作物需水量和灌溉制度(1)

1、12012年年9月月農(nóng)業(yè)水資源利用與管理農(nóng)業(yè)水資源利用與管理 作物需水量和灌溉制度作物需水量和灌溉制度2內(nèi)容提要內(nèi)容提要p 作物需水量（概念及計算方法）作物需水量（概念及計算方法）p 作物灌溉制度（充分灌溉）作物灌溉制度（充分灌溉）p 灌溉用水量灌溉用水量p 灌水率灌水率3第一節(jié)第一節(jié) 作物需水量作物需水量灌排工程規(guī)劃、設(shè)計、管理的依據(jù)灌排工程規(guī)劃、設(shè)計、管理的依據(jù)為什么要學(xué)習(xí)作物需水量？為什么要學(xué)習(xí)作物需水量？水資源規(guī)劃和開發(fā)利用的必需資料水資源規(guī)劃和開發(fā)利用的必需資料4植株蒸騰植株蒸騰株間土壤蒸發(fā)株間土壤蒸發(fā)深層滲漏深層滲漏農(nóng)田水分消耗的途徑農(nóng)田水分消耗的途徑田間滲漏：水稻田的滲漏田間滲漏

2、：水稻田的滲漏植株蒸騰和株間土壤蒸發(fā)合稱為騰發(fā)，兩者消耗的水量植株蒸騰和株間土壤蒸發(fā)合稱為騰發(fā)，兩者消耗的水量合稱為騰發(fā)量，通常把騰發(fā)量稱為合稱為騰發(fā)量，通常把騰發(fā)量稱為作物需水量作物需水量。5灌溉需水量：灌溉需水量：除降雨之外而獲得期望的作物產(chǎn)量除降雨之外而獲得期望的作物產(chǎn)量和品質(zhì)并使作物根區(qū)保持適宜的鹽分平衡所需的和品質(zhì)并使作物根區(qū)保持適宜的鹽分平衡所需的灌溉水量或水深灌溉水量或水深。美國國家灌溉工程手冊美國國家灌溉工程手冊P596氣象條件氣象條件影響作物需水量的影響因素影響作物需水量的影響因素作物特性作物特性土壤性質(zhì)土壤性質(zhì)氣溫高、日照時間長、空氣濕度低、風速大、氣溫高、日照時間長、空氣

3、濕度低、風速大、氣壓低等使需水量增加氣壓低等使需水量增加 水稻需水量較大，麥類、棉花需水量中等，高水稻需水量較大，麥類、棉花需水量中等，高粱、薯類需水量較少；粱、薯類需水量較少； 地面覆蓋、采用滴灌、水稻控灌等能減少地面覆蓋、采用滴灌、水稻控灌等能減少作物需水量。作物需水量。 含水量大，砂性大，則需水量大（棵間蒸發(fā)大）含水量大，砂性大，則需水量大（棵間蒸發(fā)大） 農(nóng)作物技術(shù)措農(nóng)作物技術(shù)措施施7作物需水規(guī)律作物需水規(guī)律 中間多，兩頭少；開花結(jié)實期需水量最大中間多，兩頭少；開花結(jié)實期需水量最大 存在需水臨界期存在需水臨界期 水稻水稻 孕穗至開花期孕穗至開花期 棉花棉花 開花至幼鈴形成期開花至幼鈴形成

4、期 小麥小麥 撥節(jié)至灌漿期撥節(jié)至灌漿期 需水臨界期：需水臨界期：在作物全生育期中，對缺水最在作物全生育期中，對缺水最敏感，影響產(chǎn)量最大的時期。敏感，影響產(chǎn)量最大的時期。 8了解作物需水臨界期的意義：了解作物需水臨界期的意義： u 合理安排作物布局，使用水不至過分集中；合理安排作物布局，使用水不至過分集中； u 在干旱情況下，優(yōu)先灌溉正處需水臨界期的作物。在干旱情況下，優(yōu)先灌溉正處需水臨界期的作物。 9請你選擇你熟悉的一種作物，通過圖書館及中請你選擇你熟悉的一種作物，通過圖書館及中國知網(wǎng)查閱相關(guān)文獻，就這種作物的需水規(guī)律國知網(wǎng)查閱相關(guān)文獻，就這種作物的需水規(guī)律寫一篇寫一篇10001000字的論文

