第一部分 国内外相关浸没和抬田工程技术发展研究现状
5、峡江抬田工程关键技术研究方案
5.1峡江抬田工程关键技术研究方案制定
抬田地面高程
抬 田 工 程 关 键 指 标
影响因素：水库回水、工程造价、 作物主要生长阶段对地下水位和土壤含水量的要求、 土壤淹水可能形成潜育、保水保肥保耕作土
抬田分层、各层厚度、各层土质和各层压实度
一、土壤水分入渗过程及规律
（一）入渗的物理过程
2. 土壤入渗根据其地面是否积水又分为如下形式：
积水入渗 积水前入渗阶段结束后，便进入积水入渗阶段。它 是以地表有积水存在为标志，积水后，地表的实际渗 吸速度随时间延长而逐渐减小，直至最后趋于某一稳 定值。
一、土壤水分入渗过程及规律
（二）土壤的入渗性能
初始条件
初始条件（t=0）时，含水率或水势分布为深度z的函数， 即：
一、土壤水分入渗过程及规律 （四）影响入渗过程的条件
边界条件
分为三种类型： Dirchlet(狄利克雷)条件：它是给定上下边界的土壤含水 率或土壤水势，即，
一、土壤水分入渗过程及规律 （四）影响入渗过程的条件
边界条件
分为三种类型： Neumann(纽曼)条件：它是给定边界的水流通量，即，
分 析 原 状 土 各 层 物 理 化 学 特 性 、 粘 粒 含 量
粘 土 层 土 样 进 行 室 内 实 验
剖 面 观 测 并 取 耕 作 层 厚 度 、
水 位 耕 作 、 作 物 生 长 过 程 ， 调 查 产 量
模 拟 某 填 筑 方 案 非 水 库 运 行
（ 耕 作 层 、 粘 土 层 ） 填 筑 密 度 、 填 筑 含 水 量 、 渗 透 系 数
一、土壤水分入渗过程及规律
（一）入渗的物理过程
2. 土壤入渗根据其地面是否积水又分为如下形式： 无积水入渗： 当灌溉(或降雨)强度小于或等于土壤饱和导水率时， 雨水和灌溉水能及时地全部为土壤所吸收，故不会产生地 面积水。这种入渗主要是降雨或灌溉强度起决定作用。 积水前入渗： 当降雨强度大于土壤饱和导水率，而小于土壤最大 入渗率时，开始阶段地表并不积水，实际渗透速率等于降 雨强度，该强度愈大，则积水前阶段的时间愈短，表土含 水率随时间延长而逐渐增大，最后达到饱和时此阶段结束
第一部分 国内外相关浸没和抬田工程技术发展研究现状 1.2水库浸没的危害
水库浸渍危害
地下水位升高
地 下 水 质 恶 化
地 下 盐 分 上 升 土 地 盐 碱 化
低 洼 地 沼 泽 化
建 筑 物 地 基 条 件 恶 化
渍 害 导 致 作 物 减 产
堤 坝 渗 漏 、 管 涌 和 坍 坡
图 1 水库浸渍危害示意图
一、《土壤水动力学》学习思考问题
•微小单元体建模过程进行了假设与概化，土壤
质地与模型参数关系。
•土壤水运动方程与地下水运动方程的共同点与
区别。
•土壤水动力学在本专业研究现状与实际应用状
况。
一、《土壤水动力学》应用
•水库淹没抬田工程—获得工程设计（土层结构
及相应厚度）施工指标（压实度等）
•排涝除渍工程。
模 拟 水 库 运 行 状 态 下 测 坑 地 下 水 位 ， 测 试 不 同 土 层 厚 度
埋 深 对 水 稻 各 生 长 阶 段 可 能 产 生 的 渍 害 程 度
模 拟 水 库 运 行 状 态 下 不 同 填 筑 高 度 形 成 的 测 坑 地 下 水
层 土 样 保 水 、 保 肥 、 粘 粒 含 量
（二）土壤的入渗性能
累积入渗量I和入渗速率i 的关系
土壤含水率θ(z,t)是深度和 时间的函数，取得了3点认 识。（土壤水动力学79页）
一、土壤水分入渗过程及规律
（三）入渗过程中土壤含水量的垂直分布规律
下渗过程中土壤含水量的分布，最早考尔曼(Coleman) 与包德曼(Bodman)(1944,1945)做了研究，把下渗过程中 土壤含水率的分布划分为四个具有明显分区的水分带，它 们反映了下渗水流垂向运动的特征。
抬 田 区 内 典 型 区 划 分 （ 相 应 的 作 物
度 及 土 壤 特 性 调 查 测 定
现 状 耕 作 层 、 犁 底 层 厚
水 位 等 耐 渍 指 标 调 查 、 类 比 、 原 位 测 定
作 物 各 生 长 阶 段 根 系 深 度 、 土 壤 水 分 、 地 下
分 析 原 状 各 土 层 渗 透 系 数 、 密 实 度 、 含 水 率
图3 防护区典型剖面设计
第一部分 国内外相关浸没和抬田工程技术发展研究现状
5.2 江西省峡江抬田工程关键技术研究技术路线
峡江抬田工程关键技术研究 抬田区原状指标调查、试验 抬田工程填筑高度及各层填筑厚度、密度等指标确定 小区模拟试验 测坑模拟试验 室内实验
野外调查与现场试验
室内实验
