《灌溉排水工程学》.ppt

《《灌溉排水工程学》.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章农田灌溉原理第一节农田土壤水分状况农田水分地面水地下水土壤水土壤水是作物生长环境的核心一、农田土壤水分存在的基本形式土壤水分固态：在土壤冻结时存在汽态：存在于未被水分占据的土壤空隙液态：吸着水：不能被利用，其上限（最大分子持水率）以下的水分为无效水。毛管水：田间持水率和无效水之间的水，容易为农作物利用，称为有效水。重力水：如地下水位高，停留在根系层的重力水影响土壤的通气，这部分水称为过剩水。田间持水率：灌水两天后土壤所能保持的含水率，它是重力水和毛管水、有效水分和过剩水分的分界线。二、作物生长对农田水分状况的要求水对作物的生长的影

2、响：（1）水是作为进行光合作用、制造有机物的原料；（2）水使作物保持正常、稳定状态；（3）水是作物营养元素、矿物质的载体；（4）水分是作物细胞原生质的重要成分；（5）水分可以调节作物体温。1、旱作物对农田水分状况的要求地面水地下水根系吸水层的土壤水分农作物地表积水地下水位到达根系吸水层毛管水最容易被旱作物吸收引起水涝灾害影响土壤的通气旱作物根系吸水层的允许平均最大含水率为根系吸水层的田间持水率干旱大气干旱土壤干旱生理干旱土壤溶液浓度不超过作物在各个生育期所容许的最高值是确定根系吸水层的土壤最低含水率的个重要指标。以盐渍土为例：θmin：

3、为按盐类溶液浓度要求所规定的最小含水率结论：旱作物根系吸水层含水率最大：田间持水率最小：作物适宜的土壤含水率下限2、水稻地区的农田水分状况要求水稻喜湿好水田间经常需要水层生理上要求土壤水分达到饱和（除萌芽和成熟期）水稻的灌溉以保证田间有适宜的浅水层适宜的浅水层为水分、养分的供应提供良好条件调节和改善水稻生长环境条件水层的适宜深度：由作物品种、生育阶段、自然环境、人为条件由经验来决定。三、农田土壤水分运动1、土壤水分运动基本方程非饱和土壤水流动空间中点(x,y,z)上取单元体(dx,dy,dz),由达西定律知x,y,z轴向的水流通量为k(

4、θ)土壤的非饱和导水率分别为x、y、z方向的水势梯度dt时间内，流人和流出单元体的土壤水分质量差总计为dt时间内单元体内土壤水分质量的变化量为由质量守恒定律知两者在数值上相等，即：将（1—2）式代入（1—4），得：即为非饱和土壤水运动的基本方程式。D(θ)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。则非饱和土壤水运动方程又可写为式中：C(h)=dθ／dh表示压力水头减少一个单位时，单位体积土壤中所能释放出来的水体积，其量纲为[L-1]，称为容水度或比水容量，它是土壤水分特征曲线上的斜率。2、入渗条件下土壤水运动（1）入渗过

5、程的一般规律入渗前θ0很小，地面初始入渗速度i1很大，短时间内就接近饱和含水率θs,,见图1-3。随时间的延长，入渗路径的加大，入渗速度it不断减小，最后趋于if，即接近该土壤的渗透系数K。通常用入渗速度it和累积渗水量I与时间t的关系曲线描述入渗规律。（2）入渗量的计算：采用公式计算入渗速度it和入渗量I1）考斯加可夫公式式中：it是任一时间的入渗速度，以单位时间渗入土壤的水层厚度(mm／min或cm/h)计；i1是第一单位时间末的人渗速度；t为人渗别间(min或h)；α为经验指数,决定于土壤性质和初始合水牟,α=0.3-0.8,—般

6、土壤取0.5。将实验资料I、t按时序求出i=△I／△t，取lgi及1gt，点绘于双对数纸上，可拟合成一条直线，如图1—5所示。由于（lgi1-lgi2）/（lgt1-lgt2）=-tgθ=-α即α为拟合直线与横轴的夹角的正切值拟和直线与纵轴的截距即为lgi1则累积入渗量I与入渗时间t的关系式中i0为第一单位时间内土壤渗吸的平均速度用式（1—10）It2)菲利普入渗公式式中：S为渗吸系数，if为稳定入渗速度[if=i(∞)]3、蒸发条件下土壤水分运动（1）无地下水位补给条件下的土壤水分蒸发当地下水位较深时，上层土壤的含水率可以看作不受地下

7、水补给的影响。蒸发过程可以分为三个阶段：第一阶段：稳定蒸发阶段：指灌水、降雨入渗刚结束，土壤含水量高，向上输送水分的能力强，此时土壤水分的蒸发强度ε主要取决于大气的蒸发力，其接近于水面蒸发强度，与土壤含水率无关，当土壤含水率降至某一临界值θk，时，稳定蒸发阶段结束，该阶段又称为大气蒸发力控制阶段。第二阶段：开始于土壤含水率减少到θ=θk时，由于土壤含水率降低，土壤向上输送水分的能力减弱，土壤水分的蒸发强度取决于大气蒸发力与土壤向上输送水分能力二者的制约关系。该阶段的土壤水蒸发强度随含水率减小而逐渐减小，所以称为蒸发强度递减阶段。该阶段土

8、壤蒸发强度ε由下式计算；ε=（aθ+b）E0(1——17)式中：a、b：与土壤性质有关的两个系数E0：水面蒸发强度。第三阶段：当地表土壤含水率很低时，表土输水能力较弱，地表形成一干土层。干土层下的水分向上运