农田水利

第四章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溉的工程系统，包括渠首工程、输配水工程和田间工程三大部分。灌溉管道系统是指从水源取水经处理后，用有压或无压管道网输送到田间进行灌溉的全套工程，一般由首部枢纽、输配水管网、灌水器等部分组成。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。灌排相邻在地面向一侧倾斜的地区，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，互相配合干、支渠线规划步骤1、查勘先在小比例尺（一般为1/50000）地形图上初步布置渠线位置；然后进行实地勘查，经分析比较，初步确定一个可行的渠线布置方案。2、纸上定线对初步确定的渠线，测量带状地形图，比例尺1/1000～1/5000，等高距为0.5～1.0m，测量范围从初定的渠道中心线向两侧扩展，宽度为100～200m。在带状地形图上，准确布置渠道中心线的位置，并选择适宜的渠道比降。3、定线测量首先通过测量，把带状地形图上的渠道中心线放到地面上，沿线打木桩，并标明桩号；然后测量各木桩处的地面高程和横向地面高程线；最后，根据设计的渠道纵横断面确定各桩号处的挖、填深度和开挖线位置。节制闸的运用情况及安置位置?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量。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节制闸。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。交叉建筑物的应用?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。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。跌水与陡坡地区别?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。水位落差小于３ｍ时，宜建跌水。水位落差大于３ｍ时，宜建陡坡。灌溉渠道特征流量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。设计净流量＝设计灌水率×控制灌溉面积设计流量＝设计毛流量＝设计净流量＋输水损失＋田间损失设计流量是设计渠道断面和渠系建筑物尺寸的主要依据。2.最小流量:在灌溉设计标准条件下，渠道工作过程中输送的最小流量。最小流量＝灌水率图上最小灌水率对应的流量最小流量用于校核对下一级渠道的水位控制要求；确定是否需要修建节制闸，及修建位置。3.加大流量:考虑到在灌溉工程运行过程中可能出现一些难以准确估计的附加流量，把设计流量适当放大后得到的安全流量。它是设计渠堤堤顶高程的依据。用经验公式估算输水损失水量1、常用的经验公式是：式中：——每公里渠道输水损失系数；A——渠床土壤透水系数；m——渠床土壤透水指数；Qn——渠道净流量，m3/s。2、渠道输水损失流量自由渗漏:Ql——自由渗流条件下渠道输水损失流量，m3/s；L——渠道长度，km。顶托渗漏：Ql‘——有地下水顶托影响的渠道损失流量，m3/s；——地下水顶托修正系数。3、渠道防渗时的渗漏或式中：Ql”——采取防渗措施后的渗漏损失流量，m3/s；——采取防渗措施后渠床渗漏水量的折减系数。区别四个利用系数?1、渠道水利用系数某渠道的净流量与毛流量的比值称为该渠道的渠道水利用系数，即渠道水利用系数反映一条渠道的水量损失情况，或反映同一级渠道的水量损失平均情况。2、渠系水利用系数:灌溉渠系的净流量与毛流量的比值称为渠系水利用系数，用表示。渠系水利用系数等于各级渠道水利用系数的乘积，即渠系水利用系数反映整个渠系的水量损失情况。提水灌区的渠系水利用系数稍高于自流灌区。3、田间水利用系数:田间水利用系数是实际灌入田间的有效水量和末级固定渠道（农渠）放出水量的比值，用表示。式中：A农——农渠的灌溉面积，亩；mn——净灌水定额，m3/亩；W农净——农渠供给田间的水量，m3。田间水利用系数是衡量田间工程状况和灌水技术水平的重要指标。4、灌溉水利用系数:灌溉水利用系数是实际灌入农田的有效水量和渠首引入水量的比值，用符合表示。式中：A——某次灌水全灌区的灌溉面积，亩；mn——净灌水定额，m3/亩；Wg——某次灌水渠首引入的总水量，m3。灌溉水利用系数是评价渠系工作状况、灌水技术水平和灌区管理水平的综合指标。大中型灌区各级渠道设计流量的推算?P104渠底比降、渠床糙力系数、边坡系数对断面设计的影响？1、渠底比降：在坡度均一的渠段内，两端渠底高差和渠段长度的比值称为渠底比降。选择要求：（1）为了减少工程量，应尽可能选用和地面坡度相近的渠底比降。（2）一般随着设计流量的逐级减小，渠底比降应逐级增大。（3）干渠及较大支渠的上、下游流量相差很大时，mnQA100nlLQQllQQ'llQQ'llQQgncQQs农斗支干s农净农WmAnff0gnWAm0可采用不同的比降，上游平缓，下游较陡。（4）清水渠道易产生冲刷，比降宜缓；浑水渠道容易淤积，比降应适当加大。（5）抽水灌区的渠道应在满足泥沙不淤的条件下，尽量选择平缓的比降，以减小提水扬程和灌溉成本。在设计工作中，可参考地面坡度和下级渠道的水位要求先初选一个比降，计算渠道的过水断面尺寸，再按不冲流速、不淤流速进行校核，如不满足要求再修改比降，重新设计。