农田水利学重点整理 11页

农田水利学整理绪论1、农田水利学的研究对象及基本内容：（1）.调节农田水分状况（通过灌溉和排水设施，包括改变农田小气候）；（2）.改变和调节地区水情：改变水资源的时空分布。2.（1）调节农田水分状况（一般是指农田土壤水、地面水和地下水的状况及其相关的养分、通气、热状况）的水利措施：a.灌溉措施（即按照作物的需要，通过灌溉系统有计划地将水量输送和分配到田间，以补充农田水分的不足）；b.排水措施（即通过修建排水系统将农田内多余的水分（包括地面水和地下水）排入容泄区（河流或湖泊等），使农田处于适宜的水分状况。）（2）改变和调节地区水情（地区水情主要是指地区水资源的数量、分布情况及其动态）的措施：a.蓄水保水措施（通过修建水库、河网和控制利用湖泊、地下水库以及大面积的水土保持和田间蓄水措施，拦蓄当地径流和河流来水，改变水量在时间上和地区上的分布状况）；b.调水、排水措施（通过引水渠道，使地区之间或流域之间的水量互相调剂，从而改变水量在地区上的分布状况。）3、洪：因河、湖泛滥而形成的灾害；涝：因当地降雨过多，地面径流不能及时排出而形成田间积水，使作物受淹减产；旱：土壤水分不足，不能满足作物需要使作物暂时凋萎或干枯死亡；渍：作物根系活动层中的土壤含水量过大，使土壤中的水、肥、气、热关系失调导致作物生长受抑或者死亡；盐碱化：作物根系活动层土壤盐分含量高，导致作物“生理干旱”，土壤底层或地下水中的易溶性盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中的过程。（主要分布在干旱、半干旱、半湿润地区）第一章农田灌溉原理1、水分存在三种基本形式：地面水、土壤水和地下水。土壤水按形态不同分类：汽态水、吸着水（吸湿水（无效水）&薄膜水（难有效水或无效水））、毛管水（有效水）、重力水（过剩水）（注：低于土壤吸着水即最大分子持水率的水分为无效水，有效水通常是指田间持水量和凋萎系数之间的水量。）；吸湿系数：吸湿水被紧束在土粒表面，不能在重力和毛管水的作用下自由移动，吸湿水达到最大时的土壤含水率；田间持水率：土壤悬着毛管水达到最大时的土壤含水率，包括全部吸湿水、膜状水和毛管悬着水（确定方法：在生产实践中，常将灌水两天后土壤所能保持的含水率为田持）；凋萎系数：植物因干旱而产生永久凋萎时土壤含水率，其数量包括全部吸湿水和部分膜状水。旱作物田间（根系吸水层）允许平均最大含水率不应超过田间持水率，最小含水率不应小于凋萎系数。最大分子持水率：薄膜水达到最大时的土壤含水率。水分的作用：作物组成；光合原料；生理和生化反应的场所；保持形状；降低叶温。2、菲利普公式：入渗速度:（为时刻的入渗速度；S为与土壤初始含水率、质地有关的特性常数，称为吸水率；为稳定入渗速度，即饱和土壤渗透系数。）则时间t内的入渗总量（以水层厚度表示）：。考斯加可夫公式：式中：为第一个单位时间的人渗强度；a为反映土壤性质与人渗初始时土壤含水率的经验常数。则3、SPAC:土壤-作物-大气组成的物质和能量连续的系统。n第二章作物需水量与灌溉用水量1、农田水分消耗的途径（5个）：植株蒸腾（指作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象）棵间蒸发（指植株间土壤或田间的水分蒸发）深层渗漏（田间渗漏：指旱田中由于降雨量或灌溉用水量太多，使土壤水分超过了田间持水量，向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象）。植株蒸腾和株间蒸发合称为腾发，两者消耗的水量合称为腾发量，又叫作物需水量，大小及其变化规律决定于气象条件、作物特性、土壤性质和农业技术措施等，而渗漏量的大小与土壤性质、水文地质条件等因素有关；田间耗水量是腾发量与渗漏量之和（植物蒸腾量+株间蒸发量=蒸发蒸腾量=作物需水量；水田：作物需水量+渗漏量=田间耗水量；旱地：作物需水量=田间耗水量）。需水临界期：作物全生育期中因需水得不到满足时最易影响生长发育并导致最大减产的时期。2、作物在不同生长阶段的需水规律及影响因素：作物在不同生长阶段的需水规律为：随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，在作物苗期，需水量值较小，当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。