其他灌水技术分析.pptx
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1、第五章第五章 其他灌水技术其他灌水技术第一节地面灌水技术第一节地面灌水技术第二节农艺节水技术第二节农艺节水技术第三节水面抗蒸剂第三节水面抗蒸剂第四节渠道防渗技术第四节渠道防渗技术第一节地面灌水技术第一节地面灌水技术畦灌畦灌畦灌法,是用临时修筑的土埂将灌溉田块分隔成一系列的长方形田块,即灌水畦,又称畦田。灌水时,灌溉水从输水垄沟或直接从田间毛渠引入畦田后,在畦田田面上形成很薄的水层,沿畦长坡度方向均匀流动,在流动的过程中主要借重力作用及毛细管作用,以垂直下渗的方式逐渐湿润土壤的地面灌水方法。沟灌沟灌沟灌法是在作物种植行间开挖灌水沟,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土壤毛细管
2、作用从沟底和沟壁向周围渗透而湿润土壤的;与此同时,在沟底也有重力作用浸润土壤。淹灌淹灌灌法是先使灌溉水饱和士壤,然后在士壤表面建立并维持一定深度水层的地面灌水方法。它仅适用于水田,如水稻、水生蔬菜以及盐碱地的冲洗改良。1 1、畦畦田布置田布置(layout of border)(layout of border)畦畦田布置应主要依据地形条件,田布置应主要依据地形条件,并结合考虑耕作方向,应保证并结合考虑耕作方向,应保证畦畦田沿长边方向有一定的坡度。一田沿长边方向有一定的坡度。一般适宜的般适宜的畦畦田田面坡度为田田面坡度为0.001-0.001-0.003 0.003,最大可达,最大可达0.02
3、 0.02,但,但畦畦田田坡度过大,容易冲刷土壤,引发坡度过大,容易冲刷土壤,引发水土流失。水土流失。一、畦灌法一、畦灌法 border irrigation畦畦田布置形式田布置形式:顺坡顺坡畦畦灌:地面坡度较平缓,灌:地面坡度较平缓,畦畦田的长边方向与地面等高线垂直。田的长边方向与地面等高线垂直。横坡横坡畦畦灌:若土地平整较差,地面坡度较大时,为减缓灌:若土地平整较差,地面坡度较大时,为减缓畦畦田内地田内地面坡度,也可与地面等高线斜交或基本上与地面等高线平行。面坡度,也可与地面等高线斜交或基本上与地面等高线平行。2.畦田规格(size of border)(1)畦宽(border wide)
4、。畦宽主要取决于畦田的横向坡度、土壤性质和农业技术要求,以及农业机具的宽度。通常,畦宽多按当地农业机具宽度的整倍数确定,一般约2-4m。(2)畦长(border length)。应根据畦田纵坡、土壤质地及土壤透水性能、土地平整情况和农业技术条件等合理确定。畦田田面坡度大的畦长宜短;粘质士壤,土壤透水性能弱,畦长可以稍长。总之,畦田的长短,应要求畦田田面灌水均匀,并尽量使湿润士壤均匀,筑畦省工,畦埂少占地,便于农业机具工作和田间管理。若畦田过长,往往会使畦首、畦尾灌水很难一致,士壤湿润更不易均匀。(3)畦埂(border)。畦埂断面一般为三角形或梯形,畦埂高约0.2-0.25m,底宽0.4m 左
5、右,多泥沙引用浑水灌溉的地区应适当加大。5 畦灌法灌水技术要素主要指畦灌法灌水技术要素主要指畦长、畦宽、每米畦宽引用的入畦长、畦宽、每米畦宽引用的入畦流量(单宽流量)和放水时间等。畦流量(单宽流量)和放水时间等。(1)(1)渗入畦田内土壤中的水量达到渗入畦田内土壤中的水量达到计划灌水定划灌水定额时,畦田,畦田内各处内各处入渗水量达到计划灌水定额所需要的入渗时间:入渗水量达到计划灌水定额所需要的入渗时间:式中:式中:H Ht t为时间渗入土壤中的水量(为时间渗入土壤中的水量(mmmm),其值应为:),其值应为:H Ht t=M=M;M M为计划灌水定划灌水定额(mm)(mm);k k0 0为第一
