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1、灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第一讲第一讲闫玉民第一章 水分与作物水分与作物一、作物对水分状况的要求1、水对作物的生理作用水对作物的生理作用主要表现在以下几个方面： 水是作物细胞原生质的重要组成部分原生质是细胞的主体，很多生理过程都在原生质中进行。在正常情况下，原生质内含水量为80%以上。如果水分不足，原生质内的生理活动便会减弱，甚至停止。水是光合作用的重要原料在光合作用中,水是不可缺少的原料,水分不足,就会使光合作用受到抑制。 水是一切生化反应的介质各种有机质的合成与分解也必须以水为介质,在水的参与下才能进行。 水是养分溶解和输送的载体作物所需的矿质养分必须溶解于水中才能被利用;各种有机质也
2、只有溶于水才能输送至植物的各个部位。 水可使作物保持一定的形态 作物体内水分充足时，细胞常保持数个大气压的膨压，以维持细胞及作物的形态，使正常的生长，生理活动得以进行。2、水对作物的生态作用水对作物的生态作用，主要表现在以下五个方面：水分可以调节土壤空气在一定土壤中，土壤水分与土壤空气共同占有土壤孔隙，水多则气少，水少则气多，二者互为消长。水分能够调节土壤温度水的热容量和水的导热率比空气大得多。为了调节农田土壤温度或稻田水温，常常通过调控土壤水的含量来解决。水分可以调节土壤肥力养分的吸收和转化，都是以一定的水分条件为基础的，土壤水分的多少直接影响土壤肥力状况。水分能够改善农田小气候通过合理的灌
3、排措施，不仅可以调节土壤温度而且也可以调节农田内部一定空气层的气温，空气湿度等因素。当农田水分多时，蒸发蒸腾强烈，空气湿度就高，气温就低；反之亦然。水分可提高耕作质量和效率旱田土壤含水量适宜，土壤的物理机械性介于粘结性与可塑性之间时，耕作质量和效率最佳；水稻田泡田以及边耕边放水的方法，也是通过调节水分来满足耕作要求的措施。3、衡量作物蒸腾的强弱有三个指标:蒸腾速率 是指作物在一定时间内单位叶面面积蒸腾的水量，一般用每小时每平方分米叶面蒸腾水量的克数表示。 蒸腾系数 作物制造每克干物质所需要的水的克数，通常在100500之间。 蒸腾效率 作物每消耗一千克水所形成的干物质的克数，通常在210之间。
4、二、土壤水分运动的基本理论.1、土壤水分状况土壤中水分分为气态气态和液态液态两种，气态水分难以被作物吸收，能够被作物吸收的主要是液态水，根据作用力的类型和被作物利用的难易程度，通常把土壤水中的液态水划分为以下几种类型： 吸湿水与膜状水 吸湿水：又称紧束缚水，是在分子引力作用下，干燥土粒从土壤空气中吸附的气态水分。 膜状水：又称松束缚水，当吸湿水达到最大量之后，在吸湿水层的外面形成膜态的液态水叫膜状水。 毛管水：受毛管力作用,被吸附于土壤细小孔隙中的水称为毛管水.它又可以分为以下两种：毛管悬着水：若地形部位较高，地下水埋藏较深，降雨和灌溉后借助毛管力而保持在上层土壤中的水分。毛管上升水：如果地下
5、水埋藏较浅，在毛管力作用下上升至根区的水称为毛管上升水。 重力水：当土壤含水量达到毛管悬着水的最大含量时，多余水分由于不能为毛管力所保持，在重力作用下，沿着土壤中大孔隙向下渗透至根区以下，这部分水叫做重力水。2、几个重要的土壤水分常数和土壤含水量的表示方法常用的土壤水分常数有以下几种：常用的土壤水分常数有以下几种： 最大分子持水量：当膜状水达到最大数量时的土壤含水量称为最大分子持水量。 田间持水量：当毛管悬着水达到最大数量时的土壤含水量称为田间持水量。 毛管持水量：当毛管上升水达到最大数量时的土壤含水量称为毛管持水量。 饱和含水量：当土壤全部孔隙被水分所充满时，土壤便处于水分饱和状态，这时土壤
6、的含水量称为饱和含水量或全持水量。 凋萎系数：当土壤含水量降至一定程度时，由于植物的吸水力小于土壤的持水力，植物便因水分亏缺而发生永久性凋萎，此时的土壤含水量称做凋萎系数，也叫永久凋萎含水量。土壤含水量表示方法土壤含水量表示方法土壤含水量表示方法有以下几种：以重量百分数表示土壤含水量 土壤含水量以土壤中所含水分重量占烘干土重的百分数表示;以容积百分数表示土壤含水量 土壤含水量以土壤水分容积占单位土壤容积的百分数表示;以水层厚度表示土壤含水量 将一定深度土层中的含水量换算成水层深度的mm表示;相对含水量 将土壤含水量换算成占田间持水量或全蓄水量的百分数,以表示土壤水的相对含量.3、土壤水分运动的
7、基本方程:在质量守恒定律基础上运用运动方程和连续方程建立了描述土壤水分运动的基本方程：式中，称为扩散度，表示单位含水率梯度下通过单位面积的土壤水流量，其值为土壤含水率的函数；K()称为水力传导度，其物理意义与渗透系数相近。由于土壤含水率与土壤压力水头之间存在着函数关系，渗透系数K也可以写成压力水头（非饱和土壤中的为负值）的函数，因此，土壤水运动基本方程也可以写成另一种以为变量的形式。式中，表示压力水头减小一个单位时，自单位体积土壤中所能释放出来的水的体积，被称为土壤的容水度。上述基本方程配以一定的定解条件，可解决灌溉排水中的实际问题。例如入渗条件下土壤水分运动和蒸发条件下土壤水分运动。灌溉排水
8、新技术灌溉排水新技术 第二讲第二讲闫玉民第二章 作物水分生产函数一、作物水分生产函数概念农业生产的本质就是如何充分利用自然资源,物质资源和劳动资源，获得尽可能多的产出,以满足人类需要。一般情况下，生产资源投入数量不同,所能获得的产出数量也就不同。反映这种投入与产出之间技术经济数量关系的函数称为生产函数。影响作物产量的因素分为可控因素(如水量,种子,肥料等)和不可控因素(如气候)。在研究作物与水分生产关系时，主要探求可控制且数量有限的水分施加量与产量之间的函数关系，对于不能控制的和供应数量变化的另外一些因素，一般视为固定因素,构成单因子的水分生产函数。作物产量与水分因子之间的数学关系称为作物水分
9、生产函数。水分作为生产函数的自变量一般用三种指标表示：灌水量，实际腾发量，土壤含水量表示因变量产量的指标也有三种:单位面积产量，平均产量，边际产量 因变量的确定因变量只有一个,即产量。按经济目标不同，产量可以是果实，根茎或整个地上部分。产量可以表示成绝对值，亦可取相对值如实际产量与最高产量的比值。自变量的确定为了方便，现有的作物水分生产函数模型多以腾发量或其相对值作为自变量。许多学者，都对腾发量ET与产量之间的关系进行过研究，文字教材图2-1至图2-3列举了这方面一些结果，同学们可参考。二、按总量计算的作物水分生产函数这种函数是在供水受限制的条件下，可以按全生育期内总供水量满足作物最大需水量程
10、度及其对最终产量的影响来确定的。这种生产函数通常是以产量反应系数解释相对产量的下降与全生育期相对腾发量差额之间的关系，因此可简称为值法。三、分阶段考虑的作物水分生产函数上面介绍的按总量计算的作物水分生产函数，不能反映不同阶段多次缺水对作物产量的影响。因此，许多学者相继研究了分阶段考虑的作物水分生产函数模型。按阶段缺水效应的综合方式不同,可将生产函数模型分为下列三种：（1） 加法模型这种模型不考虑各阶段之间缺水对产量影响，同时认为各阶段的缺水效应可简单地叠加。例如，斯梯瓦尔特提出的模型。该模型考虑了各阶段不同水平缺水对总产量的影响,使用也较简单。但是，它将各阶段缺水对产量的影响孤立起来，并简单地
11、叠加，显然不够合理，在干旱地区是否适用，须根据当地情况分析评价或用实验资料进行验证与改进。（2） 相乘函数模型这种模型以乘法形式反映各阶段缺水效应之间的联系。这样，每一阶段的缺水不仅影响本阶段，还对以后的阶段产生影响。若其中某一阶段严重缺水，相对腾发量接近于零，则最后形成的产量亦接近于零。这一概念符合干旱，半干旱地区的籽实或块根为产量的作物情况。在相乘模型中，詹森(Jensen)公式最为典型，它是用各阶段相对腾发量来计算相对产量。该模型在我国应用较多,原武汉水利电力大学,中国农科院等多家单位对此进行了研究,相关成果见文字教材第二章第二节表2-2. 综合模型它是由加法与乘法两类模型式综合而成，也
12、可看成是加法模型的改进。保加利亚学者提出用三项积和式建立产量增值与阶段供水的函数关系。该函数的优点是采用了灌溉定额来反映供水的充分程度，其资料容易获得，但是，公式过于复杂，而且未发现有更多的试验验证资料。以上各模型中符号的物理意义见文字教材第二章第二节。四、灌溉供水准则作物水分生产函数为确定灌溉供水准则提供了有力的基础。为了便于说明，我们选择以供水量为自变量的模型进行讨论。投入水量与作物产量之间存在一定的关系，可写成函数。从生产函数还可得到边际产量。为了说明他们之间的相互关系,我们结合下图予以描述。大量的灌溉试验证明了作物产量和投入水量的关系曲线如图中上半部分所示,图中的下半部分为供水效率,边
13、际产量与投入水量的关系曲线.从图中我们可以看出他们之间的关系,存在着三个明显的变化阶段,图中在阶段1内作物产量与投入水量的关系近似直线,产量随投入水量的增加而增加,阶段2内产量随投入水量的增加也呈增加趋势,但其增加幅度较阶段1有明显的降低,阶段3内作物产量随投入水量的增加而减少,水量投入越多减产幅度越大。另外,第一阶段中,供水效率随增加而增大.边际产量总是大于平均产量,至阶段末,两者才相等,也就是此阶段产量增加的幅度大于投入量的增加幅度.因此,只要供水条件允许,就不应对供水量限制,而应以获得最大产量为追求目标。第二阶段是从平均产量最高点到总产量最高点的阶段.其特点是边际产量低于平均产量,即产量
14、增加幅度小于水的投入量增加幅度.因此,出现了“报酬递减”规律,水量投入仍可继续增高,直至边际产量为零时,产量达到最高。第三阶段为边际产量转为负值阶段,投入的水越多越减产.显然这是不合理阶段。如果以获得最高产量为目标，则应根据第二阶段末对应的值确定灌溉供水准则，如果以获得最高的供水效率为目标,则应根据第二阶段初对应的值确定灌溉供水准则。显然，这两种目标不可能同时达到。由于我国幅员辽阔，各地自然条件不同，应根据具体情况确定灌溉供水准则，这也是在试验基础上确定出作物水分生产函数的原因。五、灌溉制度概括的讲灌溉制度是指一种科学的灌水方案,它包括灌水次数,灌水日期,灌水定额和灌溉定额。灌水定额和灌溉定额
15、灌水定额是指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和，叫灌溉定额。通常用以下三种方法和途径确定灌溉制度： 总结群众丰富灌水经验 根据灌溉试验资料制定灌溉制度 按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度该方法理论基础是水量平衡原理为了加深对此平衡方程的理解,我们结合下图来说明式中各符号的物理意义。图中将计划湿润层厚度H视为一平衡体,从图中可以看出,P0,M,K,Wr为平衡体水量补给项;ET为消耗项.其中P0为计算时段内保存在平衡体内的有效降雨量,M为灌溉水量,K为地下水补给量,Wr为由于计划湿润增加而增加的土壤含水量.ET为计算时段内的作物田间需水量。使用水量平衡原理方法确定灌溉制度,可采用列表
16、法或图解法逐时段进行推求,详细过程可参见文字教材第二章第三节有关内容。上述三种方法各有其优缺点,实际应用中要酌情考虑,有条件时可将三种方法结合使用.灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第三讲第三讲闫玉民第三章节水灌溉技术节水灌溉技术 本章重点：本章重点：1、渠道防渗技术；2、低压管道输水灌溉规划设计；3、喷灌规划设计内容与方法。一、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的无益损耗，凡是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
17、属于节水灌溉范畴。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。二、节水灌溉的主要技术措施节水灌溉的技术措施很多,按其性质不同分为以下三类：(1)减少输水损失的措施这一环节的节水措施主要包括渠系配套和渠道衬砌防渗措施。(2)节水型灌水方法节水型灌水方法主要有:喷灌,微灌,渗灌和改进的地面灌溉等技术。水稻节水灌溉常用的技术主要包括:湿润灌溉,薄露灌溉,“薄,浅,湿,晒”等灌溉技术。(3)提高节水灌溉管理技术节水灌溉管理技术,是指根据作物的需水规律,控制和调配
18、水源,以最大限度地满足作物对水分的需求,实现区域效益最佳的农田水分调控管理技术。三、渠道防渗的作用1、节水：未经衬砌的渠道，渗漏损失量很大，一般占总灌溉引水量的一半，进行渠道防渗能充分发挥水资源的效益，挖掘灌区已有水源的节水潜力，并可扩大灌溉面积。2、提高输水能力：渠道防渗后，渠床糙率显著降低，渠中流速加大，因而输水能力明显提高，一般渠道采取防渗措施后其输水能力提高30%以上。同时，渠道断面和建筑物尺寸相对可以缩小，减少了工程量，节约了投资，还提高了渠道的防冲能力，减少了渠道淤积。3、降低地下水位,改良盐碱地： 渠道长期大量渗漏，会引起灌区地下水位上升。而渠道防渗后，则可使灌区地下水位，特别是
19、沿渠道两侧的地下水位显著降低，有利于改良盐碱地和沼泽地。4、有利于渠道的安全运用： 采取防渗措施后，可以提高渠床的稳定性，防止渠道滑坡，坍塌变形和溃决等事故的发生。渠道防渗还可以防止渠床长草，减少冲刷和淤积,因而可以减少大量的防险，清淤，除草等养护，维修的工作量。四、渠道防渗工程措施(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的一种工程措施。利用土料类护面防渗，能就地取材，造价低，施工简便。但是土料类护面防渗效果较差，使用年限较短。(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
20、料，按一定比例配合拌匀后，在渠槽表面铺衬，经过压实和养护后，形成防渗护面。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。(3)砌石护面防渗 砌石护面防渗是指用料石，块石，卵石等进行浆砌，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。(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作为防渗材料结合渠道护面的防渗技术。目前我国用于渠道防渗的塑料薄膜材料主要有：聚氯乙烯，聚乙烯