5、，并列出你引用的文獻。字的論文，并列出你引用的文獻。課后作業(yè)課后作業(yè)10一、直接計算需水量的方法一、直接計算需水量的方法 1、以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法、以水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法(簡稱簡稱“值法值法”或稱蒸發(fā)皿法或稱蒸發(fā)皿法) ET= E0 (2-1) ET= a E0 +b (2-2) ET 某時段內(nèi)的作物需水量，以水層深度某時段內(nèi)的作物需水量，以水層深度mm計；計； E0 與與ET同時段的水面蒸發(fā)量，以水層深度同時段的水面蒸發(fā)量，以水層深度mm計。一般計。一般采用采用80cm口徑蒸發(fā)皿的蒸發(fā)值；口徑蒸發(fā)皿的蒸發(fā)值； a，b 經(jīng)驗常數(shù)；經(jīng)驗常數(shù)； 需水系數(shù)，或稱蒸發(fā)系數(shù)，為需水量與水面

6、蒸發(fā)量之比需水系數(shù)，或稱蒸發(fā)系數(shù)，為需水量與水面蒸發(fā)量之比值。值。111213“值法值法”只要水面蒸發(fā)量資料，易于獲得且比較穩(wěn)定，只要水面蒸發(fā)量資料，易于獲得且比較穩(wěn)定，適宜水稻等作物，不適宜于旱作物。適宜水稻等作物，不適宜于旱作物。 水面蒸發(fā)皿的規(guī)格、安設(shè)方式及觀測場地規(guī)范化水面蒸發(fā)皿的規(guī)格、安設(shè)方式及觀測場地規(guī)范化 注意非氣象條件注意非氣象條件(如土壤、水文地質(zhì)、農(nóng)業(yè)技術(shù)措如土壤、水文地質(zhì)、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、水利措施等施、水利措施等)對對值的影響值的影響注意事項注意事項1415162以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法以產(chǎn)量為參數(shù)的需水系數(shù)法(簡稱簡稱“K值法值法”)ET作物全生育期內(nèi)總需水量，作物全生育

7、期內(nèi)總需水量，m3畝；畝； Y 作物單位面積產(chǎn)量，作物單位面積產(chǎn)量，kg畝；畝； K 以產(chǎn)量為指標的需水系數(shù)。以產(chǎn)量為指標的需水系數(shù)。 ET = KY公式，則公式，則K代表單位產(chǎn)量的需水量，代表單位產(chǎn)量的需水量，m3kg； n、c 分別為經(jīng)驗指數(shù)和常數(shù)，可以通過試驗確定。分別為經(jīng)驗指數(shù)和常數(shù)，可以通過試驗確定。ET=KY （2-3） ET=KYn + c (2-4) 1718l 對于旱作物，在土壤水分不足而影響高產(chǎn)的情況下，對于旱作物，在土壤水分不足而影響高產(chǎn)的情況下，需水量隨產(chǎn)量的提高而增大，用此法推算較可靠。需水量隨產(chǎn)量的提高而增大，用此法推算較可靠。l對于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需

8、水量主要對于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受氣象條件控制，產(chǎn)量與需水量關(guān)系不明確，用此法受氣象條件控制，產(chǎn)量與需水量關(guān)系不明確，用此法推算的誤差較大。推算的誤差較大。 19模系數(shù)法模系數(shù)法ETi = Ki ET /100 （3-5） K=ETi / ET 如何估算各生育階段需水量如何估算各生育階段需水量先確定全生育期作物需水量，然后按照各生育階段需先確定全生育期作物需水量，然后按照各生育階段需水規(guī)律，以一定比例進行分配。水規(guī)律，以一定比例進行分配。ETi 某一生育階段作物需水量；某一生育階段作物需水量； Ki 需水量模比系數(shù)，即生育階段作物需水量占全生育期作需水量模比系數(shù)，即生育階段

9、作物需水量占全生育期作物需水量的百分數(shù)物需水量的百分數(shù)20參照作物需水量參照作物需水量ET0 指指土壤水分充足、地面完全覆蓋、土壤水分充足、地面完全覆蓋、生長正常、高矮整齊的開闊生長正常、高矮整齊的開闊(地塊的長度和寬度都大于地塊的長度和寬度都大于200m) 矮草地矮草地(草高草高815cm)上的蒸發(fā)量上的蒸發(fā)量， 一般是指一般是指在這種條件下的在這種條件下的苜蓿草苜蓿草的需水量而言。的需水量而言。 二、通過計算參照作物需水量來計算實際作物需水量的方二、通過計算參照作物需水量來計算實際作物需水量的方法法 21參照作物需水量主要受氣象條件的影響，所以都是根參照作物需水量主要受氣象條件的影響，所以

