园林绿地灌溉与排水第一章

园林绿地灌溉与排水工程学舒必超2011.03关于本课程•性质：社会体育专业高尔夫方向草坪管理模块主干课程、专业课•任务：要求学生掌握有关于草坪灌溉、排水相关的土壤学、植物学、水文气象学基础知识，掌握草坪灌溉设备、草坪灌溉系统水力计算原理、草坪喷灌系统规划设计、草坪喷灌系统自动控制、草坪喷灌系统加压泵站、草坪排水系统原理与规划设计，掌握草坪灌溉与排水系统的施工、安装与管理，能够胜任高尔夫球场和运动场草坪的灌溉与排水工作。一、课程性质与任务2、水资源问题我国水资源总量约为2.8×1012M3，具世界第6位，但由于人多地广，人均占有量不足2300M3，不足世界水平1/4，居世界109位,属世界上13个贫水国之一。缺水状况在我国普遍存在，而且有不断加剧的趋势。全国约有670个城市中，一半以上存在着不同程度的缺水现象。其中严重缺水的有一百一十多个。部分高尔夫球场违规超采地下水的行为比较严重，过度开采地下水资源不仅会影响水资源的战略储备，由此引发的地面沉降问题也将给地下管线、地铁、高铁等，带来不可小觑的安全隐患。第一章绪论第二章土壤-水-植物关系第三章草坪喷灌设备第四章管道水力学原理第五章草坪喷灌系统规划设计第六章草坪微灌系统规划设计第七章草坪喷灌系统加压泵站第八章草坪灌溉系统自动控制第九章草坪排水系统第十章草坪喷灌系统施工安装与管理二、课程体系草坪灌溉与排水工程学作者：苏德荣主编出版社：中国农业出版社出版时间：2004-7-1三教材、主要参考书及相关网站教学内容：第一节园林绿地灌溉与排水的重要性第二节园林绿地灌溉与排水的发展第三节园林绿地灌溉方法第一章绪论教学要求：1、明确园林绿地灌溉与排水的重要性2、了解草坪灌溉与排水的历史与发展趋势3、掌握园林绿地灌溉的方法4、掌握园林绿地灌溉各方法的优缺点第一节园林绿地灌溉与排水的重要性一、水对园林绿地植物的重要性水是生命起源的先决条件,“有收无收在于水”。没有水就没有生命,也就没有植物。（一）水分在植物体内的生理作用1、水分是细胞原生质的主要成分植物细胞原生质一般含水量在80%以上，这样才可使原生质保持溶胶状态，以保证各种生理生化过程的进行。如果含水量减少，原生质由溶胶变成凝胶状态，细胞生命活动大大减缓（例如休眠种子）。2、水是植物代谢过程中重要的反应物质水是植物体内重要生理生化反应的底物之一，在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。3、水是植物体内各种物质代谢的介质在正常情况下，植物只能吸收溶于水中的无机物质和有机物质，而且只有溶于水中这些物质才能在植物体内运转与分配。一方面，水是物质溶解的溶剂和在植物体内运输的媒介；另一方面，植物体内的水分流动，把整个植物体联系在一起，成为一个有机整体。4、水分能够保持植物的固有姿态由于细胞和组织中含有大量的水分，使细胞处于膨胀状态，因而植物的枝叶得以挺立，有利于充分吸收阳光和进行气体交换；可使花朵开放，利于传粉；根系也能在土壤中生长，这是维持正常生命活动所必须具备的条件。5、水是植物原生质胶体良好的稳定剂水分子能与蛋白质等大分子化合物的亲水基团形成氢键，在其周围定向排列，形成水化层，以减少大分子之间的相互作用，增加其溶解性，维持细胞原生质体的稳定性。此外，还能与带电离子结合，形成高度可溶的水化离子，共同影响细胞原生质体的状态，调节细胞代谢的速率。（二）水对植物的生态作用水除了具有生理作用外，还具有生态作用。1、水分可以调节土壤空气在一定土壤中，土壤水分与土壤空气共同占有土壤孔隙，水多则气少，水少则气多，二者互为消长。2、水分能够调节土壤温度水的热容量和水的导热率比空气大得多。为了调节土壤温度或苗床温度，常常通过调控土壤水的含量来解决。3、水分可以调节土壤肥力养分的吸收和转化，都是以一定的水分条件为基础的，土壤水分的多少直接影响土壤肥力状况。4、水分能够改善植物周围小气候通过合理的灌排措施，不仅可以调节土壤温度而且也可以调节植物根部一定空气层的气温，空气湿度等因素。