第六章--农业灌溉工程与灌溉节水技术教材课件.ppt

第六章 农业灌溉工程与节水技术,主要内容:第一节 灌溉水源、取水方式 第二节 灌溉渠系系统布置规划 第三节 节水灌溉工程技术 第四节 节水灌溉综合模式,第一节 灌溉水源、取水方式,第一节 灌溉水源、取水方式,一、灌溉工程的水源1、灌溉水源（1）河川径流；（2）当地地面径流；（3）地下水；（4）城市污水；（5）海水。,第一节 灌溉水源、取水方式,2、灌溉水源的水质、水位和水量（1）对水质的要求：主要指河流所含泥沙、盐类及其他有害物质的特性和数量以及水源的温度等。,第一节 灌溉水源、取水方式,1、泥沙的数量和组成：0.005mm的泥沙；0.0050.1mm的泥沙；0.10.15mm的泥沙；2、盐类有害盐类和无害盐类（提高土壤溶液浓度和渗透压力）；,第一节 灌溉水源、取水方式,（2）水位和水量：水位：保证灌区所需要的控制高程；水量：满足不同用水时期的需要。,第一节 灌溉水源、取水方式,二、灌溉取水方式：1、无坝引水（1）渠首的位置；（2）枢纽组成。2、有坝引水3、水库取水4、抽水取水,第一节 灌溉水源、取水方式,二、灌溉取水方式：,第一节 灌溉水源、取水方式,二、灌溉取水方式：,第一节 灌溉水源、取水方式,三、引水灌溉工程的水利计算（一）灌溉设计标准灌溉工程的水利计算是灌区规划设计工作的主要组成部分，通过计算可以了解灌区天然来水情况和灌区需水要求之间的矛盾。并确定协调处理这些矛盾的工程措施和规模等，在此之前需要研究确定灌区的灌溉工程设计标准。,第一节 灌溉水源、取水方式,（1）灌溉设计保证率定义：指灌区用水量在多年期间能够得到用水充分满足的几率。一般指正常供水或供水不被破坏的百分数。P=(m/(1+n)100%,第一节 灌溉水源、取水方式,（2）抗旱天数定义：指灌溉设施在无降雨的情况下能满足作物蓄水要求的天数。它反映了灌溉设施的抗旱能力，也是灌溉设计标准之一，,第一节 灌溉水源、取水方式,（二）有坝引水枢纽水文水利计算内容：在已给灌区面积的情况下确定设计引水流量、拦河坝高度、拦河坝上游防护设施、进水闸尺寸等。常用的方法有：长系列法和设计代表年法,第一节 灌溉水源、取水方式,1、设计流量确定1）长系列法方法：首先，计算历年渠首河流的年来水过程线和已定灌区的灌溉用水过程线；其次，逐年比较这两个过程线，统计出河流来水满足灌溉用水的保证年数。,第一节 灌溉水源、取水方式,2）设计代表年法方法：首先，选择设计代表年；其次，对设计代表年中的每一年，进行水量平衡和分析。第三，选择设计代表年中实际引水流量最大的年份，作为设计代表年，并以该最大引水量作为设计流量。,第一节 灌溉水源、取水方式,2、拦河坝高度的确定其高度满足三个要求：（1）应满足灌溉所需要的引水高程；（2）在满足引水要求的前提下，淹没损失最小；（3）适当考虑综合利用的要求。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,灌溉系统组成,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,灌溉系统组成取水枢纽、各级输、配水渠道，各级排泄水沟渠、灌区或圩区内部的蓄水工程、各种田间工程、渠系建筑物等。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,一、灌区类型及灌排系统典型的布置形式灌区类型：山区、丘陵区灌区；平原灌区、圩垸型灌区。山区、丘陵区灌区的布置形式为例：1、地形特点：岗冲交错、地形复杂。2、渠道特点:位置较高、渠道弯曲、深挖方、高填方多、渠系建筑物多，地形条件复杂。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,2、渠道特点:（1）位置较高、渠道弯曲、深挖方、高填方多、渠系建筑物多，地形条件复杂。（2）渠道流经高填方区、风化严重的岩石地带，渗漏较为严重；（3）暴雨致使渠道淤积、坍塌决口，影响村庄安全；（4）小塘堰和涝坝可以拦蓄当地地面径流、引蓄河流径流,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,主要的两种形式：1、干渠沿等高线布置：适宜条件：位于分水岭和河谷之间，呈狭长地形，地面等高线大致与河流方向平行。特点：干渠渠线较长，控制面积较大、渠底比降较缓，集中落差发电。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,1、干渠沿等高线布置,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,1、干渠沿等高线布置,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,2、干渠沿分水岭布置：干渠渠线主要沿岗脊线布置，走向大致垂直于等高线，比降视地面坡度而定。适宜条件：浅丘岗地的灌区左右两边，干渠上端盘山开渠，下端沿地面脊线布置。