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1、1灌溉排水新技术百问百答（第三期）第 3 章 节水灌溉技术本章主要介绍各种节水灌溉技术的特点、适用条件以及节水灌溉工程规划设计内容和方法。因本章内容较多，分为两期进行辅导，其中第三期对应教材的 3.13.4 节，第四期对应教材的 3.53.9 节。19、如何理解节水灌溉的内涵？节水灌溉是根据供水条件和作物需水规律，采用各种方法和措施，提高自然降水和灌溉水的利用率和利用效率，获取农业最佳经济效益、社会效益和生态环境效益。灌溉水从水源到田间的各个环节都存在水量无益损耗，凡在这些环节中能够减少水量损耗、提高灌溉水利用率的各种措施，均属于节水灌溉范畴。由于灌溉是补充天然降水的不足从而使作物高产，节约用
2、水当然应考虑提高天然降水的利用率。因此，把“节水灌溉”仅仅理解为节约灌溉用水是不全面的，广义的节水灌溉内涵不仅包括灌溉过程中的节水工程措施，还包括与灌溉密切相关、提高农业用水效率的其它措施，如雨水集蓄、非充分灌溉、水资源优化管理技术等。本章主要介绍节水灌溉工程措施。节水灌溉不是无水灌溉的旱地农业的问题，也不是仅能维持作物生命的临时性抗旱灌溉，它是用尽可能少的灌溉水投入，取得尽2可能多的农作物产出的一种灌溉模式，因此节水灌溉仍然是遵循农作物生长发育需水机制进行的适时灌溉，又是将各种水损失降低到最低限度的适量灌溉。节水灌溉是科学技术进步的产物，带有节水与高产、高效的双重要求。节水型灌溉农业绝不要求
3、回到不要灌溉水的农业，而是最大限度将无效水和浪费水量降低到最少的农业，也是最大限度提高单位灌溉水量产出的农业。20、渠道防渗工程措施有哪几类？衬砌技术有哪几种，各有何特点？渠道防渗工程措施的种类很多，按防渗材料分，渠道防渗有土料、水泥土、石料、膜料、混凝土和沥青混凝土等类，但就其防渗特点而言, 可以分为三大类: 第一类是在渠床上加做防渗层(衬砌护面)；第二类是改变渠床土壤的渗漏性能；第三类是新的防渗渠槽结构形式。衬砌护面常用类型有以下几种：（1）土料类护面防渗土料类护面防渗是指用压实素土、粘砂混合土、灰土、三合土、四合土等土料进行渠槽护面防渗而言。通常利用土料类护面防渗能就地取材，造价低，施工
4、简便。土料类护面防渗效果(允许最大渗漏量)为 0.070.17 m3/(m2d)，使用年限为 525 年。（2）水泥土护面防渗水泥土是一种性能较好而且比较价廉的新型地方性建筑材料。它主要由土料、水泥和水等原料按一定比例配合拌匀后，在渠槽表面铺衬，并经过压实和养护之后而形成的防渗护面。水泥土护面防渗具有一定的强度和耐久性，可就地取材，施工也较容易，造价较低，但抗冻性较差。适用于气候温暖、且渠道附近有壤土和砂壤土的地区，其防渗效果(即允许最大渗漏水量)为 0.060.17 m3/(m2d)，3使用年限为 830 年。（3）砌石护面防渗砌石护面防渗是指用料石、块石、卵石、石板等进行浆砌，或用卵石进行
5、干砌挂淤等作为渠道护面而进行防渗的技术。石料衬砌渠道抗冻、抗冲、抗磨及抗腐蚀性能好，施工简易，耐久性强，能适应渠道流速大，推移质多，气候严寒等特点，适用于石料资源丰富，能就地取材的地区，以及有抗冻和抗冲要求的渠道。砌石防渗一般均可减少渠道渗漏量 7080。浆砌石防渗效果大致为0.090.25m3/(m2d)，干砌卵石挂淤的防渗效果为 0.200.40m3/(m2d)，使用年限约为 2540 年。（4）膜料防渗渠道护面衬砌膜料防渗渠道护面主要采用塑料薄膜和沥青玻璃毡等材料衬砌。目前我国用于渠道防渗的塑料薄膜材料主要有：聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE) 和线性低密度聚乙烯(LLDPE)薄膜。采用
