农田水利(大学期末复习资料

我国水资源分布的特点：①总量大，人均少②时间分布不均衡③空间分布不均衡④水土资源不匹配农田水利：为防治干旱、渍、涝和盐碱灾害，对农田实施灌溉、排水等人工措施的总称。

灌溉：按照作物生长的需要，利用水利工程设施将水送到田间，以补充农田水分的人工措施。

农田排水：将农田中过多的地面水、土壤水和地下水排除，改善土壤的水、肥、气、热关系，以利于作物生长的人工措施。

农田水利学：是一门研究利用灌溉排水工程措施来调节农田水分状况及改变和调节地区水情，以消除水旱灾害，合理而科学地利用水资源，为农业生产服务的科学。

灌溉分区:①常年灌溉带②不稳定灌溉带③水稻灌溉带农田水分状况：指农田地面水、土壤水和地下水的多少及其在时间上的变化。

土壤水：是地表水和地下水的过渡环节；存储的水随大气降水或灌溉补给增加；通过蒸发蒸腾的消耗而减少；在土壤中存储之外的剩余水经向下渗漏或形成地表径流而排出。

土壤水按其形态分：形式间并无严格的分界线，其所占的比例与土壤质地结构，有机质含量，温度有关1、汽态水：存在于土壤空隙中的水汽，利于微生物活动，数量少，忽略。

2、吸着水：①吸湿水：分子力、紧紧束缚在土粒表面、不能在重力和毛管力作用下移动、分子状态水（吸湿系数：吸湿水达到最大时的土壤含水率）②薄膜水：分子力、束缚在土粒表面、可沿表面移动但不能脱离土粒表面、液态水膜（最大分子持水率：膜状水达到最大时的土壤含水率）3、毛管水：在毛管作用下土壤中所能保持的水分,或在重力作用下不易排除的水分中超出吸着水的部分①上升毛管水：地下水沿土壤毛细管上升的水分②悬着毛管水：不受地下水补给时，上层土壤由于毛细管作用所能保持的地面渗入的水（土壤储存水的主要形式）4、重力水：土壤中超过田间持水率的那部分水；重力水以深层渗漏的形式进入更下的土层或地下水；旱地应避免深层渗漏，防止水的浪费和肥料的流失；水田保持适宜的深层渗漏是有益的，增加根部氧分，有利于根系发育田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土壤含水率。

在生产实践中常指灌水两天后土壤所能保持的含水率土壤水按其对作物的有效性分：无效水、有效水和过剩水（重力水）1）吸着水紧缚于土壤表面，低于吸着水的水分为无效水2）重力水在无地下水顶托的情况下，很快排出根系层；在地下水位高的地区，重力水停留在根系层内时，会影响土壤正常的通气状况，这部分水分有时称为过剩水3）在重力水和无效水之间的毛管水，容易为作物吸收利用，属于有效水4）一般常将田间持水率作为重力水和毛管水以及有效水分和过剩水分的分界线凋萎系数：当土壤含水率降低至吸湿系数的1.5－2.0倍时，就会使植物发生永久性凋萎现象，这时的含水率烘干测定法：1、仪器设备：土钻、铝盒（已知重量和编号）、烘箱、剖面刀和电子天平（或分析天平）2、操作步骤：仪器准备——取土——称重——烘干——称重——计算三水转化过程：（地面水、土壤水、地下水）（1）地下水位埋深较大:降雨（灌水）－地面水入渗－表层逐渐饱和—下层土壤含水量相加降雨停止后－超出田持的水在重力的作用下，向下移动，土壤水分再面分布（2）地下水位埋深较小:当地面水补给土壤的数量超过原地下水位以上土层的田间持水能力，造成地下水位上升农田水分状况的调节措施：1、水分过多：降雨量过多;河流湖泊水浸入农田;地形低洼，地下水位上升;过流不畅（涝害、渍害、洪灾）2、水分不足：降雨量不足;降雨形成的地表径流大量流失;土壤保水能力差水分大量渗漏;蒸发量大（干旱）3、调节措施：1）干旱——农田水分不足：①灌溉--主要措施②疏松土层--切断毛细管，减少土壤蒸发③地表覆盖--用麦桔、地膜覆盖阻止土壤蒸发④化学抗旱--减少叶面蒸腾2）涝害——降水过多，积水难排，造成灾害：①开挖排水河道，修建排涝闸、站等3）渍害——土壤长期过湿，危害作物生长：①开挖田间排水沟，防止过量灌溉等4）洪灾——河湖泛滥而形成的灾害：①整治排洪河道，兴算修水库，加固堤防等旱:农田水分不足，造成植物根系吸水不足以致破坏了植物体水分平衡和协调的现象涝:农田水分过多，如果是由于降雨过多，稻田淹水过深，造成农业欠收的现象渍:由于地下水位过高或土壤上层滞水，因而土壤过湿，影响作物生长发育，导致农作物减产或失收的现象洪:因河湖泛滥而形成的灾害农田水分消耗的主要途径：植株蒸腾、株间蒸发、深层渗漏植株蒸腾：指作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象（土壤水分—根系—叶片—大气）株间蒸发：指植株间土壤或田面的水分蒸发。