特点：干渠与天然河谷交叉较少，工程量较省，但因岗脊线比降较大，衔接建筑物较多，天然沟溪或河流作为排水沟道。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,2、干渠沿分水岭布置：,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,2、干渠沿分水岭布置：,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,二、灌排系统的布置原则与选线步骤：1、骨干渠系布置原则：1）自流灌溉与自留排水；2）干、支渠的规划必须与排水系统统一规划布置；3）工程量和工程费用最小穿行或绕行。4）行政区划与土地利用相结合；5）输水工程与田间工程相结合、相配套使用；6）综合利用水资源。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,2、渠线选线步骤：1）初步勘察；“纸上谈兵”，选定渠线大体位置，定出几条渠道比较线，做初步查勘。工作：测出干渠上的主要控制点的相对位置和高程，大致确定分水口的位置及支渠方向，选12条线路作为复勘的依据。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,2）复勘；包括干渠复勘和主要支渠的初勘。工作：在比降很小的渠道上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。支渠的初勘只查勘与干渠较难衔接的一段。目的：确定渠系的大致布置方案。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,3）初测和纸上定线；初测：在复勘所确定的渠线两侧200m的狭长地带，测定导线并尽可能接近渠道中线，同时记录相关信息。纸上定线：图纸上确定渠道中心线的平面位置和纵断面。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,工作：（1）计算干渠平均纵坡，以便确定个渠段的纵坡和控制范围；（2）根据流量和渠床土质条件确定纵坡；（3）设计各渠道标准横断面图；（4）确定各渠段弯道的最小曲率半径；（5）计算渠系建筑物的水头损失，初定干渠纵断面图.,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,4）定线测量和技术设计；定线测量：实地上测出渠道中心线，按中心线桩号测绘纵横断面图，做相关水文地质勘查。技术设计：包括渠道和建筑物的技术设计,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,三、灌溉渠系设计1、灌溉渠系设计流量的计算设计流量就是在灌溉时渠道需要通过的最大流量。是设计渠道断面和渠系建筑物的主要依据。Q净=q净w Q设=Q毛=Q净+Q损,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,影响渠道设计流量的因素有以下几个方面：灌区的灌溉面积；作物组成（作物需水量）；作物灌溉制度（灌溉定额、灌水定额）；渠道灌溉工作制度（轮灌、续灌）；,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,三、灌溉渠系设计2、灌溉渠道纵横断面设计设计流量：进行水力计算、确定渠道过水断面的主要依据。最小流量：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。加大流量：确定渠道断面水深和渠顶高程的依据,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,1）渠道纵断面设计工作：根据渠道中心线的高程，用折线连接成地面线，确定渠底线和渠顶线，与障碍相交处为渠系建筑物的位置。（1）灌溉渠道的水位H进推算；（2）渠道纵断面图的绘制。（地面高程线、设计水位线、最低水位线、渠底、渠顶高程线、分水口位置、建筑物位置及水头损失）,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,（3）渠道纵断面的水位衔接不同渠段见得水位衔接（改变渠道水深和底宽、渐变段的长度）；建筑物前后的水位衔接（局部水头损失和沿程水头损失）；上下级渠道间的水位衔接（水位落差,分水闸上游水位的提高采用两种方式：抬高渠首水位，不变坡道比降，不变渠首水位，减缓上级渠道比降）。,第二节 灌溉渠系系统的规划布置,2）渠道横断面设计要求：足够的输水能力、边坡稳定、工程量小。（1）渠道渠道断面形状（矩形、梯形、复式断面等）；（2）渠道的水力计算（明渠均匀流计算公式）。（3）渠道边坡系数；（4）渠道水力最佳断面；（5）渠道不冲、不於流速。,第三节 节水灌溉工程技术,一、渠道防渗技术渠道的水量损失的主要方面：水面蒸发、跑漏损失、渠道渗漏。渠道防渗工程技术通常采用：土料防渗、水泥土防渗、砌石防渗、膜料防渗、混凝土、沥青混凝土防渗和暗渠防渗。