影响因素：作物需水量的大小与气象条件（温度、日照、湿度、风速）、土壤含水状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术措施、灌溉排水措施有关。（1）作物因素：不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品种需水量小；不同生育阶段需水量不同；不同长势的作物需水量不同；(2)气象因素：不仅影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育，当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量会增加；(3)土壤因素：主要有质地、含水量、颜色、有机质含量、养分状况等。3、α及k值法的适用条件及应用：（1）“α”值法(以水面蒸发为参数的需水系数法)：基本公式：ＥT＝αＥ0或ＥT＝aＥ0＋b式中：ＥT—某时段内的作物需水量，mm；Ｅ0—与ＥT同时段的水面蒸发量，mm；一般采用80cm蒸发皿的蒸发值；α——需水系数或蒸发系数，为需水量与水面蒸发值之比；a，b—经验常数。应用于我国水稻地区。（2）“K”值法（以产量为参数的需水系数法）：基本公式：ＥT＝KY或ＥT＝KYn＋c式中:ＥT—作物全生育期内的总需水量，m3/亩；Ｙ—作物单位面积产量，kg/亩;Ｋ—以产量为指标的需水系数，对于ＥT＝KY公式，则K代表单位产量的需水量，ｍ3/kg；n、c—分别为经验指数和常数。应用于因缺水而影响高产的旱作物。4、参照作物需水量ET0是指土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔（地块的长度和宽度都大于200m）矮草地（草高8-15cm）上的蒸发量，一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量而言。5、灌溉制度：作物播种前（或水稻栽秧前）及全生育期内的灌水次数、每次灌水的灌水日期和灌水定额以及灌溉定额的总称。灌水定额：一次灌水在单位灌溉面积上的灌水量。灌溉定额：农作物全生育期各次灌水定额之和。6、灌溉制度确定方法：群众丰产灌水经验，按灌溉试验资料，按水量平衡原理分析制定。7、水稻生育期水量平衡方程：h1+P+m-WC-d=h2式中：h1、h2—时段初、末田面水层深度，mm；P—时段内降雨量，mm；d—时段内排水量，mm；m—时段内的灌水量，mm；WC—时段内田间耗水量，mm。8、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度：Wt-Wo=Wr+Po+K+M-ET式中：Wt、Wo-时段内和任一时间t时的土壤计划湿润层内的储水量；Wr-由于计划湿润层增加而增加的水量，如计划湿润层在时段内无变化则无此项；Po-保存在土壤计划湿润层内的有效雨量；K-时段t内地下水补给量；M-时段t内的灌溉水量；ET-时段t内的作物田间蓄水量，即ET=et,e为t时段内平均每昼夜的作物田间需水量。延伸公式：下次灌水时间间距：，而这一时段末灌水定额m为n式中：m-灌水定额，m3/亩；H-该时段内土壤计划湿润层的深度，m；n-计划湿润层内土壤的空隙率（以占土壤体积的%计）；θmax、θmin-该时段内允许的土壤最大含水率和最小含水率（以占土壤空隙体积的%计）；γ-计划湿润层内土壤的干重度，t/m3.9、土壤计划湿润层深度（H）土壤计划湿润层深度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。它随作物种类、生育阶段、根系活动层深度、土壤性质、地下水埋深等变化。10、由于计划湿润层增加而增加的水量（WT）：式中H1、H2-计划时段初、末计划湿润层深度，m；θ指（H2-H1）深度的土层中的平均含水率，以占孔隙率的百分数计；n-土壤孔隙率（以占土体积的%计）。11、作物水分生产函数CWPF指在作物生长发育过程中，作物产量与投入水量或作物消耗水量之间的数量关系。12、灌水率的定义及计算：灌水率：全灌区单位灌溉面积上所需灌溉的净流量q净，又称灌水模数，单位m3/（s·万亩）或m3/（s·100hm2）或m3/（s·hm2）。影响灌水率的因素：①灌水延续时间②灌水定额③作物种植比例。计算：某作物第i次灌水计算公式如下：注意：同一时期各种作物灌水率可以累加。2、初步灌水率图的绘制步骤及修正原则：（一）图的绘制：先合理确定灌水延续时间（T）；然后计算出灌区内各种作物的各次灌水率；最后以灌水延续时间为横坐标，灌水率为纵坐标，并将同时期各种作物灌水率叠加，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。