10、都是根據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件分階段據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件分階段(月和旬月和旬)計算。計算。22 計算計算ET0；計算思路計算思路 根據(jù)作物系數(shù)根據(jù)作物系數(shù)Kc對對ET0進行修正即可求出進行修正即可求出作物的實際需水量作物的實際需水量ET；ET=KcET0作物實際需水量則可根據(jù)作物生育階段分作物實際需水量則可根據(jù)作物生育階段分段計算。段計算。23其基本思想是：其基本思想是：將作物騰發(fā)看作將作物騰發(fā)看作能量消耗能量消耗的過程，通的過程，通過平衡計算求出騰發(fā)所消耗的能量，然后再將能量折過平衡計算求出騰發(fā)所消耗的能量，然后再將能量折算為算為水量水量，即作物需水量。，即作物需水量。如果能在農(nóng)田中測算出如果能在農(nóng)田中

11、測算出騰發(fā)消耗的總熱量騰發(fā)消耗的總熱量，便能由此，便能由此推算出相應(yīng)的推算出相應(yīng)的作物需水量的數(shù)值作物需水量的數(shù)值。( (一一) )參照作物需水量的計算參照作物需水量的計算 24 英國的彭曼英國的彭曼(Penman)公式是公式是1948年提出來的，年提出來的，后來經(jīng)過多次的修正。后來經(jīng)過多次的修正。 1979年，聯(lián)合國世界糧農(nóng)組織對彭曼公式又作年，聯(lián)合國世界糧農(nóng)組織對彭曼公式又作了進一步修正，并正式認可向各國推薦作為計算了進一步修正，并正式認可向各國推薦作為計算參照作物需水量的通用公式。參照作物需水量的通用公式。251000ppEaRnppET參照作物需水量參照作物需水量海拔高度影響溫度函數(shù)的

12、改海拔高度影響溫度函數(shù)的改正系數(shù)，正系數(shù)，p0為海平面的平均為海平面的平均氣壓，氣壓，p為計算點的平均氣為計算點的平均氣壓壓標準大氣壓下的溫度函數(shù)，其中標準大氣壓下的溫度函數(shù)，其中為平均氣為平均氣溫時飽和水汽壓隨溫度之變率溫時飽和水汽壓隨溫度之變率dea/dt，ea為飽為飽和水汽壓，和水汽壓，t為平均氣溫，為平均氣溫，為濕度計常數(shù)為濕度計常數(shù)=0.66hPa/太陽凈輻射太陽凈輻射干燥力，干燥力，Ea=0.26(1+0.54u)(ea-ed)。ea為飽和水汽壓，為飽和水汽壓，ed為當?shù)氐膶嶋H水汽壓，為當?shù)氐膶嶋H水汽壓，u為離地面為離地面2m高處的風高處的風速速26Penman-Monteith

13、公式估算參考作物蒸發(fā)蒸騰量，公式估算參考作物蒸發(fā)蒸騰量，并根據(jù)公式的要求，對參考作物蒸發(fā)蒸騰量做了新并根據(jù)公式的要求，對參考作物蒸發(fā)蒸騰量做了新的定義的定義參考作物蒸發(fā)蒸騰量參考作物蒸發(fā)蒸騰量：假設(shè)作物高度為：假設(shè)作物高度為0.12m，固，固定的葉面阻力為定的葉面阻力為70s/m，反射率為，反射率為0.23，非常類似于，非常類似于表面開闊、高度一致、生長旺盛、完全覆蓋地面且表面開闊、高度一致、生長旺盛、完全覆蓋地面且不缺水的綠色草地的蒸發(fā)蒸騰速率不缺水的綠色草地的蒸發(fā)蒸騰速率。27FAO-56推薦使用的公式形式為推薦使用的公式形式為)34. 01 ()(273900)(408. 0220ase

14、eTGRnET飽和水汽壓飽和水汽壓ea與溫度曲與溫度曲線的斜率，線的斜率，kPa/干濕表常數(shù)，干濕表常數(shù)，kPa/2m高處平均高處平均風速，風速，m/s作物表面的凈輻作物表面的凈輻射，射，MJ/（m2.d)土壤熱通量，土壤熱通量，MJ/（m2.d)平均日或月平均日或月氣溫，氣溫， 飽和水汽飽和水汽壓，壓，kPa實際水汽實際水汽壓，壓，kPa28 ET=Kc (ET0) Kc作物系數(shù)。作物系數(shù)。 (二二) 實際需水量的計算實際需水量的計算 作物需水系數(shù)作物需水系數(shù)KcKc不僅隨作物而變化，更主要的是隨作不僅隨作物而變化，更主要的是隨作物的生育階段而異。生育初期和末期的物的生育階段而異。生育初期和