,第三节 节水灌溉工程技术,土料防渗粘性土、黏沙混合土、灰土、三合土、四合土等材料的防渗措施。高中低液限土体。,第三节 节水灌溉工程技术,水泥土防渗1、优缺点：主要依靠水泥与涂料的粘结与硬化，强度类似砼；分为干硬性和塑性；材料来源丰富，造价低、施工方便，防渗性较土料防渗渠道好；早期强度及抗冻性较差。,第三节 节水灌溉工程技术,2、水泥土防渗对原料的质量要求黏粒含量：8%10%,不足时掺入粘土；砂粒含量：50%80%，不足时掺入砂、砾石;有机质含量不超过2%；水溶盐含量不超过2.5%；pH值在410范围内。,第三节 节水灌溉工程技术,衬砌防渗,第三节 节水灌溉工程技术,衬砌防渗按材料和衬砌方法：干砌卵石、干砌块石、浆砌料石、浆砌块石、浆砌石板等按结构形式分为：护面式和挡土墙式。衬砌防渗优缺点、材料要求、,第三节 节水灌溉工程技术,膜料防渗：,第三节 节水灌溉工程技术,混凝土防渗,第三节 节水灌溉工程技术,沥青混凝土防渗,第三节 节水灌溉工程技术,二、低压管道输水技术低压输水管道系统的组成：水源、取水工程设施、输水、配水管网设施组成。对水源水质的要求、机井设施的选择；对于大型灌区的要求：设置进水闸、拦污栅分水闸、沉淀池、量水建筑物等。,第三节 节水灌溉工程技术,二、低压管道输水技术,第三节 节水灌溉工程技术,1、低压管道输水系统的类型按输、配水方式：水泵提水输水系统（水泵直送式、蓄水池式）、自压输水系统；按管网形式：树状网、环状网；按管网固定方式：移动式、管渠结合式、半固定式；按结构形式：开敞式、封闭式、半封闭式；,第三节 节水灌溉工程技术,2、应用技术20世纪50年代，低压管道技术得到了普遍应用；70年代，塑料技术的发展为低压管道的发展注入新的活力；80年代，随着材料科学的发展和生产工艺的改进，普遍开始使用高分子合成材料的管材，如聚氯乙烯管、聚乙烯管、玻璃钢复合管道等。,第三节 节水灌溉工程技术,三、常用灌溉方法的特点、实用技术按照输送到田间的方式和润湿土壤的方式大致分为地面灌溉和局部灌溉。1、地面灌溉指水从地表进入田间，并借助重力和毛细管作用浸溶土壤，又称之为重力灌水法。如畦灌（小畦灌溉）、沟灌、淹灌、间歇灌溉（波涌灌溉）、膜上灌溉漫灌和喷灌。,第三节 节水灌溉工程技术,1）畦灌,第三节 节水灌溉工程技术,1）畦灌,第三节 节水灌溉工程技术,1）小畦灌溉,第三节 节水灌溉工程技术,2）沟灌,第三节 节水灌溉工程技术,2）沟灌,第三节 节水灌溉工程技术,3）淹灌,第三节 节水灌溉工程技术,4）漫灌,第三节 节水灌溉工程技术,5）间歇灌溉6）膜上灌溉开沟扶埂膜上灌；打埂膜上灌；沟内膜孔灌；膜孔膜缝灌。,第三节 节水灌溉工程技术,膜孔膜缝灌。,第三节 节水灌溉工程技术,7）喷灌,第三节 节水灌溉工程技术,7）喷灌,第三节 节水灌溉工程技术,7）喷灌,第三节 节水灌溉工程技术,2、局部灌溉1）渗灌：利用修筑在地下管道系统将灌溉水引入田间耕作层，借毛细管作用自下而上润湿土壤。优点：蒸发损失小、少占耕地，便于机耕。缺点：造价高、易于堵塞、检修困难。,第三节 节水灌溉工程技术,2、局部灌溉,第三节 节水灌溉工程技术,2、局部灌溉2）滴灌：利用一套低压塑料管道系统将水直接输送到作物根部，水由每个滴头直接滴在根部地表上，然后入渗到作物发达的根部。优点：省水、自动化程度高土壤湿度始终保持在最优状态。缺点：造价高、耗材多。,第三节 节水灌溉工程技术,2）滴灌：,第三节 节水灌溉工程技术,2）滴灌：,第三节 节水灌溉工程技术,2）滴灌：,第三节 节水灌溉工程技术,3）微喷灌溉：,第四节 节水灌溉综合技术模式,节水灌溉综合技术模式所涉及的内容：工程节水技术措施：如渠道防渗、管道输水灌溉喷灌、微灌、改进地面灌溉、集雨灌溉等；农业节水技术措施：如调减高耗水作物种植面积为主的种植结构优化技术，提高作物抗逆性为方向的品种改良技术；耕作保墒技术：以坡地治理、深耕松土耙耱镇压技术；覆盖保墒技术：以秸秆覆盖、地膜覆盖为主；作物蒸腾调节、抑制技术、土壤吸水、保水技术、水肥耦合技术等。,第四节 节水灌溉综合技术模式,一、井灌区节水灌溉综合技术模式 以粮食、经济作物为对象，以提高农田灌溉水利用效率和实现地下水采补平衡为目标而提出来的一种将工程措施、农艺措施、高新技术为依托的管理措施综合配套而形成的一项综合节水措施。,第四节 节水灌溉综合技术模式,二、渠灌区节水灌溉综合技术模式 对干、支渠进行防渗处理的同时，必须对田间工程进行节水改造，改造的模式是对斗、农渠的防渗衬砌，平整土地，重新确定渠道规格，采取小畦灌、沟灌、长畦短灌和间歇灌溉等，同时采用保水、保墒技术，实现全方位节水。,第四节 节水灌溉综合技术模式,三、井渠结合灌区节水灌溉综合技术模式 条件：单一依靠井灌还是渠灌都不能满足用水的情况下实行井渠结合灌溉。实现地面水和地下水在时间和空间上的调配。技术模式：灌溉渠道适度防渗，井灌部分采用管道输水，田间采取长畦改短实施小畦灌溉及覆盖、化学节水、农艺节水和管理节水措施，实现水资源的优化调配和高效用水。,