种 植 结 构 、 耕 作 制 度 、 灌 溉 制 度 ）
一、土壤水分入渗过程及规律
（二）土壤的入渗性能
不同质地土壤的稳定入渗率id
土质 砂 壤土 粉质土 粘质土
id/min h-1
20 5-10 1-5 1
砂质、粉沙质土 10-20
一、土壤水分入渗过程及规律
（二）土壤的入渗性能 土壤入渗速率的变化过程（土壤水动力学80页）
一、土壤水分入渗过程及规律
第一部分 国内外相关浸没和抬田工程技术发展研究现状 2.2抬田
抬田
剥离耕作层→砂 卵石混合土层垫 高至安全高度→ 回填耕作层
抬田高度的确定= 作物生长期内地下 水适宜埋深的最大 值+相应时期地下 水位（浸润面）
作物生长期内地下水 适宜埋深的最大值= 毛细管水饱和区高度 +作物成长期内最大 的主根深度（水稻烤 田地下水位）
“混合边界”条件(mixed condition)或称劳平条件(Robin Condition)是Dirchlet条件和Neumann条件的混合。
一、土壤水分入渗过程及规律 （四）影响入渗过程的条件
在田间水分动态模拟中这种混合边界条件的应用具有 以下优点： 下边界的水势值可以用张力计在田间容易测的，相应的 含水量也可由水分特征曲线求得。 上边界的水流通量可以由入渗前的土壤含水量以及降雨 强度或灌溉水深度（或喷灌强度）确定（蒸发条件下由气 象因素和土壤水分条件确定）。
第一部分 国内外相关浸没和抬田工程技术发展研究现状 4.2 抬田工程的研究现状 ①耒中水电站库区淹没抬田处理
保护农田，不需防洪堤、排渍站等工程,节省工程投资
抬 田 处 理 主 要 优 点
无需工程运行管理费用，是一种简单易行、 实用的库区淹没农田处理方式
抬田处理后，可减少占地28.2 hm2，减少移民420人。 抬田工程2002年底全部完工，2003、2004年全部投入 耕作，经过的实践检验，农田质量相对原有农田并未 下降，粮食产量稳产丰收，农民满意
影响因素：工程造价和工程施工、 分层方案和各层土质受周围可用土质影响、 保水保肥保耕作土、土壤通气和适度渗漏需要
第一部分 国内外相关浸没和抬田工程技术发展研究现状 4.2 抬田工程的研究现状 ③亭子口库区农田防护工程保水保土性能室内试验
图4 大型土柱试验装置
第一部分 国内外相关浸没和抬田工程技术发展研究现状 4.2 抬田工程的研究现状 ②亭子口库区农田防护工程低地垫高方案
测 试 小 区 、 测 坑 试 验 填 土 各 土
密 度 、 填 筑 含 水 量 、 渗 透 系 数 确 定 保 水 及 控 制 含 水 率
模 拟 并 测 试 不 同 土 层 厚 度 （ 耕 作 层 、 粘 土 层 ） 填 筑
抬田工程前、后各项指标时间、空间尺度监测数据库 抬田工程技术、经济评价 制定抬田工程规范、发表论文、申请专利
一、土壤水分入渗过程及规律 （三）入渗过程中土壤含水量的垂直分布规律
0
θ0
θs
0
θ0
θs
0
θ0
θs
0
θ0
θs
0
θ0
θs
0
θ0
θs
t0
t1
t2
t3
t4
t5
Z
Z
Z
Z
Z
Z
一、土壤水分入渗过程及规律 （四）影响入渗过程的条件
入渗过程中，累积入渗量、入渗率和土壤含水率随 时间的变化和地表处的施加方式和状况有关，也就是 说与入渗的初始和边界条件有关。为了求出入渗过程 中土壤含水量的分布，以及入渗率随时间变化的定量 结果，可以在一定的初始含水率分布条件下，根据入 渗边界条件，求解水分运动方程。
3. 传导区
土壤含水量基本上保持在饱和含水量 与田间持水量之间，沿垂线均匀分布，形 成一个传导区，随着供水历时的增长湿润 锋不断下移，水分传导区不断向下延伸， 而土壤含水量则保持在上述数值范围内 （60-80%s），并且这一带毛管势梯度极 小，水分的传输运动主要为重力作用。
一、土壤水分入渗过程及规律 （三）入渗过程中土壤含水量的垂直分布规律 4. 湿润带（区）
1. 入渗速率i (Infiltration rate)： 2. 累积入渗量I (accumulative infiltration capacity)： 又称入渗率，单位时 3. 入渗能力ip ( Infiltration capacity) ： 间内通过单位面积入 渗到土壤中的水量 4. 稳定入渗率id (steady infiltration rate)： (mm/min,cm/d) 在某一时段内，通过 在一个大气压下，土 单位土壤表面所渗入 壤表面供水充足，这 3 2 的总水量(cm /cm ） 时水渗入土壤的通量 或cm，mm)。 （•水文学中研究地表产流问题
•农田水利学研究灌溉或降雨后土壤水分的分布
•水资源评价中研究降雨对浅层地下水的补给问