农田排水试验规范SL109—95_土地整理
1 总则
1.0.1 制定本规范的目的在于统一农田排水试验的方法和技术标准,提高农田排水的科学技术水平,保证试验成果的可靠性、准确性、先进性和实用性。
1.0.2 本规范适用于农田排水工程设计、施工和管理中为确定设计标准、设计参数、田间排水系统规格布局、水管理等而开展的试验。
1.0.3 确定农田排水试验项目应符合以下条件:
(1)满足农业生产当前及中、近期发展的需要,为农田排水工程的建设和排水系统的管理以及提高农田排水科学技术水平服务。
(2)充分考虑当地条件,掌握国内外已有成果,把试验设计建立在高起点的基础上。
(3)试验项目要有明确的目的、要求和试验年限。
(4)具备必要的试验场地、试验设施、技术力量、资金来源和设备条件。
2 排水试验站建设与排水试验设计
2.1 排水试验站的建设
2.1.1 排水试验站应根据农田排水工程建设和管理的需要设立,并尽可能与灌溉试验站相结合。视其任务和要求的不同,排水试验站分综合站和单项站两类。综合站承担综合性和重点课题的排水试验研究任务,应按长期使用的原则进行规划建设;单项站是为完成某些单项的试验与推广任务而建立的,应根据具体条件进行规划建设。
2.1.2 排水试验站的任务:
(1)完成上级下达的试验研究课题。
(2)针对当地生产中存在的排水问题,开展科学试验。
(3)开展农田排水技术的示范、推广工作。
2.1.3 建立排水试验站时,应根据试验的任务和要求,合理选址:
(1)试验站的地形、土壤、水文地质、气象和农业生产条件等,应有代表性。
(2)不宜靠近高大建筑物以及对试验有妨碍的工厂和污染源,如果附近有高大建筑物,则试验区距建筑物的距离不应小于建筑物高度的5倍。
(3)应有可靠的灌溉水源和排水出路。
(4)供电有保证,交通通讯方便。
2.1.4 排水试验站的场地规划,应符合以下要求:
(1)试验区应与办公、生活区分开。
(2)测坑、小区应建在专用试验场地内;大田试验应设置在与测坑、小区条件基本相同的生产田块上。
(3)试验场地和大田试验区应有独立的灌溉、排水系统和完整的控制、量测设施。
(4)试验场地内部的交通应方便。
2.1.5 排水试验站的设施及人员配备
2.1.5.1 排水试验站应有专用的试验场地、仪器和设备;应有气象观测场、实验室、资料室、办公室、仓库及生活设施。
2.1.5.2 排水试验站应配备必要的有关专业技术人员,并由中级以上(含中级)技术职称的人员负责技术领导工作。
2.1.6 对选定的站址应搜集站区的基本资料,内容包括:
(1)历年气象资料。
(2)地形资料。
(3)水文地质资料。
(4)土壤资料。
(5)涝、渍、盐碱资料。
(6)水利设施现状及发展规划。
(7)农业耕作制度、农作物产量及对农田排水的要求。
(8)社会经济状况。
(9)其他勘探调查和试验资料等。
2.2 排水试验设计
2.2.1 开展排水试验前,应编写试验任务书,内容为试验任务的来源、内容、要求、年限和经费等,经上级审批后,再编制试验设计书。
2.2.2 田间排水试验设计书宜包括以下几方面的内容:
(1)试验的项目、意义、年限、内容以及预期效果。
(2)试验处理设计。包括确定试验的处理方案、重复区数目以及试验区的布置。
(3)试验方法、观测设备及布置形式。
(4)实施方案。
(5)技术措施。
(6)灌溉、排水系统控制要求及设计。
(7)试验观测内容、方法、要求及记录格式。
(8)仪器、设备、材料计划。
(9)试验人员的分工和职责。
(10)经费预算。
2.2.3 进行试验处理设计应遵循的原则:
(1)所研究的主要因素和技术措施应有代表性和针对性。
(2)在满足试验要求的前提下,处理数应最少。
(3)同一试验内容的各处理之间,除主要研究因素外,其他条件应保持一致。
(4)处理间的差异应明显,应包括最高与最低两种极端情况的处理。
(5)对研究排水规律或探求因素间定量关系的试验,应考虑试验的连续性。
2.2.4 在田间小区试验的基础上,应安排大田试验作为验证和补充,其处理数可适当减少;排水规律的研究和有关参数的测定,可安排室内试验作为补充。
2.2.5 田间排水试验的处理,均应设置重复区。小区试验不得少于两个重复。
2.2.6 试验对比区安排的原则:
(1)对比区应不受试验区工程设施的影响,其水利条件应能代表原型。
(2)自然条件和农业技术措施,应与试验区相一致。
2.2.7 不同试验处理小区之间应设置缓冲区,其宽度不小于相邻两处理排水设施间距的平均值。若受条件限制难以设置缓冲区时,应采取防止水力干扰的隔离措施。
3 确定排水标准的有关试验
3.1 确定排涝标准的作物受淹试验
3.1.1 试验目的:测定作物在不同生育阶段受淹(不同淹水深度和淹水历时)对作物生长发育造成的影响,求得作物淹水深度、淹水历时与产量的关系,为确定除涝排水设计标准提供依据。
3.1.2 旱作物受淹试验
3.1.2.1 试验处理设计:按生育阶段、淹水深度及淹水历时的不同组合进行设计,包括:
(1)根据试验地区气象、水文条件及测试作物的受淹敏感特性,选定2~3个生育阶段进行受淹试验。
(2)对拟测试的各生育阶段,最少应选定4个不同的受淹深度进行试验。对于矮杆作物,可按株高的1/4、2/4、3/4、4/4安排;对于高杆作物,应以当地最大可能的淹水深度为其上限值,以此为基数,参照上述矮杆作物的模式,确定试验受淹深度。
(3)受淹历时应选定4个以上不同的受淹延续时间。
3.1.2.2 试验方法:采用测筒原位受淹法与测筒移位受淹法(见附录A1)。条件具备时,部分受淹试验可安排在小区或测坑进行。
3.1.2.3 测筒、测坑应符合一定的技术要求(见附录A2)。受淹期间,每天的8时与20时应观测及调控淹水深度,控制精度±1mm。采用原位受淹法时,应关闭测筒底部排水管。淹水结束,及时排除土面淹水。
3.1.2.4 观测项目及要求:
(1)淹水深度和淹水水温。
(2)作物生长发育状况和产量,具体要求见6.6。
3.1.3 水稻受淹试验
3.1.3.1 试验处理设计同3.1.2.1的(1)、(2)、(3),非受淹期按当地常规灌溉制度进行控制。
3.1.3.2 试验方法:
(1)采用测筒试验方法时,见附录A1。
(2)在有田间排水工程的大田进行时,可采用环测法,见附录A3。
3.1.3.3 观测项目及要求同3.1.2.4。
3.2 确定排溃标准的作物受渍试验
3.2.1 试验目的:测定作物在不同生育阶段、不同受渍程度对作物生长发育的影响,求得不同受渍因子与产量的关系,为确定排渍设计标准及排水水管理提供依据。
3.2.2 旱作物受渍试验
3.2.2.1 试验处理设计:
(1)以地下水埋深作控制指标的试验处理:按作物不同生育阶段,设定3~5个不同的地下水位控制埋深。
(2)以一次降雨后地下水动态作控制指标的试验处理:针对作物的渍害敏感期或容易产生渍害的时段,设定3~5个不同的雨后地下水回落至控制埋深的时间。
(3)以一定时期的地下水位连续动态作控制指标:选择3~5个具有不同排水能力的田块,或在已建田问地下排水工程的田块,选择3~5个距排水沟(暗管)不同距离的测点,进行地下水动态观测,统计SEWx值或SDI值。
3.2.2.2 试验方法:
(1)以地下水埋深或一次降雨后地下水动态作为控制指标的受渍试验,应以测坑或测筒试验为主,田间试验作补充。
(2)以地下水连续动态作控制指标的受渍试验,应以田间试验为主,测坑试验作补充。
(3)田间试验可结合排水沟(暗管)规格或结构功能试验或专设的排渍试验小区进行,根据沟道(暗管)布设情况设定观测点。
3.2.2.3 观测项目及要求:
(1)地下水位:采用测坑或测筒试验时,必需装设专门的地下水位测孔,田间试验的测孔埋设在选定的观测点上,雨后排水的前2~3d,每日观测地下水位2~3次,以后每天观测1次,直至排水出流停止,正常情况每5d观测1次。
(2)非饱和带土壤水势:在需要分析排水(或降雨入渗)过程中土壤水运动状态时,应设置张力计量测剖面。
(3)土壤剖面含水率:在需要分析不同受渍情况和不同排水条件下土壤中水、气关系时,应进行土壤剖面含水率的量测。
(4)作物生育状况及产量的测量。
(5)土壤理化性状:应重点测定根系活动层土壤的盐及铁、锰等有毒物质的含量,测定土壤氧化还原电位、三相比及土壤肥力指标等,每一生育阶段测定1次。
(6)水质:在降雨量(或灌水量)较大形成排水出流时,应对排水水质进行分析,取样3次,时间为出流前期、中期和后期。
3.2.3 水稻受渍试验
3.2.3.1 试验内容:
(1)水稻适宜渗漏强度试验。
(2)晒田期控制地下水位下降速度试验。
(3)黄熟期控制地下水位下降速度试验。
3.2.3.2 试验处理设计:
(1)水稻适宜渗漏强度试验在水稻淹灌期(分蘖至孕穗)设定3~5个渗漏强度进行试验。
(2)水稻控制晒田试验根据当地丰产灌溉试验成果,在晒田期设定3~5个地下水位下降速度进行试验。
(3)黄熟期控制地下水位降速试验应根据收割机械对土地承载力及下田时间的要求,设定3~5个地下水位降速进行试验。
3.2.3.3 试验方法:
(1)水稻淹灌期适宜渗漏强度试验可采用测坑试验法,在具有完整的田间地下排水工程系统的地方,也可在大田进行。
(2)水稻控制晒田与黄熟期排水试验以测坑试验为主,田间试验作补充。
3.2.3.4 观测项目及要求:
(1)稻田渗漏强度:利用测坑试验时,每天早晚各进行1次观测与调整;大田测试时,应每日定时观测,量测方法按水利水电行业标准《农田排水技术规程(南方农田暗管排水部分)》SL15-90有关规定执行。
(2)地下水位:在晒田或黄熟排水期,每日的8时观测地下水位,至田面复水或水稻收割前结束。
(3)土壤含水率:从晒田次日起至复水前或从黄熟落干排水次日起至收割前,每天定时测定非饱和层土壤的含水率。