21、等多种。采用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。(5)混凝土衬砌渠道防渗 混凝土衬砌渠道，防渗性能好，可减少渗漏水量达80%-95%，使用年限较长，糙率小，抗冲性能好。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,便于管理。但造价较高。 五、渠道防治冻胀措施(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积水；处理好伸缩缝和沉降缝；渠岸植树，通过生物排水降低渠基土壤水分；防渗体下铺设反滤层
22、。(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，塑料薄膜与混凝土预制板两种材料复合衬砌结构形式。(3)采用砂砾料换基对混凝土，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。保温层厚度可按渠道防渗工程技术规范的要求确定。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第四讲第四讲闫玉民 一、低压管道输水灌溉系统组成 低压管道输水灌溉系统组成如下图所示，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。井灌区取水部分除
23、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，它的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，则称为给水栓。(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，破裂等，在管道系
24、统首部或适当位置应安装保护设备。二、低压管道灌溉系统的规划布置 （1）规划原则）规划原则规划的主要原则有以下三个方面：应准确掌握规划区自然地理，水文气象等资料。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。规划中应进行多方案的技术经济比较。（2）畦沟灌水技术要素的确定）畦沟灌水技术要素的确定低压管道灌溉条件下，畦田与灌水沟规格及适宜流量，应根据当地试验资料确定。无资料地区可参照教材表3-7和表3-8选定。（3）管道系统布置）管道系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，管网可布设成树枝状或环状两类，常见的布置形式有
25、三种，可参见文字教材第三章第三节图3-8。管道系统布置原则应尽量采用单井管道系统；应根据机井位置，地块形状，种植方向等因素，通过比较确定采用何种形式；应根据系统灌溉面积（或流量）和经济条件等因素确定管道级数；应力求总长度短，管线平直，减少折点和起伏；应按灌溉面积均衡布设给水栓。（4）管材选择管材是低压管道输水灌溉系统的重要组成部分，它直接影响工程质量和造价，设计时应根据当地的具体情况，进行管材的选择。常用的管材有以下几种：塑料管塑料管具有重量轻，内壁光滑，输水阻力小，耐腐蚀，施工安装方便等特点。水泥预制管该管材优点是造价低，可就地取材，宜于推广，缺点是笨重，加工养护时间长，施工中管道接口难处理
26、。现浇混凝土管现浇混凝土管指在现场浇注成型的混凝土管，这类管材在现场连续浇注成型，整体性能好，施工机械化程度高，且可应用当地材料，造价低廉。（5）管件及附属设备管件主要包括三通，四通，弯头，堵头等。目前生产中常用的管件主要有混凝土管件，塑料管件，钢管和铸铁管件.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，目前常用的有螺杆压盖型，丝盖型，提拉型等。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。三、低压管灌系
27、统水力计算低压管灌系统水力计算1、设计流量的确定2、水头损失计算第一步初选管径,可用经济流速法确定。第二步计算水头损失，主要包括沿程水头损失和局部水头损失。3、管道系统设计扬程 确定设计扬程时，需要计算管道系统的最大和最小工作水头以及设计工作水头，各种水头的计算方法可参见第三章第三节有关内容。4、水泵选型与配套 选用水泵的流量和扬程应满足各项要求,并对配套机井装置加以改造，以提高机井装置效率，使其符合农用机井技术规范规定的指标。5、管道系统工作压力校核 管道系统各管段的工作压力，正常情况下应为设计工作压力，最大不得超过设计工作压力的1.4倍，管道工作压力一般不得为负值。灌溉排水新技术灌溉排水新
28、技术 第五讲第五讲闫玉民 一、地面灌溉节水技术1、土地平整技术2、地面灌水技术该项技术包括以下五项内容：小畦灌长畦分段灌水平畦灌细流沟灌隔沟灌溉其详细内容见文字教材第三章第四节。3、合理确定灌水技术要素二、膜上灌水技术膜上灌水，是在地膜覆盖栽培的基础上，把膜侧灌水改为膜上灌水，通过放苗孔和膜侧入渗，给作物供水的灌水方法。它是畦灌,沟灌和局部灌水方法的综合。利用地膜输水，不仅防止了传统地面灌的深层渗漏损失，而且大大减少了作物棵间的无效蒸发,从而使灌溉水大为节约。膜上灌水是干旱缺水地区或季节性干旱地区一种行之有效的节水灌溉技术，可适用于棉花、玉米、小麦、瓜菜和果树等多种作物。（1）膜上灌水的节水增
29、产机理膜上灌水节水原因膜上灌水是可控的局部灌溉，施水面积仅占灌溉面积的2%左右，且输水速度快，靠主孔和附加孔调整首尾入渗量，灌水均匀度高，大幅度减少了深层渗漏。而且灌溉水集中于膜下土壤中，从而大大减少了棵间的无效蒸发。膜上灌水的土壤水热效应膜上灌水技术，不仅具有节水保水作用，而且具有明显的增温保温作用。根据灌水前后对地温的观测，膜上灌23天积温比膜侧沟灌积温高5.2度，平均每天高0.23度。可见，膜上灌水对土壤水热效应明显改善。原因是土壤水分集中于膜下，增大了膜下土壤的热容量，所以，地温高而稳定。膜上灌水增产效果棉花的灌溉对比试验表明：地膜覆盖棉花利用膜上灌水，具有提高地温，节水保墒，防风的作
30、用，增产效果明显。膜上灌比沟灌棉花株高增加3.2厘米，叶片多2.4片，果枝多2.4个，蕾数多4.4个，平均增产可达50%。(2)膜上灌水的灌水形式膜畦膜上灌是在畦田上覆盖地膜种植作物。灌水时将水引入畦内，水在膜上流动并由放苗孔和膜缝渗入土中。按筑埂方法可分为培埂膜畦膜上灌和膜孔膜畦灌。膜沟灌膜沟灌适合于瓜菜类作物的灌溉，又分为膜孔沟灌和膜缝沟灌两种形式。膜孔沟灌这种方法是先将土地修成沟垄相间的地块，再在沟底和沟坡上铺膜，作物种在沟坡或垄背上。沟的规格因作物而异，灌水时，水流通过沟中的地膜孔渗入土中，再通过毛细作用浸润作物根区。孔距，孔径因土质和作物灌水量而定。膜缝沟灌此种形式为膜孔灌的改进型。
31、它是将膜铺在沟坡上,在沟底两膜相会处预留24cm的缝隙，水流通过缝隙渗入土中。细流膜上灌它是在普通地膜种植下，利用第一次灌水前追肥时,用专门机械将作物行间的地膜划开一条膜缝，再压成一个U形小沟，灌水时，将水放人U形小沟内进行灌溉，类似膜缝沟灌，但进沟流量很少，约为0.5l/s，这种方法适合于坡度在1%以上的地区。格田膜上灌是将土地平整成网格形式的畦田，畦埂成三角形，高1520cm，每块畦田可由零点几公顷到数公顷。畦田内要求平整。然后铺膜灌溉。此法适合于稻田膜上灌水。三、波涌灌水技术 波涌灌水，是对地面沟，畦灌的发展，又称涌流灌溉或间歇灌溉.波涌灌溉是把灌溉水断续性的，按一定周期向灌水沟(畦)供
32、水，在第一次输水进入沟(畦)达到一定距离后，暂停供水，过一定时间再继续供水,如此分几次间歇反复的向灌水沟(畦)供水。下面介绍波涌灌溉的田间灌水方式，灌水设备和灌水技术要素。1、波涌灌溉的田间灌水方式:第一种为定时段变流程法,是指在灌水的全过程中，每个灌水周期的放水流量和放水时间一定，而水流推进长度不相同。这种方式对灌水沟(畦)长度小于400m的情况很有效，需要的自动控制装置比较简单，操作也方便，而且在灌水过程中也很容易控制。第二种为定流程变时段法，是指在每个灌水周期内，水流新增推进的长度和放水流量相同，而放水时间不相等。这种灌水方式适用于灌水沟(畦)长度大于400m的情况,但是不易控制，劳动强
33、度大，灌水设备也相对复杂。2、波涌灌溉的灌水设备 波涌灌溉的灌水设备主要有以下几部分组成：多孔闸管系统：多孔闸管可用作管道输水系统的地面配水设备，也可用于波涌灌水设备.灌水时,通过交替开关多孔闸管上的一组或两组阀门，就可完成间歇灌水过程。波涌灌专用阀门：目前应用的有两种可转变水流方式的阀门类型，即用水或空气驱动的囊状阀和用水或电力驱动的机械阀。控制器:波涌灌控制器大多用电力驱动，也可用太阳能电池驱动。这种控制器一般都具有自动开关和控制时间的能力。3、波涌灌溉的灌水技术要素 一般情况下，需要通过灌水试验或参考类似条件下的实践经验确定，也可用理论分析方法或经验分析方法确定。主要有流量和供水时间两个
34、要素。（1）流量确定波涌灌溉适宜流量较好的方法，是在应用中观察波涌灌的运行情况，当水流推进速度太慢，灌水效率不高时，可以通过减少同时供水的每一组沟(畦)的数量来增加入沟(畦)流量。（2）供水时间确定供水时间的方法是根据已有试验资料来确定，无实验资料时，也可用连续沟(畦)灌水所需时间来估算。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第六讲第六讲闫玉民一、喷灌的概念一、喷灌的概念:喷灌是利用压力管道输水,经喷头将水喷射到空中，形成细小的水滴，象降雨一样均匀地洒落在地面，湿润土壤并满足作物需水要求的一种灌溉方式。二、喷灌的优缺点二、喷灌的优缺点喷灌具有明显的优点:节约用水，增产，提高作物品质,省工省地，适应性强
35、，便于实现灌水机械化和自动化操作，还自动喷肥，喷药，防干热风和霜冻等。喷灌也有一些缺点,如初期投资大，能源消耗大,运行维修费较高，受风影响大。三三、喷灌系统的组成喷灌系统的组成喷灌系统主要由水源，机泵，压力管道和田间喷灌设备组成。四四、喷灌系统的分类喷灌系统的分类按照管道可移动程度,喷灌系统分为：固定式，半固定式和移动式三种形式。喷灌设备包括喷头,管道及其附件和动力设备等。其中喷头是关键设备，管道是系统的重要组成部分。要掌握喷灌技术，尤其对管道式喷灌系统，必须对喷头和管道有所了解。 五、喷头与管道系统五、喷头与管道系统(1)喷头喷头又称喷洒器，是喷灌系统的专用设备。喷头的结构形式，质量的好坏，
36、将直接影响喷灌的质量和效果。因此应正确选择适宜的喷头。一般对喷头进行如下分类：按照喷头的工作压力大小可分为低压喷头，中压喷头和高压喷头三种，其分类特点和适用范围见教材表3-15。按结构形式和喷洒特征可分为旋转式，固定式和孔管式喷头。(2)管道管道是喷灌系统的重要组成部分。管道投资一般占喷灌工程建设投资的70%左右，因此选好管材非常重要。喷灌管道按其材料性质和使用方式分为以下几类：塑料管金属管钢筋混凝土管石棉水泥管 六、喷灌主要技术参数六、喷灌主要技术参数 喷灌工程灌溉质量的好坏，取决于系统工作时的几项技术参数，喷灌技术参数主要有喷灌强度，喷灌均匀度和水滴打击强度三项指标，是设计喷灌系统的重要依
37、据。下面对各项指标逐一进行简要介绍。喷灌强度喷灌强度是指单位时间内，喷洒在单位面积上的水量，一般用水层厚度表示。喷灌均匀度喷灌均匀度是指喷灌面积上，水量分布的均匀程度，它是衡量喷灌质量的重要指标之一，直接影响到喷灌农作物的增产幅度。水滴打击强度水滴打击强度是指在单位时间内，单位受水面积上，所获得的水滴撞击能量。实践中一般用水滴直径或雾化指标，来间接反映水滴打击强度。七、喷灌工程的设计七、喷灌工程的设计 喷灌工程规划设计的任务，是在综合分析基本资料，掌握灌区基本情况和特点的基础上，通过技术经济比较，确定喷灌工程总体设计方案，然后根据总体规划和布置，再进行具体的工程技术设计。喷灌系统规划设计的具体
38、内容有:管道系统布置管道系统布置时，应根据地形条件，地块形状，耕作与种植方向,风向风速以及水源位置等因素，其布置原则是：支管应尽量与耕作方向平行，并尽量与作物种植的垄向一致；支管最好平行等高线布置;同时便于支管轮灌等，常见的布置形式可参见文字教材的第三章第五节。喷洒方式的确定喷头的喷洒方式有全圆喷洒，扇形喷洒两种。全圆喷洒间距较大，喷灌强度较低，适合于管道式喷灌系统。单喷头移动机组为避免道路泥泞，则采用扇形喷洒。另外在地边和地角一般作扇形喷洒,以免喷到界外和道路上。喷灌工作制度的确定喷灌工作制度包括喷头在工作点上的喷洒时间，喷头日喷洒工作点数，同时喷洒的喷头数及轮灌方案。其确定方法可参见文字教
39、材第三章第五节的有关公式 。管道系统水力计算管道水力计算主要是计算管道沿程水头损失和局部水头损失，其目的是合理确定各级管道的管径和系统设计扬程。具体计算可参见文字教材第三章第五节的有关公式。水泵和动力设备由管道水力计算结果求出设计扬程和设计流量，依此为依据，查有关手册选择水泵和动力设备。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第七讲第七讲闫玉民一、微灌的概念微灌包括微喷灌和滴灌，是根据作物需水要求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水输送到作物根部附近的土壤表面或土层中的灌水方法。二、微灌的优点:微灌的优点是：灌水流量小，水的利用率高；工作压力低，节省能源；对土壤及地形适应性强；可结合灌水施肥，
40、增产明显。三、微灌的缺点:微灌的缺点是：灌水器容易堵塞；因受水面积小，作物根系发展会受到一定影响。四、微灌系统组成微灌系统通常由水源，首部枢纽，输配水管网和灌水器四部分组成。五、微灌系统的规划设计 微灌系统的规划设计与其他灌排工程设计一样，在调查研究，外业勘测和收集资料的基础上进行。其规划设计的工作内容主要有以下几个方面：(1)微灌系统的布置微灌系统的布置微灌系统的布置通常是，先在1/5001/2000比例尺的地形图上进行初步布置，然后将初步布置方案拿到现场，与实际情况对照并进行修正。首都枢纽位置的确定首部枢纽位置的选择以投资省，管理方便为原则，一般首部枢纽都和水源工程结合在一起。如果水源距灌
41、区较远，首都枢纽也可布置在灌区旁边，有条件时尽可能布置在灌区中心，以减少输水干管的长度。毛管和灌水器的布置滴灌毛管和灌水器的布置应根据作物的种类和种植情况进行。微喷灌根据所使用的微喷头的结构和性能不同，毛管和灌水器的布置也不同。毛管沿作物行方向布置，一条毛管可控制一行作物，也可控制若干行作物。毛管长度取决于微喷头的流量和均匀度的要求，由水力计算决定。干、支管布置干、支管布置取决于地形，水源，作物分布和毛管的布置。其布置应达到管理方便，工程费用少的要求。(2)微灌灌溉制度微灌灌溉制度微灌灌溉制度主要包括设计灌水定额，设计灌水周期，一次灌水延续时间，其确定可参见第三章第五节的有关公式。(3)微灌系