6、塑料薄膜衬砌渠槽防渗，其防渗能力强，质轻，运输便利，有较高的抗冻性和抗热性，并具有良好的柔性和延伸性，施工技术简单，群众容易掌握。若用土保护层时，造价较低，一般仅为混凝土防渗渠道的 1/31/4 ，但占地多，允许流速小，适用于中、小型低流速渠道防渗；若用刚性保护层时，造价较高，可用于大、中型渠道防渗。采用塑料薄膜衬砌渠槽防渗，可减少渗漏量 8090，防渗效果为 0.040.08 m3/(m2d)，使用年限约 2030 年，其渠道糙率为 0.020.025。（5）混凝土衬砌渠道防渗混凝土衬砌渠道，防渗性能好，防渗效果为 0.040.14 m3/(m2d)，减少渗漏水量可达 8095，使用年限 3
7、050 年，糙率小，抗冲性能好，能耐高流速。在地形坡度较陡地区可节省连接建筑物，缩小渠道断面，减少土方工程量和占地面积，强度高，耐久性强，便4于管理；对各种地形、气候和运行条件的大、中、小型渠道都能适用。（6）沥青混凝土防渗沥青混凝土防渗能力强，适应变形能力较好，造价与混凝土相近。一般适用于冻胀性土基，且附近有沥青料源的渠道。其防渗效果好，为 0.040.14 m3/(m2d)，使用年限 2030 年。21、如何防止渠道冻胀？在寒冷地区气温降至 0以下时，常因渠床土壤水分冻结，土体膨胀而使防渗体受到冻胀破坏。为此，必须采取一定的防治冻胀措施。造成渠道冻胀的基本因素是水和温度。为防止冻胀，应尽量
8、避免冬季输水。防治冻胀有两种基本途径：一是抵抗冻胀破坏，消除冻胀引起的结构变形；另一种是设法适应或减缩冻胀所产生的结构变形。在我国当前的条件下，为了节省费用应以采取第二种途径为主，并根据渠道冻胀规律因地制宜制定不同的防治措施。常用的渠道防治冻胀措施，主要有以下几种：（1）降低渠基土壤水分，防止冻结过程的水分转移降低渠基土壤水分的主要措施有：修建填方渠道或暗渠；排除渠堤顶面的雨雪水，降低渠道两侧地段的地下水位；处理好工作缝和伸缩缝，防止渠水渗入渠基；渠岸植树，通过生物排水降低渠基土壤水分。（2）采用有利于防治冻胀的衬砌结构形式及防渗材料：为适应冻胀变形，采用沥青混凝土衬砌或采用沥青玻璃纤维布油毡
9、、塑料薄膜与混凝土预制板两种材料复合衬砌结构形式。在石料丰富地区，可采用砌厚不小于 30cm 的砌石结构。在地下水较深地区，小型渠道可用“U”型或弧形渠道断面。5（3）采用砂砾料换填：对混凝土、沥青混凝土和砌石防渗渠道，当冻胀量较大时，可采用以砂砾料换填渠基的措施。（4）铺设保温层：在防渗层下铺设保温层，也是一种效果显著的防冻胀措施，保温层厚度按渠道防渗工程技术规范SL18-91 的要求确定。22、低压管道输水系统由哪几部分组成？低压管道输水灌溉系统组成可分为以下几个部分。（1）水源与取水工程管道输水灌溉系统的水源有井、泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水库等。水质应符合农田灌溉用水标准，且不含有大量
10、杂草、泥沙等杂物。井灌区取水部分除选择适宜机泵外，还应安装压力表及水表，并建管理房。而在自压灌区或大中型提水灌区的取水工程还应设置进水闸、分水闸、拦污栅、沉淀池和水质净化处理设施及量水建筑物。（2）输水配水管网系统输配水管网系统是指管道输水灌溉系统中的各级管道、分水设施、保护装置和其他附属设施。在面积较大的灌区，管网可由干管、分干管、支管、分支管等多级管道组成。（3）给配水装置一般称出水装置或出水口，主要作用是由地下输水管道向田间沟、畦配水，如果出水口能连接下一级田间移动管道的话，则称为给水栓。可以连接地面移动配水管道和多孔闸管系统。（4）保护设备保护设备主要指调压或进排气阀等，为防止水泵突然
11、关闭或其它事故产生的水锤，导致管道产生负压而变形、弯曲、破裂、吸扁等，在管道系统首部或适当位置安装保护设备。623、如何进行低压管道系统的规划布置？（1）规划原则应准确掌握规划区自然地理、水文气象、水文地质、表层土壤、工程现状、农业生产、社会经济以及地形等资料。规划应在当地农业区划和地下水资源评价基础上进行；应与农田水利基本建设总体规划相适应，做到因地制宜、统筹兼顾，全面规划、分期实施。规划中应进行多方案的技术经济比较，达到投资省、效益高、节水、节能、省地及便于管理的目标。在进行技术经济比较时，宜以年费用最小为主要依据选定规划方案。（2）根据当地资料确定合理的管灌畦沟灌水技术要素。（3）管道系