15、末期的KcKc較小，而中較小，而中期的期的KcKc較大。較大。 29生育生育階段階段播種播種越冬越冬越冬越冬返青返青返青返青拔節(jié)拔節(jié)拔節(jié)拔節(jié)抽穗抽穗抽穗抽穗灌漿灌漿灌漿灌漿收獲收獲全生全生育期育期Kc0.860.480.821.001.160.870.87山西省冬小麥作物需水系數(shù)山西省冬小麥作物需水系數(shù)Kc值值30農(nóng)作物的農(nóng)作物的灌溉制度灌溉制度是指作物播種前是指作物播種前( (或水稻栽秧前或水稻栽秧前) )及及全生育期內(nèi)的全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)灌水次數(shù)、每次的灌水日期每次的灌水日期和和灌水定額灌水定額以以及及灌溉定額灌溉定額。 第二節(jié)第二節(jié) 作物灌溉制度作物灌溉制度灌水定額灌水定額(m): 一

16、次灌水單位灌溉面積上的灌水量一次灌水單位灌溉面積上的灌水量; ;灌溉定額灌溉定額(M): 各次灌水定額之和各次灌水定額之和; ; 單位：單位：(1) (1) m3667m2 = m3/畝畝； (2) mm 31定義定義 ：灌溉供水能夠灌溉供水能夠充分滿足充分滿足作物各生育階段的需水作物各生育階段的需水量要求而設(shè)計制定的灌溉制度。量要求而設(shè)計制定的灌溉制度。一、充分灌溉條件下的灌溉制度一、充分灌溉條件下的灌溉制度確定方法確定方法： 總結(jié)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗總結(jié)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗 根據(jù)灌溉試驗資料制定灌溉制度根據(jù)灌溉試驗資料制定灌溉制度 按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度按水量平衡原理分析制定作物灌溉制

17、度32（一）（一） 水稻灌溉制度水稻灌溉制度水稻本田的灌溉制度，可分別針對泡田期和插秧以后水稻本田的灌溉制度，可分別針對泡田期和插秧以后的生育時期進行設(shè)計。的生育時期進行設(shè)計。泡田定額的目的（泡田定額的目的（M M1 1） 使一定土層達到飽和時所需水量使一定土層達到飽和時所需水量 建立插秧時田面水層深度建立插秧時田面水層深度 泡田期的田間滲漏量和田面蒸發(fā)量泡田期的田間滲漏量和田面蒸發(fā)量331、泡田期的灌溉用水量的計算、泡田期的灌溉用水量的計算M1=0.667（h0+S1+e1t1-P1）泡田定額取決于土壤、地勢、地下水埋深和犁耕深泡田定額取決于土壤、地勢、地下水埋深和犁耕深度等因素。一般度等因

18、素。一般h0=30 50 mm。土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地地下水埋深地下水埋深大于大于2m地下水埋深地下水埋深小于小于2m粘土和粘壤土粘土和粘壤土5080中壤土和沙壤土中壤土和沙壤土 8012070100輕沙壤土輕沙壤土10016080130泡田定額：泡田定額：m3/畝畝34生育期灌溉制度的制定生育期灌溉制度的制定 1 1）按照各地試驗資料，合理寫出水稻不同生長階段）按照各地試驗資料，合理寫出水稻不同生長階段的適宜淹灌水層的的適宜淹灌水層的上限（上限（h hmaxmax）和和下限（下限（h hminmin）2 2）根據(jù)生育期任何一個時段）根據(jù)生育期任何一個時段t t的農(nóng)田來水與耗水，用的農(nóng)田來水與耗水，

19、用水量平衡方法確定各時段的灌溉制度。水量平衡方法確定各時段的灌溉制度。 35水量平衡方程式如下水量平衡方程式如下h1 + P + m WC d = h2m = hmax -hminhminhmaxHp36hminhmaxhp3738例題，見教材例題，見教材P55.泡田定額為泡田定額為80 m80 m3 3/ /畝畝水稻生育期灌溉水量為水稻生育期灌溉水量為227 m227 m3 3/ /畝畝總灌溉定額為總灌溉定額為307 m307 m3 3/ /畝畝39（二）旱作物灌溉制度（二）旱作物灌溉制度通常以作物主要根系吸水層作為灌水時的土壤計劃濕通常以作物主要根系吸水層作為灌水時的土壤計劃濕潤層（潤層（