(4)水稻生育状态及产量测量。
(5)土壤理化性状:收割后测定土壤中的亚铁、锰及盐分含量,晒田前后测定氧化还原电位。
(6)水质:对地下排水的水质进行分析,整个生育阶段应测定2~3次。
3.3 盐酸地区确定排水标准的作物耐盐、耐碱试验
3.3.1 试验目的:测定不同作物对不同土壤盐(碱)类型的耐盐(碱)能力,为确定盐碱地排水工程设计标准和管理运用提供依据。
3.3.2 作物耐盐试验
3.3.2.1 土壤含盐量可按土壤中可溶盐含量的百分数表示,也可用对应的土壤饱和提取液的电导率值表示。
3.3.2.2 试验处理设计:应针对地区不同盐渍土类型进行各种主要作物的耐盐试验,若受条件限制,可对主要的盐渍土类型设定3~5个含盐量水平进行试验。
3.3.2.3 试验方法:作物耐盐试验应采用田间试验和筒栽试验或在盐溶液中种子发芽试验相结合的方法。
(1)田间试验:应选定符合试验处理的含盐水平的田块进行。划定的观测小区面积为1~4m2,按0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~50cm、50~70cm、70~100cm分层观测土层可溶盐含量。
(2)筒栽试验:所采用的测筒面积宜大于0.5m2,筒内盛土深度0.8~1.0m,筒的下部设20~25cm的反滤层并在其中埋设排水装置。试验土壤宜用细砂,按试验处理设计的含盐成分和含盐量人工配制并充分搅拌均匀后再按一定密度装填。
(3)种子发芽试验用玻璃皿放在恒温箱中进行,发芽皿应加盖,杜绝空气中的二氧化碳侵入溶液,试验溶液最好直接从试验区土壤中提取制备。
3.3.2.4 观测项目及要求:
(1)土壤可溶盐含量。田间试验法应在每年灌溉和降雨季节的始末各测定一次土壤剖面可溶盐含量,其值应用8个主要离子含量和电导率两种指标表示。
(2)土壤含水率。测点和量测时间应与土壤可溶盐含量的量测要求相同。
(3)灌溉水量及灌溉水质。
(4)作物缺苗率。
(5)作物生育状态及产量。
3.3.3 作物耐碱试验
3.3.3.1 苏打碱化土壤的碱性指标以土壤溶液的pH值,土壤碱化度和阳离子交换量(CEC)表示,碳酸镁碱土的碱性指标以土壤溶液的pH值和镁交换量占阳离子交换量的百分数表示。
3.3.3.2 作物耐碱试验的处理设计及试验方法与耐盐试验相同。
3.3.3.3 观测项目及要求:
(1)田间试验法应在每年灌溉(降雨)季节的始末各测定1次土壤碱化度、阳离子交换量和土壤提取液的pH值。
(2)其他测试内容同3.3.2.4的(2)、(3)、(4)、(5)。
3.4 盐硝地区地下水临界深度试验
3.4.1 试验目的:测定在一年中容易返盐的季节(临界期)不同地下水控制埋深耕层土壤返盐状况,求得临界期地下水埋深与耕层土壤返盐量的关系,为确定排水设计标准提供依据。
3.4.2 试验方法:在选定试区开挖一条排水沟,沟深为试验最大地下水控制深度的1.2倍,在排水沟线中部两侧(或某一侧)距沟不同距离处设置4~5个定位观测点,进行地下水动态及土壤含盐量状态的观测。
3.4.3 观测项目及要求:
(1)地下水位:每5d观测1次。
(2)土壤可溶盐含量:土壤取样点应在每一测井周围1m2范围内,取样深度1m,按0~10cm、10~30cm、30~60cm、60~100cm4层分别取样,取样时间为封冻前和春季第一次灌水前。
(3)每年春季灌水前测定一次地下水水质。
3.5 盐渍地区雨季(或灌溉期)地下水位回荡速度试验。
3.5.1 试验目的:测定在降雨(或灌水)后,不同地下水位回落速度情况下,作物受盐渍危害的程度,为确定排水设计标准提供依据。
3.5.2 试验方法:本试验应在具有2~3个不同规格的田间排水沟(暗管)系统的田块进行,观测断面设在L/2(上为沟长,下同),观测井位可按B/2、B/4、B/8、 B/16及靠近沟(暗管)1m处布设(B为排水沟或暗管间距,下同)。
3.5.3 试验田块的灌溉制度应是当地先进的灌溉制度。
3.5.4 观测项目及要求按3.4.3执行。
4 田间排水工程规格布局及结构功能试验
4.1 排水沟(管)规格布局试验
4.1.1 试验目的:针对确定的排水标准和当地条件,进行不同田间排水沟(或吸水管,简称管,下同)深度与间距组合的试验和分析,为田间排水工程设计提供依据。
4.1.2 试验区设计的一般规定:
(1)试验田块长度应大于沟(管)间距的3倍。
(2)排水暗管间距月小于50m时,试验小区内至少应有4条暗管,其埋深和坡降应一致。中间暗管为主要观测对象。
(3)每一种布局的明沟排水试验小区,设3条排水沟即可。
(4)排水沟(管)不同间距或深度的试验小区应按递增或递减顺序排列。
4.1.3 试验处理设计:田间排水沟(管)规格布局试验的处理是排水沟(管)不同间距和深度的组合。
(1)防治渍害地区排水沟(管)试验深度应根据所采用的排渍标准确定。在采用一次降雨后地下水动态或地下水位连续动态作控制指标时,排水沟(管)深度等于作物正常生长防渍要求控制地下水埋深加剩余水头值。采用地下水埋深作控制指标时,排水沟(管)深度等于雨季作物允许地下水位埋深加工作水头。若进行两种排水沟(管)深度的对比试验,另一个排水沟(管)的深度应大于上述确定值,其差值以20~30cm为宜。
(2)防治盐碱地区的排水沟(管)深度为临界深度加剩余水头值。若进行两种排水沟(管)深度的对比试验,另一试验排水沟深度为临界深度加2倍剩余水头值。
(3)对一个排水沟(管)深度应取3个间距进行对比试验。间距B值可采用公式计算或根据经验值确定,其他两个间距分别为1.5B和0.75B。
4.1.4 地下水位观测断面设在排水沟(管)L/2处。对于暗管排水试验,观测井位可设在距暗管0.4m、B/8、B/2等3处。若间距B大于15m,应在B/4处增设一眼观测井。对于明沟排水试验、观测井位设在距排水沟边1m、B/16、B/8、B/4、B/2等五处。需要设置辅助观测断面时,可设在L/4及3L/4两处,观测井位及井数可参照上述规定设置,也可适当减少。对照区必须布设观测井1~2个。
4.1.5 观测项目、方法及要求见表4.1.5。
表4.1.5 田间排水沟(管)规格布局试验观测项目、方法及要求 |
试区类型 | 观测项目及测点 | 量测方法 | 观测要求 |
旱地 | 1.地下水位(在已布设的测井观测,必要进可增设临时观测孔) | 电子测深仪、浮标尺或测绳、测(深)钟 | 正党情况下5d观测1次,雨前(或灌水前加测1次,排水期,每天观测2~3次) |
2.排水流量(在排水沟或吸水管的出口处量测) | 明沟:在测试断面安三角堰、梯形堰、量水槽进行测量。 吸水管:用水表或体积法测量 | 出流量期间每天观测3次,3次重复,取平均值。 在测流的同时,应观测B/2处测井的地下水位 | |
3.降雨量或灌水量 | 常规方法 | 无自记雨量计时,每半日记录1次降雨量。 灌水量按次分别记录 | |
水田 | 1.晒田或收割前排水的观测内容同旱地1,2项 | ||
2.淹灌期定点测量渗漏强度,测点布设与测井井位相同 | 环测法或水田渗漏仪 | 同时测量田面水层厚度及排水沟水位高程。 每隔5d测量1次 | |
盐碱地 | 测定的盐类根据需要确定,测含盐量的同时需测定剖面土壤含水率。 仅测定地下水矿化度,取样时应把原贮于测井中的水排除,待测井中进入新鲜水时再取样分析 | ||
注:土壤理化性状、作物生理生态、考种、气象及田间小气候观测等均按本规范6中规定执行。 |
4.2 鼠道排水规格布局试验
4.2.1 试验目的:探讨鼠道不同规格布局的排水效果,为鼠道排水规划设计提供依据。
4.2.2 鼠道排水试验区的布设原则同4.1.2。每一试验小区应不少于5条鼠道。不同处理试验小区间须设置缓冲区。
4.2.3 试验处理设计
4.2.3.1 鼠道深度根据排水任务和鼠道犁的塑孔深度确定。浅鼠道洞深范围为0.35~0.5m,可选1~2个试验深度;中、深鼠道排水系统,可选最大塑孔深度及小于该深度的另一值。
4.2.3.2 鼠道间距根据土质、洞深、排水量确定。一般可参考经验值选定。对一个洞深选定2~3个间距进行排水效果的对比试验。
4.2.4 地下水位观测断面设在L/2处(人为鼠道长度)。鼠道间距小于5m时,在测试鼠道的一侧0.4m、D/2处(D为鼠道间距)设观测井;鼠道间距大于5m时,测井布设同4.1.4。
4.3 井排井灌区水井的规格布局试验
4.3.1 试验目的:探求适宜于当地水文地质条件和防治旱、涝、碱要求的井型和井群的平面布置形式。
4.3.2 试验进行之前必须收集水文地质资料,测定各含水层的水文地质参数:给水度、水力传导度、越层补给系数、压力传导系数等。有可能时测定弱透水层的有关参数。
4.3.3 试验区选定原则:井排井灌试验区选定除应遵循第2章“排水试验站建设与排水试验设计”中有关条款外,还应考虑以下各条:
(1)试验区应选择在水文地质条件已查清,抽水含水层与潜水有良好的水力联系,且有一定数量地下水可采资源的地区。
(2)地下水水质宜符合灌溉要求。
(3)已制定防治次生盐碱化控制地下水位的要求。
4.3.4 井型试验是对不同型式水井的抽水效果进行对比试验。观测项目是单井出水量、地下水位降深、水跃值、携沙量等。
4.3.5 井群的平面布置
4.3.5.1 试验处理设计:根据拟定的群井开采量、工作制度和试验区水文地质条件及有关参数,用群井抽水计算公式计算理论井距,根据当地条件确定2个选用值。布设2个群井试验区,每一群井试验区内井数不少于4个。
4.3.5.2 观测网点布设:
(1)测试田块应设在试验井群中部。地下水位观测井设在抽水井对角联线上,按S/2、S/4、S/8布设3孔(S为井对角联线长度)。
(2)从承压含水层抽水时,应设置潜水位动态观测井。