42、统工作制度的确定微灌系统工作制度的确定微灌系统工作制度主要有续灌和轮灌两种方式。不同的工作制度要求的流量不同，因此工程费用也不同，在确定工作制度时，应根据作物种类，水源条件和经济状况等因素作出合理的选择。(4)微灌系统流量微灌系统流量干管流量较大，一般都分段计算，任一干管段的流量等于该段干管以下同时供水支管流量之和.在轮灌情况下，同一段干管对不同轮灌组供水时流量可能不同，应针对不同轮灌组分别计算。(5)微灌系统的水力计算微灌系统的水力计算微灌系统水力计算的任务，是在设计流量已定，以及满足设计灌水均匀度要求的前提下，合理确定各级管道的管径，选择适宜的水泵及配套动力。(6)首部枢纽设计首部枢纽设计
43、首部枢纽有过滤器，施肥装置，水泵及动力设备，过滤器的选择主要考虑水质和经济两个因素；施肥装置应根据设计流量，肥料和农药的性质选择，化肥和农药注入及储存设备应耐腐蚀；水泵及动力设备，应根据所确定的系统设计流量和系统设计扬程，查有关手册，进行选配。(7)管道系统结构设计管道系统结构设计根据各级管道尺寸，确定其联接方式，选择管件；绘制附属建筑物，阀门井，镇墩等结构图。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第八讲第八讲闫玉民一、渗灌的概念渗灌是利用地下管道将灌溉水输入埋于田间地面以下一定深度的渗水管道或鼠洞内，借助土壤毛细管作用湿润土壤的灌水方法。二、渗灌的工程形式及系统组成渗灌工程主要有地下水浸润灌溉和地下
44、渗水暗管灌溉两种形式，一般由水源工程，首部枢纽，输水部分和渗水器等四部分组成。三、渗灌技术要素(1)渗水管的埋设深度渗水管的埋深，主要取决于土壤性质，作物种类和耕作情况及冻土层深度等因素，应使灌溉水能借毛细管作用上升湿润表层土壤，而深层渗漏又最小。(2)渗水管的间距渗水管的间距，主要取决于作物行距，土质和供水压力，也与管径和埋深有关，并应满足土壤湿润均匀的要求，对密植作物应使相邻两条渗水管道的湿润曲线有一定的重叠。(3)渗水管的长度和坡度适宜的渗水管长度，应使渗水管首尾两端土壤湿润均匀，同时渗漏损失最小。它与渗水管的坡度，供水压力，流量大小和渗水情况等因素有关。渗水管的坡度应基本上与地面坡度保
45、持一致。(4)渗水管的工作压力渗水管有压供水时，管道长度和间距大，土壤湿润速度快，管理方便。因此，一般都采用有压供水方式，但压力不可过大，以免引起深层渗漏或水流溢出地面。一般渗水管的工作压力水头以控制在0.41.2m为宜。(5)渗灌的灌水定额渗灌灌水定额，主要取决于土壤性质和计划湿润土层深度，一般应使相邻两条渗水管间的土层得到足够的湿润，而又不发生深层渗漏为准。(6)渗水管的灌水流量当灌水定额和渗水管的间距和长度确定以后，则可按下式计算每条渗水管所需要的入管流量 (3-41)式中：Q为渗水管流量(L/s);m为灌水定额(m3/hm2);b为渗水管间距(m)；L为渗水管长度(m);t为一次灌水的
46、延续时间(h)，应根据试验确定，一般以不超过24h为宜，时间过长，深层渗漏严重。水稻节水灌溉技术 1、水稻薄露灌溉薄露灌溉是一种灌水层较薄，适时落干露田的灌水技术。灌溉水层一般在20 mm以下，灌水后要自然落干露田，露田程度和历时则根据水稻不同生育阶段的需水要求而定。遇连续降雨，稻田积水层超过5天时，要排水落干露田。薄露灌溉改变了稻田长期淹水的状态，有效地改善了水稻的生态条件，减少水稻腾发和田间渗漏，达到节约用水，高产，增产的目的。2、水稻薄,浅,湿,晒灌溉 采用这项技术时，不同地区有不同的田间水分控制标准，控制模式中，分蘖后期晒田是一项有利于高产，节水的重要措施。对于开始晒田的时间，应掌握苗
47、足晒田和时够晒田。3、水稻叶龄模式灌溉 根据水稻生育进程，叶龄模式而进行的灌溉，称之为水稻叶龄模式灌溉技术。即根据水稻不同叶龄期的生理生态耗水规律，以叶龄进程为主轴，产量形成为目标，调节器官协调生长为依据，实行高产灌溉，准确掌握各次灌水，湿润，排水，晒田的起止时间与强度，在不同生育期将稻田水分控制在高产所需的适宜范围。灌溉排水新技术灌溉排水新技术第九讲第九讲 闫玉民第第4章章 灌区水资源优化管理灌区水资源优化管理 灌溉水资源优化管理灌溉水资源优化管理 以及灌溉水灌溉水资源优化管理包括的内容资源优化管理包括的内容 :灌区水资源优化管理是指在灌溉水源比较紧缺的地区，采用系统优化方法，合理利用灌溉水
48、源，提高灌溉水资源的经济效益，提高灌区的总体产量。灌区水资源优化管理包括两方面的内容：灌溉水量在空间上的合理分配，即在同一大型灌区内各个分灌区全年用水量分别分配多少。各分灌区灌溉水量的分配，应以全灌区总体经济效益最高为准则，同时兼顾各分灌区经济效益。灌溉水量在时程上的合理分配，即根据各种不同来水过程，考虑灌区土质、气候特点和农作物布局等条件在时程上进行优化配水，使有限的灌溉水源获得最大的经济效益。进行灌区水资源优化配置时应遵进行灌区水资源优化配置时应遵循循 的原则的原则在进行水资源优化管理配置时，应遵循以下原则：（1）可承载原则 可持续发展首先要求不允许破坏地球上生命支撑系统（如空气、水、土壤
49、等），即处在可承载的最大限度之内，以保证人类福利水平至少处在可生存状态。（2）综合效益最大原则 可持续发展鼓励经济增长，但它不仅重视增长数量，更追求改善质量。它以保护自然环境为基础，以改善和提高生活质量为目标，与资源、环境的承载能力相协调，追求经济效益、社会效益、环境效益的综合效益最大。（3）可持续性原则 通过水资源配置，以维持自然生态系统的更新能力和持续利用。实现水资源可持续利用，不仅考虑到当代人，而且顾及到后代人，体现可持续原则。（4）水资源利用和水患防治相结合原则 在配置水资源的同时，也要注意与历史、现在和将来出现的水患治理相结合。在实际确定水资源规划方案时，既要考虑水资源的分配需要，也
50、要兼顾可能的水患防治需要。（5）水资源利用和水资源保护相结合原则 在面向可持续发展的水资源优化配置过程中，实际上已经考虑到水资源的保护问题，这里需要强调的是：在制定水资源配置方案时应尽可能将废污水的排放减小到最低程度，以保持在水资源承载能力允许范围内。（6）开源与节流并重原则 这里主要针对：在建立水资源优化模型时，要兼顾考虑“开源”途径和“节流”途径。“开源”和“节流”是解决水资源需求的两条基本途径。过去，人们对“开源”比较重视，常常靠兴修水利工程和设施，开发新水源，来增加水源的供水能力。但是，在水资源相对贫乏、水资源利用率已很高的地区，增大水源供水能力已没有多大潜力，特别是在供水能力已经超过
51、水资源可承载能力的地区，“开源” 已经不可能。这时，主要靠节水技术方法，实施节水措施，提高人们节水意识，建立节水型社会。灌区用水量计算时，应包括的内灌区用水量计算时，应包括的内容容灌区用水是指工农业、城镇生活及其他部门的具体用水要求。农业用水包括农业、林业、牧业、渔业、农村人畜生活饮用水及不纳入城市工业产值部分的乡镇企业。农业灌溉用水计算步骤大致如下：(1)估算灌区净灌溉用水量(2)确定渠系水利用系数(3)计算地下水净灌溉水量(4)计算灌区需用地表水毛水量(5)计算灌区总毛用水量。林业用水主要指苗圃育苗及果树灌溉用水。根据苗圃、果树的面积和灌溉定额估算用水量。农村畜牧业用水主要指大小牲畜和家禽
52、的用水。根据牲畜或家禽的头数和用水定额估算用水量。渔业用水系指坑塘养鱼的水面蒸发和渗漏所消耗水量的补充值，其计算式为Wfh （EPS），式中：Wfh为渔业用水量；为养殖水面面积；E为蒸发器所测的水面蒸发量；为蒸发器折算系数；P为年降水量；S为年渗漏量。渔业用水量也可用调查补水定额与养殖水面面积的乘积进行估算。乡镇企业用水量指产值不列入城市工业产值内的乡镇企业用水量的，估算可通过典型调查进行，计算时可参考中国农村给水工程设计水册中的乡镇企业用水量标准。对于这部分用水量的发展预测，可参考工业用水产值法或趋势法进行。农村居民生活用水量的估算应根据典型调查，按不同类别居民的人均用水标准进行估算，估算公
53、式为：Win ni mi ，式中：Wni为农村居民生活用水；ni为某种用水标准的人数；mi为某种用水标准。灌区可利用水资源的类型以及确灌区可利用水资源的类型以及确定方法定方法 灌区可利用水资源系指通过工程措施具有一定保证率的可利用水的水量。包括地表水资源可利用量和地下水可利用量。（1）地表水资源可利用水量广义的地表水资源是指存在于地球表面不同形态的水体总量，包括河流水、湖泊水、冰川水、沼泽水和海洋水等。狭义的地表水资源是指从大气降落下来的水，扣除陆面、水域、植物等的蒸散发以及补给层地下水后的地表产水量。当区域内蓄、引、提水量较大，即水利化程度较高时，可以根据工程的类别和大小采用分类、分级分析法
54、计算可利用水量。蓄水工程可供水量蓄水工程包括大、中、小型水库及塘坝工程。大、中型水库和重点水库，一般都有实测资料。实测放水系列能反映水库下游的需水量，因此在推算这类工程的可利用地表水资源时，应根据水库入库水量进行水库径流调节，确定不同保证率的可供水量。推求多年调节水库的调节水量，可根据资料分别采用时历法和数理统计法。求得水库可供水量以后，再按灌溉用水过程确定可供水量的月分配。对小型水库及塘坝工程，缺少实测资料时，一般采用“复蓄指数”法来估算可利用地表水资源量。“复蓄指数”是水库每年放水量与水库库容的比值。可根据调查确定。对丰、平、枯水不同代表年分别调查小型水库及塘坝的有效容积和复蓄指数n，进而
55、求得不同代表年的塘坝可供水量，即WnV（V为有效库容）。引水工程可供水量引水工程可供水量系指通过引水工程直接从江河、湖泊中自流引用的水量。一般大型引水工程的引水口都有实测引水记录，无引水纪录时，可根据下游用水资料反推引水量，或根据引水工程的设计过水能力估算引水量。提水工程可供水量提水工程可供水量则指通过动力机械设备提取的水量。用提水工程的保灌面积，乘以综合毛定额，得其利用量。如提水工程在水库放水渠道上，在计算水库可利用水量时，就不要计入提水工程内，以避免重复计算。通过以上计算，最后按水资源分区，提出各流域（片）、各市、县、区和分区的各种保证率的可利用地表水资源量，供水资源规划使用。（2）地下水
56、可利用水量地下水的用水部门一般包括农业、牧区草场、林业苗圃以及部分工业、城镇生活用水等。在特定区域内，根据地下水的补给来源，通过对上述各部门地下水实际开采量的调查，分析不同地区单井出水量、井灌面积与定额、渠系有效利用系数等，进而确定地下水的可开采量和实际开采量。在浅层地下水开发利用程度不高的地区，通常直接以农业、工业和生活用水量作为可供水量；而在地下水开发利用程度较高的地区，则需考虑补给量与用水量之间的平衡关系，计算有一定补给保证率的可开采量，以此作为该地区的地下水可供水量或可利用地下水量。 水库灌区优化决策数学模型的目水库灌区优化决策数学模型的目标函数的确定方法标函数的确定方法优化决策的数学
57、模型主要由目标函数和约束方程两部分组成，目标函数有单目标与多目标、极大化与极小化以及物理量与经济量之分，选用哪类目标函数，则视决策问题的任务要求及其资料条件而定。 (1)以物理量来表达：以灌区的灌溉面积最大或粮食产量最高为目标。这种目标可用于灌溉工程的规划设计或水量调度的课题中，常常在灌溉来水量一定或灌溉库容一定情况下，寻求灌溉面积最大或粮食产量最高的方案，这种课题往往是确定性的。(2)以经济量来表达：用经济量作目标有较多优点，例如，不同计量单位可以通过货币转换为同一计量单位，于是用物理量表达的某些多目标课题，就能转化为单目标的课题。可以把灌溉工程的投资、年运行费用、效益等联系在一起来考虑，使
58、研究的问题更为全面和合理；也可以用动态经济分析的方法进行研究，把货币的时间价值考虑进去。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十讲第十讲闫玉民以经济量来表达的几种典型表达式如下：1）以净效益现值最大为目标 这种目标主要用于优化规划课题中。2）以费用现值最小为目标 当灌溉效益资料不足或效益是一个定值时，常采用费用现值最小作为择优准则。如果水库灌区中还有电站、泵站等工程项目，则以这些项目的规模（或发电量、流量等）作为决策变量，写出其相应的效益、投资及运行费用的函数表达式，乘以现值因子后，综合到相应的目标函数式中即可。此外，还可采用年运行费用最小和效益费用比最大等作为目标函数。（3）多目标问题的目标函数
59、对于多目标问题，其目标函数表示方式与单目标问题目标函数表达方式是类同的。多个目标一般可用权重系数处理成单一目标，或把次要目标放入约束条件中，在目标函数中只体现一个主要目标。前者称为权重法，后者称为约束法。动态规划数学模型中的变量以及动态规划数学模型中的变量以及选择方法选择方法动态规划数学模型主要包括阶段变量、状态变量和决策变量。（1）阶段变量的选择 表明研究课题在发展过程中所处的时间或空间的变量。在灌溉管理运行课题中，常以时间作为阶段变量，一般可选择年、月或旬，在规划设计课题中，常可以空间概念来划分阶段，一般取工程类型如水库甲、水库乙、泵站甲、泵站乙作为阶段变量，也可以用分灌区1、分灌区2等作
60、为阶段变量，此外也可以用灌区种植的作物类型作为阶段变量，如作物A、作物B、作物C等等。（2）状态变量的选择 在多阶段决策过程中，说明过程演变状况的变量就称为状态变量。对于确定灌溉水库最优运行策略或灌溉水量分配的问题，一般可以选择水库水位、水库蓄水量或供给作物的有效水量等作为状态变量，在灌溉工程的规划设计课题中，可用泵站开机台数、闸门开启高度、水库水位等作为状态变量，并常以累计水量进行状态的转移。（3）决策变量的选择 从一状态演变到下一阶段状态的选择就称为决策，描述这个决策的变量就称为决策变量，在灌溉工程的系统分析中，一般常以流量或水量作为决策变量，在某些情况下，也可以进水闸尺寸、泵站装机等工程
61、规模作为决策变量，因为它们都可以通过物理关系方程式转化为水量和流量。地面水和地下水联合运用系统的地面水和地下水联合运用系统的组成部分和特点组成部分和特点 地面水与地下水联合运用系统的组成在不同地区不尽相同，但都包括以下各部分：（1）地面水供水系统 主要包括地面水源工程和地面水输配水渠道及建筑物等，其中地面水源工程可以是拦蓄调节地面水的河流水库，也可以是无调节措施的河流引水或扬水工程。有些情况下还包括防洪、排沙等辅助工程。（2）地下水供水系统 主要包括地下水含水层（又称地下水库）和大量分散的管井建筑和抽水设备。（3）灌区田间灌水系统 该系统是将地面水或地下水输送分配到田间的灌溉沟渠及渠系上的建筑
62、物和设备。（4）灌区排水系统 排泄暴雨径流或多余的引水量。（5）其余组成部分 如回灌地下水的设施等。当灌区情况复杂，其不同部位的联合运用方式有较大差别时，一般需根据灌区的地形地貌、水文地质条件和地面水的供水特点，将其分成若干子区分别研究。子区按其组成分三种类型，特点分别如下：（1）井渠结合区 这类子区既有地面水供水系统，也有井灌系统，供水比较可靠，但是工程投资大，年运行费用高。有些井渠结合区采取井渠插花布局，井灌区既可利用本区的地下水，同时也可利用周围渠灌区的地下水（包括渠灌区的回归水）。井渠结合不仅提高了灌区的供水保证程度，还能起到降低地下水位的作用，有利于除渍和防治次生盐碱化。但是这种交叉