2、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n值选得大，设计的渠道断面就偏大，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n值取得小，设计的渠道断面就偏小，输水能力不足，影响灌溉用水。3、渠道的边坡系数：渠道的边坡系数m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。m值的大小关系到渠坡的稳定，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定分析确定；中小型渠道的边坡系数根据经验选定。横断面设计的两个校核条件？设计渠道断面应满足的校核条件是：1.在试算过程中，如果计算流量和设计流量相差不大，只需修改h值，再行计算；如果二者相差很大，就要修改b、h值，再行计算。2.渠道的设计流速应满足。如不满足，就要改变渠道的底宽b值和渠道断面的宽深比，重复以上计算步骤，直到既满足流量校核条件又满足流速校核条件为止。灌溉渠道纵断面的绘制步骤？（1）绘地面高程线（2）标绘分水口和建筑物的位置（3）绘渠道设计水位线（4）绘渠底高程线（5）绘制渠道最小水位线（6）绘堤顶高程线（7）标注桩号和高程（8）标注渠道比降第五章田间工程通常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。机耕道的规划布置方法（1）沟－渠－路（2）沟－路－渠（3）路－沟－渠地面灌溉（surfaceirrigation）是指利用沟、畦等地面设施对作物进行灌水，水流沿地面流动，边流动边入渗的灌溉方法。畦灌沟灌的区别？畦灌（borderirrigation）是用田埂将灌溉土地分割成一系列狭长地块——畦田（close-endborder），水从输水沟或直接从毛渠引入畦田后，在畦田表面形成很薄的水层，沿畦长坡度方向均匀流动，边流边渗，润湿土壤。在流动过程中主要借重力作用，以垂直下渗的方式逐渐湿润土壤。畦灌较大水漫灌具有渗漏少、灌水均匀一致、可促进作物苗齐苗壮、增产等优点；与沟灌相比，畦田灌溉因田面全部受水，故易使表层土壤板结。沟灌（furrowirrigation）是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围渗透而湿润土壤。优点：（1）不破坏作物根部附近的土壤结构，可保持根部土壤疏松，通气良好；（2）不会形成严重的土壤板结，能减少深层渗漏，防止地下水位升高和土壤养分流失；（3）多雨季节还可利用灌水沟汇集地面径流，并及时排水；（4）能减少株间蒸发，有利于土壤保墒；（5）开灌水沟时还可对作物兼起培土作用，对防止作物倒伏效果显著。喷头压力？1.工作压力是指喷头进水口前的内水压力。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，一定要使整个系统所有竖管末端的实际压力都在最高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。2.喷嘴压力通常为喷头工作压力减去喷头内水流的水头损失。安全阀安全阀用于减少管道内超过规定的压力值。在喷灌系统中，如果阀门关闭太快会造成阀门前管段压力突然上升，安装安全阀即可消除水锤，从而防止事故的发生。该阀具有启动快关闭慢、工作灵敏可靠以及不存在二次水锤危害等特点，主要用于防护关阀水锤和充水水锤。逆止阀又称止回阀，是一种根据阀前后压力差而自动启动关闭的阀门。它使得水流只能沿一个方向流动；当水流要向反方向流动时，则自动关闭。管道式喷灌系统常在水泵出口处安装逆止阀，以避免突然停机时发生水倒流。流量调节阀流量调节阀是用于自动调节流量的设备。当管道上流速增大时，有弹性的橡皮环过水孔缩小；当流速减小时，橡皮环扩大，以使管路上的流量保持稳定。它经常安装在喷灌支管的进口处，用来保证进入支管的流量较为均匀。四个喷灌强度？1.点喷灌强度：是指测量面积上某一点处的单位时间内（一般以1h计）的灌水深度。2.单喷头平均喷灌强度：是指单位时间内单喷头喷洒时喷灌面积上各点喷灌水深的平均值。3.系统组合平均喷灌强度：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。4.允许喷灌强度：组合平均喷灌强度不得超过允许喷灌强度区分喷头与微喷头？微喷头是喷头的一种，具有体积小、压力低、射程短、雾化好等特点。外形尺寸0.5～1.0cm；工作压力50～300KPa。因此，其比一般喷头简单得多，多数是用塑料一次压注成形的。由于微喷头主要作为一种局部灌水方法的设备，所以不要求具有很大的射程，其射程一般从10～50cm到6～7m不等。单个扇形喷洒的微喷头的湿润面积是一个或多个扇形，而且各扇形的中心角也不相等；单个一般喷头却只有一个扇形。第六章排水系统的组成？排水沟系、蓄水设施、排水枢纽、承泄区除涝标准：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。我国大多数地区采用暴雨重现期为5~10年一遇的设计标准。除涝标准除规定一定重现期的暴雨外，还应包括暴雨历时和排涝时间。排涝设计流量的计算（一）排涝模数经验公式法排涝模数q：排涝区单位面积（km2）的上排涝流量，单位为m3/（s·km2）。计算步骤：（1）确定设计暴雨P；（2）计算设计径流深R；（3）用经验公式计算排涝模数q（qmax）；（4）计算设计排涝流量Q（Qmax）。确定设计暴雨P（1）暴雨历时F=100~500平方公里选1日暴雨F=500~300