(3)在地下水位观测井附近应布设土壤含水率、盐分观测剖面。
4.3.5.3 观测项目和要求:
(1)地下水位:抽水期及雨后每天观测2~3次,其他时间每5d观测1次。
(2)水井出水量及抽水时间。
(3)水井水质(每年高水位期及低水位期各测1次)。
(4)土壤剖面含盐量(每年在雨季或灌溉期开始和结束时各观测1次)。
4.4 双层排水规格布局试验
4.4.1 试验目的:测定双层排水系统排水效果,探索适于当地条件的双层排水规格布局型式。
4.4.2 当上、下层排水沟(管)走向相互平行,且上层排水沟(管)与下层排水沟(管)呈对称形式布置时,试验小区设计可按4.1.2 执行,当上、下层排水沟(管)走向不平行或呈非对称形式布置时,试验小区应为末级排水沟组成的整个田块。
4.4.3 试验处理设计:
(1)确定上、下层排水沟(管)的走向。
(2)下层排水沟(管)的试验深度按4.1.3(1)拟定。上层暗管(或鼠道)的深度根据排水任务,土层条件拟定。
(3)下层排水沟(管)的间距B采用公式计算或选用经验值,拟定B和2B两种处理。上层暗管(或鼠道)间距根据排水要求确定。
4.4.4 观测断面及测点布设
4.4.4.1 上层暗管(或鼠道)与下层排水沟(或暗管)呈对称布置时,在试验小区主要测试排水沟(或暗管)L/2处布设观测断面,设5~7个测井。若有可能,在L/4和3L/4处亦布设观测排井。上层各排水暗管(或鼠道)的出流量应分别观测。
4.4.4.2 上、下排水沟(管)不平行或呈不对称形式布置时,上、下层排水沟(管)的出流应分别观测。地下水位观测断面应设在田块内平行或垂直下层排水沟(管)的方向,观测井数也应增加。
4.4.5 双层排水规格布局试验的观测内容和要求见4.1.5。
4.5 明沟边坡防坍试验
4.5.1 一般规定:
(1)边坡防坍试验应在过水流量、断面形式和土壤理化性质有代表性的明沟上进行,还应针对不同的土壤质地和地下水位状况分别进行试验。
(2)试验段长度不小于50m,并应在两个坡面对应布置。同一沟上的同一防坍措施的不同处理段应随机布置。
(3)进行防坍组合措施试验前,应先对选定的措施进行单项试验,然后进行组合试验。
(4)防坍试验前必须对试验区土壤物理性质按层分别进行测定。测定项目包括:抗剪强度(排水剪和不排水剪)、内摩擦角、膨胀系数、分散性、液限、塑限、颗粒组成、不均匀系数、水力传导度等。测定土层深度应等于或大于试验沟的深度。排水沟的坡角和溢出线处的土壤物理性质应单独测定。
4.5.2 试验内容:适宜断面形式;边坡加固方式和材料;疏干边坡技术;生物固坡和组合固坡技术试验。
4.5.3 试验处理设计:针对拟采用的防坍措施进行试验处理设计。
(1)选择适宜断面形式试验:宜布设不同边坡系数断面和复式断面的对比试验。
(2)加固方式及材料试验:根据当地条件选用混凝土板、砂(土)袋、砂卵石、砌石等护坡方式进行对比试验。
(3)疏干边坡技术试验:宜布设暗管截渗疏干、砂滤料垫层导渗、土工织物反滤导渗等措施的对比试验和组合试验。
(4)生物固坡试验:宜选适于当地条件的树种、草种及栽植方法进行对比试验。
4.5.4 观测项目与要求:
(1)观测项目:边坡位移、塌坡量、沟道淤积量、地下水浸润线、出溢水头、冻土层深度、冻融时边坡土壤含水率。
(2)观测要求:边坡位移在雨季和冻融期每5d观测1次,其他时间10d观测1次。冻土层深度应从冻结开始每10d观测1次。地下水浸润线及出溢水头,在排水期每日观测1次,冻融期每3d测定边坡土壤含水率1次。
4.6 暗管结构及功能试验
4.6.1 试验目的:对暗管结构及功能进行检验,测试不同管型、管材和外包裹滤料的排水性能及使用寿命,为选择符合当地条件、经济适用的管型、管材与外包裹滤料提供依据。
4.6.2 当测试管材或管型较多并需进行优选时,宜先通过室内水力性能试验进行初选,再对初选管型(或管材)进行力学试验,在符合标准要求后,再在现场进行试验,最后进行综合分析比较。
4.6.3 暗管输水时沿程水头损失的测定可参照原国家标准局GB-5895规定执行。
4.6.4 暗管(含外包裹滤料)综合水力性能可通过进口阻力re和进口水头损失比He/Ht进行评价。
4.6.5 室内测定暗管的水力性能可在渗流槽上进行,渗流槽的宽度,在节缝进水时,等于两节管的长度;非节缝进水时,可取50cm。渗流槽高度宜大于70cm。主要观测项目为:管周测压水头、不同工作水头下的排水流量、排砂量及管内淤积量。
4.6.6 暗管力学性能应在小批量生产的产品中随机抽样进行测定。
4.6.7 暗管水力性能的田问试验可结合田问排水暗管规格布局试验进行,按4.6.4的要求进行功能评价,此外还应测量暗管排砂量和淤积量。观测项目及要求见4.1.5。
4.7 鼠道结构及功能试验
4.7.1 试验目的:通过适宜修建鼠道的土质、不同鼠道施工土壤含水率、施工季节及鼠道出口衔接形式等试验,选定适于当地条件的鼠道结构形式及施工技术。
4.7.2 适宜修建鼠道土质试验在拟修建鼠道地区有代表性的不同土质的田块,设立试验区,观测洞体成形状况(如洞体周围裂缝、刀缝变化等)、洞体稳定性、通水后运行状况及使用寿命等,确定适宜开挖鼠道的土质条件。
4.7.3 鼠道施工适宜土壤含水率试验鼠道施工时土壤含水率指表土含水率与鼠道洞体部位土壤含水率两个值。应测定施工机械下田操作的允许最大表层土壤含水率值,在此基础上选择2~3个洞体部位土壤含水率进行开挖试验,可取土壤含水率为70%~90%田间持水率值作为试验中值,上、下取两个边值,级差为10%~20%。观测洞体成形、洞体稳定及使用耐久性,选定适于鼠道施工的土壤含水率。
4.7.4 水旱轮作区鼠道适宜施工季节试验作物换茬季节(即在种稻前或种旱作前)对鼠道施工的成洞率、排水效果、使用寿命等进行对比试验,选定适宜施工季节。
4.7.5 鼠道断面形状(如圆形、椭圆形、卵形和马蹄形)的试验在不同土质和地下水动态的试验小区中进行不同断面形状鼠道的排水性能及使用耐久性的对比试验,选定适于当地控制条件的洞形。
4.7.6 鼠道洞口构造与控制试验通过在鼠道出口端装接不同管材和长度的排水管的对比试验,观测排水出流及使用耐久性,选定插接管管材及长度。同时,应对洞口控制阀门的设置进行对比试验,可进行单洞控制、联洞控制的试验,观测鼠道运行状况,确定适宜控制方式。
4.7.7 观测内容:鼠道成洞形状、洞体结构、进口阻力值re、鼠道洞体变形、淤积量及使用寿命等。
5 田间排水水管理试验
5.1 一般规定
5.1.1 田间排水系统水管理试验的目的是通过不同的水管理方案试验,寻求能充分发挥排水工程效益的科学水管理模式;探索排水再利用的可行性及水管理制度。
5.1.2 田间排水水管理试区由末级固定排水沟控制的田块和上一级排水沟及其控制工程设施组成。
5.1.3 同一类型排水水管理试验应有一定的连续性,并包括不同的水文年份。
5.1.4 田间排水水管理试验设计均应根据当年的气象预报、作物种植结构和选定的排水标准进行制定,执行过程中根据实际情况和中、近期气象预报进行调整。
5.2 早作排水水管理试验
5.2.1 渍害地区控制排水水管理试验
5.2.1.1 试验内容:
(1)不同水文年和不同种植结构的地下水位调控试验。
(2)作物受渍敏感期地下水位预降方案和临时排水试验。
(3)非雨季适宜地下水埋深控制试验。
5.2.1.2 试验设计:确定各生育阶段田间地下水位控制要求和年地下水位调控过程;拟定支(斗)沟水位控制过程和水管理试验方案。有条件时,可设计不同的支(斗)沟水位控制过程和水管理方案进行对比试验。
5.2.1.3 观测断面和定位观测点的布设:在试区末级固定排水沟出水口及试验观测沟(管)汇入处,设置水位及流量观测断面;田间观测断面及定位点的布设同4.1.4。
5.2.1.4 观测项目:支(斗)沟观测断面处水位及出流过程;田间定位观测点地下水动态;作物生长状况、病虫害情况及产量。
5.2.1.5 观测要求同4.1.5。
5.2.1.6 统计试验运行及管理费用。
5.2.2 盐碱地区排水沟(管)排水水管理试验
5.2.2.1 试验内容,灌溉、冲洗条件下田间适宜地下水动态的调控试验。
5.2.2.2 试验设计:同5.2.1.2。
5.2.2.3 观测断面和定位观测点的布设,同5.2.1.3。
5.2.2.4 观测项目:试验沟(管)出流过程及水质;田间1m土层盐分剖面;田间定位观测点作物生长、病虫害状况及产量。
5.2.2.5 观测要求:
(1)在每次沟(管)排水出流过程中进行1~2次水质化验,化验项目见6.5.4.2;
(2)田间1m土层全盐量剖面测量点同地下水位定位观测点,在灌溉(或降雨)季节前、后各测定1次。
5.2.2.6 统计运行及管理费用。
5.2.3 田间排水系统排灌两用水管理试验
5.2.3.1 试验目的:研究利用田间排水沟(管)进行地下浸润灌溉的可行性;寻求排水系统排灌两用的水管理模式。
5.2.3.2 试验内容:
(1)各种浸润灌溉供水、配水方式试验。
(2)浸润灌溉对田间排水沟(管)排水功能的影响测试及田间排水系统的工程维护试验。
5.2.3.3 试验设计:
(1)根据当地土质、灌区水文地质及灌溉水源等条件,选1~2个不同末级固定排水沟(管)规格布局田块进行试验。
(2)根据排灌系统布局特点及灌溉水源状况,设计既能满足浸润灌溉要求又能保证排水需要的沟(管)道供水方式(定水位、定流量或定水量)及年调控过程。
5.2.3.4 观测网点布设:
(1)田间主要观测断面应设在L/2处,定位观测点(剖面)应设在B/2、B/4和B/8处。
(2)试区各级排水沟的首末端应设置水位及入(出)流观测断面。
5.2.3.5 观测项目:
(1)沟(管)进口断面水位、流量变化过程、浸润灌溉结束后退水过程。
(2)浸润灌溉期及结束后田间地下水位动态及定位观测点土壤含水率剖面。
