灌溉与排水工程课程教案Word下载.docx

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4、参考教材

（1）《农田水利学》（第三版）.郭元裕主编,中国水利水电出版社,1999年8月

（2）《灌溉排水工程学》汪志农主编中国农业出版社出版，2000年5月

（3）《农田水利学习题试验集》.张增圻、沈荣开合编,,水利电力出版社,1994年

（4）《新疆垦区盐碱地改良》.罗家雄等编著·

水电出版社·

1985．4

三、教学要求与学习方法

1、教学要求

由本课程的特点，要求在教学过程中始终贯彻从实践中来到实践中去的认识过程。

课堂教学应力求使学生弄清基本概念，掌握基本内容。

使学生对农田水分状况和土壤水分运动、作物需水量和灌溉制度及灌溉用水量、各种灌水方法、灌溉渠道、灌溉水源及取水方法、田间排水及排水沟道系统、新疆盐碱土防治的水利措施等内容有一个系统清晰的认识。

由于本课程内容繁杂、实践性很强，所以授课教师不仅要吃透教材，在采用全国统编教材时，力图贯彻灌溉与排水为农业增产服务，拟定灌排措施必须从当地实际出发，紧密的与农业综合技术相结合。

还需广泛阅读参考资料、深入生产实践、跟踪学科发展，随时补充新内容，使学生及时了解到本学科的重要进展和发展动向。

实验教学，使学生掌握实验样品的采集准备、土壤水分的测定、盐分的定性定量分析等技能，做到理论与实践相结合，提高解决实际问题的能力，培养学生严谨认真的工作作风，并提倡创新精神，为今后的科研及工作打下基础。

实践环节方面：

结合所学内容，让学生进行1.5周的课程设计，设计题目可为理论内容的一个专题，通过实际的工程资料和工程要求进行设计训练，也可直接参与一些实际的工程设计，使设计成果部分或全部用于工程实际。

2、学生学习方法

通过教师引导，启发学生的自学和独立思考，逐渐培养学生自我获取知识的能力和分析问题、解决问题的能力。

四、基于学业规范的其他要求

1、道德规范：

尊敬师长，关心同学，爱护公物，诚信守信

2、行为规范：

遵守课堂纪律，跟着老师授课思路专心听讲，与老师互动，课前预习，课后复习，不抄袭他人作业，遇到问题多请教老师或找同学商议。

3、作业规范：

认真按要求完成各次作业，不拖拉，不漏做或少做，对做错的题认真订正。

五、理论课教学内容与要求

第一章、绪论

一、教学目的与要求

通过本章学习使学生对农业水利工程专业和灌溉与排水工程课程有较清楚的概念，了解国家的水利建设方针和国内外灌排技术发展的概况。

掌握灌溉排水工程学的研究对象和基本内容。

二、本章学时2（理论学时2）

三、教学重点

（一）我国的农田灌溉排水事业及发展方向概况（讲清灌排工程的任务）

1、我国水资源状况和灌溉排水事业

2、节水灌溉的重要性及其目标

3、灌溉排水的发展方向

（二）农田灌溉与排水的研究对象和基本内容　

四、教学难点

灌溉与排水工程的研究对象和基本内容及其调节措施。

五、教学设计

采用多媒体课件授课，以课堂教学和教材内容为主，结合新疆灌排工程现状和新疆及阿克苏地区水资源总量，分布状况，水资源开发利用状况，探讨新疆发展灌排工程的重要性和发展节水灌溉的必要性。