当土壤水分多时，蒸发蒸腾强烈，空气湿度就高，气温就低；反之亦然。（三）园林绿地植物耗水途径及其影响因素途径：土壤的蒸发与植物的蒸腾，称为植物需水量，或称为蒸发蒸腾量，或蒸散量。影响植物需水量的主要因素：1、环境气候条件2、土壤条件3、植物种类及其生长发育状况4、管理养护水平二、排水的重要性土壤水分过多，使土壤渍水阻断根系的氧气供应，妨碍有氧呼吸，对植物造成损害。洪灾：洪水泛滥造成的灾害涝灾：地势低洼，降雨过多，积水难排形成的灾害渍害：降雨或降水过多，或因地下水补给太多使土壤长期过湿，形成对植物的危害第二节园林绿地灌溉与排水的发展一、灌溉与排水的历史中国是农业大国，有5000多年的灌溉历史，从古老的瓦罐、龙骨车和抽水机等倾注民族智慧的灌溉工具，到灵渠、都江堰和六辅渠等彰显民族气魄的灌排工程都凝聚着民族的智慧。我国是世界上从事农业、兴修水利最早的国家，早在5000年前的大禹时代就有“尽力乎沟洫”、“陂障九泽、丰殖九薮”等农田水利的内容，在夏商时期就有在井田中布置沟渠，进行灌溉排水的设施，西周时在黄河中游的关中地区已经有较多的小型灌溉工程，如《诗经，小雅●白华》中就记载有“泥池北流，浸彼稻田”。意思是引渭河支流泥水灌溉稻田。春秋战国时期是我国由奴隶社会进入封建社会的变革时期，由于生产力的提高，大量土地得到开垦，灌溉排水相应地有了较大发展。著名的如魏国西门豹在邺郡(现河北省临漳)修引漳十二渠灌溉农田和改良盐碱地，楚国在今安徽寿县兴建蓄水灌溉工程芍陂，秦国蜀郡守李冰主持修建都江堰使成都平原成为“沃野千里，水旱从人”的“天府之国”。秦汉时期是我国第一个全国统一国力强盛时期，也是灌溉排水工程第一次大发展时期。特别是西汉前期的水利建设大大促进了当时社会经济的发展。郑国渠(建于公元前246年)是秦始皇统一六国前兴建的灌溉工程，当时号称灌田4万顷，使关中地区成为我国最早的基本经济区，于是“秦以富强，卒并诸侯。”汉武帝时，引渭水开了漕运和灌溉两用的漕渠，以后又建了引北洛河的龙首渠，引泾水的白渠及引渭灌溉的成国渠。汉代除在统治的腹心地区渭河和汾河谷地修建灌溉工程外，还为了巩固边防、屯兵垦殖，在西北边疆河西走廊和黄河河套地区也修建了一些大型渠道引水工程。我国第二个灌溉排水工程发展时期是隋唐至北宋时期。唐朝初年，定都长安，曾大力发展关中灌溉排水工程，安史之乱后，人口大量南迁，江浙一带农田水利工程得到迅速发展，沿江滨湖修建了大量圩垸，排水垦荒种植水稻，塘堰灌溉更为普遍。同时提水工具也得到改进和推广，扩大了农田灌溉面积。到晚唐时期，太湖地区的赋税收入已超过黄河流域，成为新的基本经济区。到北宋时期，长江流域人口占全国人口的比重已从西汉时的不足20％上升到40％多。宋神宗支持王安石变法，颁布了《农田利害条约》(又名《农田水利约束》)，这是第一个由中央政府正式颁布的农田水利法令，同时还设立全国各路主管农田水利的宫史，使农田水利建设得到进一步发展。南宋王朝偏安江南后，又进一步推动江南水利的发展，不仅苏浙一带水利得到长足发展，而且东南沿海及珠江三角洲水利建设也开始有所发展。明清两代是我国历史上第三个灌溉排水工程发展时期。这一时期全国人口有了较大增长，从元代的5000多万人，发展到明代的9000万人，到清代康熙年间超过了l亿多，到清代末年已达到4亿人，全国人口在500多年间增长了7倍多。人口的增长，耕地面积和亩产必须相应地扩大和增长，所以，也促进了水利的大发展。明、清时期长江中下游的水利已得到广泛开发，仅在洞庭湖区的筑堤围垦，明代就有200处，清代达四五百处，所谓“湖广熟而天下足”，可见两湖地区已成为全国又一个基本经济区。与此同时，南方的珠江流域，北方的京津地区，西北和西南边疆地区灌溉事业都有了很大的发展；东北的松辽平原在清中叶开禁移民以后，灌溉排水工程也有所发展。19世纪中期以后，由于帝国主义的入侵，我国沦为半封建半殖民地社会，这一时期水利在局部地区虽有所发展，但是总的来说则是日趋衰落。