第七章 明溝排水系統(tǒng)7-2(1)

1、,,農(nóng) 田 水 利 學(xué),水利科學(xué)與工程學(xué)院徐英,第四節(jié) 田間排水溝規(guī)劃與設(shè)計(jì),第七章 明溝排水系統(tǒng),組成：農(nóng)、毛、腰（橫）溝、圍溝等優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，可同時(shí)排除地面水和地下水、土壤水，排水效果好，開(kāi)挖簡(jiǎn)單，工程投資省缺點(diǎn)：占地多，易坍塌，易淤積，易沖刷，交叉建筑物多，耕作不便，維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)工。,一、田間明溝排水系統(tǒng)的組成和優(yōu)缺點(diǎn),灌排兩用布置形式：地下水位埋深較大的易旱、易澇地區(qū)土質(zhì)較輕，末級(jí)固定排水溝間距較大的易旱、易澇、易漬

2、地區(qū)灌排分開(kāi)布置形式土質(zhì)較粘重的易旱、易澇、易漬地區(qū)深溝密網(wǎng)布置形式南方土質(zhì)粘重或水旱輪作區(qū),二、田間明溝排水系統(tǒng)布置,三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)任務(wù)：確定末級(jí)固定溝道的斷面和間距（一）除澇田間排水溝作用：及時(shí)排除地表積水，減小農(nóng)田淹沒(méi)深度和時(shí)間。田面降雨徑流過(guò)程,三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),（一）除澇田間排水溝大田蓄水能力定義：不影響作物正常生長(zhǎng)的旱田內(nèi)部攔蓄雨水的能力,,,,,,②計(jì)算,,,,,三、田間明溝排水系

3、統(tǒng)設(shè)計(jì),（一）除澇田間排水溝什么情況下需修建排澇排水溝？ 如果降水過(guò)多，形成的地表積水超過(guò)作物的耐淹深度和耐淹時(shí)間；大田蓄水量（即滲入土中的水量）大于大田蓄水能力。判斷方法： 需修建除澇排水溝,三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),（一）除澇田間排水溝田間除澇排水溝的間距一般根據(jù)實(shí)測(cè)資料，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定： 我國(guó)北方地區(qū)農(nóng)溝間距一般為150~400m，毛溝間距為30~50m。南方農(nóng)溝（小溝）間距一般為100~200m。,三、

4、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),（一）除澇田間排水溝田間除澇排水溝的斷面除澇排水溝斷面可根據(jù)排澇流量確定（計(jì)算方法：明渠均勻流公式）。兼有除澇和排漬作用的排水溝，一般以排漬要求確定溝深，再以排澇和其它要求（如通航等），確定底寬 。安徽、江蘇等地采用的數(shù)值,三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),（二）控制地下水位的田間排水溝田間排水溝對(duì)控制地下水位的作用降雨期間排除部分下滲水量，減小地下水位上升高度。雨后加快地下水位的回落。,三、田間明溝排水系統(tǒng)

5、設(shè)計(jì),確定溝深和間距溝深與間距的關(guān)系在要求的地下水位一定時(shí)，溝深大則間距大，溝深小則間距也小。確定溝深,,ΔH——排漬深度或地下水臨界埋深 （作物要求的地下水埋深）（m） Δh——懸掛水頭（m），取0.2~0.3m S——溝中日常水深（m），取0.1~0.2m,一般： 水田 D=0.8～1.5m；旱田 D=1.5～2.0m,三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),確定間距排水試驗(yàn)法

6、根據(jù)《農(nóng)田排水試驗(yàn)規(guī)范》的要求進(jìn)行試驗(yàn) 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法防漬排水溝溝深與間距脫鹽或防鹽堿地區(qū)的排水溝溝深與間距,三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),確定間距公式計(jì)算法 （公式有多種 ）非恒定流公式(地下水面線為四次拋物線）α—非完整溝修正系數(shù)，若為完整溝，則α=1k—土壤滲透系數(shù)，m/d t—排水時(shí)間，d μ—土壤給水度,,,,三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),確定間距公式計(jì)算法 （公式有多種 ）淹

7、灌稻田穩(wěn)定入滲條件下的排水溝間距,,k—土壤滲透系數(shù)，m/d；H—作用水頭，格田田面水位 至溝內(nèi)水位差，m；q—稻田淹灌時(shí)的設(shè)計(jì)滲漏 率，m/d；φ0—滲流阻抗系數(shù),三、田間明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),滲流阻抗系數(shù)估算公式為（邊坡陡直，溝中水深可忽略時(shí)）： D—排水溝深度，m； T—田面至不透水層的距離，m。當(dāng)T>5D時(shí)， 可認(rèn)為含水層無(wú)限深，此時(shí)取φ0≈0.5。,,,第五節(jié)