63、布置的形式中，井灌和渠灌的投资及管理费用不同，井灌的土建费用小而机电维修费用大，渠灌则相反。因此，在管理策略上要使井灌区和渠灌区的投资负担和管理费用相近，否则很难调度两种资源的合理使用，以至导致偏向其中一种水资源的开发。（2）渠灌区 这类子区一般没有适合于开发的地下含水层，其农业用水全部由地面水系统供水。由于这类灌区的渗漏水量难于使用，故防渗是渠灌区节水的重要措施。（3）井灌区 也称纯井灌区，一般建设在地下水丰富或地面水引取十分困难的地方，是完全依靠地下水供水的灌区。 灌排系统模拟模型的运行规则灌排系统模拟模型的运行规则 在灌排系统的模拟研究中，运行规则是模拟模型的重要组成部分，引入运行规则正
64、是模拟技术与数学规划的主要区别之一。灌排系统模拟决策中的运行规则，略举如下几类：水库运行规则 即水库运行操作的基本依据，根据水库的蓄水状态、来水量以及用户用水要求，按照运行规则实施水库的放水和供水分配。用水规则 是指在不同水源状态下的用水次序和分配方式及原则。减少供水时，需根据农业、工业、生活等用水量按规定的次序依次确定供水量。用水区的划分，实际上包含了用水的优先次序，即首先为生活用水，其次为工业用水，最后为农业用水。有时尚应对供水地区确定供水次序。同一个用水部门也有分配规则，是同比例供水还是重点保证，也应在模型中予以规定。地下水管理规程 水文地质条件与农业生产、城镇建筑、社会环境等都有极其密
65、切的关系，在开发利用地下水的地区，必须有效控制地下水的动态。因此，对地下水位的最大和最小埋深必须有所限制，对深层地下水的开采量有所制约，同时对地面水和地下水的用水次序、用水比例等都应有所规定。对地下水进行人工回灌的地方，还应在回灌时间和回灌地点的安排顺序方面做出规定。社会和生态环境约束 灌排工程可以改善发展农业的环境，同时也可能产生负面影响，这是必须防范的。其防范措施反映在上述运行规则中去，其他社会约束也应体现在运行规则中。对于确定灌排系统的运行策略研究，则常将运行的参数作为变量，通过不同参数组合的产出变化，研究最优运行规则。同样，灌溉水的分配比例及优先供水次序等配水策略，也可以作为变量进行研
66、究。少数复杂的水资源模拟模型则将规划设计的决策和运行决策都作为变量进行研究。第第5章章 低洼涝渍区治理技术低洼涝渍区治理技术本章主要介绍了我国低洼涝渍区的类型与分布，低洼涝渍区的排涝排渍标准和水利工程技术。我国北方低洼易涝区的类型以及我国北方低洼易涝区的类型以及分区方法分区方法北方低洼易涝耕地，主要分布在黄淮海平原、松辽平原和三江平原等地区，在西北干旱地区也有较大面积，可概括为2个分区和3种类型。（）分区纯涝渍区 无盐碱危害的涝渍中低产田区，主要分布在东北地区一些涝区和沼泽型耕地、紧临南方地区如汉江流域的陕南和淮河流域的砂僵黑土区。涝渍与盐碱并存区 系指当地既有涝渍又受盐碱危害的中低产田区。主
67、要是黄淮海平原地区，此类地区需全面考虑涝渍盐碱的统一治理。（）三种类型沼泽型 因地势低洼和土质粘重，极易发生较长期地面积水的农田，其土壤剖面特征是存在泥炭层和潜育层。雨涝型 在作物生长期间，常因降雨积涝而短期受淹的农田，与沼泽型的区别在于地面积水期较短且无泥炭层和潜育层。暗渍型 或称潜渍型，又叫哑涝。主要是由于地下水位较高或因粘土隔层、犁底层阻水，造成作物根部土壤水分过多而低产的农田。其中涝后成渍的列入雨涝型，因渍而出现盐碱的列入盐渍型。 我国南方易涝易渍农田主要有的我国南方易涝易渍农田主要有的类型以及分布形式类型以及分布形式 南方易涝易渍农田主要分布在淮河流域的淮北平原、滨湖洼地、里下河水网
68、圩区；长江流域的江汉平原，鄱阳湖和洞庭湖滨湖地区、下游沿江平原洼地；太湖流域的湖东湖荡圩区；珠江流域的珠江三角洲、山丘区的冲垄谷地等。主要类型有以下6种。贮渍型：指沤水田或冬泡田等在田内贮水成渍者。涝渍型：因地势低洼或排水出路不畅等原因，易雨涝成渍者。潜渍型：农田受江河湖海等水位顶托，或有灌无排等原因，使农田地下水位长期在作物主要根系活动层存在而致渍者。泉渍型：指农田受冷泉水浸渍或溢出地面而形成的冷浸、烂泥、锈水等渍害低产田。盐渍型：指滨海盐碱地。酸渍型：指沿海咸酸田，pH值小于5。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十一讲第十一讲闫玉民农作物对农田除涝排水的要求农作物对农田除涝排水的要求由于降雨
69、过多或外水侵入，排水不畅，发生旱地积水或水田淹水过深，将造成农作物减产或失收，形成涝灾。为了使农业生产达到稳产高产，防止洪灾的发生，对低洼易涝农田，必须通过修建排水工程满足农作物对农田除涝排水的要求，及时排除由于降雨产生的田面积水，减少淹水时间和淹水深度，以保证作物正常生长。试验证明，农作物的受淹时间和淹水深度有一定的限度。如果超出允许的淹水时间和淹水深度，将影响作物正常生长，轻者减产重者失收。因为，田间积水，会使土壤水分过多，氧气缺乏，影响作物根系呼吸的正常进行，作物根系长期在无氧或缺氧条件下进行呼吸，所产生的乙醇可使作物中毒而死亡。农作物受淹减产的情况与作物允许淹水时间和淹水深度有关，除涝
70、排水系统的设计首先要满足作物允许淹水时间和淹水深度的要求。允许淹水时间系指在设计暴雨条件下，排除地面积水允许的最长时间。“淹水”一般认为是在设计暴雨停止时开始的。我国各地灌溉排水试验站，对允许淹水时间或淹水深度是根据测筒、测坑或田间观测的作物产量与淹水时间、淹水深度关系确定的。作物允许淹水时间和深度与作物品种、作物生育阶段有关，棉花、小麦、春谷等作物耐淹能力较差，一般在地面积水10cm的情况下，淹水1d就会引起减产，受淹67d以上就会死亡。一般粮食作物地面积水1015cm，允许淹水时间不超过23d。水稻虽宜于水田中生长，但若田面水层长期过深，则同样不利于水稻生长，也会引起减产甚至死亡。农田受涝
71、成灾的灾情，常用受涝面积的大小和作物受灾减产的程度两种指标进行表示，但还没有统一规定的标准，各地用法不一，采用受涝面积作指标时，是以成灾农田面积数或成灾面积所占的百分数表示灾情的轻重；以作物减产程度作指标时，则用作物因灾减产的成数作为灾情轻重的衡量依据。选择除涝标准的方法选择除涝标准的方法除涝设计标准一般涉及设计暴雨、设计外水位、设计内水位和设计排除历时等。在我国水利动能设计规范(试行)中，把除涝设计标准定义为：“一般以涝区发生某一设计频率(或重现期)的暴雨不受涝为准。”其中暴雨重现期应根据国民经济发展水平和效益分析确定。目前我国大多采用510a一遇(频率P2010)的暴雨作为设计标准。对于经
72、济水平较高、条件较好地区，可适当提高标准；对于经济条件较差地区，也可适当降低标准或分阶段提高标准。水利部将我国南方渍涝田治理分为初步治理和高标治理两个阶段，其除涝设计标准为：初步治理，要求大于5a一遇；高标治理，则大于10a一遇。除涝标准的暴雨历时和排除时间可根据排水地区具体条件决定。根据生育期规定；对于旱田作物，一般采用13d暴雨，13d排完；对于水稻，一般采用13d暴雨，35d排至耐淹水深。对具有滞涝容积的排水系统，则应考虑采用长历时的暴雨，有的还须采用有一定间隙的前后两次暴雨作为设计标准。除涝标准的具体选择，还应根据工程的经济效益进行论证分析确定。对于单纯用于除涝的排水工程，一般没有经济
73、效益，而用工程的减灾效能确定工程经济效益；对于进行综合经营和综合利用的排水工程，则应根据综合收益和减灾效果，共同分析确定。渍涝灾害对农作物生长的影响渍涝灾害对农作物生长的影响 渍害是指作物根系活动层中的土壤含水量过大，长期超过作物正常生长的允许限度，使土层中的水、肥、气、热关系失调，生态环境恶化，导致作物生长发育受到抑制的一种灾害现象。渍害轻则造成作物减产，重则可能导致作物死亡失收。渍害常与洪、涝、土壤盐碱化等灾害相伴发生，对作物危害的性质和产生的原因也与涝灾很相似，都是由于农田水分过多所造成的。但渍害地面一般不出现积水现象，只是土壤含水量过大，严重的有时也可能达到饱和，对作物的伤害不如涝灾来
74、得明显和快速，所以往往不被重视，对作物造成很大危害。防治渍害的有效措施是进行田间排水，根据渍害产生的原因，防渍田间排水工程应能有效地控制地下水位，使地下水位经常控制在适合作物生长的深度范围内，排除根系层中过多的土壤水分，使土层保持适宜的含水率，为作物生长创造良好的条件。 低洼易涝区除涝防渍的水利工程低洼易涝区除涝防渍的水利工程的措施的措施低洼易涝区除涝防渍的水利工程措施是排水及控制地下水位。排水工程的主要作用是：加速排除由于降雨或外水入侵造成的地面积水及造成地下水位过高的地下水。其目的是通过排水调节区域水文状况，满足作物对土壤水分、空气、养分和温度的要求。排水首先要有出路，要治理或开挖骨干排水
75、河道，同时要修建好田间排水设施。田间排水有明沟排水、暗管排水和竖井排水等多种方式。农沟排水的排水沟布置原则农沟排水的排水沟布置原则排水沟的布置，要尽快地集中排水地区多余的水量泄向排水口。选择排水沟线路，通常要对技术上可能的方案；根据排水区内外的地形和水文条件、排水目的和方式、工程投资和维修管理等因素进行比较，从中选用最优方案。 当承泄区水位低于排水干沟出水口水位时，可自流排水，否则需要采用抽水排水或抽排与滞蓄相结合的除涝排水方式。排水沟的布置一般应遵循以下原则：(1)各级排水沟尽量要布置在各区控制范围的最低处，以便能排除整个排水地区多余的水量。(2)尽量做到高水高排，低水低排，自排为主，抽排为
76、辅；即使排水区全部实行抽排，也应根据地形将其划分为高、中、低等片，以便分片分级抽排，节约排水费用和能源。(3)干沟出口应选择在承泄区水位较低和河床比较稳定的地方。(4)下级沟道的布置应为上级沟道创造良好的排水条件，使之不发生壅水。(5)各级沟道要与灌溉渠系的布置、土地利用规划、道路网、林带和行政区划等协调。(6)工程费用小，排水安全及时，便于管理。例如干沟尽可能布置成直线，但当利用天然河流作为于沟时，就不能要求过于直线化；另外，排水沟还要避开土质差的地带，同时也不给居民区的交通设施带来麻烦等。 (7)在有外水流入的排水区或灌区，应布置截流沟或撇洪沟，将外来地面水和地下水引入排水沟或直接排入承泄
77、区。排涝流量的计算方法排涝流量的计算方法, 计算公式及计算公式及物理意义。物理意义。 推求设计排涝流量(又称最大设计流量)的基本途径有二：一是用流量资料推求；二是用暴雨资料推求。由于平原地区水文测站少，资料年限短，设计标准较低，受人类活动的影响较大，同样的暴雨所形成的流量过程相差很大等，故一般难以根据实测径流资料进行统计分析，而往往采用由设计暴雨推求排涝流量的方法。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十二讲第十二讲闫玉民 （1）地区排涝模数经验公式法 首先求出平均到每平方公里排水面积上的最大排涝流量(即g=F)，通常称之为设计排涝模数。 影响排涝模数的因素有很多，在生产实践中，根据实测暴雨径流资料
78、分析，得出平原地区排涝模数经验公式如下 式中：q为设计排涝模数，m3(skm2)；F 为排水沟设计断面所控制的排涝面积，km2；R为设计径流深，mm；K为综合系数(反映河网配套程度、排水沟坡度、降雨历时及流域形状等因素)；m为峰量指数(反映洪峰与洪量的关系)；n为递减指数(反映排涝模数与面积的关系)。（2）平均排除法平均排除法是以排水面积上的设计净雨在规定的排水时间内排除的平均排涝流量或平均排涝模数作为设计排涝流量或排涝模数的方法，即对于水田 对于旱田 式中：Q 为设计排涝流量，m3s；q 为设计排涝模数，m3skm2；F 为排水沟控制的排水面积，km2；R为设计径流深，mm；为径流系数；P
79、为设计暴雨量，mm；h田蓄为水田滞蓄水深，mm，由水稻耐淹水深确定；E 为历时为t的水田田间腾发量，mm；t 为规定的排涝时间，d，主要根据作物的允许耐淹历时确定，对于水田，一般选定1d暴雨12d排除或3d暴雨35d排除；对于旱地，因旱作物耐淹较差，排涝时间 应当选得短些。 如排水区既有旱地又有水田时，则首先按上式分别计算水田、旱地的排涝模数，然后按旱地和水田的面积比例加权平均，即得综合排涝模数。 排渍流量的确定方法排渍流量的确定方法 地下水排水流量，自降雨开始至雨后同样也有一个变化过程和一个流量高峰。当地下水位达到一定控制要求时的地下水流量称为日常流量，也称排渍流量。它不是流量高峰，而是一个
80、比较稳定的较小的数值。单位面积上的排渍流量称为设计地下水排水模数或排渍模数m3skm2，其值决定于作物品种、土壤质地、水文地质条件和气候条件等。不同地区地下排水的任务和要求不同。土壤盐碱化地区的地下水排水任务主要是结合灌水和冲洗促进土壤脱盐和地下水淡化，并防止土壤过湿和返盐。在盐碱土改良地区，由于冲冼所产生的设计排渍模数较大，如山东打渔张灌区在洗盐情况下实测的排渍模数为0.020.1m3skm2而防止土壤次生盐碱化地区，在强烈返盐季节，其地下水位控制在临界深度时的设计排渍模数一般较小，例如河南省引黄人民胜利渠灌区，其排渍模数在0.0020.005m3skm2以下。在非盐碱土地区农作物对地下水排
81、水的要求，一是防止降雨或灌水后土壤过湿，二是保持地下水对土壤有一定的补给量，以减少灌溉用水量。一般在降雨持续时间长、土壤透水性强和排水沟系密度较大的地区，设计排渍模数具有较大数值。根据某些地区资料，由于降雨而产生的设计排渍模数：轻砂壤土为0.030.04 m3skm2；中壤土为0.020.03 m3skm2；重壤或粘土为0.010.02 m3skm2。排渍水位、排涝水位的确定方法排渍水位、排涝水位的确定方法（1）排渍水位（又称日常水位）的确定排渍水位是排水沟经常需要维持的水位。主要为防渍或防止土壤盐碱化对控制地下水位的要求来确定。 对渍害地区地下水位的控制一般包括：作物各生长阶段适宜的地下水埋
82、深条件下可防止土壤受渍，且能取得地下水较大的补给量；降雨或灌水后允许的地下水位上升高度和持续时间；发生长历时降雨时允许的地下水最小埋深和排水强度。（2）排涝水位的确定排涝水位是排水沟宣泄排涝设计流量(或满足滞涝要求)时的水位。由于各地承泄区水位条件不同，确定排涝水位的方法也不同，但基本上分为下述两种情况。当承泄区水位一般较低，如汛期干沟出口处排涝设计水位始终高于承泄区水位，此时干沟排涝水位可按排涝设计流量确定，其余支、斗沟的排涝水位亦可由干沟排涝水位按比降逐级推得。但有时干沟出口处排涝水位比承泄区水位稍低，此时如果仍须争取自排，势必产生壅水现象，于是干沟(甚至包括支沟)的最高水位就应按壅水水位
