大支渠的上、下游流捲相差很大时,可釆用不同的比降,上游平缓,下游较陡。
2)边坡系数:
渠道的边坡系数加是渠道边坡倾斜程度的指标,其值等于边坡在水平方向的投影长
度和在垂直方向投影长度的比值。
e值的大小关系到渠坡的稳左,要根据渠床土壤质地和渠道深度等条件选择适宜的数值。
大型渠道的边坡系数应通过土工试验和稳左分析确定:
中小型渠道的边坡系数根据经验选定
3)渠床糙率系数:
渠床糙率系数n是反映渠床粗糙程度的技术参数。
如果刀值选得大,设计的渠
道断而就偏大,不仅增加了工程量,而且会因实际水位低于设计水位而影响下级渠道的进水:
如果力值取得小,设计的渠道断而就偏小,输水能力不足,影响灌溉用水。
9.灌溉渠道纵断面图的绘制步骤
(1)绘地面髙程线
在方格纸上建立直角坐标系,横坐标表示桩号,纵坐标表示髙程。
根据渠道中心线的桩号和地面髙程按一定的比例,点绘出地而髙程线。
(2)标绘分水口和建筑物的位置
在地而髙程线的上方.用不同符号标出各分水口和建筑物的位置°
(3)绘渠道设计水位线
初选渠道的设计比降,绘岀渠道的设计水位线。
横断而设讣在先,则绘制纵断而图时所确龙的渠道设讣比降应和横断而水力计算时所用的渠道比降一致,如二者相差较大,应以纵断而图上的设讣比降为准,重新设计横断而尺寸。
(4)绘渠底高程线
在渠道设计水位线以下,以渠道设讣水深为间距,画设计水位线的平行线,该线就是渠底髙程线。
(5)绘制渠道最小水位线
从渠底线向上,以渠道最小水深为间距,画渠底线的平行线。
(6)绘堤顶髙程线
从渠底线向上,以加大水深与安全超髙之和为间距,作渠底线的平行线,此即渠道的堤顶线°
(7)标注桩号和髙程
在渠道纵断面的下方画一表格,把分水口和建筑物所在位置的桩号、地而髙程线突变处的桩号和髙程、设计水位线和渠底高程线突变处的桩号和髙程以及相应的最低水位和堤顶髙程,标注在表格相应的位置上
1、桩号和髙程必须写在表示该点位置的竖线的左侧,并应侧向写岀:
2.在高程突变处,要在竖线左、右两侧分别写出髙、低两个髙程。
(8)标注渠道比降
在标注桩号和高程的表格底部,标出各渠段的比降。
纵断而图的绘制步骤:
(1)绘制地而髙程线:
(2)绘出日常水位线:
(3)绘出沟底髙程线(日常水位-日常水深);
(4)绘出最髙水位线(沟底高程+排涝水深);
若该排涝水位线髙于设讣排涝水位线,则应修正设计。
(5)若干沟出口段有筑堤束水,则应绘出堤顶髙程线:
(6)标出各桩号点的地而高程、最髙水位.日常水位、沟底髙程、挖方深度和沟底比降等。
4.设计流量计算
例某灌区灌溉而积A=3.17万亩,灌区有一条干渠,长5.7km,下设三条支渠,各支渠的长度及灌溉而积见表8-5o全灌区上壤、水文地质等自然条件和作物种植情况相近,第三支渠灌溉而积适中,可作为典型支渠,该支渠下有六条斗渠,斗渠间距800m,长1800m每条斗渠有10条农渠,农渠间距200m>
长800m。
干、支渠实行续灌,斗.农渠实行轮灌。
渠线布置及轮灌组划分情况见图8-20。
该灌区位于我国南方,实行稻麦轮作,因降雨较多,麦子一般不需要灌溉,主要灌溉作物是水稻,设计灌水模数q设=0.8m3/(s•万亩)灌区上壤为中粘上壤。
试推求干、支渠道的设计流量。
解:
1、推求典型支渠(三支渠)及其所属斗.农渠的设计流量
(1)计算农渠的设计流量
三支渠的田间净流量为:
Q戈田;
争=儿支X仙=1・08X0・8=0.864<
m3/s)
因为斗、农渠分两组轮灌,同时工作的斗渠有3条,同时工作的农渠有5条,所以,农渠的田间净流量为:
取田间水利用系数为0.95.则农渠的净流量为:
c一©
农田净—0.0576(”
7农净—夕/—~=0>
061(m/s)
灌区土壤属中粘土壤,査表得相应的上壤透水性参数:
J=1.9,浒0.4。
据此可计算农渠每公里输水损失系数:
A
1.9
%1OOQ^净~
100X0-061°
4_°
・0582
农渠的毛流量或设讣流量为:
々农£
=©
农冷(1+/农厶农)
=()•061(1+0.0582X0.4)=0.062(m3/s)
(2)计算斗渠的设计流量
因为一条斗渠同时工作的农渠有5条,所以,斗渠的净流量等于5条农渠的毛流量之和:
Q:
l•净=5XQ农e=5X0・062=0.31(m3/s)
农渠分两组轮灌,各组要求斗渠供给的净流量相等。
但是,第I【轮灌组距斗渠进水口较远,输水损失水量较多,据此求得的毛流量较大,因此,以第II轮灌组灌水时需要的斗渠毛流量作为斗渠的设计流量。
斗渠的平均工作长度L斗=1・4km。
斗渠每公里输水损失系数为:
A1.9
巾—1OOQ%净=1OOXO.31°
4=0.0304
斗渠的毛流量或设计流量为:
Qq・E=Q*净(1+"
・L斗・)
=0.31(1+0.0304X1-4)=0.323(m7s)
(3)计算三支渠的设计流量
斗渠也是分两组轮灌,以第II轮灌组需要的支渠毛流量作为支渠的设计流量。
支渠的平均工作长度L支=3.2km.