（二）灌水率图的修正：（目的）1、各时期的灌水率大小相差悬殊，渠道输水断断续续不利于管理，若以最大的灌水率计算渠道流量，势必偏大，不经济；2、水位频繁升降可能造成坍塌冻胀危害；3、水位衔接困难。因此要修正尽可能消除灌水率高峰和短期停水现象。（原则）：1、以不影响作物需水要求为原则，尽量不要改变主要作物关键用水期的各种灌水时间，若必须调整移动，以往前移动为主，前后移动不超过三天；2、调整其它各次灌水时，要使修正后的灌水率图比较均匀、连续；3、为了减少输水损失，并使渠道工作制度比较平稳，在调整时不应使灌水率数值相差悬殊，灌水率过小（大）时可以缩短（延长）灌水时间进行调整，修正后灌水率图应与水源供水条件相适应。4、避免小于5d短期停水。第三章灌水方法1、灌水方法的要求：1、灌水均匀2、灌溉水利用率高3、少破坏或不破坏土壤团粒结构4、便于和其他农业措施相结合5、应有较高的劳动生产率，使得一个灌水员管理的面积最大6、对地形的适应性强7、基本建设投资与管理费用低8、田间占地少2、灌水方法分类：（一）、全面灌溉：、（1）、地面灌溉：①畦灌（借助重力作用湿润土壤，适用：小麦、谷子等窄行距密播作物以及牧草和某些蔬菜散播作物）②沟灌（借助毛细管作用湿润土壤，适用：宽行距地中耕作物，优点：不会破坏作物根部附近的土壤结构，不导致田面板结）③淹灌（借助重力作用湿润土壤）④漫灌（重力湿润，均匀性差，水量浪费。）（2）、喷灌。优点：对地形的适应性强，机械化程度高，灌水均匀，灌水利用系数高，尤其是适合于透水性强的土壤，并可调节空气的湿度和温度。缺点：基建投资高，而且受风的影响大，打击强度过大可能伤害幼苗。（二）、局部灌溉：（优：对地形和土壤的适应性强，节约能量，灌水流量小，灌水均匀；能提高作物产量，增强耐盐能力，便于自动控制，明显节省劳力。适用灌溉宽行作物。）①渗灌优：灌水质量好、蒸发损失少，少占耕地便于机耕；n缺：地表湿润差，地下管造价高，容易淤塞，检修困难②滴灌优：非常省水，自动化程度高，可以使土壤湿度始终保持在最优状态；缺：需要大量塑料管，投资高，滴头极易堵塞③微喷灌（湿润面积大，出流流速大，堵塞可能性小）④涌灌（工作压力低，与低压管道输水的地面灌溉相近，出流孔口大，不易堵塞）⑤膜上灌（减少渗漏损失，又和膜下灌一样减少地面无效蒸发，比膜下灌投资低）⑥膜下灌3.畦灌：一般自流灌区畦长30~100m；畦宽应按照当地农机具宽度的整倍数确定，一般为2~4m。（1）畦灌的延续时间t：Ht：t时间内渗入土壤中的水量(m),其值应为：Ht=m； m:计划灌水定额(m)；K0:第一个单位时间内的平均入渗速度(m/h)； t:畦田内各处入渗水量达到计划灌水定额所需的下渗时间(h)α:土壤入渗指数。（2）进入畦田的灌水总量与畦长l上达到灌水定额m所需的水量相等：。q:入畦单宽流量[L/(s·m)]；l:畦长(m)；m:灌水定额(m)；t:灌水延续时间(h)4、喷灌：（1）主要灌水质量指标：①喷灌强度：单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量，亦即单位时间内喷洒在灌溉土地上的水深，单位为mm/min或m3/h。A、点喷灌强度：一定时间内喷洒到某点土壤表面的水深与时间的比值， B、平均喷灌强度：一定喷灌面积上各点单位时间内的喷灌水深的平均值， C、当单喷头全圆喷洒时，喷灌强度按下式计算：Q：喷头流量(m3/s)；A：全圆转动时一个喷头的湿润面积(m2)；R：喷头射程(m)； η：喷洒水有效利用系数，即扣去喷灌水滴在空中的蒸发和飘移损失，一般为0.80~0.95。D、喷灌设计中，各喷头面积必须有一定重叠才能达到一定的设计均匀度，系统喷灌强度与喷头的间距和支灌的间距有关。②喷灌均匀度：指在喷灌面积上水量分布的均匀程度。A．喷洒均匀系数：B．水量分布图③水滴打击强度：单位喷洒面积内水滴对作物和土壤的打击动能；水痕色斑直径D与水滴直径δ：δ=aDb；水滴直径：指落在地面或作物叶面上水滴直径（2）设计灌水定额：m:设计灌水定额(mm)；H:喷灌土壤计划湿润层厚度(cm)，对于大田作物为40～60cm；θmax:灌后土层含水量上限(占土体百分数)，相当于θ田间持水量；（百分数不带%） θmin:灌前土层含水量下限，相当于θ田持的60％～70％；θmax，θmin都是要去掉百分号代入（3）设计灌水周期：nT为设计灌水周期(d)；e为作物耗水最旺时期的日平均需水量(mm/d)。