19世纪后期，由于西方近代科学技术传入中国，一批水利学者从国外学习归来，开办水利学校，传播先进科学技术。1914年，我国第一所水利专科学校——河海工科专门学校在南京成立。1917年以后，长江、黄河等流域相继设立水利机构，进行流域内水利发展的规划和工程设计工作。1930年由李仪祉先生主持，开始用现代技术修建陕西省泾惠渠，以后又相继兴建了渭惠渠、洛惠渠等灌区。黄河上的天车20世纪50年代，宁夏青铜峡还有很多筒车，从黄河提水灌溉，因尺寸巨大而名为“天车”水转翻车王祯《农书》最早记载了水转翻车的情况。这种水车的动力传动部分与人力、畜力水车相同，位于出水端，进水端有传动轮。水轮有立式、卧式两种，分别适用于高水和低水两种水力条件。二、我国灌溉与排水现状虽然我国灌排事业取得了很大的成就，但也面临着严重的挑战，水资源短缺已经成为中国社会经济可持续发展的主要制约因素。（一）水资源现状资源性缺水：我国水资源总量约为2.8×1012M3,具世界第6位，但由于人多地广，人均占有量不足2300M3，不足世界水平1/4,居世界109位,属世界上13个貧水国之一。缺水状况在我国普遍存在，而且有不断加剧的趋势。全国约有670个城市中，一半以上存在着不同程度的缺水现象。其中严重缺水的有一百一十多个。结构性缺水：我国水资源南多北少，呈现结构性缺水。水质性缺水：水污染进一步蚕食着大量可供消费的水资。水资源的时空分布的不均空间分布不均：东南部地区多，西北地区少时间分布不均：汛期4个月的降水量占全年降水量的60~80℅与之不相协调的我国灌水利用率只有40%,而发达国家已达80%-90%。随着城市现代化进程的不断加快,城市园林绿地面积也将越来越大,园林灌溉用水必将大幅度提高,因此,大力加强园林节水灌溉技术的研究与技术推广,缓解城市供水矛盾已成为当务之急。（二）传统园林绿地灌溉方法:塑料软管灌盘灌沟灌水车拉水，大水漫灌法；管网输水，人拉皮管大水漫灌法；管网输水，手动、地上摇臂喷头或微喷喷灌。缺点：水资源浪费严重；工作效率低下，费时费力；灌水量不好控制，难满足植物生长需求；运行费用高；大多影响景观，影响管理作业。优点：初期投资低，管理难度小。1、塑料软管灌塑料软管灌溉是用抗老化、高强度、轻质的塑料软管套在水泵出口处，将水管辅进到需要灌溉的树木。该灌水方法优点是操作简单、投资小，属地表漫灌。缺点是灌水均匀度差，灌水效率低。使用塑料软管灌时，应从高处向低处逐渐灌溉，高处灌溉的时间要长一些，以增加高处水分入渗时间，同时水分在重力的作用下向下流动，在流动的过程中，逐渐湿润低处土壤。另外，可用手或其它设备不完全堵住管口，形成喷灌的效果，从而提高灌水均匀度和灌水利用效率。2、盘灌盘灌就是以树木干基为中心，做圆形或方形围堰，在围堰内灌水。围堰的大小一般在树最大直径的投影范围内，围堰的埂高为15~20cm。实际工作中，由于地面条件的限制很难达到这样的要求，一些行树只留有很小的树盘，导致土壤水分仅分布在树根附近，根群部分水量较少，从而缩小了果树根系的湿水范围，降低了灌水效率。为了提高灌水效果，灌水前应疏松盘内土壤，以利水分下渗扩散，盘内明水渗完后将围堰铲除，把土覆盖在树盘内，以保持土壤水分。3、沟灌沟灌是我国地面灌溉中普遍应用于中耕作物的一种较好的灌水方法。灌溉水流经作物行间垅沟，借助重力与毛管作用湿润土壤。这种方法适合密度较大、规则配置的片林。在行间，每隔一定的距离挖一条沟，沟深20~25cm，将流水引入沟内进行灌溉。这种方法在苗圃应用较多，属侧方灌溉。灌后将沟整平，保持水分。4、漫灌漫灌是传统的灌溉方法，是在田间不做任何沟埂，水时任其在地面漫流，借重力作用浸润土壤，是一种比较粗放的灌水方法。漫灌的灌水均匀性差，水量浪费较大。漫灌主要适用规则配置的片林。这种方法最大的缺点是浪费水，灌后土壤表层容易板结。采用落后的人工皮管大水漫灌，会使大约有80%的水由于深层渗漏及无效蒸发损失掉。随着城市化进程的加快和对生态环境保护意