8、 骨干排水溝設(shè)計(jì),第七章 明溝排水系統(tǒng),一、排水溝的設(shè)計(jì)水位,（一）排漬水位（日常水位）定義：排水溝經(jīng)常需要維持的、滿(mǎn)足防漬或防止鹽堿化要求的水位。也稱(chēng)日常水位。 推算步驟確定排漬控制點(diǎn)A高程（最遠(yuǎn)處低洼地高程）。初擬各級(jí)排水溝的比降。推算某級(jí)排水溝出口的日常水位：,一、排水溝的設(shè)計(jì)水位,,Z日?！撑潘疁铣隹诘娜粘Ｋ唬╩）；A0—排漬控制點(diǎn)高程（m）； D農(nóng)—農(nóng)溝日常水位離地面的高差（m） D農(nóng)= 排漬深度

9、或地下水臨界埋深+0.2~0.3mL—自A點(diǎn)到某排水溝出口各級(jí)溝道計(jì)算長(zhǎng)度（m） i—自A點(diǎn)到某排水溝出口各級(jí)溝道的比降 Δz—局部水頭損失，或上下級(jí)溝道銜接處水頭落差（0.1~0.2m）,一、排水溝的設(shè)計(jì)水位,,校核：干溝出口處的日常水位≥外河（排水承泄區(qū)）的日常水位若不滿(mǎn)足上述要求，則調(diào)整比降，盡量爭(zhēng)取自排。在水網(wǎng)圩區(qū)，無(wú)法自排，則采用抽排來(lái)維持日常水位.,一、排水溝的設(shè)計(jì)水位,（二）排澇水位（最高水位）定義：排水溝通過(guò)

10、排澇設(shè)計(jì)流量時(shí)的水位 。 推算步驟方法一（適用于以排澇為主的排水溝）。確定排澇控制點(diǎn)A。擬定各級(jí)排水溝比降。計(jì)算干溝出口處的排澇水位：,,一、排水溝的設(shè)計(jì)水位,,Z排澇—排水溝出口的排澇水位（m）；A0—排澇控制點(diǎn)高程（m）； D農(nóng)’—農(nóng)溝中最高水位到地面的高度，一般0.2~0.3m L—自A點(diǎn)到排水干溝出口各級(jí)溝道的計(jì)算長(zhǎng)度（m） i—自A點(diǎn)到排水干溝出口各級(jí)溝道的比降 Δz—局部水頭損失，可不考慮上下級(jí)溝道銜接處

11、 水頭落差,一、排水溝的設(shè)計(jì)水位,（二）排澇水位（最高水位）推算步驟方法二（適用于以排漬為主的排水溝）。由排澇流量計(jì)算排澇水深；日常水位減日常水深，再加排澇水深，得排澇水位,一、排水溝的設(shè)計(jì)水位,,校核：干溝出口處最高水位≥外河的最高水位若干溝出口發(fā)生壅水，則需調(diào)整排水溝比降，或筑堤束水。若無(wú)法自排（如在水網(wǎng)圩區(qū)），則：建站抽排；進(jìn)一步提高溝道的滯蓄能力，可采取提高加密溝網(wǎng)、提前預(yù)降溝水位等措施。,二、排

12、水溝橫斷面設(shè)計(jì),（一）按排澇設(shè)計(jì)流量確定排水溝過(guò)水?dāng)嗝娴灼耰，考慮： 接近 ，以避免深挖方 應(yīng)考慮承泄區(qū)水位，盡量自排 滿(mǎn)足不沖不淤灌排兩用溝宜平緩，或順坡排水，倒坡引灌，結(jié)合灌溉、滯澇、通航、養(yǎng)殖時(shí)，可采用平底。同級(jí)溝渠一般 。因?yàn)?一般：,,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),2、邊坡系數(shù)m主要影響因素：土質(zhì)和溝深。一般同級(jí)溝、渠相比，m溝>m渠。原因：排水溝邊坡有地下水匯入的滲透壓力；排水

13、溝邊坡受坡面徑流沖刷；排水溝內(nèi)滯澇蓄水時(shí)宜受波浪的侵蝕。,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),3、糙率n新開(kāi)的溝道 與渠道相同，約0.02~0.025;易生雜草的溝道n較大，一般取0.025~0.030排洪溝比排水溝糙率相應(yīng)加大0.0025～0.005,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),4、不沖不淤流速不淤流速一般不宜小于為0.3m/s。不沖流速見(jiàn)表8-8。排水溝的設(shè)計(jì)流速應(yīng)滿(mǎn)足不沖不淤的要求。,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),（二）按日常流量確定溝底高程及

14、校核不於流速如果排漬要求的溝深比排澇要求的溝深大得多，則可以采用復(fù)式斷面。（三）根據(jù)通航、養(yǎng)殖要求校核溝底寬和水深通航和養(yǎng)殖對(duì)排水溝的要求如表8-10。如果不能滿(mǎn)足通航和養(yǎng)殖要求，則應(yīng)拓寬加深斷面；,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),（四）校核滯澇要求確定需要排水溝滯蓄的水深,,P—設(shè)計(jì)降雨量，mmh田蓄—田間蓄水量，mm h湖蓄—湖泊、洼地、坑塘蓄水量，mmh抽排—水泵搶排水量，mm,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),（四）校核滯澇要求計(jì)算