(3)浸润灌溉结束后田间排水沟(管)转入排水工作状态排水功能:包括明沟过水能力、暗管进口阻力re、水头损失比He/Ht等。
(4)工程状况:浸润灌溉后暗管淤积状况、明沟边坡坍塌状况和淤积情况。
(5)作物生长、病虫害及产量。
(6)浸润灌溉运行、管理费用统计、恢复沟(管)正常工作的维修费用统计。
5.3 稻田徘水水管理试验
5.3.1 试验内容:稻田淹灌期、晒田期及黄熟落于期排水水管理试验。
5.3.2 试验设计:确定水稻各生育期田间排水要求;拟定满足稻田排水要求时暗管出流状态和骨干排水沟水位控制过程。有条件时,设计不同的排水沟水位控制过程和水管理方案进行对比试验。
5.3.3 观测断面和定位观测点的布设同5.2.1.3。
5.3.4 观测内容及要求:骨干明沟沟水位变化过程;晒田期、黄熟期沟(管)出流过程;田间定位点入渗强度,晒田期或黄熟期地下水位下降过程;水稻生长、病虫害状况及产量;试验运行、管理费用的统计等,观测要求同4.1.5。
5.4 井排井灌区水管理试验
5.4.1 试验目的:通过不同水文年并排井灌水管理方案试验。探索防治土壤盐碱化、合理利用地下水资源的井排井灌水管理模式。
5.4.2 试区选择及观测网点的布设
试区水文地质条件应有代表性;试区周边地下水侧向补给量应易于确定;避免选定在大型渠道、河流、湖泊和有地下水逸出带等地下水边界条件不稳定的地区;试验井的数量不少于7个,各井井型结构和井深应大体相同,试验井群应从同一含水层取水。
观测网点布设同4.3.5.2。
5.4.3 试验设计:确定各生育期地下水位控制要求和全年地下水位的调控过程;设计2~3个不同的并排结合井灌的工作制度,包括:地下水总开采量、利用地下水灌溉的次数、每次抽水量和抽水的时间(结合灌溉或排水防治次生盐碱化的要求)。
5.4.4 观测项目及要求:除须进行与试验有关的运行、管理费用统计外,其他观测项目与要求同4.3.5.3。
5.5 排水再利用试验
5.5.1 试验目的:研究田间排出的水重新用于灌溉的可行性;为排水再利用的规划设计和水管理提供科学依据。
5.5.2 试验内容:在不同水文、不同气象条件、不同作物种植结构、不同田问排灌工程规格布局和不同灌水或冲洗技术等条件下,农田排出水的水量和水质的变化规律;排水再利用的途径和方式等。
5.5.3 试区选择及观测网点的布设
试区应选择在田间排、灌系统的规格布局具有代表性的斗排控制的农田范围内;试区应有独立的排、灌系统和完整的控制建筑物及量水设施;试区水文地质条件应有代表性。
在斗排出口和斗渠的末端设置观测和控制断面,田间排、灌系统上其他观测断面的布设根据试验内容和排水再利用的方式拟定。
5.5.4 试验设计:
(1)根据水文、气象条件、排灌工程布局特点,选取影响排出水量及水质的主要因素作为试验因子进行试验,如不同的灌溉冲洗技术、不同种植结构条件下的排水量及水质的变化规律的试验。
(2)拟定排水再利用试验的试验因子及试验方案,如排出水与地面水泥灌试验(咸、淡混灌试验);咸、淡轮灌试验;上(游)排下(游)灌试验;排、蓄、提排水再利用系统的工程布局试验等。
5.5.5 观测项目:根据试验方案参照5.2~5.4有关内容拟定。
6 排水设计有关参数测定及作物、环境因素观测
6.1 饱和水力传导度测定
6.1.1 田间测定方法有:双套环法、钻孔水位回升法以及地下水位动态资料分析法,在井排井灌区测定含水层的饱和水力传导度则采用抽水试验法。
6.1.2 双套环法用于测定表土层垂向饱和水力传导度,该法适用于均一土层具有足够厚度的情况,在层状土层中应用此法,应分层测定,方法见附录B的B1.1。
6.1.3 钻孔水位回升法测定的是主方向为水平方向的饱和水力传导度,方法见附录B的B1.2。
6.1.4 地下水位动态资料分析法的试验可结合排水暗管规格布局试验进行,方法见附录B的B1.3。
6.2 给水度测定
6.2.1 室内测定给水度通常采用土柱法,试样最好是原状土,取原状土困难时可采用扰动土,但要控制填土的密度与田间一致,方法见附录B的B2。
6.2.2 在田间测定给水度可用抽水试验法,在有长期地下水动态和其他有关因素(如气象、地下水开采量等)的资料时,也可通过资料分析法确定。
6.3 压力传导度测定
压力传导度可结合排水沟(暗管)规格布局试验进行,在排水期观测地下水位动态变化资料反求,方法见附录B的B3。
6.4 土壤水分特征曲线测定
(1)室内测定法可用压力板(膜)提取仪和容积式压力板提取仪测定。没有专门仪器时可用土盒法测定。方法见附录C。
(2)现场测定须先在选定的测点处埋设张力计,方法见附录C。
6.5 土壤理化性质测定
6.5.1 排水试验站应掌握建站前试区土壤剖面的主要性状、土壤的基本理化性质和土壤肥力状况。试验工作开展以后,根据需要再进行有关项目的测定。
6.5.2 土壤物理性状测定的项目:土壤水分常数(吸湿系数,凋萎系数,田间持水率,饱和含水率,毛管断裂含水率,毛管上升高度)、土壤密度和土粒密度、土壤机械组成(质地)、水力传导度、给水度。
6.5.3 土壤肥力测定的项目:土壤有机质、全氮、水解性氮、铵态氮、硝态氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾。
6.5.4 土壤化学性质测定
6.5.4.1 在渍涝地和稻作区应测定的项目:氧化还原电位(Eh值)、还原物质总量、活性还原物质、硫化物、水溶性亚铁、交换性亚铁、二价锰。
6.5.4.2 在盐碱土地区应测定的项目:全盐量、碳酸根、重碳酸根、氯根、硫酸根、钙离子、钾和钠离子、阳离子交换量、碱化度。
6.6 作物耕作栽培状况、生育动态及产量的观测记载
6.6.1 排水试验区应及时准确地记载试验期间的耕作栽培管理情况,主要项目有:试区土壤肥力状况、前茬作物及产量、整地日期与方法、表土耕作情况、施苦肥情况、供试作物种类与品种、播种期及播前种子处理、种植作物的株(穴)行距、每穴(蔸)苗数、中耕除草次数和时间、其他的特殊耕作栽培措施等。
6.6.2 作物生长发育状况和观测应定点定株进行。每一试验小区至少应选两个有代表性的固定点进行连续观测。平时每5日观测1次,在两个生育期交接阶段,应1~d观测1次。
6.6.3 试区作物收获前应分区进行测产考种,收获时单收、单打、单晒。
6.6.4 各试验处理应观测记载病虫害的种类、发生时间、危害程度、防治措施及效果。
6.7 气象及田间小气候观测
6.7.1 凡距离县级以上气象站5km以外的排水试验站都应建立气象观测场。若距县级以上气象站在5km以内,其气象和其他自然环境条件基本一致且两处无山丘和开阔水面阻隔时,可不设气象场而借用邻近气象站的资料。
6.7.2 排水试验站气象场的观测项目:最高气温、最低气温、地温、空气湿度、风向、风速、水面蒸发量、降雨量、日照。气象场内除设置20cm口径的小型蒸发器外,还应设置E601型蒸发器。
6.7.3 根据试验的特殊需要须进行田间小气候观测时,其观测的项目和标准如下:
(1)田间气温和空气湿度:高杆作物田间的观测高度为距地面20cm处、植株高度2/3处、植株冠顶层、地面以上1.5m处(若两者高差不超过10m,只观测后者);矮杆作物田块可只观测后3个高度。
(2)风向和风速:观测高度为地表以上1.5m处。
(3)土温:测定位置为地表0cm,地下10cm、20cm、30cm。
(4)水温:稻田及早作淹水层为1/2水深处,灌渠和排水沟的测定位置为水面以下10~20cm处,若水层较深,需在40~50cm处加测。
6.7.4 排水试验站气象场应观测记载灾害性天气发生的时间、强度和危害程度。季节冻土区还应观测冻土深度及冻融起始时间。
6.7.5 气象场的常规观测时间为每日的8时、14时、20时(北京时间)。
6.8 排水水质测定
6.8.1 应测定的项目:温度、 pH值、颜色、氧化还原电位(Eh值)、浊度、臭味。
6.8.2 盐碱土地区排水试验排出水的水质应加测全盐量、碳酸根和重碳酸根、氯根、硫酸根以及钙、镁、钠、钾四种阳离子。
7 资料的整理、分析与试验报告的编写
7.1 一般规定
7.1.1 试验的表格应统一,观测记录必须由观测者签名,并应当日核查,发现问题及时处理。整理、分析、整编的成果,必须由有关人员及项目负责人签名。
7.1.2 资料整理与分析的计量单位,应采用法定计量单位。
7.1.3 排水试验站应建立技术资料档案,按时进行资料归档工作。
7.2 资科整理与整编
7.2.1 试验站农田的基本情况、各种参数及一切试验观测资料,应根据试验要求分项进行收集和整理。
7.2.2 观测资料应每旬整理一次,发现有问题的数据,必须查找原因,及时进行处理或补测,确保资料的可靠性。
7.2.3 严禁随意更改和删除任何原始观测记录。对有疑问的原始资料,应按以下办法处理:
(1)由于自然因素、观测方法错误、观测仪器发生故障或有较大误差等原因造成的错误资料,在注明原因后整编时予以删除。
(2)一组资料中,如果缺测或属关键性错误的资料数量超过1/3时,该组资料作废。
(3)有疑问但一时又查不出原因的资料,可暂不采用。
7.2.4 经过整理的资料,应分项列成表格或绘制图表,有条件时应输入计算机储存。
7.2.5 连续进行多年的试验项目,应每隔3~5年系统地进行一次资料的分析与整编。
7.2.6 整编时,必须对历年的资料进行核查;整编的成果,必须标明取用资料的年份;整编工作的技术负责人应对整编成果的质量承担责任。
7.3 资料分析
7.3.1 观测资料的分析内容,应根据试验的任务和要求确定。
7.3.2 一种因素的系列数值,应根据试验要求,计算出平均值、标准差及变差系数。
7.3.3 田间对比试验结果,必须进行显著性检验,针对不同条件,可分别采用:
(1)只有两个处理:用t检验法或方差分析法(F检验法);