5、滴灌的灌溉制度：（1）设计灌水定额：m滴：设计灌水定额，mm； α：允许消耗的水量占土壤有效持水量的比例(％)；由于滴灌能及时地、准确地向根层土壤供水，因此可以使每次的灌水量较小，对于需水较敏感的蔬菜等作物，α=20％～30％；对于一般耐旱的作物，α=30％～40％；而对于根深的果树，则可取α=30％～50％； H：计划湿润层深度（m），蔬菜为0.2～0.3m，大田作物0.3～0.6m，果树为1.0～1.2m；θ：土壤有效持水量(占土壤体积％)； p：土壤湿润比p,％，即在滴灌后地面以下30cm深处土壤湿润面积与滴灌面积(包括滴头湿润的面积和没有湿润的面积)的比值。其数值大小与滴头流量，滴头间距和土壤类别有关。α，θ，p都不带百分号（2）设计灌水周期：T为设计灌水周期(d)；e为作物耗水最旺时期的日平均需水量(mm/d)。第四章灌溉渠道系统1、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田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统，包括渠首工程、输配水工程和田间工程三大部分。.灌溉渠系的组成：灌溉渠系由各级道和退（泄）水渠道组成。大、中型灌区固定渠道分为：干支斗农四级。2、灌溉渠道的规划原则（7个）：1、干渠应布置在灌区的较高地带，以便自流控制较大的灌溉面积，其他各级渠道亦应布置在各自控制范围内的较高地带，对面积较小的局部高地宜采用提水灌溉的方式，不必据此抬高渠道高程。2、使工程量和工程费最少，渠线尽可能短直，以减少占地和工程量，达到经济合理性的目的。3、灌溉渠道的位置应参照行政区划确定，尽可能使各用水单位都有独立的用水渠道，以利管理。4、斗、农渠的布置要满足机耕要求，渠道线路要直，上下级渠道尽可能垂直，斗、农渠的间距要有利于机械耕作。5、要考虑综合利用。6、灌溉渠系规划应和排水系统规划结合进行。7、灌溉渠系布置应和土地利用规划相配合，以提高土地利用率，方便生产和生活。3、干、支渠规划布置形式：取决于地形条件，分为三种类型：（1）、山区丘陵区渠道特点：渠道高程较高，比较平缓，渠线较长而且弯曲较多，深挖、高填渠段较多，沿渠交叉建筑物较多。渠道常和沿途的塘坝、水库相联、充分利用蓄水能力和当地径流，形成长藤结瓜式水利系统，以增强水资源的调蓄利用能力和提高灌溉工程的利用率。形式：干渠一般沿灌区上部边缘布置，大体上和等高线平行，支渠沿两溪间的分水岭布置，如灌区内有主要岗岭横贯中部，干渠可布置在岗脊上，大体和等高线垂直，干渠比降视地面坡度而定，支渠自干渠两侧分出，控制岗岭两侧的坡地。（2）、平原区：干渠多沿等高线布置，处于较高位置，并非严格平行等高线，支渠垂直等高线布置。（3）、圩垸区：干渠多沿圩堤布置，灌溉渠系通常只有干、支两级。4、灌溉渠道和排水沟道的配合形式：灌排相间布置（在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）灌排相邻布置（在地面向一侧倾斜（单一坡度）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）。5、渠系建筑物的规划布置：（1）、引水建筑物①无坝引水时为渠首进水闸，作用是调节引入干渠的流量②有坝引水时为拦河坝、冲沙闸、进水闸等组成的灌溉引水枢纽，作用n是雍高水位、冲刷进水闸前的淤沙、调节干渠的进水流量、满足灌溉对水位、流量的要求。（2）、配水建筑物①分水闸：作用是控制和调节向下级渠道的配水流量。②节制闸：作用是根据需要抬高上游渠道水位或阻止渠水继续流向下游。（3）、交叉建筑物：①隧洞②渡槽③倒虹吸④涵洞⑤桥梁。作用是穿越山岗、河沟、道路。（4）、衔接建筑物：作用是保持渠道的设计坡度，防止渠道冲刷，保持渠道的设计比降。（跌水：当渠道通过跌差较小的陡坎时；陡坡：跌差较大、地形变化均匀时）（5）、泄水建筑物：在节制闸、泄水闸前需有泄水建筑物。作用：防止由于沿渠坡面径流汇入渠道或因下级渠道事故停水而使渠道水位突然升高，威胁渠道的安全运行必须泄放多余的水量；排除进入渠道其它流量；冲洪泥沙即冲沙闸。（6）、量水建筑物：在各级渠道的进水口量测入渠水量，在末级渠道上需要量测向田间灌溉的水量，在退水渠上要量测渠道退泄的水量。（量水堰）5（1）节制闸的应用情况及位置：垂直于渠道中心线布置，其作用是根据需要抬高上游渠道的水位或阻止渠水继续流向下游。（控制渠道水位或流量）。