15、需要排水溝滯蓄水量 (m3),,F—設(shè)排澇區(qū)面積，m2,,排水溝滯蓄容積（滯蓄能力）,,,l—排水溝長(zhǎng)度，mb—平均滯澇水面寬,m,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),（四）校核滯澇要求校核,,若 ，則排水溝能滿(mǎn)足滯蓄要求 若 ，則應(yīng)當(dāng)采取措施：,,,增加搶排水量；擴(kuò)大溝道斷面面積（增加底寬或深度，或增加溝道密度

16、）改用復(fù)式斷面,二、排水溝橫斷面設(shè)計(jì),（五）引水灌溉校核校核內(nèi)容：輸水距離及引水流量能否滿(mǎn)足灌溉要求校核方法：（參考水力學(xué)教材）如不滿(mǎn)足應(yīng)調(diào)整排水溝的水力參數(shù),（六）選擇滿(mǎn)足各項(xiàng)要求的排水溝斷面,三、排水溝縱斷面圖繪制,上下級(jí)排水溝的水位接上下級(jí)溝日常水位應(yīng)有一定的水面落差（0.1~0.2m）。上級(jí)溝道的排澇水位銜接可不考慮落差,三、排水溝縱斷面圖繪制,縱斷面圖的繪制步驟選擇適當(dāng)?shù)目v橫比例尺繪制地面高程線；繪出日常水位

17、線H日；繪出溝底高程線（H日-h日或h通航養(yǎng)殖）；繪出最高水位線（溝底高程+h排澇或h滯澇） 若溝段需筑堤束水，則應(yīng)繪出堤頂高程線,三、排水溝縱斷面圖繪制,縱斷面圖的繪制步驟填寫(xiě)挖深、比降、沿溝匯入點(diǎn)水位、承泄區(qū)水位標(biāo)示沿溝匯入點(diǎn)位置、建筑物位置、類(lèi)型等,注意：（1）排水溝縱斷面圖上樁號(hào)從溝出口處起算（2）水位線和溝底高程線由右向左傾斜,某地夏季雨后地下水上升至地面，溝間地下水面線較平緩，接近四次拋物曲線。為控制地下

18、水位，開(kāi)挖排水明溝，溝深1.80m,溝中水深0.20m,地下不透水層埋深11.60m,土壤滲透系數(shù)k=0.50m/d,給水度μ=0.05，如果要求在雨后7天內(nèi)地下水位下降0.70m和0.90m時(shí)，問(wèn)排水溝的間距應(yīng)分別為多大?（排水溝溝底寬0.4m，邊坡系數(shù)m=1),作業(yè),結(jié) 束,,,,,,,毛渠、輸水壟溝兩用的田間渠系,輸水壟溝兩用的田間渠系,,,,,,,只設(shè)毛溝的田間排水網(wǎng),設(shè)有毛溝和小溝的田間排水,,,,,,“深溝密網(wǎng)“式布置示意圖

19、深度：0.3~0.4m或0.6~0.7m寬度：10~15cm,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,田埂,圍溝,豎溝,橫溝,壟溝,,,,,,,1——開(kāi)挖排水溝c以前Ⅰ-Ⅰ斷面處的排水過(guò)程線2——開(kāi)挖排水溝c以前Ⅰ-Ⅰ斷面處的排水過(guò)程線,,,,,江蘇、安徽地區(qū)最末一級(jí)固定排水溝規(guī)格,,,,,,,,,,,無(wú)排水溝,有排水溝,地下水位,時(shí)間,,,,,,,地面,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

20、,,,L,L’,,,,,D’,D,,,,,,,,,ΔH,,,,S,,,,,,,Δh,,,,,,,,,D,,S,,,,,,,ΔH,Δh,,,,,,,,,,防漬排水溝溝深與間距經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),,,,,,,脫鹽或防鹽堿地區(qū)的排水溝溝深與間距經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位m）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,h1,,,,,,,,,,,,,,h0,,,,H,,不透水層,土壤滲透系數(shù)為k,D,L,,t時(shí)段內(nèi)地下水位降低h0-h1求排水溝間距L,,,,,,,b,,,,

21、h,一般平原地區(qū)取值范圍： 干溝1/6000~1/20000 支溝1/4000~1/10000 斗溝1/2000~1/5000 農(nóng)溝1/1000~1/2000,土質(zhì)排水溝邊坡系數(shù)（P242 8-9),適用：開(kāi)挖深度不超過(guò)5m，水深不超過(guò)3m的土質(zhì)溝道。,排水溝允許不沖流速表（P242 8-8),通航要求的水深和底寬（P243 8-10）,,,,,,,,,排漬水位或