(2)3个及3个以上处理:用方差分析法,并用最小显著差数法或最小显著极差法进行多重比较。
7.3.4 采用方差分析法时,判别试验效果的标准为:
Fu
F0.1
F0.05
F0.01≤Fu 有高度显著效果
7.3.5 连续进行多年的试验项目,应分析主要资料在不同年际间的差异及其变化规律。
7.3.6 采用相关分析或回归分析法分析资料以探求经验公式时,应对求得的公式进行显著性检验,并确定其适用范围。
7.4 试验报告的编写
7.4.1 在每季作物或每年度试验结束后,应编写阶段试验报告;任务完成后,应编写终结试验报告。
7.4.2 试验报告应包括的主要内容:
(1)试验项目的名称;
(2)任务的来源和要求;
(3)试验区的地理位置及自然条件;
(4)试验的主要内容及方法;
(5)试验处理设计及实施情况;
(6)试验采取的技术措施;
(7)试验资料分析与成果;
(8)评价和结论。
附录 A
作物受淹试验方法和测坑、测筒及测环的技术要求
A1 作物受淹试验方法
A1.1 测筒原位受淹法
测筒安置在地下预先修筑的洞坑内,其上口缘高出地面3~5cm,筒内、外土面相平,且栽种相同的作物,作统一的栽培管理,形成与大田一致的生长环境。受淹时,将一段形状、大小和测筒相匹配的筒管套接在试筒的上口沿内,密封接口,使其不漏水,向筒管内灌水至受淹深度,用补水装置保持淹水水深。受淹结束后,排除筒内淹水及土层中的渍水,拆除套接的筒管,筒内作物恢复正常管理。
A1.2 测筒移位受淹法
非受淹期测简安置方式与原位受淹法相同。受淹处理时,将测筒搬移到预先挖好的淹水池(槽)内作受淹试验,水池(槽)内水位应保持稳定,测筒安置的深度由测筒高度和作物受淹深度确定,受淹处理结束,将测筒搬回原处,恢复正常管理。
A2 测坑及测简装置技术要求
测坑及测筒亦称蒸渗仪(器),测坑土体面积较大,比较接近田间实际情况,在试验土层为回填的扰动土时,需要相当长时间(2~3年)才能形成稳定的土层结构。测筒面积较小,易受环境影响,但可直接取原状土进行试验,各地应根据具体条件选定测坑或测筒的结构形式,具体技术要求为:
(1)不漏水,导热性低,耐冻,结构牢固。
(2)形状规整:测筒多为圆形,测坑多为矩形或正方形。
(3)器内有效面积:测筒不宜小于0.36m2;密播作物的测坑不宜小于4m2;宽行作物宜适当加大测坑面积。
(4)对于测坑,坑壁在地面以上部分应是薄壁,壁顶总面积不应超过坑内土壤面积的5%。
(5)测坑(筒)的盛土厚度根据试验作物容根层深度确定,但不应小于1.0m。
(6)测坑(筒)底部应设滤层,厚度20~30cm;滤层下部装设集水排水管,引出坑(或筒)外并连接供水平水装置。
(7)测坑(筒)回填土时,需根据原土层剖面(或设计的土层剖面)分层(每层10~15c航)按设计土壤密度装填,回填土壤需事先进行粉碎处理并过筛(筛孔径1.0cm)。
(8)向测坑(筒)内灌水的设施,应能调节、控制、测定灌水量并使土壤湿润均匀。
(9)测坑(筒)附近不应有影响气流正常运动的障碍物,其周围应种植同类的作物,宽度不应小于20cm。
(10)为了有效地按试验处理设计进行试验,有条件的站,在测坑(筒)上宜加设活动防雨棚。
A3 测环受淹试验技术要求
测环为无底的方形(正方形或长方形)或圆形环,用有足够强度的金属薄板焊制。测环面积0.1~0.2m2,高度为拟试验的最大淹水深度与插入土层中的深度之和再加附加高度,如最大淹水深度为50cm,插入土层中的深度为15~20cm,附加高度取5cm,则测环总高度为70~75cm。用测环在大田进行受淹试验应事先选好试验田块并圈定埋设点,非受淹试验期,试验点与大田采取一致的耕作管理措施,受淹时,把测环插入埋设点,并向环内灌水至设计的受淹深度,用补水器维持受淹深度不变,受淹结束拔除测环,恢复正常用水管理。
附录 B
饱和土壤水运动参数测定方法
B1 饱和水力传导度测定方法
B1.1 用双套环法测定土层垂向饱和水力传导度。
图B1 双套环装置图 |
试验装置如图B1所示。主要由双套环和马利奥特瓶[图B1(a)]或测针[图B1(b)]组成。
双套环是两个同心环,内环直径30~40cm,高25~30cm:;外环直径45~55cm,高25~30cm。马利奥特瓶应有足够的容积以免试验过程中替换过于频繁。
测定时,将内、外环打入土中10~15Gm,外环必须与内环保持同心。
当采用马利奥特瓶作供水平水装置时,需调节瓶口进气管管口离地面的高度为试验中应维持的入渗水头(一般可定为2~3cm)。试验开始,瞬时向内、外环灌水(水层厚度等于进气管口离地面距离),随即打开马利奥特瓶放水管,以补充内环入渗消耗的水量,同时开始记时,定时读马利奥特瓶水量,时间间隔初期较短,以后逐渐加大。测定中应随时向外环注水,并保证内、外环水位齐平。试验至马利奥特瓶单位时间供水量稳定不变为止,计算稳定时单位面积的土壤入渗强度即为饱和水力传导度。
当采用测针控制水位时,应在测定前调节测针位置,使针尖处离地面高度为入渗水层厚度。测定开始,内、外环同时灌水至入渗水层厚度。用秒表记时,并将定量的水(如1000mL)注入内环内,水将淹没测针尖端,当内环水位由于入渗面下降至测针针尖时,记下时间,并再次向环内注水(定量),如此重复操作,直至入渗速度达到稳定,此时的入渗速度即为饱和水力传导度。测定过程中,外环应根据内环水位及时补充水量,并注意保持内、外环水位齐平。
B1.2 用钻孔水位回升法测定土层水平方向饱和水力传导度
首先选定测点,用特制的土钻打孔,孔径为8cm,孔深应打至地下水面以下60cm。钻孔过程中,应防止对孔壁土壤结构的破坏,避免形成封闭层,成孔后应进行3次以上的吸水作业,以恢复孔隙的透水性。对于土壤稳定性能差的钻孔,须用与钻孔内径相近的透水网管保护孔壁。现场布置示意图如图B2所示。
当钻孔内水位已稳定至原地下水面时,试验开始,用汲筒迅速从孔内提出一定水量,使水位降深达20~40cm以上,即将带浮子的测绳放入孔内,开始计时并读出测孔水位值。量测钻孔内地下水位回升速率,可用相同的时间间隔渎取相应的水位上升值5次以上,以其平均值计算饱和水力传导度。
试验过程中必须随时保持浮子的灵活性,避免受孔壁摩擦阻滞浮子上升,影响读数准确性。
当地下水位回升到1/2降深时,试验结束。
用式(B1)计算饱和水力传导度
K=C(△h/△t) | (B1) |
式中 K——饱和水力传导度,m/d;
△h/△t——钻孔中水位回升率,cm/s;
C——与钻孔尺寸、孔底至不透水层深度和孔内水位变化有关的无因次系数,可自表B1中查得,表中各符号参见图B2。
图 B2钻孔水位回升法测定K值现场布置示意图 |
B1.3 利用排水暗管出流期间地下水位动态资料推求饱和水力传导度
胡浩特(Hooghnudt)排水公式是依据稳定流条件推导的,在自然界中,绝对的稳定流情况并不存在,但这并不妨碍对该公式的应用。如一次降雨过程结束后(如雨停后相当一段时间),排水地块地下水位的消退变得缓慢,对于某一时刻,近似地按胡浩特公式描述排水出流与水位的关系,得
qu(t)=[8Kdh(t)]/B+[4Kh2(t)]/B | (B2) |
式中 qu(t)——t时刻单位暗管长的暗管出流量;
h(t)——t时刻B/2处地下水位高程(以暗管埋深高程为基准面);
B——暗管间距;
d——修正含水层厚度;
K——饱和水力传导度。
令
A=(8Kd)/B | (B3) |
C=(4K)/B | (B4) |
式(B2)为
qu(t)=Ah(t)+Ch2(5) | (B5) |
令[qu(t)]/[h(t)]=R(t),式(B4)化简为
R(t)=A+ Ch(t) | (B6) |
式(B4)为线性方程,根据实测的消退过程的排水暗管出流量与相应时刻的地下水位高程h(t)数据,所绘R(t)~h(t)点据图呈直线关系,直线截距即为A值,直线的斜率为C值,将A、C值代入式(B3)和式(B4)即可求各K和D值。
本方法所测得之K值是地下水渗流区范围内的平均值,如果渗流区土层条件十分复杂,所给R(t)~h(t)线性关系可能不理想,此法不适用。
表B1 C值查算表 |
H/r | h/H | S/H | ||||||||
0 | 0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | ||
1 | 1 | 447 | 423 | 404 | 375 | 323 | 286 | 264 | 255 | 254 |
0.75 | 469 | 450 | 434 | 408 | 360 | 324 | 303 | 292 | 291 | |
0.50 | 555 | 537 | 522 | 497 | 449 | 411 | 386 | 380 | 377 | |
2 | 1 | 186 | 176 | 167 | 154 | 134 | 123 | 118 | 116 | 115 |
0.75 | 196 | 187 | 180 | 168 | 149 | 138 | 133 | 131 | 131 | |
0.50 | 234 | 225 | 218 | 207 | 188 | 175 | 169 | 167 | 165 | |
5 | 1 | 51.9 | 48.6 | 46.2 | 42.8 | 38.7 | 36.9 | 36.1 | 35.8 | 35.8 |
0.75 | 54.8 | 52.0 | 49.9 | 46.8 | 42.8 | 41.0 | 40.2 | 40.0 | 40.0 | |
0.50 | 66.1 | 63.4 | 61.3 | 58.1 | 53. | 51.9 | 51.0 | 50.7 | 50.7 | |