六、教学内容

第一章、绪论

§

1—1、我国的灌溉排水事业

一、灌溉、排水对我国农业生产的重要意义

灌溉排水是水利工程类别之一。

其基本任务是通过各种工程技术措施，调节和改变农田水分状况及有关的地区水利条件。

为农业的发展创造条件。

【农田水利】

（灌溉排水）：

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。

灌溉排水的作用：

是人工补充土壤水分或排除农田多余水分的一种水利措施。

灌溉排水的目的：

是与农业技术措施相结合，共同为作物生长创造适宜的环境，促进和保证农业生产持续、高效地发展。

灌溉排水的任务：

是通过各种工程技术措施，调节和改变农田水分状况及其有关的地区水利条件，以促进农业的发展。

1、常年灌溉地带

2、不稳定灌溉地带

3、水稻灌溉地带

二、我国灌溉、排水事业的发展积累的经验和面临的任务

1、我国灌、排工程的建设和发展积累的经验和面临的任务

（1）经验

1）在大力发展灌溉的同时，充分重视排水，做到灌、排并重，蓄泄兼顾；

2）充分利用水资源，节约水资源；

3）因地制宜，针对不同地区的具体情况，采用不同的治理措施。

（2）面临的任务

水资源短缺，供需矛盾突出，现有耕地灌溉面积不到一半，灌、排工程配套不全，老化失修，抗旱除涝标准低等。

不能适应今后农业生产和国民经济发展需要。

（1）大力发展节水农业，推广节水灌溉，形成节水型社会是我国一项长期的基本国策。

（2）从开源与节流两方面入手，解决水资源危机的问题。

（3）精量灌溉，是节约灌溉的最高目标

（4）借助现代化的电子测试手段、计算机技术与信息技术，实时预测预报。

（5）三“S"

