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灌溉与排水工程学-绪论本章重点1.灌溉排水的基本概念与含义；2.节水灌排的重要性；3.灌排工程学的发展方向4.灌排工程学的研究对象与技术手段灌溉与排水工程学-绪论第一节灌排工程概论•一、灌溉排水工程学的基本概念–目的：为作物生长创造适宜的土壤水分环境，促进和保证农业持续、高效发展。•水分环境包括土壤条件和农田小气候；•提高产量或品质。•水土资源的可持续发展：生态与环境灌溉与排水工程学-绪论–手段：通过灌溉或人工干预方式利用降雨补充田间水分；或排除多余农田多余水分，调节土壤水分状况或农田小气候。•在干旱地区修建田间拦蓄工程利用雨水（田坎、鱼鳞坑、拦水坑）、雾化喷灌降低气温和增加湿度以提高产量和品质等。灌溉与排水工程学-绪论二、中国水资源与灌排工程•（一）中国水资源分配特点•1.时空分布不均匀；–年内分布集中，年际变化大（时间不均）；–空间不均匀•黄河、淮河、海河、辽河四流域水资源量较小，•长江、珠江、松花江流域水量较大；•西北内陆干旱区水量稀缺；•西南地区水量丰沛灌溉与排水工程学-绪论2.水土资源区域分布不相匹配–80%分布在长江流域及其以南地区，人均水资源量3490m3，亩均水资源量4300m3；–长江流域以北广大占全国14.7%，人均水资源量770m3，亩均约471m3，•黄淮海流域水资源短缺尤为突出。–内陆河地区水资源量只占全国的4.8%•生态环境脆弱，开发利用水资源受到生态环境需水的制约。灌溉与排水工程学-绪论3.地形与河流分布加剧了水资源的不均匀性•河流多为同纬度分布；•水流从少雨地区流向多雨地区。–地形雨风向，导致雨水西少儿东部多。•灌溉与排水工程学-绪论（二）灌溉地带的划分•1、划分依据：作物对灌溉排水的要求以及降雨量大小•2、基本类型：–常年灌溉地带：降雨少，灌溉为农业发展必要条件–不稳定灌溉地带：灌溉和雨养农业混合–水稻灌溉地带：雨量充沛地区，为水稻或水旱轮作地区。灌溉与排水工程学-绪论三、节水灌溉的重要性及其目标•1.节水的重要性–1.灌溉水资源减少•工业和城市发展对灌溉水挤占；总量限制。–2.灌溉是保障粮食安全的基本手段；–3.最严格水资源管理（IWUE0.6)。•2.节水灌溉的目标：–在维护生态和环境安全的情况下，提高水分利用效率。•提高输配水效率、田间水利用效率和作物利用效率–精量灌溉是手段之一。灌溉与排水工程学-绪论四、灌排技术发展现状与未来•1.现状与问题：–大江大河的防洪能力有待提高；–工程配套不足，老化严重；–农业水资源不足而浪费严重；–水环境和水生态问题较多；–山丘区水利条件较差；–灌区管理模式落后等。灌溉与排水工程学-绪论2、取得的成绩•工程技术方面取得较大成就；•地面水和地下水联合应用方面发展良好，缓解了水源不足；•节水灌溉新技术研究与应用取得较大成果；–非工程节水技术研究先进；•开始注重灌排环境问题研究。灌溉与排水工程学-绪论3.灌排理论与技术的研究方向–非充分节水灌溉理论与技术；•工程措施；•非工程措施-生物、农艺、管理措施等。–灌排工程中的新技术应用；•3s技术的应用；•激光与红外技术等–灌排与生态环境效应。灌溉与排水工程学-绪论•3.灌排理论与技术的发展趋势–节水灌溉理论研究，与农业和作物的结合更趋紧密；–灌水新技术会有较大发展；–灌排工程和实践队环境、生态的研究成为重要研究方向。–灌区管理和新技术应用。•河海大学农业水土工程研究的主要课题列表灌溉与排水工程学-绪论序号项目来源项目名称1国家自然科学基金长期施肥下稻田土壤结构变化及其对养分供应的影响2国家自然科学基金水稻节水灌溉的品质效应及其分子机理研究3国家自然科学基金水稻旱涝交替胁迫叠加效应及其机理研究4国家自然科学基金作物水分胁迫补偿效应研究5国家自然科学基金南方地区避雨栽培对作物品质的影响及最佳农田水分调控模式6国家自然科学基金农田土壤干缩裂隙对土壤优先流的产生与影响机理研究7国家自然科学基金地下滴灌土壤水分分布对氧化亚氮排放的影响机理及其灌水技术参数优化8国家自然科学基金节水灌溉－控制排水－农田湿地协同的环境效应与生态风险控制机理9国家自然科学基金稻田灌溉排水耦合机理及其生态效应10国家自然科学基金基于能值理论的灌区水土资源生态经济效应定量研究11国家自然科学基金畜禽养殖废水生态处理