10 | 1 | 18.1 | 16.9 | 16.1 | 15.1 | 14.1 | 13.6 | 13.4 | 13.4 | 13.4 |
0.75 | 19.1 | 18.1 | 17.4 | 16.5 | 15.5 | 15.0 | 14.8 | 14.8 | 14.8 | |
0.50 | 23.3 | 22.3 | 21.5 | 20.6 | 19.5 | 19.0 | 18.8 | 18.7 | 18.7 | |
20 | 1 | 5.91 | 5.53 | 5.30 | 5.06 | 4.81 | 4.70 | 4.66 | 4.64 | 4.64 |
0.75 | 6.27 | 5.94 | 5.73 | 5.50 | 5.25 | 5.15 | 5.10 | 5.08 | 5.08 | |
0.50 | 7.67 | 7.34 | 7.12 | 6.88 | 6.60 | 6.48 | 6.43 | 6.41 | 6.41 | |
50 | 1 | 1.25 | 1.18 | 1.14 | 1.11 | 1.07 | 1.05 | 1.04 | 1.04 | 1.04 |
0.75 | 1.33 | 1.27 | 1.23 | 1.20 | 1.16 | 1.14 | 1.13 | 1.13 | 1.13 | |
0.50 | 1.64 | 1.57 | 1.54 | 1.50 | 1.46 | 1.44 | 1.43 | 1.43 | 1.43 | |
100 | 1 | 0.37 | 0.35 | 0.34 | 0.34 | 0.33 | 0.32 | 0.32 | 0.32 | 0.32 |
1.75 | 0.40 | 0.38 | 0.37 | 0.36 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | |
0.50 | 0.49 | 0.47 | 0.46 | 0.45 | 0.44 | 0.44 | 0.44 | 0.44 | 0.44 |
B2 给水度室内测定法
土柱法是室内测定给水度的常用方法,试验土柱的长度与排水控制深度相当,对于南方渍害田排水区,取1m左有即可;对于北方盐碱地改良区,可适当加大。土柱直径12~15cm,若试样为非原状土时,装填时必须控制土壤密度与现场一致。试验前通过供水平水装置向土柱供水,使土柱达到充分饱和。试验开始后,将供水平水装置下降一定的深度△h,土柱释水,释水过程完全结束后,测量总释水量△W,则给水度为
μ=(△W)/(△h) |
B3 压力传导系数的测量
在均质土层的排水沟(或暗管)间地段,如果排水沟(暗管)足够长,地下水向沟(管)排水近似地按一维流考虑时,通过雨后排水出流地下水位下降过程的动态资料,推求压力传导系数。
在一次强烈降雨过程后,地下水位接近地面,雨后排水沟(暗管)水位瞬降至设计高程,此时沟(暗管)间中心断面地下水埋深hc的计算式为(该式适用于排水历时t>0.075B2/a)
H0-hc=1.273h0exp[-(π2/B2)]at | (B7) |
式中H0——自地表算起的沟水位瞬降后的深度或排水暗管的埋深,cm;
hc——B/2处t时刻的地下水埋深,cm;
h0——雨后地下水最高水位至排水沟瞬降后沟水面(或暗管埋深)距离,cm;
B——排水沟(暗管)间距,cm;
t——计算时刻(自雨后沟水位瞬降时算起),h;
a——压力传导系数,cm2/h。
对式(B7)取对数,得
ln[(1.273h0)/(H0-hc)]=(π2/B2)at | |
(4.29/B2)at+lg(H0-hc)=lg1.273h0 | (B8) |
令
D(4.29/B2)a | (B9) |
E=lg1.273h0 | (B10) |
代入式(B8)得
Dt+lg(H0-hc)=E | (B11) |
取(H0-hc)坐标为对数坐标,则式(B11)中t~lg(H0-hc)呈线性关系,将实测t~(H0-hc)数据点绘在半对数纸上应呈直线形式,通过回归分析或图解法,求得直线的斜率D,代入式(B9),可求得压力传导系数a值。
为保证求参的准确性,应有足够数量的实测B/2处地下水回降过程的资料,在进行图解或回归分析时,应采用t>0.075(B2/a)的点据。
附录 C
土壤水分特征曲线的测定法
用自制土盒(面积80~100cm2,高5~7cm),装填土样,若用原状土进行测定,最好用该土盒直接在现场取样。试样准备好后,在中心插入张力计瓷头,注意应使瓷头位置在土层中部。首先将土壤进行充分饱和,然后将装置放在通风的位置(有条件时在恒温室测试),定期测定土壤含水率及张力计读数,得土壤脱湿过程土壤负压与土壤含水率关系曲线。试样处于低含水率状态下逐渐均匀加水直至饱和,在加水过程中定期测定土壤含水率与负压值,便得到土壤吸湿过程的水分特征曲线。由第一次充分饱和(在实验室内可采用抽真空饱和)后的脱湿过程测得的水分特征曲线称为初始脱湿线,实用上是采取脱湿后重新吸湿所测得的吸湿过程水分特征曲线(称主吸湿线)和第二次脱湿过程所测得的水分特征曲线(称主脱湿线)作分析计算之用。由于受张力计工作压力的限制,土盒测定法的测压范围为0~100kPa。
土壤水分特征曲线现场测定法是在选定的测点埋设张力计,在观测张力计读数的同时测定与张力计埋设点相同深度的土壤含水率,取得不同土壤含水率值与相应土壤吸力资料后,即可绘制土壤水分特征曲线图。土壤含水率测点(用中子法或其他定点测量法)或取土点(用称重法)距张力计埋设点距离不宜过大(可考虑在15~20cm的范围内)。
附加说明
主编单位:武汉水利电力大学
参加单位:广东省水利水电科研所
甘肃省水利科学研究所
中国水利水电科研院水利所
黑龙江省水利科学研究所
广州市水利科学研究所
江苏昆山农田排灌研究所
主要起草人:沈荣开 张瑜芳 罗怀彬
杨思谦 叶自桐 石凤霞
杨培枢 余安仁 张明炷
顾斌杰 黄伟强
中华人民共和国行业标准
农 田 排 水 试 验 规 范
SL109-95
条文说明
目次 |
1 总则 |
2 排水试验站建设与排水试验设计 |
3 确定排水标准的有关试验 |
4 田间排水工程规格布局及结构功能试验 |
5 田间排水水管理试验 |
6 排水设计有关参数测定及作物、环境因素观测 |
7 资料的整理、分析与试验报告的编写 |
1 总则
1.0.2 田间地面排水明沟规格布局试验涉及末级固定排水沟控制田块内的临时灌排设施(如旱作地区的沟、畦及水旱轮作区的格田、墒沟、小沟等)的状况,情况比较复杂,难作统一的规定;地面水排水模数涉及区域水文、气象、土壤、地形等多种因素以及流域治理规划,范围很大,未列入本规范。一些特殊的或纯属研究性质的农田排水试验也未列入本规范。
2 排水试验站建设与排水试验设计
2.1.3 站址的选择首先应考虑代表性,若有两处以上可供选择,为了便于开展工作,则应选择在基础条件好、交通方便的地方建站。
2.1.5.1 对于单项试验站,根据设站任务,运行年限等情况确定试验场地、仪器和设备以及工作人员、办公和生活设施。
2.1.5.2 排水试验是一项严密的科技工作,并涉及水利、农学、土壤、气象等学科,为保证试验的质量,应配备相关的专业技术人员。
2.2.3 为了能够明显地反应不同处理间的排水效果,各处理水平的差异档次应拉开,并包括极端情况。水文年不同对排水的效益影响很大,因此,应保持试验的连续性和足够的试验年限,试验年份越长,排水效益的代表性越大。
2.2.4 测坑和小区试验由于土层的扰动、试验控制条件以及用水管理水平与大田的情况有较大的差异,其试验的结果,往往与大田的情况有较大的出入,所以应安排大田试验,作为验证和补充。
有的试验内容在田间进行时难以控制和操作,影响精度,可适当安排一些室内试验相互验证和补充。
2.2.6 根据各地的经验,对照区较难安排。若距试区较近,能保证地形、土质、肥力等条件与试区的一致性,但易受试区工程设施的影响;反之又难以保证原始条件的一致性。为此,布设对比区时,应进行认真分析比较,尽可能做到其自然条件和农业措施与试区一致,又不受试区内新建排灌设施的影响。
3 确定排水标准的有关试验
本章所述内容均为确定排水设计标准时所必须具备的基本依据,排水标准可应用有关试验成果通过技术经济论证确定。
3.1.1 本节所指作物受淹试验仅测定田面淹水对作物生长发育及产量的影响,在试验处理所规定的受淹期结束后,应立即排除田面积水,控降地下水,不使作物在受淹之后又受渍害影响。
3.1.2.1 受淹试验的淹水深度,选值过大既不现实,同时还造成试验的困难,故选定某一淹水上限值,在无法确知当地最大可能淹水深度时,可考虑以50cm为淹水上限值。
生产实践表明,作物受清水或含较多泥沙的混浊水淹水时,产量受损的程度差别较大。为此,在可能受挟带大量泥沙的洪涝水淹水的地区,应开展清、浊水淹水的对比试验。非受淹期地下水埋深按作物正常生长要求进行控制。
3.1.2.4 淹水水温对作物受淹减产有影响,故必须观测记录。
3.1.3.2 由于水稻根系发育深度较浅,采用测筒试验时,筒内盛土深度可减至为60~70cm。
3.2.2 当前,我国采用的旱作物排渍控制指标主要有以下3种:
(1)以地下水埋深作为控制指标,在雨季,虽然雨强不大,但延续时间很长,相当于有一个稳定入渗补给的情况,其设计标准为某一设计频率的降雨强度下,规定一个允许的地下水上升高度(或地下水埋深)。
(2)对于降雨延续时间不长,但雨强较大的情况,采用一次降雨后的地下水动态作为设计标准,即规定雨后地下水自某一位置的下降速度或规定在给定时期内地下水从某一位置的降落距离。
(3)以地下水位连续动态作为控制指标。现实条件下,地下水位是波动的,排水系统的建立应能防止发生不利形式的地下水动态过程。地下水位连续动态控制指标有两个表示方式,即SEWx值与SDI值。