在下列情况下需要设置节制闸：在上级渠水位不能保证下级渠正常引水时，需要抬高上游水位，满足下级渠道的引水要求；下级渠道实行轮灌时，用节制闸拦断水流，把全部水量分配给上游轮灌组的各条下级渠道；为了保护渠道上的重要建筑物或险工渠段，退泄降雨期间汇入上游渠段的降雨径流，配合退水闸使用，以防止漫溢，保证建筑物和渠道的安全。（2）交叉建筑物：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，如沿等高线绕行，渠道线路又过长，工程量仍然较大，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；渡槽：渠道穿过河沟、道路时，如果渠底高于河沟最高洪水位或渠底高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，如采用高填方渠道工程量太大，也可采用渡槽；倒虹吸：渠道穿过河沟、道路时，如果渠道水位高出河沟洪水位，但渠底高程却低于河沟洪水位时；或渠底高程虽高于路面，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、道路下面通过，压力管道的轴线向下弯曲，形似倒虹。涵洞：渠道与道路相交，渠道水位低于路面，而且流量较小时，常在路面下面埋设平直的管道，叫做涵洞。当渠道与河沟相交，河沟洪水位低于渠底高程，而且河沟洪水流量小于渠道流量时，可用填方渠道跨越河沟，在填方渠道下面建造排洪涵洞。桥梁：渠道与道路相交，渠道水位低于路面，而且流量较大，水面较宽时，要在渠道上修建桥梁，满足交通要求。6、田间工程：指最末一级固定渠道（农渠）和固定沟道（农沟）之间的条田范围内的临时渠道、排水小沟、田间道路、稻田的格田和田埂、旱地的灌水畦和灌水沟、小型建筑物以及土地平整等农田建设工程。条田：最末一级固定灌溉渠道（农渠）和末级固定沟道（农沟）之间的田块。它是进行机械耕作和田间工程建设的基本单元，也是组织田间灌水的基本单元。条田的基本尺寸要满足：排水要求、机耕要求、田间用水管理要求。宽度一般为100-200m,长度以400-800m.7、土地平整要求：1、田面平整，符合灌水技术要求；2、精心设计，合理分配土方，就近挖、填平衡，运输线路没有交叉和对流，使平整工程量最小，劳动生产率最高；3、注意保持土壤肥力，取生保熟；4、改良土壤，扩大耕地。8、三种特征流量：（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量。用途：设计流量是进行水力计算、确定渠道过水断面尺寸的主要依据。（2）、最小流量：在灌溉设计标准条件下，渠道在工作过程中输送的最小流量。用途：最小流量主要用来校核对下级渠道的水位控制条件，判断当上级渠道输送最小流量时，下级渠道能否引足相应的最小流量。如果不能满足某条下级渠道的进水要求，就要在该分水口下游设节制闸，雍高水位，满足其取水要求。（3）、加大流量：考虑到在灌溉工程运行过程中可能出现的一些难以准确估计的附加流量，把设计流量适当放大后所得到的安全流量。加大流量是渠道运行过程中可能出现的最大流量。n用途：加大流量是确定渠道断面深度和提高堤顶高程的依据，如扩大灌溉面积、改变作物种植计划等要求增加供水量；或在工程事故排除之后，需要增加引水量，以弥补因事故影响而少引的水量；或在暴雨期间因降雨而增大渠道的输水流量，都需加大流量来校核其输水能力。9、用经验系数估算输水损失水量：四个系数：渠道水利用系数ηc：其渠道的净流量与毛流量的比值；渠系水利用系数ηs：灌溉渠系的净流量与毛流量的比值；田间水利用系数ηf：实际灌入田间的有效水量（对旱作农田，指蓄存在计划湿润层中的灌溉水量；对水稻田，指蓄存在格田内的灌溉水量）和末级固定渠道（农渠）放出水量的比值；灌溉水利用系数η0：实际灌入农田的有效水量和渠首引入水量的比值。10、渠道的灌水制度：（1）、续灌：优：灌水及时，运行时间短，便于其他管理操作的安排，使各用水单位收益均衡，避免因水量过分集中而造成灌水组织和生产安排的困难，减少渠道规模，便于组织生产。缺：干渠（干管）流量大，工程投资高，利用率低，控制面积小。（2）、轮灌：优：缩短了各条渠道的输水时间，加大了输水流量，同时工作的渠道长度较短，从而减少了输水损失水量，有利于农业耕作和灌水工作的配合，有利于提高灌水工作效率。缺：轮灌加大了渠道的设计流量，也就增加了渠道的土方量和渠道建筑物的工程量，如果流量过分集中，还会造成劳力紧张，在干旱季节还会影响各用水单位的均衡受益。