技术及其灌溉模式研究12国家自然科学基金南方湿润区水稻灌溉风险调控理论研究13国家自然科学基金泵站虹吸式出水管虹吸形成时间比尺效应实验研究14国家自然科学基金基于WSR方法论的农村饮水安全水价研究15国家自然科学基金海涂围垦区粉砂土坡面降雨-径流-泥沙水动力学过程试验研究16国家科技支撑计划项目暗管改碱的农业配套技术研究17国家科技支撑计划项目暗管改碱的滨海湿地建设配套技术研究灌溉与排水工程学-绪论16国家科技支撑计划项目江苏滨海盐碱地暗管改碱关键技术研究江苏省自然科学基金养殖场废水灌溉-施肥模式研究17公益性行业科研专项松花江流域骨干工程水量调度与高效利用研究18其他工科纵向项目长江口北支综合整治的共建共享补偿合作机制研究19公益性行业科研专项三江平原水土资源生态经济综合调控技术研究20其他工科纵向项目农村饮水安全管理体制与机制研究21其他工科纵向项目设施农业用新型内镶滴灌系统及配套技术的研发22科技服务2011年水利工程普查教材及相关方案的编制23博士点基金节水灌溉稻田氮素迁移转化规律与高效水肥模式24其他省市科技计划项目沟田协同的控制灌排技术推广示范25其他工科纵向项目沟田协同控制排水的环境及节水效应研究26其他工科纵向项目稻作区沟田协同控制排水节水与环境效应研究27其他工科纵向项目南京市节水灌溉定额及农业节水技术研究28水利部各司局科技项目wrsis改进系统在我国南方水旱轮作区农业生产中的作用研究29公益性行业科研专项农田生态节水和水循环净化系统研究与应用30江苏省科技支撑计划基于水稻纹枯病防治的微生物有机肥研制31江苏省水利厅科学基金wrsis系统在淳东灌区农业面源污染防治中的应用研究及示范推广32公益性行业科研专项盐碱地高效节水控盐灌排技术（2011~2013）33科技服务2011年水利普查灌区清查相关工作及农业用水调查研究34其他省市科技计划项目溧水县方便水库陈墩库区生态建设技术开发35技术开发区域农村河道治理成效评估与河岸带生态建设技术研究灌溉与排水工程学-绪论第二节灌排工程学的研究对象鱼基本内容•一、研究对象•1.调节农田水分状况–通过灌溉和排水设施–包括改变农田小气候•2.改变和调节地区水情：改变水资源的时空分布–（1）蓄水与保水措施：面上工程与点、线状工程•水库、沟道、田间工程–（2）跨区域的调水、排水措施：地区和流域间的水资源调剂。•南水北调灌溉与排水工程学-绪论二、课程的主要任务•1.掌握灌溉排水的基本理论；•2.灌排系统的规划设计原则和方法；–规划是农水的看家本领之一；–宏观把握工程总体，而非单一的设计问题；–只有正确规划，才能发挥工程的总体效益。•3.了解灌排工程和实践对生态、环境的影响，并落实到灌排规划中去。•实践性强、综合性强、灵活应用灌溉与排水工程学-绪论三、学习方法•1.掌握基础理论（基础）•2.尽可能参加实践活动，对知识灵活运用。–现场观摩、考察；–多参加规划设计项目。•技术和经济要求；•管理要求；生态和环境要求等。–经验对规划设计非常重要。•体会用户对规划设计的要求。•体现个人理念和文化；•介入成本低，精通很难。–公园规划-沟路渠形式、涵洞与桥梁选择等灌溉与排水工程学-绪论常年灌溉地带•降雨量小，土壤多属碱性（缺少淋洗）；•灌溉为农业发展之必备条件；•灌溉需要指数0.5-0.6–灌溉水量与植物需水量的比值。•排水主要用于防止土壤盐碱化和短时暴雨造成的地面积水•主要包括西北内陆干旱地区以及黄河中上游半干旱地区。灌溉与排水工程学-绪论不稳定灌溉地带•降雨量变化大，对灌溉和排水的要求变化较大–多雨时不需要灌溉，干旱年份则需要补水•以旱作物为主，部分低洼地区（东北为主）种植水稻•主要包括黄淮海地区、东北灌溉与排水工程学-绪论水稻灌溉地带•季节性干旱导致需要灌溉补水–灌溉需要指数一般在30-60%•排水是作物稳产的基本保证–排除地面涝水和地下水（水旱轮作地区）•长江及其以南地区–长江中下游地区、珠江和闽江流域、西南地区灌溉与排水工程学-绪论农田水分状况与农田小气候•农田水分状况通常是指农田地面水、土壤水和地下水的状况以及相应的养分、通气和热状况。•农田小气候是指农田贴地气层与土层同作物群体间的生物过程和物理过程相互作用所形成的一种局部气候。–土壤温度和湿度；–田间近地层空气温度和湿度；–贴地层与作物层中的辐射和光照、风速和二氧化碳浓度等。灌溉与排水工程学-绪论