12、统布置管网布置形式根据水源位置、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向等条件，有树枝状或环状两大类，常见有以下几种形式。若水源(机井)位于田块一侧，常用“ 一”字形、 “T”形和“L”形三种形式。这三种形式适用井的出水量 2040 m3/h，控制面积6.710hm2，田块的长宽比(l/b) 不大于 30。若水源（机井）位于田块中心，常采用“H”型或环形。这两种形式适用于井出水量 4060m3/h，控制面积 6.710 hm2，田块的长宽比(l/b)2。当长宽比大于 2 时，采用长“一”字形布置。若水源位于田块一侧，控制面积较大成近似方形地块，作物种植方向与灌水方向不同时，可布置成梳齿形、鱼
13、骨形两种形式。这些布置形式适用出水量 60100m3/h，控制面积 1020hm2，田块的长宽比(l/b)1 的情况。在管道系统布置时，应注意以下原则：管道系统尽量采用单井管道系统，因这种布置形式输水距离短，7总流量小，没有井泵之间的干扰等，投资和运行费都是最经济的。但是若单井出流量小于入畦流量，则应采用多井汇流管道系统。管道级数，应根据系统灌溉面积(或流量)和经济条件等因素确定。对旱作物区，当系统流量小于 30m3/h 时，可采用一级固定管道；系统流量在 3060m3/h 时，可采用干管输水、支管配水两级固定管道；系统流量大于 60m3/h 时，可采用两级或多级固定管道。对于渗透性强的砂质土
14、灌区，末级还应增设地面移动管，以提高田间水利用率。管道布置应力求总长度短、管线平直、减少折点和起伏。支管走向宜平行作物种植行；支管适宜间距为 50150m，单向浇地时取较小值，双向浇地时取较大值。给水栓(或出水口)应按灌溉面积均衡布设。给水栓( 或出水口) 间距一般取 12 倍畦长(50l00m)；对于大田作物，单口灌溉面积控制在 0.250.6hm2，单向浇地取小值，双向浇地取大值，菜区可适当加密。24、低压管道灌溉系统的附属设备有哪些？附属设备是指能使管道安全、正常运行并实施科学管理的装置，主要有给水装置和保护装置。给水装置给水装置是低压输水管道的主要田间灌水装置。给水装置形式较多，目前常
15、用的有螺杆压盖型、丝盖型、提拉型等。从材质上分两类，一类为金属件、一类为塑料件。从用途上也可分两类，一类是直接向土渠供水，称出水口，另一类是可以按下级软管或闸管系统，称为给水栓。给水装置应尽量满足以下条件：结构简单，坚固耐用；密封性能好，关闭时不渗不漏；水力性能好，局部水头损失小；整体性好，开关方便，易于装卸；功能多，除供水外，尽可能具有进排气、消除水锈、真空等功能，以保证管路安全运行；造价8低。管道保护装置为确保管道系统可靠运行和长期正常工作，管道系统必须安装保护装置。保护装置包括进气装置、排气装置、过压保护装置和调压装置。进、排气装置：为防止停泵时管道系统中的水流倒流入井中致使管内出现负压
16、现象，以及在运行中大量空气集聚在管中产生气堵现象，应在管道系统首部安装必要的进、排气装置。常用的进、排气装置有球阀型进排气阀、平板型进排气阀、活塞式进排气阀。压力保护装置：当管道发生堵塞或未及时开启出水口时，会使管道内水压力猛增，从而造成管道系统破坏。为了防止此类事故的发生，在管道系统中必须安装压力保护装置。常用的压力保护装置有水泵塔、调压井和集进气、排气和限压于一体的三用阀等。25、低压管道灌溉系统的水力计算包括哪些内容？（1）设计流量的确定：首先确定系统的设计流量，然后根据不同的布置形式和轮灌方式确定各级管道的流量。灌溉系统设计流量 TtmAQ01.式中： Q0为灌溉系统设计流量(m 3h)； 为控制性作物种植比例；m为灌水定额（m 3/hm2）； A为灌溉系统设计灌溉面积(m 2)； 为灌溉水利用系数，一般在0.8以上； t为日工作小时数(h/
