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排水

2023-02-23 21:53自然百科人已围观

[拼音]：paishui

[外文]：drainage

排除农田多余水分，调节土壤水、肥、气、热状况，以利作物生长的农田水利措施。农田多余水分一般指过多的地面积水、过量的土壤滞水和水位过高的地下水。

排水技术的发展已有数千年历史。但直至1856年达西定律问世后，由于水文学、水力学、土壤学、植物生理学等学科的渗透和交叉，才逐步发展成为一门系统的科学。它包含排水原理、渗流理论、排水工程及排水管理等内容，是农田水利学的一个分支学科。

排水原理

水是作物生活必需的物质条件；适宜的土壤含水量是保持土壤肥力的重要因素。但是土壤水分过多，会影响土壤的透气性，改变土壤的物理化学性质，从而影响作物生长和土地生产力。

土壤初始含水量（湿度）低时，土壤颗粒相对地存在自由空隙结构，可使氧气通过空隙自由渗透。当土壤含水量增高时，孔隙内的空气被迫上升并排入大气。而一旦氧气被排出，土壤再从潮湿状态转变到干燥状态的过程中，含氧量的恢复速度却很慢。持续的通气不良会导致细胞的死亡和细胞渗透率的减小，甚至导致作物根系死亡。过湿土壤的温度较低，而且常常表现出缺氧，水、肥、气、热状况恶化。在干旱、半干旱的灌溉地区，灌溉之后或雨季过后，地下水位随之升高，含盐的地下水随毛管上升，又会导致土壤次生盐渍化。因此，在天然排水条件不良的情况下，必须采取人工排水措施，在一定程度上保持土壤水分和氧气之间、土壤水分和盐分之间的平衡，才能满足作物正常生长的要求。

排水不仅可以直接改善农田土壤、水分和作物的关系，而且可以间接地提高农业土地的利用率，如可以提前播种期和延长耕作期，使农业机械和劳动力得到充分利用等。由于排水可以调节水分和盐分状况，它是区域性水管理的重要内容之一。有计划地进行排水再利用，还能减少地表积水和土壤水分过多情况下无益的蒸发，增加可利用的农业水资源。理想的和完全的排水往往是难以实现的；过量的排水则会带来土壤过分干燥或影响区域性水量平衡。为此主要应建立一个土壤、作物、灌溉、排水等方面最优组合的排水系统，并尽可能地改善生态环境。

排水要求

中国受季风气候的影响，降雨在时间和空间上的分布不均。因此，排水要求也因地而异。在地面、地下径流不畅的低洼地区以及东北地区的沼泽地、下湿地，由于土壤水分过多、地下水位过高，需要通过排水对土壤疏干改良（见沼泽地排水）；在有盐碱的地区，需要通过排水排盐将地下水位控制在临界深度以下（见盐碱地排水）；在南方圩区及湿润地区，须排除地面积水及土壤中的过多水分（见圩田排水）；在具有灌溉设施的水稻区，也必须具备相应的排水设施，以调控地面水量；即使在西北干旱、半干旱地区，特别是有土壤盐渍化威胁的地区，也应注意排水，以调控土壤中的水、盐；至于在易旱、易涝、易于盐渍化的黄淮海平原地区，则排水与灌溉具有同等的重要性，必须统一规划，同时并举。

排水要求也因土壤、作物不同，或同一作物不同的生育期而有差别。如一般作物在生长后期比前期耐涝；生长在盐碱地上的作物要求地下水埋深大于非盐碱土地。为保持土壤有适宜的含水量，除及时排除地面积水外，应保持地下水有一定的深度，这个通过排水而达到的地下水深度称排水定额。根据试验资料，中国几种主要作物要求的地下水埋深见表。

排水工程技术

地面排水工程的要求和标准主要决定于降雨量及降雨强度，并同作物不同生长阶段的耐涝能力及耕作栽培措施有关，实施时还要进行工程投资的经济效益分析。一般采用 5年一遇的暴雨径流作为设计标准(见排涝)。排水工程技术分地面排水和地下排水两大类。地面排水利用较浅的明沟，以排走农田多余的地面水，使作物不受淹涝。地下排水利用较深的明沟、地下暗管或竖井，以排走过多的地下水和盐分。明沟排水和暗管排水称为水平排水，竖井排水又称垂直排水。在黄淮海平原，也有把竖井排水与沟渠结合起来的方式，井灌井排与渠灌沟排结合，做到旱、涝、盐碱综合治理和水资源统筹利用。