83、线设计，其两岸常需筑堤束水，形成半填半挖断面。承泄区设计洪水位一般是由地区防洪规划规定的，在设计排水沟时必须收集这一资料。在承泄区水位很高、长期顶托无法自流外排的情况。此时沟道最高水位要分两种情况考虑：一种情况是没有内排站的情况，这时最高水位一般不超出地面，以离地面0.20.3m为宜，最高可与地面齐平，以利排涝和防止漫溢，最高水位以下的沟道断面应能承泄除涝设计流量和满足蓄涝要求；另一种情况是有内排站的情况，则沟道最高水位可以超出地面一定高度，相应沟道两岸，亦需筑堤。明沟排水沟深的确定方法明沟排水沟深的确定方法 排水沟深度适当，便能有效地控制改良地段的地下水位，排走过多的土壤盐分。控制地下水位和
84、排盐主要依靠末级排水沟。通常把不致于引起耕层土壤积盐危害作物生长的最浅的地下水埋藏深度，叫做地下水临界深度。临界深度是拟订排水沟深度的主要依据。其影响因素包括气候（主要是降雨和蒸发）、土壤（主要是土壤的质地）、地下水矿化度等自然条件和农业生产条件。所以，应当因地制宜地依据不同自然条件和农业生产条件，拟定各地区的地下水临界深度。地下水临界深度的确定方法有以下几种：1）从灌区定位观测结合调查分析确定地下水临界深度。2）由地下水蒸发量确定地下水临界深度。3）由土壤水分观测分析确定地下水临界深度：土壤毛管持水率和土壤自然含水率（在不受灌溉降雨影响时）的分岔点至地下水位的高度为毛管水强烈上升高度，加上耕
85、作层即为地下水临界深度。排水沟断面设计需注意的事项排水沟断面设计需注意的事项田间排水沟的断面，应满足改良盐碱地的设计沟深，边坡稳定，不冲不淤，排水通畅，能通过设计流量的要求。排水沟边坡过大，则占地多，土方量大；边坡过小，则容易坍塌，造成排水沟的淤积。确定排水沟边坡的大小，主要取决于土质和土层排列情况。井灌井排工程对低洼易涝区治理井灌井排工程对低洼易涝区治理的作用的作用井灌井排是通过调控地下水达到降低地下水位和减少地表径流量的作用。低洼易涝区地下水动态的特征之一是径流迟缓、地下水埋深浅。在低洼易涝地区发展井灌，提取大量的浅层地下水，使地下水位下降，为低洼易涝区的治理和改碱防盐提供灌排两利的条件；
86、在长期井灌作用下，地下水位可明显降低；在井灌井排条件下，雨季前地下水降至最低深度腾出的“地下库容”，既可防止涝碱危害，又可滞蓄雨水增加灌溉用水。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十三讲第十三讲闫玉民第第6章章 盐碱地改良盐碱地改良本章主要介绍了盐碱地的基本概念和成因，以及盐碱地的治理原则并着重讲述了水利措施改良盐碱地。土壤中的可溶性盐类分类以及对土壤中的可溶性盐类分类以及对作物生长的危害作物生长的危害 盐碱土是各种盐化土、盐土和碱化土、碱土的统称，群众一般称为盐碱地。在这类土壤中由于含有过多的可溶性盐类，对大多数作物都有不同程度的危害，妨碍作物生长。盐碱土中所含的盐类，主要是由四种阴离子即氯根(
87、C1-)、硫酸根(SO4=)、碳酸根(CO3=)、重碳酸根(HCO3)和三种阳离子即钠(Na)、钙(Ca+)、镁(Mg+)组合而成。阳离子与氯根和硫酸根所形成的盐为中性盐；阳离子与碳酸根和重碳酸根所形成的盐为碱性盐，其中对作物危害较普遍的是氯化钠(NaC1)、硫酸钠(Na2SO4)、碳酸钠(Na2CO3)和重碳酸钠(NaHCO3)四种盐类。当土壤中含有过多盐分时，土壤溶液的浓度增高，作物细胞液的浓度相对降低，以至作物吸收水分的速度变慢甚至停止。在盐碱地上种植作物，一般是种子发芽率降低，幼苗生长不良，发生不同程度的缺苗断垅现象，并使开花成熟期推迟。当土壤中含碳酸钠、重碳酸钠等碱性盐类多时，还能腐
88、蚀作物的纤维组织，破坏作物对养分的吸收，造成营养失调。当土壤中钠离子过多时，会代换出土壤胶体上的钙离子，造成土粒分散，结构破坏，以至湿时泥泞，干时坚硬，严重影响耕性和通气透水性，危害作物生长。土壤盐分过多和酸碱度过高时，还会抑制微生物活动，降低土壤肥力，妨碍作物生长。当土壤中含有过多盐分时，土壤溶液的浓度增高，作物细胞液的浓度相对降低，以至作物吸收水分的速度变慢甚至停止。在盐碱地上种植作物，一般是种子发芽率降低，幼苗生长不良，发生不同程度的缺苗断垅现象，并使开花成熟期推迟。当土壤中含碳酸钠、重碳酸钠等碱性盐类多时，还能腐蚀作物的纤维组织，破坏作物对养分的吸收，造成营养失调。当土壤中钠离子过多时
89、，会代换出土壤胶体上的钙离子，造成土粒分散，结构破坏，以至湿时泥泞，干时坚硬，严重影响耕性和通气透水性，危害作物生长。土壤盐分过多和酸碱度过高时，还会抑制微生物活动，降低土壤肥力，妨碍作物生长。对盐碱土进行分类的方法对盐碱土进行分类的方法盐碱土的类型很多，也有许多不同的分类标准和依据。（1）按土壤的全盐量划分一般是根据一米土层内所含可溶性盐类占干土重的百分数来划分：非盐渍化土含盐量0.2%；轻盐渍化上含盐量0.20.5%；中盐渍化上含盐量0.50.7%；强盐渍化土含盐量0.71.0%；盐 土含盐量l%。（2）按盐分组成划分根据土壤中易溶性盐中的各种阴离子的相对含量(毫克当量/100克土)来划分
90、。氯化物盐土：土壤盐类绝大部分为氯化物C1-与SO4=的当量比4；硫酸盐氯化物盐上：土壤盐类以氯化物为主，硫酸盐次之，C1-与SO4=的当量比为4l；氯化物硫酸盐土：土壤盐类以硫酸盐为主，氯化物次之，C1-与SO4=的当量比为l0.5；硫酸盐盐土：土壤盐类绝大部分为硫酸盐，C1-与SO4=的当量比0.5；苏打盐土：土壤盐类以碳酸盐和重碳酸盐为主，HCO3+CO3=与C1-十SO4=的当量比1。（3）根据代换性钠的含量占阳离子代换量的百分数划分非碱化土钠化率(碱化度)Na十含量5%；弱碱化土钠化率(碱化度)Na十含量5-10%；强磁化土钠化率(碱化度)Na十含量10-20%；碱 土钠化率(碱化度
91、)Na十含量20%（4）群众对盐田土的分类命名我国各地的盐碱土大多为盐化土或盐土，典型的碱土很少，碱化土各地有零星分布。盐碱土地区群众习惯将盐化土和盐土也称为碱土(碱地)，并根据颜色、形态等的不同而进行分类与命名，例如： 白碱：干旱时地面呈现白色盐霜，故称白碱，或称面碱。主要成分为Na2SO4，其次是NaCl，尝之有凉味，但不咸，有些地方称白不咸。白碱土表层有蓬松层，踏踩时能陷鞋底，故又称蓬松盐土。因白碱可熬皮硝，又名硝碱。白碱对作物危害较轻，pH为8左右。 油碱：或叫卤碱、潮碱、万年湿。其主要成分为氯化物，除氯化钠(NaC1)外，还含有较多的氯化镁(MgC12)，其吸水性强，表层通常潮湿，土
92、色灰暗至棕黑，如泼上酱油一样，干时形成坚而脆的盐结皮，尝之有苦咸味。油碱对作物危害较大，pH为8左右。 瓦碱：质地粘重，雨水不易渗入，干后而瓦片状卷起，含有少量的NaHCO3和Na2CO3，碱性强，pH8.5左右。瓦碱土播种后幼苗顶上困难，但出苗后一般容易保苗。马尿碱：含有较多的Na2CO3、NaHCO3和NaC1。由于碳酸钠能溶解土壤中的腐殖质，以至呈黄棕色的盐霜出现在土壤表面，有如马尿，故称马尿碱。马尿碱对作物危害最大，pH在8.5以上。对以上几种群众命名的盐碱土，在实践中应用较多，应掌握其对作物的不同危害程度。盐碱土形成的原因的分类，其中盐碱土形成的原因的分类，其中气候和水利条件对盐碱土
93、的形成气候和水利条件对盐碱土的形成的影响方式的影响方式大地的盐分来源于岩石的风化。岩石风化所形成的各种简单的无机盐类，在陆地上本来是分散的，但溶解于水后，在随水(包括地表水、地下水和土壤水)运动的过程中，在一定条件下重新分配并积累到土壤中，使土壤产生盐碱化而形成盐碱土。 影响盐碱土形成的因素有气候、地形、母质、地下水等自然因素和人为因素等。（1）气候的影响气候条件对水盐运动的影响很大。大气降水可以对土壤盐分进行淋洗；大气蒸发又可使土壤水分汽化，促使地下水补给土壤水，成为土壤水盐向上运行的一个动力。我国盐碱土大部集中在干旱、半干旱地区，年降雨量一般小于500毫米，而蒸发量大于降雨量几倍甚至几十倍
94、以上。在这种条件下，岩石风化和成土过程中产生的盐分，没有或很少被淋溶，而底土及地下水中的盐分可大量地随毛管水上升而积累到土壤表层。在同一地区，由于一年之内气候干湿交替，会形成土壤季节性的积盐和脱盐。例如黄淮海平原地区一般春季干旱多风，蒸发强烈，土壤表层盐分大量积累；到了雨季，盐分受降水的淋洗，土壤表层发生脱盐；雨季过后，随着蒸发的逐渐增强，土壤又开始下一周期性的积盐。每一次雨量的大小对土壤盐碱也有不同影响。一般大于30毫米的降雨可以把盐碱淋到下面，减轻对作物的危害。而在春季，如果降雨小于10毫米，反会把盐碱淋到小苗根部而使其受害，这就是群众所说的“大雨压盐，小雨勾盐。（2）地下水的影响含盐的地
95、下水，借土壤毛管作用上升至土壤表层，水分蒸发后，盐分便积聚起来，这是土壤盐碱化很普遍的过程。而地下水位高低，地下水矿化度的大小等，与土壤盐碱化有着密切的关系。地下水位达到一定高度，地下水中的盐分才能随水通过毛管作用上升至地表。生产上为保证作物根系活动层土壤不发生盐碱化所要求的地下水最小埋藏深度，称为地下水临界深度。地下水矿化度系指地下水中的含盐量，常以克/升表示。生产上称开始引起土壤盐碱化的地下水矿化度为临界矿化度，其大小随气候和栽培等条件而变化。例如滨海盐碱土多为3克/升左右，华北平原大多为11.5克/升，内蒙古约0.40.6克/升。影响地下水临界深度的因素有气候、土壤质地、地下水矿化度、灌
96、溉排水措施和耕作技术等，其中主要是土壤质地和地下水矿化度。如粉砂壤土毛管水上升较高，水量大，容易返盐，地下水临界深度就大。粘土毛管水上升高度低，水量小，返盐较难，地下水临界深度就小。例如山东粉砂壤土地区为2.02.4米，粘土地区则为1.01.2米。在一定条件下，地下水矿化度愈高，土壤表层积盐愈易，地下水临界深度愈深。如同为轻质土，在地下水矿化度较低的河南人民胜利渠灌区为1.8米，而在地下水矿化度较高的山东位山灌区则为2.0米，地下水矿化度高的山东打渔张灌区则为2.2米。对滨海盐碱士的形成来说，除受上述自然因素影响外，还特别受海潮的影响，其影响方式有三种：一是海潮淹没土地；二是海水溯河流倒灌；三
97、是海水渗漏补给地下水。由于海水的矿化度很高(约2135克/升)，在上述三种方式影响下，海水既是滨海平原盐碱土盐分的来源，又是引起土壤积盐的主要因素。盐碱土治理的基本原则盐碱土治理的基本原则建国以来，我国各地在治理盐碱土方面取得了很大成绩，积累了丰富的经验。实践证明，要治理好盐碱上，必须贯彻下列基本原则。（1）统筹规划，全面解决水的问题由于土壤中的可溶性盐类可以随水而来又可随水而去，水是土壤积盐和去盐的重要条件，因此，控制与调节土壤中水的运动是防治土壤盐碱化的关键。而土壤中水的运动与地面迳流和地下迳流紧密相关。要解决好水的问题，就要从一个流域或地区着眼，统筹兼顾地解决好上、中、下游的关系，地面水
98、和地下水的关系，灌溉和排水的关系等。（2）综合治理，排盐与培肥土壤结合盐碱土中含有过多的盐碱以及土壤肥力低是其低产甚至作物不能生长的主要原因。要改良盐碱土，必须排除过多的盐碱，并提高土壤肥力。灌溉冲洗、排水、放淤等水利措施，是排除土壤盐分的有效措施，但若仅排除盐分，或把盐分分散在土体内，仍不能彻底改良盐碱土，满足作物高产的需要，必须采用平整土地、精耕细作、合理施肥、种植绿肥、轮作和植树造林等农、林、生物措施，以提高土壤肥力。农、林、生物措施不仅能改善土壤的理化生物性状，提高土壤肥力，使有利于作物生长发育，同时也有助于盐分的排除和防止返盐，巩固除盐效果，降低对水利措施的要求。此外，除盐可为培肥土
99、壤创造条件，而除盐本身也意味着释放土壤的潜在肥力。盐分不除，不利于有机质的积累，也影响作物对养分的吸收。除盐和培肥是相互促进相互制约的。因此，必须把除盐与培肥结合起来，把水利措施和农、林、生物措施结合起来，采用以水、肥为中心的排、灌、平、肥、林、种、管等综合措施，才能达到彻底改良盐碱土实现高产稳产的目的。（3）因地制宜，对症下“药”我国盐碱土分布地域广，各地自然条件和盐碱土类型不同，农业经济状况也不一样。因此，治理和改良措施必须从实际情况出发，做到因地制宜，对症下“药”。例如对重盐碱土，首先应冲洗淋盐，深沟排水，降低地下水位，并结合采用农业措施；轻盐碱土可采用深浅沟结合，井灌井排，除涝，控制地
100、下水位，同时要平整土地，多施有机肥料，加强淋盐和抑盐；次生盐碱化灌区，可采取井渠结合，以渠水补井水之不足，以井灌降低渠灌补给的地下水位，加强农业技术措施，防止返盐；低洼易涝盐碱地区，可采取沟洫台田，深渠河网，排灌滞蓄结合，进行机械排水或淤灌稻改；对盐化土壤，采用水利和农业措施即可改良；而苏打盐土、碱化土和碱土，除采用农、水措施外，还应采用化学措施进行改良。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十四讲第十四讲闫玉民在盐碱化地区，确定排水沟深度在盐碱化地区，确定排水沟深度的主要依据以及确定排水沟深度的主要依据以及确定排水沟深度的方法的方法排水沟的深度适当，便能有效地控制改良地段内的地下水位和排走过多的土
101、壤盐分。末级排水沟深度以能把地下水位控制在临界深度以下为宜。故地下水临界深度是拟定排水沟深度的主要依据。确定地下水临界深度的方法很多，可以采用定位观测资料进行分析，也可以在田间观察土壤毛管水的强烈上升高度加耕作层厚度来确定。此处可以参考第5章中地下水临界深度的确定。知道地下水临界深度后，可用下式计算末级排水沟深度。 式中：H为排水沟深，米；HK为地下水临界深度，米；H为排水沟中部地下水位与排水沟内水位之差，米，一般采用0.200.40米； h0为排水沟排地下水时的设计水深米，一般多采用0.20米。灌水冲洗盐碱地时，确定冲洗脱灌水冲洗盐碱地时，确定冲洗脱盐标准的方法盐标准的方法冲洗脱盐标准包括脱
102、盐允许含盐量和脱盐层厚度两个指标。脱盐层允许含盐量主要决定于盐分组成和作物苗期的耐盐性。此外还与气候、土质、水利、农业技术水平等有关。在华北、滨海半湿润地区，以氯化物为主的盐土，冲洗脱盐标准一般采用0.20.3%；以硫酸盐为主的盐土，采用0.30.4%。在西北干旱地区，氯化物盐土采用0.50.7%；硫酸盐盐土采用0.71.0%，盐化碱化土壤采用0.3%。脱盐层厚度(即计划冲洗土层的厚度)则主要根据作物根系的主要分布深度而定，除了满足作物正常生长发育需要外，还要考虑防止土壤再次返盐的要求，一般采用60100厘米。冲洗定额的定义和灌水冲洗盐碱冲洗定额的定义和灌水冲洗盐碱地时，确定冲洗定额的方法地时