6、个单位时间内的平均入渗速度为第一个单位时间内的平均入渗速度(mm(mmh)h);t tn n为畦田内各处入渗水量达到计划灌水定额所需要的为畦田内各处入渗水量达到计划灌水定额所需要的入渗时间入渗时间(h)(h);为土壤入渗指数。为土壤入渗指数。3 3、畦灌法、畦灌法 灌水技术灌水技术6 2)2)进入畦田的入畦田的总灌水量灌水量应与全畦与全畦长达到灌水定达到灌水定额所需要所需要的的水量相等。即水量相等。即 3.6 Q t=m b l3.6 Q t=m b l 则上式可改写上式可改写为:3.6 q t=m l 3.6 q t=m l 式中:式中:Q(LQ(Ls)s);q Lq L(sm)(sm);b
7、 b为畦宽为畦宽(m)(m);l l为畦长为畦长(m)(m);m m为灌水定额为灌水定额(m)(m);t t为畦首处畦口的供水时间为畦首处畦口的供水时间(h)(h),即,即 t t t tn n t tl l 式中:式中:t tl l为畦首处滞渗时间为畦首处滞渗时间(h)(h),即畦首停止供水后,畦首处,即畦首停止供水后,畦首处田面薄水层全部下渗入土壤内、田面已无明水层所需要的时间,田面薄水层全部下渗入土壤内、田面已无明水层所需要的时间,实际中实际中t tl l很小,可忽略不计;很小,可忽略不计;t tn n为畦田各处入渗水量达到计划为畦田各处入渗水量达到计划灌水定额所需要的时间灌水定额所需要
8、的时间(h)(h)。7 由由3.6 Q t=m b l 或或3.6 q t=m l即可计即可计算已知畦田规格情况下的入畦单宽流量。算已知畦田规格情况下的入畦单宽流量。或选定入畦单宽流量或选定入畦单宽流量q后,设计畦长和后,设计畦长和畦宽。畦宽。畦田灌水技术要素之间的关系见表。畦田灌水技术要素之间的关系见表。8 灌溉排水工程学灌溉排水工程学灌溉排水工程学灌溉排水工程学4 4、水平、水平畦畦灌法灌法(level block irrigation)(level block irrigation)。水平水平畦畦灌是在短时间内供水给大面积地块的一种新的地面灌水方法,也灌是在短时间内供水给大面积地块的一种
9、新的地面灌水方法,也是一种节约灌溉用水的先进灌水技术。是一种节约灌溉用水的先进灌水技术。水平水平畦畦灌的主要特点是灌的主要特点是:畦畦田地块非常平整,田地块非常平整,畦畦田田面各方向的坡度都很小田田面各方向的坡度都很小(=1/3000)(=1/3000)或为或为零,整个零,整个畦畦田田面可看作是水平田面。所以,水平田田面可看作是水平田面。所以,水平畦畦田上的薄层水流田上的薄层水流在田面的推进过程中,将不受在田面的推进过程中,将不受畦畦田田面坡度因素的影响,而只借助于田田面坡度因素的影响,而只借助于薄层水流沿薄层水流沿畦畦田流程水深变化所产生的水流压力向前推进田流程水深变化所产生的水流压力向前推
10、进;进入水平进入水平畦畦田的总流量很大,以便入田的总流量很大,以便入畦畦薄层水流能在短时间内迅速布薄层水流能在短时间内迅速布满整个畦田地块满整个畦田地块;进入水平进入水平畦畦田的薄层水流主要以重力作用、静态方式逐渐渗入到作物田的薄层水流主要以重力作用、静态方式逐渐渗入到作物根系土壤区内,而与一般根系土壤区内,而与一般畦畦灌和有坡块灌主要靠动态方式下渗不同,灌和有坡块灌主要靠动态方式下渗不同,故它的水流消退只有垂直消退过程,消退曲线为一条水平直线故它的水流消退只有垂直消退过程,消退曲线为一条水平直线;由于水平由于水平畦畦田首末两端地面高差很小或为零,所以对水平田首末两端地面高差很小或为零,所以对