株间蒸发和植株蒸腾都受气象因素的影响，但蒸腾因植株的繁茂而加，株间蒸发因植株造成的地面覆盖率加大而减小。

（植株小—蒸发大、蒸腾小；植株大—蒸发小、蒸腾大）深层渗漏：旱田中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超过了田间持水量，向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象，一般容易造成水分养分的流失。

田间渗漏：水稻田的渗漏。

水稻田经常保持一定的水层，经常产生渗漏，且数量较大。

地下水位高且排水不畅，土壤中氧气不足，容易产生硫化氢、氧化亚铁等有毒物质，影响作物生长，造成作物减产。

稻田可以有适当的渗漏量，但不宜过大。

作物需水量：又叫腾发量，是腾发消耗的水量。

腾发：植株蒸腾和株间蒸发合称作物需水量的意义：①农业用水重要组成②国民经济中耗水最主要部分③灌排工程规划设计和管理的依据影响作物需水量的因素：①气象条件②土壤特性③作物特性④农业技术措施作物需水量的计算方法：1、直接法──田间试验直接测定，方法简易2、间接法──先计算参照作物需水量，再计算实际需水量，理论上较完备直接计算需水量的方法：（直接法）原理：选择几个影响作物需水量的主要因素，再根据试验观测资料分析这些主要因素与作物需水量之间存在的数量关系，最后归纳成某种形式的经验公式，得出经验公式：1、以水面蒸发为参数的需水系数法（a值法或蒸发皿法）2、以产量为参数的需水系数法(简称“k值法”)3、以多种因素为参数的经验公式：水面蒸发＋产量水面蒸发＋土壤含水率等通过潜在腾发量计算作物需水量的方法：（间接法）原理：先计算参照作物需水量，再计算实际需水量1、参照作物需水量ET0：是指土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔矮草地上的蒸发量，一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量而言。

主要受气象因素有关。

参照作物是全球统一的，因此ET0的计算只与气象因素有关，它反映了不同地区、不同时期大气蒸发能力的影响。

2、计算参照(潜在)腾发量的方法：（彭曼公式）3、实际需水量的计算灌溉系统：是指从水源取水、通过渠道（管道）及其附属建筑物（管件）向农田供水、经由田间工程进行农田灌水的工程系统（水源工程、输配水工程、田间工程）灌溉水源：是指天然资源中可用于灌溉的水体，有地面水和地下水两种形式，地面水是主要形式。

①地面水：包括河川、湖泊径流、以及在汇流过程中拦蓄起来的地面径流。

②地下水：一般是指潜水和层间水，潜水又称浅层地下水，补给来源为大气降雨，埋藏较浅，便于开采地下水资源类型与特点：①地下水：埋藏在地面以下的地层裂隙、孔洞等孔隙中的重力水②含水层：蓄积地下水的上述土层和岩层③不透水层：由粘性土质或整块岩石构成地下水不容易通过的岩层（不透水层和含水层都不是绝对的，而是相对的）地下水分为：①孔隙水（潜水、层间水）②裂隙水③溶洞水孔隙水：存在于松散岩层孔隙中的地下水，分为潜水和层间水潜水：地表以下第一个稳定的隔水层以上含水层中的地下水。