103、，确定冲洗定额的方法在单位面积上使土壤达到冲洗脱盐标准所需要的洗盐水量叫冲洗定额。以立方米/亩或立方米/公顷表示。影响冲洗定额的因素有盐碱土类型、冲洗前土壤含盐量、土壤质地、排水条件以及冲洗季节、冲洗技术等。故合理的冲洗定额，应在当地条件下通过试验来确定。在缺乏试验资料情况下，冲洗定额可按下列公式计算：M=m1+m2+0.667(EP) 如果在冲洗时期内，降雨量、蒸发量均较小，或两者大小相近，则可用下式计算： Mm1+m2 其中 m1=666.7h； 式中：M为冲洗定额，立方米/亩； m1为在计划冲洗层内，冲洗前土壤含水量与田间持水量的差额，立方米/亩；m2为按计划冲洗脱盐标准冲洗盐分所需的水
104、量，立方米/亩；E为冲洗期内蒸发水量，毫米；P为冲洗期内可用的降雨量，毫米；h为计划冲洗层深度，米； 为计划冲洗层土壤容重，吨/立方米；为计划冲洗层田间持水量，干土重%；为冲洗前计划层内土壤含水量，干土重%；为冲洗前计划层内土壤含盐量，干土重%；为冲洗后计划层内允许含盐量，干土重%； K为排盐系数，为每立方米冲洗水所以排走的盐量，公斤/立方米。 公式中的这些因素，应根据当地试验观测资料确定、其中排盐系数K的测定较难，它与冲洗前土壤含盐量、土壤质地、排水沟深度和间距以及地下水埋深等有关。据山东省和江苏省苏北等地试验结果分析，排盐系数多为1525公斤/立方米。结合水文地质条件合理运用井灌结合水文地
105、质条件合理运用井灌井排措施的方法井排措施的方法利用井灌井排降低地下水位，主要是在浅层地下水中进行。在大面积大规模发展井灌下，提取的地下水量超过地下水的自然补给和人工回补水量，潜水普遍下降而起到排水作用。因此，井灌井排措施的运用，应有适宜的水文地质条件。在地层上部有较好的砂层，可以打浅机井或真空井。井管自上而下全部装置滤水管，可以保证一定的出水量和地下水位降深。上部地层中虽无良好砂层，但有裂隙或块状粘土，透水性较好，也可打浅机井或真空井。砂层埋藏在地表以下一定深度，但砂层以上无隔水层。水井打至含砂层，抽水时虽然出水量主要来自下部砂层，但由于上部土层不起隔水作用，在大面积抽水下，潜水位随之下降，可
106、达到并排的目的。上部土层透水性较差，且在相当深度内又无良好的砂层时，为了加大抽水量以降低地下水位，须采用特殊井型结构，如辐射井、辐射竖井或卧管井等。放淤改碱的定义以及确定合理的放淤改碱的定义以及确定合理的放淤厚度和放淤定额的方法放淤厚度和放淤定额的方法放淤就是把含有淤泥的河水，通过渠系输入事先筑好了畦埂和进、退水口建筑物的地块，用减缓水流速度的办法，使淤泥沉淀下来，淤积在地面上。淤层的厚度要合理，太薄，改碱效果差，太厚，用水量过大，一般以0.30.5米为宜。放淤定额(或叫淤灌定额)是指放淤达到计划淤层厚度所需的总放淤量，可用下式近似计算：式中：M为放淤定额，立方米/亩；H为计划放淤厚度，米%；
107、a为淤泥的容重，吨/立方米；S为放淤用水含泥砂量，吨/立方米。由以上公式可见，计划放淤厚度H越大，放淤用水含泥砂量S越小，所需的放淤定额越大。放淤定额除以667(或乘以0.0015)即为放入淤区的总水深。若静水放淤，则可以根据围堤的高度，分若干次淤灌，累计水深达到总水深时为止；若动水放淤，则应按进水口流量，淤区面积，计算放水天数，并考虑留出中间停水检查维修和倒灌回淤的时间，整个放淤时间较计算出的时间为长。 要进行泡田洗盐的原因以及确定要进行泡田洗盐的原因以及确定泡田洗盐标准的方法泡田洗盐标准的方法水稻的耐盐性与小麦、玉米大致相同，是不甚耐盐的作物。当上壤含盐量高时，必须进行播种和插秧前的泡田洗
108、盐，使土壤含盐量降低到对稻苗生长无害的程度。综合一些地区的试验结果，泡田洗盐标准为：在氯化物盐土区氯化物含量要低于0.15%，全盐量要低于0.20.3%；硫酸盐盐土区全盐量要小于0.40.5%，重碳酸盐盐土区全盐量要小于0.3%。泡田冲洗脱盐层深度一般为2030厘米。泡田定额主要根据土壤含盐量而定，土壤含盐量越高，所需要的泡田次数和泡田定额越多。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十五讲第十五讲闫玉民第第7章章 灌溉管理评估指标体系灌溉管理评估指标体系本章主要介绍了灌溉管理指标体系的组成、各种指标的含义与计算方法以及灌溉管理综合评价的方法。本章应重点掌握灌溉管理指标的含义及计算方法。学习中应着重注
109、意理解公式及公式中各个符号所代表的意义，不必对复杂的公式符号死记硬背。灌溉管理的意义和灌溉管理一般灌溉管理的意义和灌溉管理一般包括的几方面的内容包括的几方面的内容在水利工程运用实践中，无论是专门兴建的灌溉工程或节水灌溉工程，还是利用各种工程手段（包括蓄水、引水、提水等）兴建的以灌溉为主，综合利用的大中型灌区，能否充分发挥灌溉工程的作用，提高灌溉效率和用水效率，使日益紧缺的灌溉水资源发挥更大的作用，关键是能否管好、用好工程。工程的建成为我们管好用好灌溉工程，发挥工程效益提供了基础，而灌溉管理的主要任务是通过对各种工程设施的运行管理，充分利用水资源，合理调配水量，实行科学用水，促进农作物高产稳产，
110、保证我国的粮食安全，发挥工程的最大效益。灌溉管理一般包括工程管理、用水管理、生产管理、与组织管理四个方面的内容。工程管理主要是指渠系工程的检查、观测、养护、维修、改建、扩建和防汛、抢险等；用水管理主要指灌溉水量和流量的调配，灌水时间的安排等，它对充分发挥灌溉工程的效益，促进农业生产的起着重要作用；生产管理指灌区内结合工程管理，用水管理开展的综合利用、多种经营以及水费征收等工作。它是充分利用水土资源和灌溉工程设施创造财富，增加收入，从而促进工程管理和用水管理的必要环节；组织管理是指建立健全专业的与群众性的灌区管理组织，配备管理人员，才能完成工程管理、用水管理和生产管理任务。渠道水效率指标评估包括
111、两方面渠道水效率指标评估包括两方面的内容和确定方法的内容和确定方法渠道水效率简称渠道效率(Ei)或渠道水利用系数，根据渠道水的工作任务和水流特征分为以下两种。（1）输水渠道效率(CCE)输水渠道效率是表征无分流渠道的水在输送过程中的有效利用程度。一般用于大中型灌区的引水总干渠、干渠或供水系统专用渠道输水评价。测算公式 式中：W0为渠道首部引入总水量，m3; Wc为经过渠道尾站或末端送出的可利用的总水量，m3。为研究工作的需要，也可用相应的流量Q(m3/s)表示渠道效率。（2）配水效率(CDE)配水效率是表征有多口分流渠道的水在分配过程中的有效利用程度。由于我国大中型灌区内单纯的灌溉输水渠道较少
112、或长度较短，大多数渠道兼有输水与配水的双重任务，因而一般所称配水渠道即泛指干、支、斗、农(分)、毛(引)各级固定渠道，其配水效率的测算公式为式中：Wi为该配水渠下级()的输配水量；n为该配水渠内的分水口数，即从该渠引水的下一级渠道条数。其余符号同前。为研究工作需要也可用相应的流量Q(m3/s)表示配水效率CDE=式中：Qi为该配水渠下级()的输配水流量m3/s；其余符号同前。当灌区内有其他水源汇入配水渠时的配水效率测算公式为当灌区内该配水渠还需为其他用水部门(如工业供水、养鱼、发电)提供灌溉用水量(W2)时灌溉水效率评估指标的确定方法灌溉水效率评估指标的确定方法 灌溉水效率又称灌溉水利用系数。
113、是表征灌溉系统水资源被灌溉作物利用的综合性总评估指标。该指标与渠系水利用效率和作物有效利用率以及田间水利用效率、分布效率均有关，其结果应当等于以上各项的乘积综合作用的结果。测算公式为 IWEa是全面表征灌溉系统实际用水的应用灌溉效率(%)数值。其中：渠系水利用效率，式中：Wf为渠系田间灌水总量，m3，指从最末一级固定渠道放入田间渠道(即临时渠)的灌溉水总量。作物有效利用率，式中：Mf为为农田实际灌溉水量，m3/hm2；n为灌水次数；Mf(i)第次灌水的农田实际灌水量，m3/hm2；Muse作物利用的有效总灌水量，m3/hm2；，式中：为作物实际蒸发蒸腾量，m3/hm2；为作物生育期内有效降雨量
114、，m3/hm2； G为作物生育期内地下水对作物根层的补给水量，当生育期内计算区地下水位变化时，应根据地下水位变动情况划分时段，分别计算地下水对根层的补给量，m3/hm2； MB，ME为生长期起始和终了日期作物根层的含水量，m3/hm2；为作物种类数。分布效率（UEC）指一次灌水后沿田块灌水方向，实际渗入土壤的水量(以水层深度计)在空间分布均匀程度，以UEC表示，又称灌水均匀度Cu，可采用表示喷灌均匀度的均匀系数计算公式计算，用以评价实际的灌溉水量在空间的分布均匀程度。田间应用效率，式中：Ks为考虑土壤质地和保水能力不同对田间灌水量的修正效率，%，即对PUE的允许降低值。灌溉效益指标定义和包括的
115、内容灌溉效益指标定义和包括的内容以及进行评估的方法以及进行评估的方法 灌溉效益指标定义为实际灌溉效益与设计、管理计划灌溉效益的比值。包括以下六方面的内容。（1）灌溉计划水量完成率(BIR1)（2）灌溉水量预测准确率(BIR2)（3）灌溉水量偏离度(BIR3)（4）灌溉设计水量完成率(BIR4)（5）计划灌溉面积完成率(BIR5)（6）计划灌溉定额完成率(BIR6)灌溉效益目标的实际程度主要是从灌溉水量和灌溉面积指标综合考核。并可作以下评估。当BIR51时，即当年实灌面积达不到或等于有效灌溉面积：(1)经过水资源随机修正后1，说明实际供水不能满足计划要求，灌溉用水管理的配水调度水平较低(SF为水
116、资源随机修正系数)。(2)=1，说明管理得很好，配水调度水平较高。此时SF=BIR5/BIR1。(3)1，说明实际供水量超过了计划水量；若BIR21则说明预测水量偏小，实际供水量增加有必要；若IR2=1说明预测计划正确，而实际供水量增加，是由管理不善造成水资源的浪费；若BIR21说明由于计划不当、管理不善两方面原因造成实际供水量过大。并可从BIR3判别实际灌溉水量对理论需水量的偏离程度。当BIR51时，即当年实灌面积超过有效灌溉面积。(1)BIR5说明在实际供水量等于或小于计划水量情况下，还扩大了灌溉面积，此时SFBIR5/BIR2说明配水调度和管理水平较高，即实施了计划用水和节水灌溉。(2)
117、BIR5说明虽然扩大了灌溉面积，但是由于超计划引水，使实际用水量增加，扩大了本灌区的效益。对于引洪灌溉，在无上、下游的水量和水位约束条件下，可认为调度管理工作有成绩；对于河流上下多枢纽联合配水调度系统，违反了统一分配的水量约束，仅从局部利益考虑，则会牺牲下游灌区的利益，应赔偿超用水量造成其他灌区的效益损失。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十六讲第十六讲闫玉民灌溉管理质量评估体系包括的几灌溉管理质量评估体系包括的几方面内容和具体指标方面内容和具体指标灌溉管理的质量评估指标体系，可从工程效益目标实现程度、工程管理、灌溉用水管理、组织管理、综合经营管理等5个方面进行。（1）工程效益目标实现程度工程效
118、益目标实现程度，指设计规定和年度管理计划拟定(或上级下达)的灌溉、排水主要目标及综合利用目标(供水、发电、防洪)的实现程度。即实际效益与设计、计划效益的比值。包括有以下四项。灌溉效益指标(BIO)灌溉效益指标定义为实际灌溉效益与设计、管理计划灌溉效益的比值。主要指标为灌溉计划水量完成率(BIR1)、灌溉水量预测准确率(BIR2)、灌溉水量偏离度(BIR3)、灌溉设计水量完成率(BIR4)、计划灌溉面积完成率(BIR5)、计划灌溉定额完成率(BIR6)六项指标。排水效益指标(BDO)排水效益指标定义为实际排水效益与设计、管理计划排水效益的比值。排水效益目标实现程度除从排水量、减免受灾面积表征外，
119、还需根据排水的特殊要求，分别考虑排水水质中可溶性物质总含量(TDS)及某个时期的地下水控制深度(Hg)等方面考核。主要指标为：排水计划水量完成率(BDR1)、排水计划面积完成率(BDR2)、计划排水水质控制完成率(BDR3)、地下水控制埋深完成率(BDR4)、中低产田改造排水计划完成率(BDR5)。 工业农村牧区及城镇生活供水效益指标(BSR)，用计划供水量的完成率(BSP)表征。小水电的发电效益指标(BHR)水力发电效益常以年发电量表示。发电效益目标的实现程度用计划有效发电量完成率(BHR)表征。在灌溉为主的水资源管理系统，满足灌溉的同时，发电效益BHR测算值显然愈大愈好。（2）工程(设备)
120、管理质量评估指标工程设施与机电设备管理质量评估，考核指标一般包括下列各项。工程安全运行指标(PSO)，包括：重大责任事故发生率(FBR)、一般性事故控制率(FOR)、安全调度指标(RSO)。工程设施与设备指标(CEO)，包括：工程设施完好率(CER1)和设备完好率(CER2)。工程老化程度指标(EFBR)工程(设备)配套程度指标(CDR)，包括：灌排系统的配套完成率(CDR)、机电灌排站与井泵装置效率(PDE)、能源单耗指标(SEL)、能源单耗比(SELR)。工程监测管理指标(IMO)工程监测管理质量从检查工作和观测工作两方面评估。指标为：工程检查评定率(IER)和工程观测评定率(MER)。（
121、3）灌溉用水管理质量评估灌溉用水管理质量评估指标包括：渠道水效率(CWE)、渠系水利用效率(CSE)、田间灌水效率评估指标、灌溉水效率(简称灌溉效率IWE)评估指标等评估指标，测算方法及定义详见7.2节的有关内容。（4） 组织管理质量评估灌溉管理的组织管理质量考核应根据水利部、劳动人事部及本省(市)、自治区的有关规定、规程和条例进行调整评估。一般按三级班次分制根据定性描述进行评定。评分标准可参考现有表格，根据灌区规模、等级具体规定。（5） 综合经营管理质量评估综合经营管理质量是指管理范围内的水土资源及技术设备的综合利和开展及效益情况。一般包括：水产养殖产量指标(FYI)、土地种植指标(LGI)
122、、造林绿化指标(TGI)。（6）灌区经营效果与生产效率评估为了综合评价灌区经营的经济效果与生产效率，可从以下八个方面进行评估：单位水量的生产产值(SWU)、水费实收度(IRWF)、大修费提取率(IRMR)、折旧费提取率(IRD)、劳动生产率(LPR)、人均纯收入(NRPC)、综合经营利润率(PRDO)、供(排)水成本回收率(CRR)。利用权重法进行灌溉管理质量综利用权重法进行灌溉管理质量综合评估的方法合评估的方法多因子直观综合评估法权重法，综合要点如下：（1）根据经营管理的实际调查和测试资料，按照给定的测算公式计算各项指标的测算值。对于软指标一般用35个等到级的评估加以量化。（2）通过专家评定
123、，确定各类等级评语的权重，接工程目标层，指标层，分层次进行权重分配。对于某些重要指标给予较大的权重。（3）进行计算，从而得出综合评估结果。然后进行本单位各年度之间的比较或本行业各单位之间的横向比较，从而反映出一个单位的综合管理质量水平的高低和进步(或退步)。本教材中给出了水利部部级管理单位考核指标分类标准及权重列表可供参考，应用时应注意以下问题：（1）关联指标的处理指标体系中的某些上级指标由分解的两个或两个以上的下级指标构成，若这两个(两个以上)分项指标间相互独立，均可进行自身或竖向或横向比较。然而有的分项指标，如水库安全调度指标RSO的分项指标调洪水量调蓄控制率FRR和调洪下泄流量控制率FE