20、H H），并要求該土層內(nèi)的儲水量能保持在作物所），并要求該土層內(nèi)的儲水量能保持在作物所要求的范圍內(nèi)。要求的范圍內(nèi)。ETETETmP0K401、水量平衡方程、水量平衡方程Wt - W0 = Wr + P0 + K + M - ET式中：式中： Wt, W0 時段初和任一時間時段初和任一時間t時的土壤計劃濕潤層時的土壤計劃濕潤層內(nèi)的儲水量；內(nèi)的儲水量；Wr 由于計劃濕潤層增加而增加的水量；由于計劃濕潤層增加而增加的水量；P0 保存在土壤計劃濕潤層內(nèi)的有效雨量保存在土壤計劃濕潤層內(nèi)的有效雨量K 時段時段t內(nèi)的地下水補給量，即內(nèi)的地下水補給量，即K =kt；M 時段時段t內(nèi)的灌溉水量；內(nèi)的灌溉水量；E

21、T時段時段t內(nèi)的作物田間需水量，即內(nèi)的作物田間需水量，即ET=et，e為為t時段內(nèi)平時段內(nèi)平均每晝夜的作物田間需水量。均每晝夜的作物田間需水量。mm 或或 m3/畝畝41任一時段內(nèi)土壤計劃濕潤層的儲水量必須經(jīng)常保持在任一時段內(nèi)土壤計劃濕潤層的儲水量必須經(jīng)常保持在一定的適宜范圍內(nèi)，處于一定的適宜范圍內(nèi)，處于 Wmin Wmax之間。之間。當無有效降雨時，計劃濕潤層中的儲水量由于作物的當無有效降雨時，計劃濕潤層中的儲水量由于作物的消耗接近于消耗接近于Wmin，此時需要進行灌溉，補充水量。，此時需要進行灌溉，補充水量。42Wmin= W0 ET + K 則，推算出開始進行灌水時的時間間距則，推算出開

22、始進行灌水時的時間間距t= (W0-Wmin) / (e-k) 43而這一時段末灌水定額而這一時段末灌水定額mm =Wmax -Wmin= 667nH（max min) m =Wmax -Wmin= 667 H（max min) 式中式中 m 灌水定額，灌水定額，m3/畝；畝；H 該時段內(nèi)土壤計劃濕潤層深度，該時段內(nèi)土壤計劃濕潤層深度，m；n計劃濕潤層內(nèi)土壤的空隙率（以占土壤體積的計劃濕潤層內(nèi)土壤的空隙率（以占土壤體積的%計）計） 44452 2、基本資料的收集、基本資料的收集 (1) 土壤計劃濕潤層深度土壤計劃濕潤層深度(H) 是指在旱田進行灌溉時，計劃調(diào)節(jié)控制土壤水分狀是指在旱田進行灌溉時

23、，計劃調(diào)節(jié)控制土壤水分狀況的土層深度。況的土層深度。(2)(2)土壤最適宜含水率及允許的最大、最小含水率土壤最適宜含水率及允許的最大、最小含水率 適宜含水率因適宜含水率因作物種類、生育階段的需水特點、施肥情作物種類、生育階段的需水特點、施肥情況和土壤性質(zhì)況和土壤性質(zhì)( (包括含鹽狀況包括含鹽狀況) )等因素而異；等因素而異； 采用采用max=田田， min為凋萎系數(shù)為凋萎系數(shù)46(3) 降雨入滲量降雨入滲量(P0) 指降雨量指降雨量(P)減去地面徑流損失減去地面徑流損失(P地地)后的水量，后的水量， P0=P-P地地 (2-15) 降雨入滲量也可用降雨入滲系數(shù)來表示：降雨入滲量也可用降雨入滲系

24、數(shù)來表示： P0=P (2-16) 降雨入滲系數(shù)，其值與一次降雨量、降雨強度、降雨延續(xù)時降雨入滲系數(shù)，其值與一次降雨量、降雨強度、降雨延續(xù)時間以及土壤性質(zhì)、地面覆蓋及地形等因素有關(guān)。間以及土壤性質(zhì)、地面覆蓋及地形等因素有關(guān)。 一般認為一次降雨量小于一般認為一次降雨量小于5mm時，時，為為0； 當一次降雨量在當一次降雨量在550mm時，時，約為約為0.1.0.8； 當次降雨量大于當次降雨量大于50mm時，時，=0.70.8。47(4) 地下水補給量地下水補給量(K) 地下水補給量系指地下水借土壤毛細管作用上升至地下水補給量系指地下水借土壤毛細管作用上升至作物根系吸水層而被作物利用的水量，其大小與