技术在现代农业中的应用，使精量灌溉及精确调控大田的生产过程与资源投入已具有现实的应用前景。

信息技术的迅速发展与更新，将对未来农业的发展产生不可估量的影响。

三、世界灌溉发展的趋势

1、灌溉方法仍以地面灌溉为主，高效节水灌溉面积会有较大发展；

2、提高灌溉水利用系数，缓解水资源紧缺程度，渠道防渗，管道输水和非充分灌溉等技术将日益发展；

3、改进灌溉管理，提高自动化程度；

4、电子计算机、激光、红外线、遥感、遥控等新技术将广泛得到发展。

1—2、灌溉排水工程学的研究对象和基本内容

灌溉排水工程学是一门研究农田水分状况和有关地区水情的变化规律及其调节措施，消除水旱灾害和利用水资源为发展农业生产而服务的科学。

一、灌溉排水工程的研究对象

（一）调解农田水分状况

1、灌溉措施

2、排水措施

在调节农田水分状况方面需要研究的问题（9个）

（二）改变和调节地区水情

1、蓄水保水措施

2、调水、排水措施

在改变和调节地区水情方面需要研究的问题（4个）

二、灌溉排水的研究内容

（一）灌溉排水主要研究内容

（二）灌溉排水工程面临的任务

七、复习思考题与作业

1、灌溉排水工程学的任务是什么？

2、灌溉排水工程学

3、灌溉排水工程学的研究对象及基本内容是什么？

4、农田水分状况

5、调节农田水分状况的水利措施有哪些？

6、在调节农田水分状况方面需要研究的问题有哪些？

7、改变和调节地区水情的措施有哪些？

需要研究哪些问题？

8、灌溉排水工程主要研究的内容是什么？

9、灌溉排水工程面临的任务是什么？

第二章农田水分状况和土壤水分运动

要求通过本章学习使学生了解农田水分的存在形式及特点、掌握作物对农田水分状况的要求以及农田水分调节措施、理解土壤水运动基本方程和考斯加可夫公式；

难点为土壤水运动基本方程、入渗速度理论公式的推导、以及SPAC理论的基本概念。

二、本章学时7（理论学时3，实验学时4）

三、本章重点、

农田水分三种基本形式、凋萎系数、田间持水率。

土壤水运动基本方程、入渗速度理论公式的推导、以及SPAC理论的基本概念。

地面水、地下水、土壤水的转化过程。

采用多媒体课件授课，以课堂教学和教材内容为主，结合当地实际，用实际案例引导学生学好本章内容。

讲清农田水分存在的形式和几个特征土壤含水率及在农业生产中的意义，避免繁琐的数学公式推导。

通过课后的复习思考题和作业加深本章内容的理解。

2—1农田水分状况

一、农田水分存在的形式

二、旱作地区农田水分状况

三、水田地区农田水分状况

四、农田水分状况的调节措施

2—2土壤水分运动

一、土壤水运动基本方程

二、入渗条件下土壤水分运动

三、蒸发条件下土壤水运动

2—3土壤-作物-大气连续体水分运动的概念

1.农田水分存在的基本形式有哪些，能够被作物利用的土壤水是哪些？

2.凋萎系数？

3.农田水分状况调节措施是什么？

4.田间持水率？

（旱作物）土壤的最大田间持水率，最小田间持水率？

第三章作物需水量和灌溉用水量

要求学生了解土壤水分消耗的途径，理解“作物需水量”和“田间耗水量”的基本概念；

全面了解影响作物需水量的因素，理解作物需水临界期和作物需水模系数的概念。

掌握作物需水规律和作物需水量的计算方法，掌握作物灌溉制度的拟定，正确分析和推求灌溉用水量的原理和方法。

掌握灌水率的概念与计算方法。

二、本章学时8（理论学时8）

1、作物需水量和田间耗水量的基本概念及计算方法；

2、灌溉制度的概念及其拟定方法，制定水、旱作物灌溉制度的水量平衡法；

3、灌溉用水过程线的推算和灌水率的计算。

作物灌溉制度的拟定，灌区用水过程的推算，灌水率的计算和灌水率图的修正。

讲清作物需水量的概念，采用多媒体课件授课，讲解灌溉制度和灌溉用水量，结合当地实际，用典型案例引导学生学好本章内容。

通过课后的复习思考题和作业练习，以加深对本章内容的理解。

3—1作物需水量

一、作物需水量及影响因素

二、作物需水量的计算

（一）直接计算需水量的方法

1、以水面蒸发为参数的需水系数法（简称“

”值法）

2、以产量为参数的需水系数法（简称“K”值法）

3、以气温为参数的需水系数法（简称“β”值法）

4、以多种因素为参数的经验公式法

（二）通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量的方法

基本思路是：

将作物腾发看作能量消耗的过程；

通过平衡计算求出腾发所消耗的能量，然后再将能量折算为水量，即作物需水量。

1、参照作物需水量计算

2、实际需水量的计算

3—2作物的灌溉制度

一、充分灌溉条件下的灌溉制度

制定灌溉制度的方法

1、总结群众丰产灌水经验

2、根据灌溉试验资料

3、按水量平衡原理分析制度作物灌溉制度

（一）水稻的灌溉制度

1、泡田定额的确定

2、水稻生育期内灌溉制度的确定

（二）旱作物的灌溉制度的确定

1、水量平衡方程式

2、基本资料的收集

3、旱作物播前灌水定额（M1）的确定

4、根据水量平衡图解法拟定旱作物生育期的灌溉制度

二、非充分灌溉原理与作物水分生产函数

（一）非充分灌溉的理论基础

（二）水分亏缺对作物的影响及水分亏缺的判别指标

1、土壤水分亏缺及其成因

2、作物水分亏缺及其成因

3、水分亏缺对作物生长的影响

（三）作物水分生产函数

作物水分生产函数是指在作物生长发育过程中。

作物产量与投入水量或作物消耗水量之间的数量关系。

作物水分生产函数可以确定作物在不同时期遇到不同程度的缺水是对产量带来的影响。

（四）作物非充分灌溉制度

1、优化灌溉制度的确定方法

2、优化灌溉制度设计实例

3—3灌溉用水量

灌溉用水量是指灌溉土地需从水源取用的水量而言。

一、设计典型年的选择

在规划设计中，常需事先选定典型水文年作为规划设计的依据，把这个特定的水文年份称为“设计典型年”，由其气象资料计算出的灌溉制度称为“设计典型年的灌溉制度”，简称“设计灌溉制度”，相应的灌溉用水量称“设计灌溉用水量”。