SEWx表示在一定统计时期内(可以是全作物生育期,亦可为渍害敏感期),地下水埋深小于某限定深度x的累计值,在以30cm为限定深度时,其计算式为
(3.2.2-1) |
式中 n——统计时间,d;
xi——i日的地下水埋深,cm;
SEW30——地下水埋深小于30cm在统计期的累计值,cm,d。
SDI称抑制日指标,其计算式为
(3.2.2-2) |
式中 n——具有明显的作物生理发展特点的生育阶段数;
SDi——第i个生育阶段的抑制日因子,cm,d。
在现有的排水模型中,多以SEWx作为抑制日因子,此时式(3.2.2-2)为
(3.2.2-3) |
式中 CSi——第i个生育阶段的作物敏感因子,又称作物减产系数,其值为
CSi=(Y0-Yi)/Y0 |
其中 YO——作物不受渍的产量;
Yi——作物在i生育阶段受渍后所得的产量。
测定不同受渍试验处理情况下的SEWx值与产量,统计求得SEWx或(SEWx)i值与产量,即可得SEWx与作物产量关系或SDI与产量的关系。
3.2.2.2 以地下水位连续动态作为排渍控制指标的试验,关键在于形成田间不同的地下水动态变化过程,然后进行统计。
如果此项试验结合其他排水试验(如规格布局试验)进行,可在不同的试验处理(包括不排水的对照区)或某一试验处理中利用沟(管)问地段排水过程中地下水回降速度不相同的特点,布设观测井,观测井排可布设在排水沟(管)中部L/2处,观测井位可分别距排水沟(管)边1m、B/16、B/8、B/4、B/2[若沟(管)间距不大可取消B/16的测井]处,在测井点位处划定固定的区域(1m2内),观测作物生长发育状况及产量。
3.2.2.3
(1)在采用地下水动态控制指标时,雨后地下水位降落速度较快[尤其是靠近排水沟(暗管)的部位],故应加密观测。
(2)采用势能理论分析土壤水运动时,需在量测剖面埋设定位张力计测点。
(3)土壤含水率的测定供分析农田水、气状况之用,雨后每天观测1次,其他时间可每5d观测1次。
3.2.3.1 水稻受渍试验应提供3种控制指标,供确定排渍设计标准和水稻田排水水管理时采用。
3.2.3.2
(1)水稻试验田的灌溉制度按当地丰产灌溉制度设计,晒田期按常规要求安排。
(2)淹灌期稻田渗漏强度按常规(不受渍)处理。
(3)在土质一定的情况下,土地承载能力决定于土壤含水率状况,在测定土壤含水率与土地承载力的关系后,通过试验可求得土地承载力与地下水位下降速度关系。
3.2.3.3
(1)大田试验时,在淹水层变化不大的情况下,通过维持排水沟(暗管)的水位即可维持相对稳定的沟(管)问地段的入渗强度。为此,试验区的排水沟系统需修建控制建筑物,以便进行管理操作。
3.3.2.2 土壤盐分组成及分类表如表3.3.2.2-1。
表3.3.2.2-1 土壤盐分分类表 |
土壤盐分组成类型 | Cl-1/SO-24离子比例(m·e) | 土壤盐分组成类型 | Cl-1/SO-24离子比例(m·e) |
氯化物 | >4 | 氯化物-硫酸盐 | 0.5~1 |
硫酸盐-氯化物 | 1~4 | 硫酸盐 | <0.5 |
土壤盐渍化程度分类表见表3.3.2.2-2(供参考)。
表3.3.2.2-2 土壤盐渍化程度分类 |
盐渍化程度 | 氯化物类 | 硫酸盐-氯化物类 | 氯化物-硫酸盐类 | 硫酸盐类 |
非盐渍化土 | <0.15 | <0.20 | <0.25 | <0.30 |
轻度盐渍化土 | 0.15~0.30 | 0.20~0.30 | 0.25~0.40 | 0.30~0.60 |
中度盐渍化土 | 0.30~0.50 | 0.30~0.60 | 0.40~0.70 | 0.60~1.00 |
重度盐渍化土 | 0.50~0.80 | 0.60~1.00 | 0.70~1.20 | 1.00~2.00 |
盐土 | >0.80 | >1.00 | >1.20 | >2.00 |
注表中数字为1m土层中平均含盐量的百分数(即g/100g土)。 |
3.3.2.3
(1)分层取土所测得的土壤含盐量分别代表该取土层厚度内的平均土壤含盐量。
(2)若利用测筒进行连续作物耐盐筒栽试验,则栽种作物前必需重新测定剖面土壤含盐量。
3.3.3.1 碱化土壤分类见表3.3.3.1-1。
碱化度是土壤中交换性钠离子占阳离子交换总量的百分数。碱化度是土壤总体的碱性指标。
碱化土壤分级见表3.3.3.1-2。
3.4 在盐渍地区,地下水适宜埋深视季节而异,本节所述为一年中容易返盐季节(春季)的地下水适宜深度(亦称地下水临界深度)的试验问题。一般而言,可以根据地下水临界深度的试验成果,分析确定排水地区田间排水沟(暗管)的深度。
表3.3.3.1-1碱化土壤分类表 |
碱化土壤类型 | 离子比例(m·e) | |||
(HCO-3)/(Cl-+SO2-4) | Cl- | (HCO-3)/Cl- | (HCO-3)/SO2-4 | |
硫酸盐-氯化物-苏打 | >1 | >1 | - | - |
氯化物-硫酸盐-苏打 | >1 | <1 | - | - |
氯化物-硫酸盐-苏打 | 0.2~1 | <1 | >1 | - |
苏打-氯化物-硫酸盐 | 0.2~1 | <1 | <1 | - |
硫酸盐-苏打-氯化物 | 0.2~1 | >1 | - | >1 |
苏打-硫酸盐-氯化物 | 0.2~1 | >1 | - | <1 |
重碳酸镁碱土 | 0.2~1 | 交换性Mg++/阳离子交换总量>50% |
表3.3.3.1-2 碱化土壤分级表 |
分级 | 残余碳酸钠(m·e/100g土) | 碱化度(%) | pH |
非碱化土 | <0.06 | <4 | <8.8 |
弱碱化土 | 0.06~0.17 | 4~13 | 8.8~9.1 |
中度碱化土 | 0.17~0.25 | 13~22 | 9.1~9.3 |
强度碱化土 | 0.25~0.40 | 22~40 | 9.3~9.6 |
瓦碱 | >0.40 | >40 | >9.6 |
注表中数字为40cm土层平均值。 |
3.4.2 选定的试验区地形应比较平缓,开挖排水沟应有足够的长度并保证有良好的出流条件,在测得试验区有关水文地质参数的情况下,可按一侧河沟的半无限情况估算排水过程中地下水位动态变化,据此确定观测断面的井位。计算公式(适用于地下水与河沟水位齐平,雨后沟水位短期内下降至设计水位的情况)如下式中
H——沟水位瞬降的深度,m;
△——雨后地下水位埋深,m;
x——计算点距沟的距离,m;
t——计算时间,d;
a——压力传导系数,m2/d;
S(x,t)——t时刻处的地下水埋深,m。
3.5 盐渍地区灌溉(降雨)季节,对表土盐分有一定的冲洗作用,但引起地下水位上升,使作物受到渍害,为保证作物正常生长,需对地下水位进行控制。本节所述为测定不同地下水位回落速度与作物受盐渍危害的关系。灌溉(降雨)季节地下水位回落速度与地下水临界深度共同构成盐渍地区田间排水系统设计的两个控制指标。
3.5.2 排水过程中,沟间地段各点地下水回落速度不一样,在沟间断面不同位置设立观测点,即可得到不同地下水回落速度的试验处理。
4 田间排水工程规格布局及结构功能试验
4.1 本节内容仅涉及农田地下排水的田间排水沟(暗管)规格布局的试验内容。
4.1.1 田间排水沟(管)规格布局试验的主要目的是通过不同排水沟(管)间距与深度组成的田间排水系统的排水试验,观测不同布置形式的排水效果,核定符合当地土壤及水文地质条件的有关设计参数(水力传导度、压力传导系数、给水度等)和确定地下排水系统计算方法,为进行大面积田问排水系统规划设计提供依据。
4.1.2
(1)为减少二维流影响,规定试验田块长度大于沟(或暗管)间距3倍。
(2)排水明沟间距较暗管大,所以,田间排水试验小区内排水沟条数可减少至3条。
(3)相邻处理排水沟(管)深度相差过大,试验小区之间将发生水力干扰,改变水流运动条件,影响试验的精确性。因此,排水沟(管)不同深度和间距试验必须按递增或递减顺序安排。
4.1.3
(1)剩余水头是指雨后地下水位降至一定深度后排水过程十分缓慢时排水沟(管)中部地下水位与沟(管)水位高程之差。一般取20~30cm。
排渍系统设计采用地下水埋深作控制指标时,表明设计地区雨季中连续降雨时间较长,根据设计频率,可得出排水期平均降雨强度。在这种情况下,田间地下水位适宜埋深是指有连续降雨入渗情况下,维持作物正常生长所允许的地下水位埋深最小值。排水沟(管)的深度应保证在沟(管)中间地带排除该设计雨强时地下水位值(即B/2处地下水位)符合适宜埋深要求。据此粗估排水沟(管)深度时应是适宜深度加排除设计雨强所必须的工作水头。
(2)排水沟(管)间距的计算公式可参考水利水电行业标准《农田排水技术规程》(南方农田暗管排水部分) SL15-90。
4.1.4 地下水位观测剖面和观测井位示意图见图4.1.4。 4.2 鼠道排水主要适用于粘土、粘壤土和中壤土质的排水地区。 若砂性土质地区必须修建鼠道时,应采取固壁措施。 4.2.3 由于鼠道间距较小,为避免各试验处理间的水力干扰,规定每一处理鼠道最少为5条。 4.2.3.1 浅层鼠道的作用是加快耕作层渍水的排除。在地表下有犁底层时,鼠道犁的切缝深至少应划穿犁底层。 4.2.3.2 鼠道间距的经验值可参考水利水电行业标准SL15-90《农田排水技术规程》(南方农田暗管排水部分)。 |
4.3 井排井灌有以下几个方面的内容:
(1)已确定井排结合井灌的工作制度和对地下水动态的要求,通过试验选定水井布局。
(2)水井布局已定;通过试验确定井排井灌的工作制度。
(3)对已有几种水井规格布局进行排水试验,探求最优的结合并灌的工作制度。