124、R，灌溉效益指标BLI的分项指标计划水量完成率BIR和计划灌溉面积完成率，既有联系又相互制约，直接规定权重比较困难，不能单独进行横向比较，需根据其特性作一些特殊处理，如设置新的综合评比函数才便于排序比较。（2）指标的横比转化某些指标测算后由于各管理单位生产条件、生产规模、固定资产的不同，权可用于自我竖向比较才具有实际意义，而在行业之间不具备横向可比性，则应经过指标的横比转化才可以到横比目的。如劳动生产率(LPR)，单位水量生产产值(SWU)及人均纯收入(NRPC)等。（3）指标缺项的修正有些工程由于设计或管理体制等原因，产生统一考核时的某些指标缺项。如有些工程设计上就有电站，有些水库由于管理体
125、制的原因没有养鱼收入，这些缺项都不是管理单位本身的原因，因而应对管理质量综合评估中的缺项评分于修正，才具有横向可比性。第第8章章 灌溉计划用水灌溉计划用水本章主要介绍了灌溉用水计划、配水计划的编制原则、内容和方法以及用水计划的执行与调配。灌溉计划用水的定义和意义灌溉计划用水的定义和意义计划用水是灌区用水管理的中心环节。所谓计计划用水是灌区用水管理的中心环节。所谓计划用水，从农业角度讲就是按照作物的需水要划用水，从农业角度讲就是按照作物的需水要求和灌溉水源的供水情况，结合农业生产条件求和灌溉水源的供水情况，结合农业生产条件与渠系的工程状况，有计划地引水、蓄水、配与渠系的工程状况，有计划地引水、蓄
126、水、配水和灌水，达到适时适量地调节土壤水分，满水和灌水，达到适时适量地调节土壤水分，满足作物高产稳产的需求，节约水资源，并不断足作物高产稳产的需求，节约水资源，并不断提高单位水量的灌溉增产效益。实行计划用水，提高单位水量的灌溉增产效益。实行计划用水，首先要在用水前，根据灌区气象、土壤与作物首先要在用水前，根据灌区气象、土壤与作物生长状况估算出作物田间需水量，再依据灌区生长状况估算出作物田间需水量，再依据灌区的渠系分布逐级推算出灌溉需水量，同时还需的渠系分布逐级推算出灌溉需水量，同时还需考虑供水水源的来水和水利工程的考虑供水水源的来水和水利工程的引水条件，确定出灌溉可供水量。通过供需水量的平引水
127、条件，确定出灌溉可供水量。通过供需水量的平衡分析，编制出灌区内各级渠道的用水计划。在具体衡分析，编制出灌区内各级渠道的用水计划。在具体贯彻、实施用水计划过程中，还需视当时实际的气候贯彻、实施用水计划过程中，还需视当时实际的气候条件，土壤墒情及作物生长状况、渠系条件等，灵活条件，土壤墒情及作物生长状况、渠系条件等，灵活地作好全渠系水量的优化调配工作，并依据实际情况地作好全渠系水量的优化调配工作，并依据实际情况及时修正用水计划。在阶段用水结束后，还要进行用及时修正用水计划。在阶段用水结束后，还要进行用水总结，分析其合理性，为今后更好地推行计划用水水总结，分析其合理性，为今后更好地推行计划用水工作总
128、结经验，积累资料，以实现充分利用水资源；工作总结经验，积累资料，以实现充分利用水资源；实现灌溉用水优化调度；节约用水，扩大灌溉面积，实现灌溉用水优化调度；节约用水，扩大灌溉面积，降低灌溉成本；防止地下水位上升而产生的盐碱化；降低灌溉成本；防止地下水位上升而产生的盐碱化；减少渠道淤积和防止土壤沙化的目的。减少渠道淤积和防止土壤沙化的目的。编制用水计划时，水源的供水流编制用水计划时，水源的供水流量和确定方法量和确定方法供水流量首先是确定计划年（典型年）内的河道（供水水源）径流总量及其季、月、旬(或5日)的分配，即水源供水水量或流量的过程，目前采用的确定方法主要有成因分析法、平均流量法和经验频率法等
129、。成因分析法是利用实测资料，从径流成因上分析一些气象、水文因素与水源径流的关系，建立相关图(例如，建立降水径流关系曲线等)，然后再按选定的各阶段气象、水文(或降水)资料预测河流的径流过程。平均流量法是根据多年实测资料，按日平均流量，将大于渠首引水能力的部分削去，再按旬或5日流量过程求其平均值，作为所拟定的水源供水流量，此方法较简易，但较粗糙，故多用于中小型灌区。经验频率法中以采用分段假设年法或分段实际年法较多，其阶段的划分，一般根据作物生长期、气候变化情况以及水源年内变化规律，将全年划分为若干个阶段，或分析全年中某一阶段。如北方划分为春灌、夏灌，南方取水稻灌溉期，或分为泡田期、生育阶段灌溉期等
130、。分段假设年法系将该阶段内多年实测流量，按旬或5日平均后依递减顺序排列，取相应于所选频率的旬或5日流量，作为水源供水流量。分段真实年法则是将历年该阶段的平均流量依递减顺序排列，取所选频率的年份，以该年内各旬(或每5日)平均流量作为水源供水流量。对用水计划进行分类编制的方法对用水计划进行分类编制的方法用水计划按渠系可分为：全灌区用水计划、支渠用水计划、斗渠用水计划。大型灌区按三级编制用水计划：总干渠用水计划由管理局(处)编制；支渠用水计划由管理所(站、段)编制；斗渠用水计划由斗渠管理委员会或斗长编制。中小型灌区可按二级或一级编制。对采用现代化工具及理论进行用水计划编制的灌区，可减少用水计划编制的
131、分级数，可以利于水资源的统一实时调度及渠道输水过程的更加合理。用水计划按季节可分为：年度用水计划、季度用水计划、次用水计划。按供需双方分，可分为管理单位用水计划和用水户用水计划。 用水计划编制应由乡(镇)、村及其它用水单位(包括城市供水和工业供水等)，定时间分渠系编制出斗渠用水计划。经专管机构将各用水单位的用水计划经过分析、审查、汇总，再由专管机构下属的所、站、段提出支渠渠系用水计划，最后由灌区管理局(处)结合灌溉制度、气象预报和工程情况等全面情况进行平衡后，编制出全灌区用水计划。专管机构可根据作物种植面积、灌溉制度、水源供水与灌区降雨等情况，先编制一个年度用水计划，然后再结合斗渠用水计划，自
132、下而上经过修正，最后确定灌区渠系用水计划。年度用水计划在灌溉年度开始前编制完成。它是全年用水管理的指导性文件，但不能把它看作是一成不变的计划而作为工程运行的依据。要根据中短期气象预报随时进行修正，所以它是一个“指导性文件”。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十七讲第十七讲闫玉民编制渠系短期动态用水计划的方编制渠系短期动态用水计划的方法法（1）拟定原理：编制短期灌溉用水计划的必要条件是做好实时灌溉预报，因此它必须符合实际的农作物需水动态和灌溉蓄水量动态。每一个用水计划一般只需要分析预测一次灌水。在灌溉水量不足时，运用水量最优分配理论或模拟技术，在灌区内各片之间、各种作物之间合理分配水量，而不是完全
133、按照作物高产对水分的要求分配水量。 每次灌水的轮灌组划分可能不同，因为每次灌水时需要灌水的作物、地点、面积不同。可以借助于决策支持系统，按照轮灌组划分原则确定轮灌组合。配水流量原则上以各级渠道设计流量为准，一般使实际流量为O.71.0 Q设，以保证渠系水利用系数最大再反求放水时间，而不是以分配水量和放水时间分配流量。 (2)方法与步骤资料收集 基本资料，资料和季节资料一般可提前收集，在灌溉季节前将这些资料提前输入，此后的操作，只需要收集实时资料。在运用实时资料方面，国内外有两种不同的观点；有人认为应该采用尽可能全面、尽可能可靠的实时资料；另一种观点则认为应采用尽可能简便、尽可能少的实时资料。由
134、于这些信息中，有许多信息为预测值，如果采用较多的预测值，必然带来较大的预测误差；其次，要求在很短的时间内收集许多可靠的信息，反而容易引起更大的误差。因此，后一种观点目前较容易被人们接受。资料输入 在输入实时信息时，一般应检查和修改其它资料，如果采用较好的软件，则可以通过图示方法很快检查各类资料。实时灌溉预报 主要是确定不同作物品种，不同自然条件下的各类田块所需要灌水的日期、灌水定额以及不同渠系所需输送的灌水量等。水源可供水量分析 对于水库灌区，只需分析可供水量；对于引(提)水灌区，还应分析水源的流量。地方小型水库及塘堰供水量分析 地方水源的使用由当地农民或地方组织分别使用，因此，不易准确估计其
135、供水量，而只能由当地管水员根据经验估计当地水源与渠首(水库)供水量的比例。 供需水量平衡分析 从水量和流量两方面比较，适当调整取水时间。，尽可能满足灌溉需水量。在水量或流量不能满足一次灌水要求，则应按照一次供水使最终获得效益最大为原则，优化分配本次灌水的灌溉水量。 渠系操作计划 包括各级渠道开闸时间，放水延续时间及流量，在渠道断面较规整或建筑物完好时，可由计算机自动设置水深及闸门开启高度指标，而不必计算流量。 计算结果检验 可运用图示法迅速检验各种模拟结果。 结果输出 主要输出渠系操作计划表。 确定配水方式的方法确定配水方式的方法灌区的配水方式，一般有以下几种：(1)续灌 在水源比较丰富的情况
136、下，供、需水量基本平衡时，一般对斗、农渠进行轮灌，而对干、支渠道采用续灌配水方式。但续灌时，水流分散，渠道同时工作的长度大，渗漏损失量增大，故一般在供需水量差额在40%50%以内时，干、支渠仍可采取续灌，但其配水流量应按比例减少；如果供需水量差额超过40%50%(也有人认为超过25%30%)，干支渠就不应继续采取续灌配水方式，而应改为轮灌。(2)轮灌 当水源供水不足，必须采取其它措施(如压低灌水定额调整灌溉面积等)后，供需水量差额仍较大的干、支渠就要考虑实行轮灌。采取轮灌方式配水，水流比较集中，同时工作的渠道长度短、渗漏损失小，在水源紧张旱情严重时，这种灌溉方式特别有利。应该指出，轮灌时必须进
137、行轮灌顺序设计，有的渠道(或单位)先用水，有的渠道(或单位)后用水，如果灌区的范围大，涉及的行政区域多，轮灌一次间隔的时间长，则在紧张的抗旱季节，往往容易发生用水矛盾，因此必须进行认真分析研究，并与各需水单位协商，采取合理的配水顺序。合理安排配水计划的用水顺序的合理安排配水计划的用水顺序的方法方法根据具体情况，合理地安排先后用水顺序，不仅能及时满足各单位用水要求、促进农业的增产，而且是建立良好用水秩序，节约灌溉水量的有效措施，总结各先进灌区的经验，可归纳成如下几点： (1)先远，后近在灌区内干旱同样发生的情况下，边远地区水较难于送到(因为输水渠道长，沿渠渗漏损失也就大)。只有集中流量，采用较大
138、流量才能把水送到远端，远田受旱的威胁才能及时解除。当然，先灌远田，如果近田受旱严重，非放水不可的，可以对近田适当放水，做到远近兼顾，全面保收。(2)先高，后低岗田的位置高，水源条件差，一般堰塘不能自流控制。低田的位置低，地势较平坦，一般河闸有堰塘控制自流灌溉。先灌岗田、高田，可以使其得到及时灌溉，高田的渗漏水流向低田，或其退水，还可供再度利用，以节约灌溉水量。(3)先成片，后零星零星分散田的用水分散，灌溉的时间长，会使渠道的渗漏损失增大，造成下游渠道的流量不足，灌溉速度慢，可能造成大面积灌区用水不及时，采用先灌成片田、后灌零星分散田的办法，使两者都能集中水量进行灌溉，可做到在优先重点保证大面积
139、用水，加快灌溉速度的同时，兼顾零星分散田的用水，抢时灌溉，不误农时。(4)先急用，后缓用 在灌水过程中，经常遇到有些田用水多，要求急，如有的田属砂性土壤，渗漏水量大，要求用水多；有的田正值需水临界期，不能缺水受旱，对这些特殊情况都应优先照顾，否则，会使作物缺水减产。(5)先看后放在抗旱季节，专业管理人员和当地干部要一起到现场去调查研究了解旱情，落实灌溉面积，进行四定，即“定专人管理，定灌溉面积，定放水流量，定放水时间”，然后再开闸放水，这样才能做到配水合理，供水及时，避免出现不合理的供水现象。同时，还须及时掌握天气预报，实时修正灌水计划。进行配水量的计算的方法进行配水量的计算的方法在水源能充分
140、满足灌溉用水的条件下，各配水点要求分配的水量可先按各渠道控制面积内作物的种类，并考虑土壤，地形及气象的差异，确定出各渠道控制面积内某次灌水的综合灌水定额，以综合定额乘灌溉面积求得田间灌水要求的水量；然后减去其渠道控制面积内其它水源（工程）在该次灌水期内可以提供的水量，即得出要求各渠配给的净水量。利用净水量再除以各渠系的渠系水利用系数，即为该配水点应配的毛水量。配水量计算分为按灌溉面积比例分配和按灌区毛灌溉水量的比例分配。 1)按灌溉面积的比例分配按灌溉面积的比例分配水量，计算方法简便，缺点是没有考虑灌区内作物种类和土壤的差异，成果比较粗略。我国南方灌区多以灌溉水稻为主，比较单一，因此多采用这种
141、方法。在按灌溉面积分配水量的方法中，实际上把渠道输水损失的水量也按灌溉面积进行了分配，这在于、支渠输水损失较大、渠道长度与其控制的灌溉面积不相称时，计算的成果不太合理。此时，最好在按灌溉面积配水的基础上，考虑输水损失的修正。2)按灌区毛灌溉用水量的比例分配如果灌区内种植多种作物，灌水定额各不相同。在这种情况下，就不能单凭灌溉面积分配水量，而应考虑不同作物及其不同的灌水量。通常，采用的方法是先统计各配水点控制范围内的作物种类、灌溉面积以及灌水定额等；再加以综合，计算出毛灌溉用水量；最后按各配水点要求的毛灌溉用水量比例，计算出各点的应配水量。在我国北方，灌区内各部分的作物种类及其种植比例往往差别较
142、大，一般多采用此法。确定配水流量和配水时间的方法确定配水流量和配水时间的方法配水流量和配水时间随灌溉工作制度，即配水方式不同而不同，其确定方法如下：1)续灌条件下配水流量的计算 在续灌条件下，渠首取水灌溉的时间就是各续灌渠道的配水时间，不必另行计算。编制配水计划的主要任务，是把渠首的取水流量合理地分配到各配水点，即计算出各配水点的流量。配水流量与配水水量的计算方法一样，有按灌溉面积分配与按毛灌溉用水量分配两种方法。2)轮灌条件下配水顺序与时间的确定 在轮灌配水的条件下，编制配水计划的主要内容是划分轮灌组并确定各组的轮灌顺序、每一轮灌周期的时间和分配给每组的轮灌时间。轮灌周期简称轮期，是轮灌条件
143、下各条轮灌渠道(集中轮灌时)或是各个轮灌组(分组轮灌时)全部灌完一次总共需要的时间。每次灌水可安排一个或几个轮期，视每次灌水延续时间的长短及轮期的长短而定。例如，某次灌水，延续时间为24d，每一轮期为8d，则这次灌水包括三个轮期，即对于每条渠道或每个轮灌组要进行三轮灌溉。轮期的长短主要应根据作物需水的缓急程度而定，这与作物种类和当时所处的生育阶段有关，同时也受到灌水劳动组织条件和轮灌内部小型蓄、引水工程的供水和调蓄能力的影响。一般，每一轮期约在515d之间。作物需水紧急，灌区内部调蓄水量能力小，则轮期要短，约58d；反之，轮期可稍长，约815d。轮灌时期指在一个轮期内各条轮灌渠道(集中轮灌时)