二、某一具年份灌溉用水量及用水过程线

（一）直接推算法

（二）间接计算法

3—4灌水率

一、灌水率的概念

灌水率是指灌区单位面积（如以100hm2计）上所需灌溉的净流量q净，又称灌水模数（需水模系数）

二、灌区设计灌水率的确定

1、绘制初步灌水率图

2、修正灌水率图

修正原则与方法：

（1）以不影响作物需水要求为原则，尽量不改变主要作物关键用水期的各次灌水时间，若必须调整移动，以往前移动为主，前后移动不超过3天

（2）调整其它各次灌水时，要使修正后的灌水率比较均匀，连续；

（3）为减少输水损失，并使渠道工作制度比较平稳，在调整时不应使灌水率数值相差悬珠，一般最小灌水率不应小于最大灌水率的40%。

作为设计渠道用的设计灌水率，应从修正后的灌水率途中选取延续时间较长（达到20—30天）的最大灌水率。

1、何谓作物需水量？

需水量与耗水量有什么不同？

2、农田水分消耗的途径是什么？

3、何谓腾发量？

腾发量又可称为什么？

4、影响作物需水量大小的因素有哪些？

如何计算作物需水量？

5、什么叫田间需水规律（需水模系数）？

需水临界期（需水关键期）？

6、什么是灌溉制度？

其包括哪些内容？

确定方法是什么？

7、灌水定额与灌溉定额有何区别？

8、试述旱作曲水量平衡方程各要素的含义及用图解法确定旱作物灌溉制度步骤。

9、水分亏缺对作物生长有哪些不利和有益作用？

10、土壤计划湿润层深度？

11、灌溉的作用是什么？

什么是灌溉用水量？

12、灌区年灌溉用水量及年用水过程线的计算方法？

13、灌水率的含义？

在灌溉工程规划设计中，什么条件下需对灌水率图进行修正？

修正的原则与方法是什么？

灌水率的计算方法？

14、计算题：

《农水》习题集P5（2—1～２—1０）

第四章地面灌溉方法

要求学生了解各种地面灌水方法的异同及优缺点，适宜种植作物条件。

结合灌溉用水等的学习，掌握灌水方法及其设计步骤。

（1）灌水方法的评价标准、分类及适用条件。

（2）地面灌溉方法。

二、本章学时3（理论学时3）

1、灌水方法的评价、分类及适用条件；

2、地面灌溉的技术要素；

畦灌、沟灌的设计步骤，应掌握的灌水技术要素，计算方法。

采用多媒体课件授课，讲清各种地面灌水方法的特点和适应性，应掌握的灌水技术要素。

结合新疆农业灌溉的方式引导学生学好本章内容。

通过课后的复习思考题和作业练习，能较好的掌握本章学习内容。

对喷、滴灌等高效节水技术在《节水灌溉技术》课程中讲授。

4—1灌水方法的评价标准、分类及适用条件。

灌水方法是指灌溉水进入田间并湿润作物根区土壤的方法与方式。

其目的在于将集中的灌溉水流转化为分散的土壤水分，满足作物对水肥、气的需要。

灌水技术是指在一定的灌水方法下，为使供给作物的水分适时适量和均匀一致所采取的一系列科学技术措施。

一、灌水方法的类型

（一）全面灌溉

灌溉时湿润整个农田根系活动层内的土壤，传统常规灌水方法即属此类。

比较适用于密植作物

1、地面灌溉

（1）畦灌适用于密植作物

（2）沟灌适用于宽行距的中耕作物

（3）淹灌

（4）漫灌

2、喷灌

（二）局部灌溉比较适合于灌溉宽行距作物、果树、葡萄、瓜类等。

1、微灌灌水方法

2、渗灌（又称浸灌、地下灌）

二、对灌水方法的基本要求

1、保证实现定额灌水

2、田间水的有效利用率高

3、田间灌水质量高

4、高效低耗