11、计算题（必须掌握P104例4-1，会考类似的题目）12、水力最佳断面：当A、n、i一定时，水力半径最大或湿周最小的断面。水力最优断面：在渠道比降和渠床糙率一定的条件下，通过设计流量所需要的最小过水断面（优点：窄深，开挖深度大，工程量小）渠道设计依据的主要参数：输水流量、渠底比降（设计流量的逐级减小，渠底比降逐渐增大，上游平缓，下游较陡,干支渠较缓、斗农渠陡）、渠床糙率、渠道边坡系数、稳定渠床的宽深比、渠道的不冲、不淤流速。第五章：灌溉管道系统1、灌溉管道系统与灌溉渠道系统相比的优点：①由于输配水部分大部分或全部埋在地下，一般可以少占7%~13%耕地，提高了土地利用率，并减少了对交通和耕作的影响。（节省土地，减少交叉建筑物）②在工程完好的情况下，可以基本没有输水损失，节约了用水，提高了灌溉水利用系数，同时可以避免因渠道渗水浸水而引起的盐渍化和冷浸田等问题。（节水）③由于管道不但可以输送无压水，还可以输送有压水，这样不仅可以适应地面灌水方法的需要，还能符合喷灌、滴灌、微喷灌等有压灌水方法的要求。（便于管理）④使用方便，便于控制，便于与施肥和施农药等相结合，便于实现自动化。（控制方便）⑤管道不一定要布置在最高处，不仅可以下坡也可以上坡布置。在地形复杂的情况下工程量少。（对地形适应性强）⑥杂物不易进入管道，减少了清淤的工作量，也不存在杂草的问题，所以管理劳动量少。（省工）缺点：①有压管道耗费能源②投资一般高于渠道系统2、管道系统的组成：首部枢纽、输配水管网、灌水器。首部枢纽的作用是从水源取水，并进行处理以符合管道系统与灌溉的要求。管网的组成：直管、管件、控制部件。管网的基本形状：树枝状、环状。3、管道系统分类：（1）、按结构形式分：①开敞式②封闭式③半封闭式（2）、按工作压力分：①无压灌溉管道系统②低压~③中压~④高压~（3）、按照各部分在灌溉季节中可移动程度分：①固定式灌溉管道系统②移动式~③半固定式~（4）、按灌水方法分类：①喷灌系统②滴灌~③微喷灌~④低压管道输水地面灌溉系统（5）、按压力来源分：①自压灌溉管道系统②机压~n4、管网的布置原则：（1）、在控制整个灌区的前提下应使管道的总用量最少，不仅使管道的总长度短，还应使管径最小，例如固定支管最好顺坡由上向下布置，这样就可以减小支管直径。而在梯田地区的移动支管最好布置在同一级梯田上，以便于移动和摆放。（2）、应使管网内压力尽量均匀，一方面不造成压力很高的点，另一方面又应使每个灌水器处的压力尽可能相同。一根支管首末端压力差不能超过工作压力的20%（3）、应满足各用水单位的需要，便于管理（4）、管道的纵横断面应力求平顺，减少折点，有较大起伏时应避免产生负压（5）、在平坦地区支管应尽量与作物种植和耕作方向一致，以减少竖管对机耕的影响（6）、要尽量减少输水的水头损失，以减少总能量的消耗（7）、在管道起伏的高出应设置排气装置，低处应设置泄水装置（8）、根据轮灌要求设有适当的控制设备，一般每根支管应装有闸阀（9）、当管线需要穿过道路与河流时，尽可能与之垂直（10）、为了便于施工和管理，管线尽量沿道路和耕地边界布置（11）、管线布置应尽可能避开软弱地基和承压水分布区。5、管道附件：控制件（作用：根据灌溉需来控制管道系统中水流的流量和压力）连接件（作用：根据需要将管道连接成一定形状的管网）。控制件有：给水栓、阀门、安全阀、逆止阀、空气阀、流量调节器、配水井、放水井连接件有：三通和四通、弯头、异径管、堵头、乙字管、短管快速接头种类：杠杆紧扣式、搭扣式、弹簧锁紧式、暗销式、偏心扣式。第六章：灌溉水源和取水方式1、灌溉取水方式（1）地表水取水方式：①无坝引水l使用条件：灌区附近河流水量丰富，水位能满足自流引水要求时，可以选择适宜位置作为取水口，建进水闸引水自流灌溉，形成无坝引水。l枢纽组成：无坝引水渠首一般由进水闸、冲沙闸和导流堤组成。②有坝（低坝）引水l使用条件：当河流水量丰富，但水位较低而不能自流引水灌溉时，可在河道上修建壅水建筑物（坝或闸）抬高水位，自流引水灌溉，形成有坝引水方式。l枢纽组成：有坝引水枢纽主要由拦河坝或闸、进水闸、冲沙闸及防洪堤等建筑物组成。l拦河坝：拦截河道，抬高水位，以满足灌溉引水的要求，汛期则在溢流坝顶溢流，宣泄河道洪水。l进水闸：用以引水灌溉。进水闸的布置主要有侧面引水、正面引水两种型式。（侧面引水：进水闸过闸水流方向与河流方向正交。由于水流在进闸前不能形成有力的横向环流，防止泥沙入渠的效果较差，一般用于含沙量较少的河道。正面引水：进水闸过闸水流方向与河流方向一致或斜交。