144、或各个轮灌组(分组轮灌时)所需的灌水时间。对于各条轮灌渠道(或是各个轮灌组)轮灌时间的确定，也是按各渠(或各组)灌溉面积比例或毛灌溉用水量比例进行计算。值得注意的是，在分配流量时，应考虑渠道的设计流量及输水能力。若所分配的流量过小(如小于设计流量的40%)，将导致放水时间过长、渠道水利用系数降低以及渠道水位偏低。渠系动态配水包括的几方面内容渠系动态配水包括的几方面内容动态灌溉用水计划的编制和执行，主要体现在渠系操作计划方面。在完成实时灌溉预报后，无论是否已经算出灌溉需水量，主要任务应为确定各级渠道的初始供水日期和时间、放水延续时间以及放水流量。（1） 放水延续时间在续灌条件下，从渠首引水灌溉的
145、时间，就是各片配水的时间，在部分轮灌的条件下，首先要划分好轮灌组，并根据各轮灌组的分配水量和流量来计算配水时间。由于每一次灌水时，各片(一般为支渠系统)内各田块灌水要求均不可能相同，即使同一种作物，往往也因为土壤条件、地质条件(如冲田与岗田不同)等差异，而使灌水日期不同。此外，各片每一时段当地小型塘堰、河坝供水能力不同，即使作物实际需水量相同，通过渠系引入的水量也可能不同。因此，应根据实际情况重新组合轮灌组(这是动态计划用水的重要特征之一)。灌溉排水新技术灌溉排水新技术 第十八讲第十八讲闫玉民理论上，放水延续时间最佳值为各渠道按设计流量运行时输送毛灌溉需水量的时间，这样可保证渠道输水损失小，且
146、便于管理。但这个值只能作为参考依据，而不能实施。这是因为：工程状态本身是实时信息之一，每次放水时各级渠道的输水能力常常受人为因素和自然因素影响，且渠道经过多年运行后，一般达不到Q设水平，更不能超过Q加大。因此，Q最佳需要调整。所有续灌渠道的工作时间需相等(上、下级渠道)。轮灌渠道各组工作时间之和应该等于上级续灌渠道工作时间。放水延续时间最好为整数，以便灌溉管理。此外，还应考虑劳力情况、灌水习惯、作物种类和生育阶段等。在制定动态灌溉用水计划时，一般先根据所预测的毛灌溉需水量和该渠道的设计流量计算各级渠道在最佳工作状态输送所需水量所需要的时间，初步确定渠道工作时间表；然后依据毛灌溉需水量和所确定的
147、各级渠道放水延续时间计算应放水流量。在放水流量符合设计值时，按此渠道工作时间表执行，否则，调整放水延续时间，直至放水时间、流量与输送水量三者组合满足要求。（2）开闸时间在实时灌溉预报中已经知道各种作物要求的灌水日期，并统一了灌水中间日，根据灌水中间日和放水延续时间，则可拟定各级渠道开闸时间。在拟定各级渠道开闸时间时应注意两点：应考虑水流在渠中的行进时间，特别是当渠道较长或流速较小时。开闸时间不可过早，也不可推迟过多。若提前过多，则在出现不可预见的降水时，浪费水量；而推迟过多，则容易引起缺水或抢水。（3） 配水流量对于养护状况较好的渠道，一般当实际流量为0.81.2时，渠道水的有效利用系数最大；
148、对于养护状况一般的渠道，则实际流量为0.71.0 时，一般最大。若Q取值过大，不仅渠道不安全，而且会因溢流而使降低。根据和毛灌溉需水量可以得一组(不必取整)，若以最高为目标函数，考虑渠道允许最大流量约束，最适宜流量下限约束，渠道工作时间约束等，可求出渠道最优配水流量。用水计划执行前，应做的准备工用水计划执行前，应做的准备工作作编制用水计划，只是实行计划用水的第一步。计划的真正执行还必须具备或创立一些基本条件，其中最主要的是要建立和健全各级专业和群众性的管理组织以及搞好渠系工程配套。此外，在放水前还应做好以下各项准备工作：1)建立各种用水制度，如渠系引水制度、涵闸启闭制度和水量交接制度等。2)将
149、编制的用水计划及时报上级审批，并印发通知各受益单位，广泛宣传，以使群众在知情的情况下贯彻执行。3)作好渠道和建筑物的检查、整修工作，发现问题及时妥善处理。4)做好各控制点的量水工作，如检查量水建筑是否完整，量水设备是否齐全、精确，特别要做好各级量水员的技术培训工作，使其掌握各种量水方法。5)作好田间灌水的准备工作，如修好田埂，筑好沟、畦等。 在放水、用水的过程中，管理人员要深入灌区及主要渠段进行调查研究，了解水源情况，检查工程状况和用水情况；掌握旱情变化和灌水进度等，发现问题及时处理。渠系水量调配应注意的问题渠系水量调配应注意的问题渠系水量调配应注意以下问题：1)水量调配原则。灌区分配水量的原
150、则是“水权集中，统筹兼顾，分级管理，均衡受益”。具体办法是：按照作物灌溉面积、灌水定额、渠系水的利用系数来分配水量。2)配水工作的要求。必须做到“统一领导，水权集中，专职调配”。由管理局直属的配水站和专职配水人员负责全灌区干支渠水量调配工作，在引水、配水中要做到安全输水和“稳、准、均、灵”，稳即水位流量相对稳定；准即水量调配要准确及时；均即各单位用水均衡；灵是要随时注意气象及水源变化及时灵活调配。3)渠系水量调配的策略。各渠系的实际灌水期间，一般由各基层管理站在每天规定时间内向灌区配水中心提出第二天的需水流量申请，由配水中心按渠系布置，由下而上逐级推算全灌区各级渠系所需流量及渠首的需水流量，并
151、依据河源的来水流量及工程引水条件确定出渠首的引水流量，通过比较与，确定以下3种配水决策方案。全渠系按需配水。全渠系按比例配水。渠系优化配水。4)按用水计划和预定的应变措施调配水量。5)实行“流量包段、水量包干”的岗位责任制。6)多种水源水量调配。蓄、引、提相结合的多种水源，灌区要统一领导，分级管理，合理调配水量。7)渠井双灌情况下的水量调配。按照渠水和井水的不同特点合理调配，采取井水浇近，渠水灌远，渠水泡地，井水灌田等办法，经济利用水源，提高水的利用率和利用效益。地下水质较差的地区，可采取“渠井掺合灌”或“井水救急，渠水冲洗”的办法。8)高含沙浑水淤灌情况下的水量调配。高含沙量引水既要多引洪水
152、，又要避免淤渠，尽可能地把水、沙、肥资源输送到田间，发挥其改土、肥田和供给作物水分的作用。在水量调配中应采用：因渠制宜，按各渠输沙能力配水；因泥沙制宜，按灌区各地的土壤、作物对洪沙的不同要求，灵活调配，合理运用；集中配水，以水攻沙；连续用水，清浑结合，综合平衡。9)加强观测记载，作好资料施测和水帐结算。观测记载，施测技术资料是执行用水计划的一个重要内容，它为编制用水计划，提高计划用水质量提供可靠的资料。一般应观测土壤水分、渠道水位、流量、地下水位及水盐动态，测定灌水定额及各级渠道和田间水的利用系数，开展灌水技术试验等。水帐是平衡水量和按量计费的依据。各分水闸、配水点、干支渠段、斗口都要建立配水
153、日志，定时观测水位流量；当水位流量变化时，要加测加记。各级管理组织根据记载的水位、流量及时结算水帐，做到日清轮结，定期平衡水量。第第9章章 灌区现代化管理技术灌区现代化管理技术本章主要介绍了灌区现代化管理的有关内容。通过学习，应了解量水自动化技术的基本原理及其在灌区管理中的应用；了解灌溉工程自动控制技术的基本原理及应用；了解计算机技术在灌溉排水系统管理中的应用现状、范围、方法和应用前景。灌区用水管理现代化包括的内容灌区用水管理现代化包括的内容 灌溉用水管理现代化的基本内容包括：1)灌溉用水信息管理现代化。包括：灌区气象、水文、土壤、作物、地下水等各种自然信息的自动监测、采集与传输，数据自动处理
154、；以及灌溉预报与计划用水的信息化管理。2)灌溉及灌溉设施管理现代化。包括改善和改建渠道及各种建筑物，采用新的量水配水设备，进行灌溉用水实时监测，灌溉设施运行管理自动化和半自动化调控。3)灌区行政事务及附属设施管理现代化。包括灌区水费、财务、文书、行政、人事、组织以及通信、交通、环境等方面的现代化管理。灌区量水自动化仪器的种类灌区量水自动化仪器的种类概括起来，自动量水可分为两类，第一类是对传统量水设施安装自动化仪表，实现水量的自动计量；第二类是集成化的自动量水设备。本节将重点介绍与自动量水有关的技术。（1）配套自动化仪表根据量水槽的量水原理，研制与之配用的二次电子仪表，可以实现水位、流量及累积水
155、量的计量。HBML一型明渠流量计HBML-型明渠流量计与各种标准量水堰槽配用，可以连续监测明渠中水的流量，累计水量，也可作非接触式液位计使用。该仪器采用超声波穿过空气，以完全非接触的方式测量明渠堰槽内的水位高度，再由微处理机自动算出对应的流量值。测流量时，液晶显示瞬时流量及累计流量；测液位时则显示液位及上下限报警指示。WL一1A超声波明渠流量计WL1A型超声波明渠流量计与上述量水堰槽配用，可对明渠流量实现连续自动监测，充分利用了当今电子技术的最新成就，通过微处理机智能控制，可分别或同时与污水记录仪、打印机、水质采样器、计量泵及自动加药流水线装置连接，从而自动安全、准确地测量，记录水流流量过程。
156、与灌溉渠上的水量槽配用，可实现流量或水量的自动化计量。 DYML超声波明渠流量计该仪器是用于实时明渠流量监测的一种计量仪器。产品分为DYML-I型和DYML-型两种。（2）渠道量水计渠道量水设施按量水建筑物的结构形式与水流特点，一般可分为量水堰、量水槽、量水计和闸涵量水四大类。IC卡灌溉管理系统由哪些部分组卡灌溉管理系统由哪些部分组成，该系统的特点成，该系统的特点系统组成：系统硬件由中心控制系统和多台安装在泵房的分机组成。中心控制系统是指发卡机或内置读卡器的计算机(通常称为发卡计算机)。分机指智能卡机井灌溉管理机。管理软件系统由系统维护、卡片管理、分机管理、综合统计、安全加密、辅助系统等子系统
157、构成。系统可以完成对数十台、数百台智能卡灌溉管理机的综合管理。为适应农村计算机尚未普及的情况，设置配套了专用发卡机。系统特点：（1）管理功能强大主要功能有：计量功能收费功能打印功能统计功能。（2）控制灵活IC卡可进行远距离联网控制，也可对不能联网的小范围应用系统提供单独服务。由于系统内部划分了子系统，能适应现在农村中的一个区域(如乡镇、自然村)划分为若干小区域的情况。（3）适应性强使用寿命长系统中的机井智能卡管理机配合相应的附属设备可以控制各种功率的机井，可以根据农村电网的实际情况做到宽电压设计，在320420V交流电仍可稳定工作。系统均采用可靠性高的元器件，适应北方恶劣气候，具有防潮、防水、
158、防尘的功能。机内置非法卡保护电路，可以防止各种不同的卡片(如铁片、塑料片等)插入造成危害。智能卡及各分机(管理机)均符合ISO7816标准，可长久重复使用，设计使用寿命超过10万次。（4）系统安全性高 该系统使用的智能卡采用先进的系统加密技术，使用安全。运行过程中，自动启动柜能够配合机器，实现水泵的自动控制，并对水泵的缺相、欠压、过压、过载以及其他不正常运行随时检测，确保水泵安全运行。灌溉工程常用的自动控制模式的灌溉工程常用的自动控制模式的种类以及两点式自动控制系统的种类以及两点式自动控制系统的工作特点工作特点自动控制器通过操作而使被控变量回复至要求值。操作的方式称为控制模式。常见的控制模式有
159、：两点控制、三点控制、比例控制、积分控制、微分控制。两点控制通过操作调节器使其处于两个极端位置之一，而对相应于设定值的偏离做出响应，但对任何中间位置则不进行控制。因为这两点处于完全断开或完全闭合状态，所以这种控制也称为开关控制。计算机在灌溉系统管理工作中主计算机在灌溉系统管理工作中主要被应用于的几个方面要被应用于的几个方面近年来,计算机技术在农业水土工程建设与管理中正在发挥越来越重要的作用,而在灌溉系统管理工作中,主要应用于以下几个方面：(1)数值计算数值计算是计算机在灌区系统工程中应用最早，也是最普遍的方面。因为在灌排工程中，有大量的数值计算工作，包括数值模拟、实验数据处理、系统分析、规划设
160、计、经济技术计算与分析等。(2)数据库与信息管理在灌排系统工程中数据库的应用，除了常见的、较通用的数据库管理系统，如人事、工资、行政、材料等方面以外，不少单位开发了一些专业性的数据库管理系统或信息管理系统，如水土资源管理系统、灌溉数据库、水土保持管理系统、灌溉管理信息系统、抗旱信息系统等等。一些灌区还使用了遥测、遥控技术，开发了从数据采集、数据处理到优化配水的灌溉自动化管理系统。随着网络技术、信息技术和多媒体技术的发展，灌区系统工程信息管理将会得到进一步发展。(3)计算机辅助设计计算机辅助设计把计算、设计、绘图等工作结合在一起，可以大大地缩短工程设计的时间，提高工程设计的效率和精度，减少设计人
161、员的繁重劳动。在灌区系统工程方面，计算机辅助设计已应用于灌溉、排水工程规划设计、水土保持工程规划设计等，都取得了良好的效果。(4)计算机控制与遥测在灌排系统工程中，为了适时进行灌溉、排水、防洪及其他管理工作，常需要对水源和灌溉渠系上的监测控制设备，如遥测设备、灌水器械或灌排系统的闸门，进行自动化操作。我国一些大型灌区已开始进行这方面的工作，收到了一定效果，为实现灌区系统工程现代化管理迈开了新的步伐。(5)计算机信息管理计算机同现代通信技术、网络技术的结合开辟了计算机应用的新途径计算机信息管理，把现代管理工作提高到了一个新的水平。在灌区系统管理方面已经成功地应用灌溉用水信息管理、灌溉预报、旱情预
162、报信息管理等成果，大大提高了灌区系统工程的现代化管理水平。灌溉用水信息管理系统主要包括灌溉用水信息管理系统主要包括的几个部分及各部分主要内容的几个部分及各部分主要内容灌区用水信息管理系统是以微机系统为基础，包括数据采集系统、通信系统、数据库与数据处理系统、计划用水管理系统等软硬件在内的综合系统。各地多个单位研制了不同的灌区用水信息管理系统，尽管采用语言、结构形式、界面有所不同，但其整体功能大同小异，信息管理系统中各子系统功能简单介绍如下：(1) 灌区用水信息管理中心。灌区用水信息管理中心的任务是控制和管理各个子系统。它可以接受来自信息采集系统的信息，外部机构(水文、气象部门)提供的信息和灌区历
163、史资料，并通过数据管理系统送人数据库。按照信息采集子系统所提供的用水信息进行灌区用水信息管理。例如按照配水计划或应变计划进行闸门及灌溉设施的操作；与管理站(段)进行电信联系，下达管理指令，并进行渠道和泵站的水位、流量监测。(2) 灌区用水信息采集传输子系统。灌区用水信息采集传输子系统的任务是通过各种传感器、数模、模数装置及电信传输系统把所接收到的各种气象、水文、土壤、作物等信息传送到信息管理中心。它由以下部分组成。1)气象信息采集系统：采集并传输气温、气湿、日照、风速、风向、蒸发量、降雨量等数据。 2)水文信息采集系统：采集并传输河流水位、流量、泥沙含量、地下水位、含盐量等数据。3)土壤信息采
164、集系统：采集并传输土壤含水量、土壤温度、土壤盐分及养分含量等数据。4)作物信息采集系统：采集并传输农田作物生长发育状况、植物叶水势、作物冠层温度等数据。此外关于农业生产计划、耕作栽培方法、施肥制度等作为农业生产资讯，亦可纳入灌区用水信息系统。(3)数据库管理系统。数据库管理系统的主要任务是管理灌区各种数据(包括来自外部的资讯)，即进行数据的存取、增补、修改、加工、检索、打印等。(4)用水信息管理子系统。接受信息管理中心的指令，从数据库管理系统和信息采集系统取得数据，进行水源预报和灌溉预报(包括作物需水量预报、土壤含水量预报)；拟定灌溉制度，进行灌区计划用水管理，即编制和修改灌区各级用水计划，进行渠系水量调配与优化配水，并及时进行计划用水总结。