5、方便与农业技术措施密切配合

6、简单、经济、便于推广

三、评价灌水质量的指标

1、田间灌溉水有效利用率

2、田间灌溉水储存率

3、田间灌水均匀度

4、田间灌水质量综合有效利用率

4—2畦灌

一、畦田布置

主要依据地形条件，结合考虑耕作方向，保证畦田沿长边方向有一定的坡度。

二、畦田规格

1、畦宽

2、畦长

3、畦埂

4、小畦灌主要指畦田“三改”灌水技术，即“长畦改短畦，宽畦改窄畦，大畦改小畦”。

三、畦灌法的灌水技术

灌水技术要素主要指①畦田规格（al）的选定②控制入畦流量（即单宽流量③掌握放水时间t

四、块灌法与水平畦灌法

1、块灌法

2、水平畦灌法

五、长畦分段短灌法

4—3沟灌

一、灌水沟的规格

主要指灌水沟的间距、长度和断面结构等而言

二、沟灌法灌水技术

三、涌流灌溉法（又称波涌灌溉或间歇灌溉）

4—4其它地面灌溉方法。

1、何谓灌水方法和灌水技术？

灌水方法有哪几类？

各适用什么作物？

试比较其优缺点？

2、对灌水方法的基本要求是什么？

评估灌水质量的指标主要有哪几项？

3、什么叫畦灌、沟灌、地面灌溉？

4、影响畦灌和沟灌技术参数的因素有哪些？

如何选择畦、沟灌的技术参数（要素）？

5、某灌区种植小麦，灌水定额m=50m3/亩，土壤透水性中等。

由土壤渗吸试验资料可知：

第1小时内平均渗吸速度K0=150mm/h,

地面坡度为0.002。

要求：

（1）计算灌水时间（h）

（2）选择畦长和宽度（m）

（3）计算入畦单宽流量{l/（s.m）}

6、某地种植玉米，用沟灌法灌溉，土壤透水性中等，顺沟灌水方向的地面坡度J=0.003,采用灌水定额m=40m3/亩。

要求：

（1）确定灌水沟的间距，长度与流量

（2）计算灌水沟的灌水时间。

第五章渠道灌溉系统

要求学生能分析灌区特点，掌握渠系规划的原理、方法和步骤及渠道设计的内容、方法和步骤。

明确计算各种流量的目的，熟练掌握渠道输水损失的估算方法和设计流量推算方法；

了解渠道纵、横断面结构，熟练掌握渠道纵、横断面的设计方法。

掌握旱田田间工程布置的原理和方法，并能进行田间工程的规划设计，对山区及水田等有一般了解。

掌握渠道衬砌的基本方法及防冻害措施。

二、本章学时10（理论学时10）

三、本章重点

1、灌溉渠道系统规划的原则及布置形式（灌区总体规划）

2、干、支渠的规划布置、渠系建筑物的规划布置。

3、灌溉渠道流量的概念及推算方法步骤

4、渠道纵横断面设计方法

5、渠道防渗衬砌措施

1、灌溉渠道流量的概念及推算方法、步骤

2、渠道纵、横断面设计

采用多媒体课件授课，以课堂教学和教材内容为主，结合课堂理论教学，宜进行一次灌区参观实习，结合灌区渠系布置方式和水工建筑物结构形式，引导学生学好本章内容。

5—1灌溉渠系规划

一、渠道灌溉系统概述

（一）灌溉渠系的组成及分级

1、渠首工程

2、输配水渠系

按使用寿命分：

（1）固定渠道（

2）临时渠道

按控制面积及设计流量分：

（1）干、支、斗、农4级固定渠道。

大型灌区可多于4级；

（2）田间渠道为临时渠道

3、田间灌水渠系

4、排水泄水沟道系统

组成：

视地区排水要求不同有所不同。

5、渠系建筑物

（二）灌溉渠系规划布置的原则：

（7条）

二、干支渠的规划布置

1、山、丘区灌区的干、支渠布置