11、水平畦畦田田面的田田面的平整程度要求很高,从而一般情况下,水平平整程度要求很高,从而一般情况下,水平畦畦田不会产生田面泄水流田不会产生田面泄水流失或出现失或出现畦畦田首端入渗水量不足及畦田末端发生深层渗漏现象,灌水田首端入渗水量不足及畦田末端发生深层渗漏现象,灌水均匀度高。在土壤入渗速度较低的土壤条件下,灌溉田间水利用率可均匀度高。在土壤入渗速度较低的土壤条件下,灌溉田间水利用率可达达98%98%以上。以上。5 5、块灌法、块灌法(block irrigation)(block irrigation)块灌灌水方法是以薄层水流向田间土壤表面输送,并主要以重力块灌灌水方法是以薄层水流向田间土壤表面
12、输送,并主要以重力作用湿润土壤,毛细管作用虽有,但不如重力作用大。因此,块灌法作用湿润土壤,毛细管作用虽有,但不如重力作用大。因此,块灌法仍归属于仍归属于畦畦灌法范畴。灌法范畴。但是,块灌法与但是,块灌法与畦畦灌法又有区别,其差异主要表现在块田与灌法又有区别,其差异主要表现在块田与畦畦田田的宽度相差甚大,从而导致土壤表面薄层水流的推进运动有显著不同。的宽度相差甚大,从而导致土壤表面薄层水流的推进运动有显著不同。块灌法入块田水流推进不仅有纵向流动,同时横向扩散也非常明显,块灌法入块田水流推进不仅有纵向流动,同时横向扩散也非常明显,块灌法的灌水技术必须考虑这种影响。而块灌法的灌水技术必须考虑这种影
13、响。而畦畦灌法,其灌法,其畦畦田宽度较小,田宽度较小,薄层水流沿薄层水流沿畦畦长方向的纵向推进是主流,横向扩散影响不明显,故一长方向的纵向推进是主流,横向扩散影响不明显,故一般都不考虑般都不考虑畦畦宽对入宽对入畦畦薄层水流可能产生的影响。薄层水流可能产生的影响。5m 5m 5m 块田块田块灌提高均匀度的措施:块灌提高均匀度的措施:大流量、快速推进、及时封口大流量、快速推进、及时封口11 6 6改进畦灌的灌水技术改进畦灌的灌水技术 可根据田间的实际灌水实验,如采用不同的单宽流量、可根据田间的实际灌水实验,如采用不同的单宽流量、不同的改水系数,来实际测定灌溉水的利用效率与灌水不同的改水系数,来实际
14、测定灌溉水的利用效率与灌水的均匀度;的均匀度;“三改三改”灌水技术灌水技术长畦改短畦长畦改短畦宽畦改窄畦宽畦改窄畦大畦改小畦大畦改小畦波涌灌法波涌灌法长畦分段短灌法长畦分段短灌法长畦分段短灌法长畦分段短灌法优点:节水省地适应性强经济便于田间操作13 沟灌法是在作沟灌法是在作物种植行间开挖灌水物种植行间开挖灌水沟,灌溉水由输水沟沟,灌溉水由输水沟或毛渠进入灌水沟后,或毛渠进入灌水沟后,在流动的过程中主要在流动的过程中主要借土壤毛细管作用从借土壤毛细管作用从沟底和沟壁向周围渗沟底和沟壁向周围渗透而湿润土壤的;因透而湿润土壤的;因此,沟灌法与畦灌法此,沟灌法与畦灌法相比较,更具有明显相比较,更具有明
15、显的优点。的优点。二沟灌法二沟灌法14 沟灌:沟灌:沟灌法适用于灌溉宽行距的中耕作物,如棉花、玉米和薯沟灌法适用于灌溉宽行距的中耕作物,如棉花、玉米和薯类和蔬菜等作物。类和蔬菜等作物。沟灌灌水后不会破坏作物根部附近的土壤结构,可以保持根部沟灌灌水后不会破坏作物根部附近的土壤结构,可以保持根部土壤疏松,通气良好;土壤疏松,通气良好;不会形成严重的田面土壤板结,能减少深层渗漏;不会形成严重的田面土壤板结,能减少深层渗漏;在多雨季节,还可以利用灌水沟汇集地面雨水,并起排水沟的在多雨季节,还可以利用灌水沟汇集地面雨水,并起排水沟的作用;作用;沟灌能减少作物植株之间的土壤蒸发损失,有利于土壤保墒;沟灌能
16、减少作物植株之间的土壤蒸发损失,有利于土壤保墒;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。著。但是劳动强度较大。但是劳动强度较大。二沟灌法二沟灌法15 沿灌水沟断面沿灌水沟断面不仅有下渗湿润土不仅有下渗湿润土壤,同时也有横向壤,同时也有横向入渗浸润。不同土入渗浸润。不同土质情况下灌水沟的质情况下灌水沟的间距和长度不同间距和长度不同1 1灌水沟的规格灌水沟的规格二沟灌法二沟灌法16 17 18 沟灌法的灌水技术主要是控制和掌握沟灌法的灌水技术主要是控制和掌握输入灌水沟的单沟流量与灌水沟输入灌水沟的单沟流量与灌水沟改改口长度。口