支渠的净流量为:
Q?
支净=3XQ斗.e=3X0.323=0.969(m3/s)
支渠每公里输水损失系数为:
A1.9
6支—IboQf支净=100X0.969°
-4=0,0192Qq・E=QM(l+6j.Zzq・)
=0.31(1+0.0304XI.4)=0.323(m3/s)
支渠的毛流量或设计流量为:
Qs支E=Q<支净(1+內支厶3支)=0・969(1+0.0192X3.2)
=]•029(m3/s)
2、讣算三支渠的灌溉水利用系数一©
3支田净_0・864—加水—Q/-K029-0-843、计算一.二支渠的设计流量
(1)计算一、二支渠的田间净流量
Qi支田净==()•85X0.8=0・68(m》/s)02支田净=丄・24X0-8=0.99(m3/s)
(2)计算一、二支渠的设计流量
以典型支渠(三支渠)的灌溉水利用系数作为扩大指标,用来计算其他支渠的设讣流崑
Qnc巳=Qbc净(1+/bcLbc)
=1.03(1+0.019X2.4)=1.O8(m3/s)
(2)AB段的设计流量
Q.w=Qbc汁Q妊=l・08+l・18=2・26(n?
/s),
10^Ioo^=0-0137
Qxb厂Q册(l+m乙B)=2・26(l+0・0137Xl・8)=2・32(n?
/s)
(3)0A段的设计流量
支e=2・32+0.81=3.13(m7s)
1q
Qh=Qom(1+sM伽)=3・13仃+0・012Xl・5)=3・19(n?
第五章
1.田间工程的概念
田间工程通常指最末一级固立渠道(农渠)和固泄沟道(农沟)之间的条田帀的临时渠道、排水小沟、田间道路、稻出的格田和田庾、旱地的灌水畦和灌水沟.小型建筑物以及土地平整等农出建设丁程。
2.喷灌的四个喷灌强度的区分
喷灌强度是指单位时间喷洒在单位而积上的水量,一般用mm/h或mm/min表示。
点喷灌强度
单喷头平均喷灌强度
系统组合平均喷灌强度
允许喷灌强度
a点喷灌强度
点喷灌强度是指测咼而积上某一点处的单位时间(一般以止讣)的灌水深度。
卩严2400•△吗/(山5・/)2)
式中:
A—第/测点的点喷强度,mm/h;
皿,一第:
测点X时段内承接的水l.cm3;
咼二'
必St测債时段,min;
'
ZD—量雨筒承口宜径,cm。
b单喷头平均喷灌强度
单喷头平均喷灌强度是指单位时间单喷头喷洒时喷灌而积上各点喷灌水深的平均值。
单喷头全圆喷洒时的平均喷灌强度可用下式计算:
_1000^7
P±
=—-—
卫(mm/h)
q——为喷头的喷水量,m3/h;
A——在全圆转动时一个喷头的湿润而积,
m2——喷灌水的有效利用系数,即扣去喷灌水滴在空中的蒸发和漂移损失,一般为0・80〜0・95。
c组合平均喷灌强度
组合平均喷灌强度是若干个工作压力相同的喷头按一定的组合形式组合到一起喷洒情况下的平均喷灌强度。
其表达式如下:
1000<
70歼nr?
式中恳——组合平均喷灌强度,mm/h;
<
70—单喷头流量,品巾;
A()——组合情况下•平均一个喷头所控制的面积,n?
-般为喷头间距“与支管间距b的乘积。
在喷灌工程规划设计中,一般以&
近似代表全部灌溉面积上的平均喷灌强度。
d允许喷灌强度
20世纪80年代,我国对允许喷灌强度进行了一些试验研究,可按上壤类別、灌水左额和雨滴直径来取值。
一般说来组合平均喷灌强度不得超过允许喷灌强度,这是指客观上不产生径流和积水,而实际上各点处的喷灌强度或瞬时喷灌强度有时远大于允许喷灌强度。
现在这种允许喷灌强度是一种平均的经验值。
3喷灌的工作压力
是指喷头进水口前的水压力。
一般在喷头进口前20cm处的竖管上安装压力表测量。
对于一个喷头,其工作压力可分为起始工作压力、设计工作压力和最高工作压力。
在设计喷灌系统时.一左要使整个系统所有竖管末端的实际压力都在最髙与起始工作压力之间,且最好使绝大多数喷头在设计工作压力或接近设计工作压力的条件下工作。
4沟灌和畦灌的区别
(1)沟灌:
在作物行间开挖灌水沟,灌溉水由输水沟或毛渠进入灌水沟后,在流动的过程中,主要借毛细管作用从沟底和沟壁向周用渗透而湿润土壤匚沟灌适用于灌溉棉花、玉米和萼类等;
适宜于中等透水性的土壊:
适宜的地面坡度一般在0.005〜0・02之间。
主要优点:
(1)不破坏作物根部附近的丄壤结构,可保持根部上壤疏松,通气良好:
(2)不会形成严重的上壤板结,能减少深层渗漏,防止地下水位升髙和丄壤养分流失:
(3)多雨季节还可利用灌水沟汇集地面径流,并及时排水:
(4)能减少
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