能在引水口前激起有力的横向环流，促使水流分层，表层清水进入进水闸，而底层含沙水流则涌向冲沙闸而被排掉。）冲沙闸：多沙河流低坝引水枢纽中不可缺少的组成部分，它的过水能力一般应大于进水闸的过水能力，冲沙闸底板高程应低干进水闸底板高程，以保证较好的冲沙效果。l防洪堤：为减少拦河坝上游的淹没损失，在洪水期保护上游城镇、交通的安全，可在拦河坝上游沿河修筑防洪堤。此外，若有通航、过鱼、过木和发电等综合利用要求，尚需设置船闸、鱼道、筏道及电站等建筑。③抽水取水：河流水量比较丰富，但灌区位置较高，修建其他自流引水工程困难或不经济时，可就近采取抽水取水方式。这样，干渠工程量小，但增加了机电设备及年管理费用。　④水库取水：n河流的流量、水位都不能满足要求时，必须在河流的适当地点修建水库调节径流，解决来水和用水之间的矛盾，并实现水资源综合利用。采用水库取水，必须修建大坝、溢洪道和进水闸等建筑物，工程量较大，且有相应的库区淹没损失，因此必须认真选择好建库地址。（2）地下水取水建筑物　根据开采条件，大致分为垂直取水建筑物、水平取水建筑物、双向取水建筑物三大类。　　①垂直取水建筑物：垂直取水建筑物是指垂直钻取地下水的各种类型的井。依井凿进含水层的程度不同可分为完整井与非完整井；依开采含水层的类别不同而分为无压（潜水）井与承压井；依井径大小与结构不同可分为管井和筒井。类型：1.管井2.筒井②水平取水建筑物：水平取水建筑物是水平截取地下水的建筑物，如坎儿井、截潜流工程等，只能开采埋深较浅和能自流引出地面的潜水或层间水。类型：坎儿井、卧管井、截潜流工程③双向取水建筑物：为了增加地下水的出水量，有时采用水平和垂直两个方向相结合的取水形式，称为双向取水建筑物。辐射井是一种最常见的双向取水建筑物。2、灌溉设计保证率：指灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的机率，一般以正常供水的年数或供水不破坏的年数占总年数的百分数表示。为了修正以样本资料推测总体规律的某些不合理的地方，灌溉设计保证率常用计算公式为：，式中；；3、抗旱天数：是指灌溉设施在无降雨情况下能满足作物需水要求的天数，它反映了灌溉设施的抗旱能力，是灌溉设计标准的一种表达方式。4、无坝引水设计引水流量的确定方法：1、长系列法2、设计代表年法（了解基本过程）5、有坝引水设计引水流量的确定方法：1、长系列法2、设计代表年法3、设计灌水率法（了解过程）第七章：田间排水1、田间排水的任务：除涝、防渍、防止土壤盐渍化、改良盐碱土以及为适时耕作创造条件等。涝灾：由于本地降水过多，地面径流不能及时排除，农田积水超过作物耐淹能力，造成农业减产的灾害。渍害：地下水位长期过高，土壤水饱和区侵及根系密集层，使根系长期缺氧，造成植株生长发育不良而减产。土壤盐渍化：土壤底层或地下水中的易溶性盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中的过程，也称盐碱化。2、农田对除涝排水的要求：①农田排水工程必须能及时排除由于暴雨产生的田面积水，减小淹水深度，缩短淹水时间，以保证作物正常生长；②作物的允许淹水深度和允许的淹水历时——农以排水规划的重要依据。 ③作物的允许淹水深度和淹水时间与作物的种类和生育阶段、土壤质地和气候条件有关。④农田排水工程还必须能控制和降低地下水位，保持作物根系活动层土壤适宜含水率，以保证作物正常生长。⑤适宜的地下水埋深随作物种类和生育期的不同而变化。⑥由于降雨和蒸发，不可能将地下水位始终控制在一个固定的深度，降雨时期可以容许地下水位有短暂上升，但要求雨后在一定时间内将地下水位降至适宜埋深。地下水埋深越小，地下水面以上土壤含水量越高，蒸发能力越强，表面积盐越快，越容易形成盐碱化。允许淹水深度：淹水历时：3、地下水临界深度：n在一定的自然条件和农业技术措施条件下，为了保证土壤不产生盐碱化和作物不受盐害所要求保持的地下水最小埋藏深度。其大小与土壤质地、地下水矿化度、气象条件、灌溉排水条件和农业技术措施（耕作、施肥等）有关。4、大田蓄水能力：田块内部有限度的拦蓄雨水的能力。l对于水田，大田蓄水能力应该等于格田最大允许滞蓄水深；l对于旱地，大田蓄水一般包括两部分：一部分储存在地下水位以上的土层中；另一部分补充了地下水，并使地下水位上升至允许高度。旱田蓄水能力的计算公式：；；；；如果降雨径流形成的积水，超过作物耐淹深度和耐淹时间，或渗入土中的水量超过大田蓄水能力时，必须修建排水系统，将多余的雨水（涝水）及时排出田块。