特点：①具有自由水面，主要补给来源大气降水②也可地表水补给，水位、水量取决气候条件和水文状况③雨季潜水位上升，旱季潜水位下降④潜水位的埋藏分布与补给区是基本一致的层间水：埋藏于两个隔水层之间的地下水，分无压层间水和有压层间水无压层间水：在两个隔水层之间的含水层内，如重力水未完全充满，地下水仍具有与潜水相通的自由水面，地下水的运动性质与潜水完全相同有压层间水：在含水层完全充满水，并在压力水头作用下，使上下隔水层都承受压力的层间水压力水头取决于补给区的地面高程与排泄区的高程裂隙水：地壳上坚硬的岩层亦称基岩，基岩在其发育的过程中由于风化作用、构造作用或成岩作用形成了纵横交错的裂隙，贮存和运动在基岩裂隙中的地下水称裂隙水。

裂隙水可能是有压的承压水，也可能是无压的潜水，这主要视补给、排泄条件和岩层的构造而定溶洞水：由于水的作用，使石灰岩，白云岩等可溶性岩层受到侵蚀，并溶蚀成宽大的裂隙和体积不等的洞穴。

埋藏在这些洞穴中的水，叫做溶洞水。

溶洞水有承压的，也有无压的，它多数受大气降水补给，因而其水量大小随季节而变。

（裂隙水和溶洞水是岩石地层地下水源的主要形式）地下水分布：①山前冲积洪积扇和平原地区—潜水和承压水②山区、基岩裸露—裂隙水和洞溶水③山区丘陵及黄土塬边沟谷处—泉泉：分上升泉和下降泉；排泄承压水水流具有一定压力能自动喷出者称为上升泉；排泄潜水者称为下降泉地表取水工程：1、无坝取水方式：水位、流量满足灌溉要求特点：引水口一般距灌区较远，引水干渠常有可能遇到难工险段组成：进水闸、冲沙闸和导流堤2、有坝取水方式：河流水源虽较丰富，但水位较低特点：引水口距灌区较近，可缩短干渠线路长度，减少工程量，便于枯水期引水，增加了拦河坝工程组成：拦河坝（闸）、进水闸、冲沙闸及防洪堤3、抽水取水方式：河流水量比较丰富，但灌区位置较高，修建其他自流引水工程困难或不经济时特点：干渠工程量小，但增加了机电设备和年管理费4、水库取水方式：河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时，必须在河流的适当地点修建水库进行径流调节特点：充分利用河流水资源，利用率高于其他取水方式；工程较大，且有相应的库区淹没损失地下取水工程：1、垂直取水工程（管井、筒井）2、水平取水工程（坎儿井、卧管井）3、双向取水工程（辐射井）灌溉设计保证率：指灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的机率，一般以正常供水的年数或供水不破坏的年数占总年数的百分数表示抗旱天数：是指灌溉设施在无降雨情况下能满足作物需水要求的天数；它反映了灌溉设施的抗旱能力，是溉设计标准的一种表达方式；我国小型灌区和农田基本建设规划设计，多以抗旱天数作为设计标准。

灌水方法的分类：1、全面灌溉:①地面灌溉（畦灌、沟灌、漫灌、淹灌）②喷灌2、局部灌溉:①滴管②微喷灌（是否湿润整个农田、水输送到田间的方式、湿润土壤的方式）地面灌溉：水从地表面进入田间并借重力和毛细管作用浸润土壤的灌水方法，或称为重力灌水法。

畦灌：用田埂将灌溉土地分成一系列小畦；将水引入畦田后，在畦田上形成很薄的水层，沿畦长方向流动，借重力湿润土壤。

畦田规格和畦单宽流量应根据地面坡度、土壤透水性能等确定。

坡度大、透水弱——畦田长、单宽可以小些；坡度小、透水强——畦田短、单宽大畦灌的优点：技术简单，投资较少。

畦灌的缺点：土壤易板结；容易引起冲刷；灌水不均匀；费水畦灌的适用条件：水量充足；密植作物（小麦、谷子）、牧草、某些蔬菜沟灌：在作物间开挖灌水沟，水从输水沟进入灌水沟后，主要靠毛细管作用湿润土壤。