遵循“高水高用，低水低用”的原则，采用“长藤结瓜式”的灌溉系统

（1）干渠沿等高线布置

（2）干渠沿主要分水岭布置

2、平原区灌区的干、支渠布置

（1）冲积洪积扇灌区灌溉渠系的布置（山麓平原型灌区）

（2）冲积平原灌区灌、排渠系布置

3、圩垸区灌区干、支渠布置

4、盆地型灌区的灌、排渠系布置

5、滨湖感潮灌区

三、斗农渠的规划布置

1、斗、农渠的规划要求

2、斗渠的规划布置

3、农渠的规划布置

4、灌溉渠道和排水沟道的配合

（1）灌排相间布置

（2）灌排相邻布置（3）灌、排合渠

四、渠系规划步骤

1、查勘

2、纸上定线

3、定线测量

五、渠系建筑物的规划布置

（1）引水建筑物分：

有坝和无坝引水建筑物、提水泵站、水库等

（2）配水建筑物分水闸、配水闸

（3）交叉建筑物隧洞、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁等

（4）衔接建筑物跌水、陡坡

（5）泄水建筑物溢流堰、泄水闸、退水闸、退水渠等

（6）量水建筑物

5—2田间工程规划

一、田间工程规划的（原则）要求

二、旱作区条田内部渠系布置。

（一）影响条田设计的基本因素

1、灌溉对条田的要求

2、排水对条田设计的要求

3、农田防护林带与条田的关系

4、机耕对条田的要求

（二）条田内部的田间渠系布置

1、纵向布置

2、横向布置

三、水田格田

水田灌溉不需毛渠，灌溉水直接从农渠灌入水稻格田。

格田规划要点：

（1）水稻格田长度与宽度的确定应考虑到有利灌溉，以及有利于提高机耕、机收的效率，一般长约100~150m，宽约15~20m；

（2）在山丘区坡地上布置格田，一般格田长边方向与等高线平行（有利于减少修筑梯田的工程量），此时农渠垂直于等高线、顺坡布置；

（3）在平原地区，格田方向以南北向为好，利于作物通风采光；

（4）消灭串灌串排；

（5）田面平整，便于采用浅水勤灌或其它节水灌溉方法；

（6）与早作田块相邻时，应开设隔水沟。

四、田、林、路、居民点等的规划布置。

（一）道路和林园规划

1、道路规划

2、渠、沟、林、路相互关系的基本形式

3、林带规划

（二）居民点的规划布置

1、居民点规划布置原则

2、居民点的规模

3、居民点的位置

四、山区和水田田间工程。

5—3渠道流量推算

一、设计流量、最小流量与加大流量

1、设计流量

2、最小流量

3、加大流量

二、灌溉渠道水量损失

1、自由渗流阶段

2、顶托渗流阶段

3、用经验公式估算输水损失水量

4、用经验系数估算输水损失水量

（1）渠道水利用系数

（2）渠系水利用系数

（3）田间水利用系数

（4）灌溉水利用系数

三、渠道的工作制度（渠道的输水工作方式）

1、续灌（一般干、支渠采用）

2、轮灌（一般斗农渠采用）

（1）集中轮灌

（2）插花轮灌

四、渠道设计流量推算

1、轮灌渠道设计流量的推算

（1）自上而下分配末级续灌渠道的田间净流量

（2）自下而上推算各级渠道的设计流量

2、续灌渠道设计流量的计算

五、渠道最小流量和加大流量的计算

1、最小流量计算

2、加大流量计算

5—4灌溉渠道纵断面设计

一、渠道横断面设计原理

合理的渠道纵横断面是两满足与两稳定（即满足水位控制，满足输水能力；

纵向稳定和平面稳定）

二、梯形渠道横断面设计方法

（一）设计原理

用明渠均