排水系统

即排水工程的成套设施，由田间排水沟网、输水沟道及其建筑物、容泄区等组成。农田中的地面水和土壤中的过多水分由田间排水沟网汇集，流入输水沟道（斗沟、支沟、干沟），水流逐级下泄，最后由干沟排入容泄区。若容泄区水位低即可进行自流排水；若容泄区水位高，那就需要修建扬水站进行抽排。

规划布置

排水系统的规划布置应尽量利用地形条件，控制全部排水区面积，以满足排水要求并减少工程量，提高防涝能力和经济效益。排水系统应与灌溉系统相配套，并同道路、林带密切结合，形成完整的灌、排、路、林、田系统。还应考虑生态环境，以利人畜健康。为了取得最大排水效益，通常将末级固定排水沟（管）沿地形等高线布置，与地形坡度成正交或接近垂直，以充分拦截地面和地下径流。下一级集水沟则与地形等高线正交，以加大坡降，增强输水能力。排水措施根据补给水来源条件而定。对于有侧向径流补给的，采用截流排水（或截渗排水）的形式，以拦截外来径流，降低地下水位；对于有当地径流补给或地面水入渗条件的，则合理布设地面排水系统进行调节和控制。如上述两者兼有时，则必须增大排水沟密度，提高排水标准。

排水沟（管）的深度和间距

排水沟的开挖深度和排水暗管的埋设深度，根据所负担的排水量和要求控制的最大地下水位埋深确定。田间排水沟(管)的间距，则根据实地调查、现场和模拟试验以及理论计算，综合分析各项因素，按照投资省和效益大的原则确定。以地下排水为例，满足土壤水分控制要求的排水沟（管）深度在1.0～1.5米之间，排水间距一般为50～100米。如要同时满足土壤水分和盐分控制的要求，排水深度须在2.0～2.5米之间，排水间距100～200米。排地面水一般采用田间浅密沟系统，其深度和间距比排地下水的要小。（见彩图）

地下水进入明沟和暗管的渗流分为稳定运动和非稳定运动两类情况。稳定渗流情况下的排水流量、地下水面（浸润线）和渗流区各部位的流速都相对稳定，不随时间变化。非稳定渗流情况下的排水流量和浸润线等则随时间变化。当排水明沟和暗管的深度，已根据水位要求确定以后，其间距可通过渗流计算确定。也可以采用室内模拟手段或田间试验方法，进行各种方案的对比，根据排水作用与经济效益分析，选择合理的间距。

施工和管理

开挖排水沟常用的施工机械有铧式开沟犁、暗沟犁和开沟铺管机等。正确的管理和养护是保证充分发挥排水效益的关键。排水明沟需要经常进行清淤、除草，保持边坡和断面稳定，使排水畅通。排水暗管则需要通过检查井和排水出口，经常查看水流情况，发现淤堵及时清除（冲淤或掏洗）。矿化度低（含盐量小于2克／升）的排泄水可以用于灌溉，以增补水源。矿化度较高（含盐2～4克／升）的排泄水，可掺和淡水或结合降雨后用于灌溉。对于不能利用的咸水，则需排出区外。对各种排水建筑物也须经常注意养护维修，保持闸门启闭灵活，过水能力达到设计标准，使之正常发挥作用。

研究方向

根据农田排水事业的需要和排水科学技术的发展，今后研究的重点在于着重解决暗管排水的设计、施工，特别是暗管的管型、管材和管孔大小、裹滤材料以及明沟防止塌坡、清淤、除草等问题。同时，排水经济、排水管理、排水水质，以及排水对农业生态环境和社会环境的影响等问题的研究，也将受到重视。

参考书目

J.范席福加德著，胡家博译：《农业排水》，水利出版社，北京，1982。(Jan van Schilfgaarde， Drainage for Agriculture， American Society of Agronomy，Inc.，Madison，Wisconsin，USA，1974.)
L.K.Smedma，D.W.Rycroft， Land Drainage，Batsford Academic and Education Ltd.，London，1983.

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