土地开发整理中渠道灌溉工程设计.docx

85.4渠道灌溉工程灌排工程是属于农田水利学的研究内容，农田水利学是一门研究农田水分状况和地区水情的变化规律及其调节措施，消减水旱灾害和充分利用水资源，为创造良好农业生态环境和发展农业生产服务的科学。农田水分状况一般指农田中的土壤水、地面水和地下水的状况及与其相关的养分、通气和热量状况。农田水分不足或过多，都会影响作物的正常生长和产量。引起农田水分过多或不足的主要原因是水旱灾害。调节农田水分不足或过多的主要措施是灌溉和排水。5.4.1灌溉用水量分析计算灌溉用水量及其年内变化过程，是灌区水利计算的基本内容之一，并为灌溉工程的规划设计和用水管理以及水资源的合理开发利用提供重要的依据。而作物需水量和灌溉制度又是进行作物灌溉和计算灌溉用水量的主要依据。农田水分状况则是分析作物需水量、制定作物灌溉制度和计算灌溉用水量的基础。1土壤水农田水分存在三种基本形式。即地面水、土壤水和地下水，而土壤水是与作物生长关系最密切的水分存在形式。土壤水主要来自降水和灌水，按其形态不同可分为汽态水、吸着水、毛管水和重力水等。（1）汽态水：是存在于土壤空隙中的水汽，有利于微生物的活动，故对植物根系有利。由于数量很少，在计算时常略而不计。（2）吸着水：包括吸湿水和薄膜水两种形式；吸湿水被紧束干土粒表面，不能在重力和毛管力的作用下自由移动；吸湿水达到最大时的土壤含水率称为吸湿系数。薄膜水吸附于吸湿水外部，只能沿土粒表面进行速度极小的移动；薄膜水达到最大时的土壤含水率．称为土壤的最大分子持水率。（3）毛管水：毛管水是在毛管作用下土壤中所能保持的那部分水分，亦即在重力作用下不易排除的水分中超出吸着水的部分。毛管水是能被作物吸收利用的最主要的土壤水分。（4）重力水：土壤中超出毛管含水率的水分在重力作用下很容易排出，这种水称为重力水。重力水虽能被作物吸收，但由于它在根系分布层中停留的时间很短，可被作物利用的数量是很少的。2土壤水分的有效性土壤中持有的水分，并不是都能被作物吸收利用的，这取决于作物根系和土壤对水分吸力的对比。作物根系的吸水力因作物种类、品种等而异，大约在0.3～3.0MPa之间，平均在1.5MPa左右。土壤对水分的吸力为1.5MPa时，是有效水和无效水的分界限，这时相应的土壤含水率叫做凋萎系数。土壤对水分的吸力超过1.5MPa，也就是土壤实际含水率小于凋萎系数时，作物很难从土壤中吸收到水分而呈现永久性凋萎，所以，这时的土壤含水率又叫永久凋萎系数，它是作物吸收土壤水分的下限含水率，约相当于吸湿系数的1.5～2倍。田间持水率是土壤有效水分的上限，常用。所以，永久凋萎系数至田间持水率之间的那部分水量是土壤的最大有效水量。不同土壤的田间持水率及最大有效水量如表5.4-1所示。表5.4-1不同土壤的田间持水率及有效水量（占干土质量分数）土壤质地田间持水率（％）凋萎系数（％）有效水量（％）砂土8～163～55～11砂壤土、轻壤土12～225～77～15中壤土20～288～912～19重壤土22～289～1213～15粘土23～3012～1711～13根据上述分析可知，土壤中的吸湿水为无效水；膜状水中的大部分为无效水，少部分为有效水；毛管水为有效水。当土壤含水率降至永久凋萎系数时，作物将呈现永久性凋萎，这时再灌水已为时过晚，因此，在生产实践中，通常以作物生长开始受到抑制，下部叶子开始萎蔫时的土壤含水率作为控制土壤含水率的下限，并把它叫做初期凋萎系数。这时相应的土壤对水分的吸力约为0.8MPa，其值约为田间持水率的60%左右。即当土壤含水率降至初期凋萎系数时，作物吸水不足，呈现旱象，需要及时灌水。3农田水分状况农田水分状况是指农田中的地面水、土壤水和地下水的数量、分布、形态及其变化的状况。一切农田水利设施，归根结底都是为了调节和控制农田水分状况，从而改善土壤的水、肥、气、热状况和农田小气候，以达到促进农业生产的目的。农田中的地面水、土壤水和地下水的状况必须适宜，才能有利于作物的生长发育。首先明确一个概念——土壤含水率，又叫土壤含水量，也叫土壤湿度，它是衡量土壤含水多少的指标。它的表示方法有多种，如：以土壤水分质量占干土质量百分数表示；以土壤水分体积占土壤体积百分数表示等，这里用土壤实际含水率占田间持水率的百分数表示。（1）旱作地区适宜的农田水分状况旱作地区的土壤水分形态及其对作物的有效性已如前述，结论是：适宜土壤含水率的下限是初期凋萎系数，上限是田间持水率，即适宜于作物生长的土壤含水率应在(0.6～1)之间。旱作地区的农田田面是不允许长期积水的，一般只允许地面积水1～2d，淹水深度10cm左右。作物对地下水的要求主要是地下水位适宜。地下水位过高，会使作物遭受渍害，甚至造成土壤盐碱化。为了防止渍害和土壤盐碱化，不同土壤、各种作物要求的地下水埋深一般应距地面l米以下。（2）水