17、长度。一般可分两种情况:第一种情况是停水改一般可分两种情况:第一种情况是停水改口,沟内有存水;第二种情况是细流沟灌,口,沟内有存水;第二种情况是细流沟灌,即灌水停止后,沟内不存水。即灌水停止后,沟内不存水。2 2沟灌法灌水技术沟灌法灌水技术19 式中:式中:h h为沟中平均蓄水深度为沟中平均蓄水深度(m)(m);为灌水沟的间距为灌水沟的间距(m)(m);m m为灌水定额为灌水定额(m)(m);L L为沟长为沟长(m)(m);b b0 0为灌水沟中的平均水面宽度为灌水沟中的平均水面宽度(m)(m),b b0 0=b=b十十hh;b b为灌水沟的沟底宽度为灌水沟的沟底宽度(m)(m);为灌水沟的边
18、坡系数;为灌水沟的边坡系数;PoPo为在时间为在时间t t内灌水沟的平均有效湿润周长内灌水沟的平均有效湿润周长(m)(m);t t为灌水时间为灌水时间(h)(h);H Ht t 为为t t时间内的土壤平均入渗水量时间内的土壤平均入渗水量(m)(m)。对于第一种情况,封闭灌水沟各灌水技术要素之间有如下关对于第一种情况,封闭灌水沟各灌水技术要素之间有如下关系:系:(1)停水改口,沟内有存水:)停水改口,沟内有存水:a.计划灌水定额应等计划灌水定额应等于在于在t t时间内渗入土壤中的水量与灌水停止后在沟中存蓄的水量时间内渗入土壤中的水量与灌水停止后在沟中存蓄的水量之和。其计算式为:之和。其计算式为:
19、2 2沟灌法灌水技术沟灌法灌水技术20 b.封闭灌水沟的沟长与地面坡度及沟中水深的关系,封闭灌水沟的沟长与地面坡度及沟中水深的关系,用下述计算式表示用下述计算式表示:式中:式中:h h1 1为灌水停止时封闭灌水沟的沟首水深为灌水停止时封闭灌水沟的沟首水深(m)(m);h h2 2为灌为灌水停止时封闭灌水沟的沟尾水深水停止时封闭灌水沟的沟尾水深(m)(m);L L为沟长为沟长(m)(m);i i为灌为灌水沟的坡度。水沟的坡度。为了使土壤湿润均匀,上式中的为了使土壤湿润均匀,上式中的h h2 2-h-h1 1的差的差值应不超过值应不超过0.060.060.07m0.07m。如灌水沟的最小极限坡度。
20、如灌水沟的最小极限坡度为0.0020.002,则灌水沟的最小长度为,则灌水沟的最小长度为303035m35m。2 2沟灌法灌水技术沟灌法灌水技术21 c.当灌水沟的沟长与入沟流量为己知时,其灌水时间与其它灌当灌水沟的沟长与入沟流量为己知时,其灌水时间与其它灌水技术要素间的关系为水技术要素间的关系为:式中:式中:q为灌水沟流量为灌水沟流量(m3/h);其余符号意义同前。;其余符号意义同前。2 2沟灌法灌水技术沟灌法灌水技术22 qt=mal 为了保证沿灌水沟长度各点湿润土壤均匀,就必须控为了保证沿灌水沟长度各点湿润土壤均匀,就必须控制各点处的土壤入渗时间大致相等,也就是应严格控制沟制各点处的土壤
21、入渗时间大致相等,也就是应严格控制沟灌的灌水时间。在沟灌生产实践中,采用及时封沟改水的灌的灌水时间。在沟灌生产实践中,采用及时封沟改水的改水成数法。改水成数法。(2)灌水停止,沟内不存水)灌水停止,沟内不存水2 2沟灌法灌水技术沟灌法灌水技术23 涌流灌溉,是对地面沟、畦灌的发展,又称波涌灌溉或间涌流灌溉,是对地面沟、畦灌的发展,又称波涌灌溉或间歇灌溉。歇灌溉。涌流灌溉是把灌溉水断续性地按一定周期向灌水沟涌流灌溉是把灌溉水断续性地按一定周期向灌水沟(畦畦)供供水,它向灌水沟水,它向灌水沟(畦畦)供水不连续,灌溉水流也不是一次就推进供水不连续,灌溉水流也不是一次就推进到灌水沟到灌水沟(畦畦)末端
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