5、田间排水沟间距的影响因素：田面降雨径流形成过程、允许的淹水历时和淹水深度、旱田蓄水能力、机械耕作要求等因素排水沟沟深排水流量而定，一般不超过0.8~1.0m，兼有控制地下水位作用的明沟，其深度视防渍和防盐要求定。6、控制地下水位的田间工程，有水平排水和垂直排水两种形式。水平排水又可分为明沟和暗管两种，垂直排水一般指竖井排水。7、暗管排水系统的组成：吸水管、集水管、检查井、集水井。8、看例题7-2,记公式。第八章：排水沟道系统1、排水系统的组成：一般包括排水区内的排水沟系和蓄水设施、排水区外的承泄区以及排水枢纽。排水地区的涝渍成因：来水过多：①当地暴雨形成的地面径流②以地面径流的形式流入本地区的外来水③以地下径流形式流入本地区的外来水；排水不良：①承泄区和排水出口方面的问题②排水区内部问题③管理方面的问题.排水方式分类：①汛期排水和日常排水②自流排水和抽水排水③水平排水和垂直排水④地面截流沟和地下截流沟排水。2、布置排水沟原则：①各级排水沟要布置在各自控制范围的最低处，以便能排除整个地区的多余水量。②尽量做到高水高排，低水低排，自排为主，抽排为辅，即使排水区全部实行抽排，也应根据地形将其划分为高中低等片，以便分片分级抽排，节约排水费用和能源。③干沟出口应选在承泄区水位较低和河床比较稳定的地方。④下级沟道的布置应为上级沟道创造良好的排水条件，使之不发生雍水。⑤各级沟道要与灌溉渠系的布置、土地利用规划、道路网、林带和行政区划等协调。⑥工程费用小，排水安全及时，便于管理。⑦在有外水入侵的排水区或灌水区，应布置截流沟或撇洪沟，将外来地面水和地下水引入排水沟或直接排入承泄区。3、除涝设计标准的三种表达方式：①以治理区发生一定重现期的暴雨，作物不受涝为标准②以治理区作物不受涝的保证率为标准③以某一定量暴雨或涝灾严重的典型年作为排涝设计标准。4、排涝流量计算方法：n排涝模数：单位排水区域面积上的排涝流量。m3/(s·km2)排渍模数：单位面积上的排渍流量。（1）排涝模数经验公式法：，q：设计排涝模数，m3/(s·km2)；F：排水沟设计断面所控制的排涝面积，km2；R：设计径流深，mm，与设计暴雨相对应；K：综合系数（反映河网配套程度、排水沟坡度、降雨历时及流域形状等因素）；m：峰量指数（反映洪峰与洪量的关系）；n：递减指数（反映排涝模数与面积的关系）。（2）平均排除法：以排水面积上的设计净雨在规定的时间内排除的平均排涝流量或平均排涝模数作为设计排涝流量或排涝模数。设计排涝流量：，设计排涝模数：比较灌水模数计算公式对于水田：；对于旱地：；对于水域：如果同时存在，可以分别计算水田、旱地和水域的径流深，然后按各自面积比例加权平均，即得综合径流深：，各自面积总面积的比例。最后由综合径流深推求综合排涝模数。（注：如果<0,代数带入，即负号一起带入计算）（3）排涝流量过程线法5、排渍水位（又称日常水位）：是排水沟为满足控制地下水位要求需要经常维持的水位。排涝水位（又称最高水位）：排水沟宣泄排涝设计流量（或满足滞涝要求）时的水位。6、排水沟纵断面图的绘制方法与步骤：①通常首先根据沟道的平面布置图，按干沟沿线各桩号的地面高程依次绘出地面高程线；②其次根据干沟对控制地下水位的要求以及选定的干沟比降等，逐段绘出日常水位线；③然后在日常水位线以下，根据宣泄日常流量或通航，养殖等要求所确定的干沟各段水深，定出沟底高程线；④最后再由沟底向上，根据排涝设计流量或蓄涝要求的水深，绘制干沟的最高水位线。7、承泄区：指位于排水区域以外，承纳排水系统排出水量的河流、湖泊或海洋等。（2）承泄区一般应满足的要求:①平时排除日常流量和汛期排除排涝设计流量时，水位均应低于排水干沟出口的相应水位，使排水系统排水通畅；②应具有足够的输水能力或容蓄能力，能及时宣泄或容纳从排水区域排出的全部水量； ③承泄区应具有稳定的河岸，良好的河槽，稳定的主流。（3）承泄区的整治主要措施：①疏浚河道：通过河道疏浚，扩大泄洪断面，提高河道蓄泄能力，降低河道水位。②退堤扩宽：通过退堤，扩大河道设计过水断面，提高河道蓄泄能力，降低河道水位。③裁弯取直、整治河道：通过裁弯取直，缩短流程，加大流速，降低河道水位和排水条件。④治理湖泊，改善蓄泄条件：调蓄能力不足，可整治湖泊出流河道，改善泄流条件，降低湖泊水位；⑤修建减流、分流河道：减流——在承泄区（河道）上游另开一条河道，将上游来水分泄到江湖、海洋中，降低承泄区（河道）水位；分流——在承泄区（河道）上游另开一条河道，将上游来水分泄到承泄区（河道）下游，降低排水区河道段水位。⑥清除河道阻障：临时拦河坝、捕鱼栅、孔径偏小的桥涵等，会影响过流，造成壅水，应予以清除、扩建、改建。