前者属于水井规格布局试验,后者为水管理试验,很多情况下两方面的内容是结合一起进行的。
农田井排系统为冲洗改良盐碱土创造良好的入渗和排水出流条件,是冲洗改良盐碱土工程的一部分;在地下水质符合灌溉要求且含水层与潜水有良好水力联系的地区,可以通过井灌控制地下水位,达到既满足灌溉需要又能防治次生盐碱化的双重目的。本节仅涉及井排结合井灌,而以井排控制地下水位为主要目的的水井规格布局试验问题。
4.3.5.1 按大面积均匀布井时,试验井至少应有4个,呈正菱形布置,测试田块设在菱形的中部。
4.4 多层排水系统是近年来发展起来的排水系统,目前国内多为双层排水系统,为此,本节仅涉及双层排水系统的试验内容。
4.4.1 双层排水系统是通过两层排水系统的组合,达到加快地表水、浅层滞水和下层水的排除目的,由于排水沟(管)所处的层位不同,其所担负的排水任务也不同。双层排水系统规格布局试验要通过对系统综合排水能力的分析进行评价。
4.5.1 边坡防坍方法的选定应在分析当地边坡防塌原因的基础上,根据提高边坡土壤的抗剪强度和削弱下滑力两因素,选定边坡防坍措施。
边坡防坍评价指标是塌坡量。间接评价指标有溢水线高度、出溢水头、侧渗水头梯度、边坡上自然含水率等。
边坡防坍技术措施的评价指标是防坍效果、耐久性、经济成本和可操作性。
4.5.3
(3)土工织物反滤导渗是用无纺布包裹砂滤料进行反滤。砂滤料导渗槽是指在边坡上隔一定距离挖一窄槽,填装砂滤料导渗,疏干边坡地下水。
4.5.4 边坡坍塌造成的沟道淤积量应及时记录,并随时清理,以免造成沟道阻塞。
4.6.1 为节约工程投资,应鼓励利用当地材料制作排水暗管,但制作的暗管,必须进行结构及功能试验,同时还要进行两年以上的测试,检验其结构及水力性能的变化。对于某些特殊材料制作的暗管,还应监测其对环境的污染和对作物的影响。
4.6.2 无条件进行室内暗管水力性能试验时,可在通过力学试验后直接在田间进行试验。力学性能测试方法,柔性材料管可引用美国材料学会规范ASTMD2412的测试规定;刚性材料管可参用国标GB2832-2837-81《陶管试验方法》的测试规定。 4.6.4 在相同水力条件下,re值和He/Ht值越小,暗管综合水力性能越好。在非稳定流情况下,采用通过设计排水流量时的He/Ht值进行评价。 |
进口阻力值re可采用下式计算
re=Ht/qu 或 re=(HeL)/Q (d/m) |
式中 He——进口水头(见图4.6.4),指离暗管0.4m处测井的水头,m;
L——排水暗管长度,m;
qu——单位长度暗管的排水流量,m3/d·m;
Q——排水暗管出流量, m3/d;
Ht——总工作水头,m。
4.7.7
(1)鼠道成洞形状观测是在鼠道施工后挖开一个剖面,观测成洞形状及洞周围裂隙发育及裂缝状况,并照相存档。相同条件的鼠道要挖3个以上剖面,使测试结果更具代表性。
(2)洞体结构观测:在鼠道开挖前后,洞体周围土壤密度发生变化。开挖前测定土壤密度,开挖后,在垂直洞轴剖面,自地表至洞下20~30cm,每10~15cm取土测定土壤密度,在洞轴两侧的水平方向0~30cm范围内各取3点同时测定,借此分析洞体周围土壤被挤压的情况,分析洞体稳定性。
(3)在大面积鼠道排水区,应调查鼠道工作情况,包括出流情况,失效鼠道的比率以及对有代表性的鼠道挖开剖面作洞体变形及淤积量测定,通过统计分析判断鼠道排水系统整体效应,为确定鼠道施工技术及管理措施提供依据。
5 田间排水水管理试验
(1)关于排水水管理试验结果的评定标准。排水水管理试验结果应从是否达到排水设计标准、具有较高产量及工程良好工作状态3个方面进行评价和判断。
(2)关于排水水管理试验方案。一般情况下,对于已确定的排水设计标准和相应的田间排水控制要求而言,排水水管理方案不难确定,故不宜进行明显不合理、无推广应用价值的多方案对比试验。
5.1.3 农田的排水要求主要决定于水文、气象条件,不同水文年排水要求差异极大,为反映不同水文年排水水管理的特点,同一类型的排水试验应连续进行若干年,以期得到不同水文年份的试验结果。
5.2.3.2
(2)排水沟(管)的功能是指对田间地下水动态的控制能力。排水沟(管)的工程状况,对于暗管可通过综合水力性能(进口阻力值rc和进口水头损失比He/Ht)在运用中的变化,暗管淤积,排沙情况评价,当综合水力性能变化不大和淤积,排沙现象较少时,表明暗管工程状况良好;明沟排水系统的工程状况,可通过明沟纵、横断面和边坡的稳定性进行评价,纵横断面和边坡稳定时,表明明沟的工程状况良好。
5.2.3.3
(2)定水位供水指浸润灌溉期间,实行浸润灌溉的沟(管)进口处的水位保持不变;定流量供水是指浸润灌溉沟(管)进口断面处的流量保持不变。这两种情况都是对浸润灌溉水源条件较好,灌溉水源有保证的情况而言。
5.4.2 本试验是在已建成的井排井灌区进行的,有条件时应选择较多的井进行观测试验,在梅花状均匀布井的情况下,一个试验单元区至少应由7个井组成。
5.5.4 拟开展排水再利用试验的地区,在确定试验地后,应对试区天然地下径流状况进行调查,如试区地下水天然流向、地下径流量、地下水平均坡降以及逸出带等,以便进行试验设计。
6 排水设计有关参数测定及作物、环境因素观测
水文地质参数、农作物及环境因素等均存在空间变异问题,在测定这些值时,取样(或试验点)应足够多,以便求得符合当地(时)条件的代表值。
6.1 饱和水力传导度可通过室内试验或直接在现场测定。由于室内试验不便于取得足够尺寸的试样,且其结果不够精确,有条件时,应直接在田间现场测定。
6.1.2 双套环法测垂向饱和水力传导度是一种近似的方法,适合于在有足够厚度均质土层的地方采用。若土层为非均质,要测定下层土壤的饱和水力传导度时,应把上部土层挖去,将双套环直接放置在下层土的裸露表面上进行测定。
6.2 有条件时应采用野外取得的资料(油水试验或地下水动态观测)分析计算给水度。
6.3 压力传导度虞,给水度μ与导水系数T(T=km,K为饱和水力传导度,m为含水层或过水断面厚度)三者之间存在如下关系
a=Km/μ=T/μ | (6.3) |
只要测得其中两个,就可通过式(6.3)求得第三个。
6.4 由于土壤水分运动的滞后特性,土壤水的负压与含水率(即土壤水分特征曲线)间不是单值函数的关系。因此,脱湿过程与吸湿过程测得的水分特征曲线不重叠,正确地利用土壤负压与含水率关系就必须分清土壤水分变化处于何种状态。若土壤水运动处于脱湿过程则使用脱湿曲线,处于吸湿过程则使用吸湿曲线。
(1)压力板(膜)提取仪能测定0~10MPa吸力范围脱湿过程的土壤水分持征曲线,容积式压力板吸提仪能测定0~200kPa吸力范围的吸湿及脱湿过程的土壤水分特征曲线。受张力计测压范围的限制,土盒法仅能测定0~100kPa吸力的土壤水分特征曲线。
6.5.1~6.5.4 为了掌握排水改良渍涝地土壤的不良性状并进行改良,应详细调查开展排水试验前试区的土壤剖面性状并进行理化分析,作为以后对照的基础。所提出的测定项目为常规测定项目,测定方法可参考以下文献:①《土壤物理性质测定法》(科学出版社,1978年);⑨《土壤物理及土壤改良研究方法》(上海科技出版社,1982年);②《土壤学与农作学》(水利电力出版社,1992年);④《土壤理化分析》(上海科技出版社,1983年);⑤《土壤农业化学常规分析方法》(科学出版社,1983年)。
稻田、渍涝地以及盐碱土均有其特殊的理化性状,故需分别测定一些能反映其特征的项目。依据的文献为上述所列的④⑤两种文献。
6.6.2 窄行作物每个观测点应连续固定5~10穴(或丛),宽行作物每个观测点应连续固定5~10株。
在农业科学试验中,常以有50%的植株出现某种形态特征的日期来代表某一生育期的日期,以10%和80%的植株出现该形态特征的日期分别为该生育期的始期和盛期。在排水试验中主要是掌握各生育期的起止日期,而不是某一代表日期。每种作物的各个生育期各有一定的前后重叠,而在排水时不同阶段的日期既不能重叠也不能间断,故宜采用本条所规定的起止日期为准,这样既与农业上的划分相符,也便于在排水试验中采用。
6.7.2 因水面蒸发量不是气象站观测的主要项目,一般只用20cm口径蒸发器观测,而在排水试验中,水面蒸发量则是一个重要项目且要求精度较高,为达到观测精度需用E601型蒸发器进行观测。
6.8 水样的采集和贮存是一个十分重要的环节,取样不准或贮存不善都能造成水质的变化,并使测定结果失去准确性,故一定要严格按照取样要求采集。采样器应使用无色具塞玻璃瓶或具塞聚乙烯瓶。采样前应先用水样洗涤样瓶2~3次。一般应在水面以下20cm左右处取样。采得水样后应进行必要的处理,并立即密封尽快化验,搁置时间不能超过一周。
6.8.1~6.8.2 所列出的宜测定项目多为常规项目,试验中可根据需要选定。采用的方法可参照《水和废水监测分析方法》(中国环境科学出版社,1989年)。
7 资料的整理、分析与试验报告的编写
7.1.1~7.2.6 主要是为保证原始资料的正确性和可靠性,以及资料整理的统一性和标准化而制定。
7.3.3 为避免排水试验得出错误或虚假的结论,故作出了必须进行显著性检验的规定。
7.3.4 Fu为因素均方差与误差均方差的比值;F0.1、F0.05、F0.01为F分布表中相应于a=0.1、a=0.05、a=0.01的临界值,均根据试验中的因素自由度人与误差自由度f2查出。
7.3.5 考虑到不同水文年对排水试验效果的影响很大,因此规定,分析资料时应分析主要资料在不同年际间的差异及变化规律。据此也可考查所取得的试验成果是否符合设计条件。
7.4 本节的规定,主要是为试验报告编写的统一性和规范化而制定。
7.4.2
(8)以往对排水试验结果的优选,多以产量为主要依据,不尽合理。因此规定应进行水利经济分析,进行综合评价。