25、地下作物根系吸水層而被作物利用的水量，其大小與地下水埋藏深度、土壤性質(zhì)、作物種類、作物需水強度、水埋藏深度、土壤性質(zhì)、作物種類、作物需水強度、計劃濕潤土層含水量等有關(guān)。計劃濕潤土層含水量等有關(guān)。48(5)由于計劃濕潤層增加而增加的水量由于計劃濕潤層增加而增加的水量(WT) 在作物生育期內(nèi)計劃濕潤層是變化的，由于在作物生育期內(nèi)計劃濕潤層是變化的，由于計劃濕潤層增加，可利用一部分深層土壤的原有計劃濕潤層增加，可利用一部分深層土壤的原有儲水量，儲水量，WT可按下式計算：可按下式計算： WT =667s(H2 H1)/w 或或 WT =667 (H2 H1)n49式中：式中： H1計劃時段初計劃濕潤層

26、深度，計劃時段初計劃濕潤層深度， m； H2計劃時段末計劃濕潤層深度，計劃時段末計劃濕潤層深度，m； (H2-H1)深度的土層中的平均含水率，深度的土層中的平均含水率， 以占孔隙率的百以占孔隙率的百分數(shù)計，一般分數(shù)計，一般田田； n 土壤孔隙率，以占土體積的百分數(shù)計；土壤孔隙率，以占土體積的百分數(shù)計； 同同，但以占干土重的百分數(shù)計；，但以占干土重的百分數(shù)計； s 、水水 分別為土壤干容重和水的容重，分別為土壤干容重和水的容重，tm3。503、旱作物播前的灌水定額、旱作物播前的灌水定額(M1)的確定的確定 M1=667sH（max 0)/w H 土壤計劃濕潤層深度土壤計劃濕潤層深度(m)，應(yīng)根據(jù)

27、播前灌水要求決定；，應(yīng)根據(jù)播前灌水要求決定； n 相應(yīng)于相應(yīng)于H土層內(nèi)的土壤孔隙率，以占土壤體積百分數(shù)計；土層內(nèi)的土壤孔隙率，以占土壤體積百分數(shù)計； max 一般為田間持水率，以占孔隙的百分數(shù)計；一般為田間持水率，以占孔隙的百分數(shù)計； 0 播前播前H土層內(nèi)的平均含水率，以占孔隙率的百分數(shù)計；土層內(nèi)的平均含水率，以占孔隙率的百分數(shù)計； max、0同同max、0，但以占干土重的百分數(shù)計。，但以占干土重的百分數(shù)計。51灌水率：灌水率：灌區(qū)單位面積灌區(qū)單位面積( (例如以萬畝計例如以萬畝計) )上所需灌溉的上所需灌溉的凈流量凈流量q q凈凈又稱又稱灌水模數(shù)灌水模數(shù)。 作用：計算灌區(qū)渠首的引水流量和灌溉

28、渠道的設(shè)計流作用：計算灌區(qū)渠首的引水流量和灌溉渠道的設(shè)計流量。單位：量。單位：m3/(s /104667m2 )第三節(jié)第三節(jié) 灌水率灌水率52設(shè)計方法設(shè)計方法 ：灌水率灌水率q q凈凈應(yīng)分別根據(jù)灌區(qū)各種作物的每應(yīng)分別根據(jù)灌區(qū)各種作物的每次灌水定額，逐一進行計算。次灌水定額，逐一進行計算。設(shè)灌區(qū)面積為設(shè)灌區(qū)面積為A（畝），種有甲、乙、丙（畝），種有甲、乙、丙種作物，種作物，面積各為面積各為1 A、 2A、 3A、； 1、 2 、3 分別為各種作物的種植面積占灌區(qū)面積分別為各種作物的種植面積占灌區(qū)面積的百分數(shù)。的百分數(shù)。53作物甲的各次灌水定額分別為作物甲的各次灌水定額分別為m1、m2、 、mn(

29、m3/畝），要求各次灌水在畝），要求各次灌水在T1、T2、 、Tn晝夜內(nèi)完成，晝夜內(nèi)完成，則對于甲作物，各次灌水所要求的灌水率為則對于甲作物，各次灌水所要求的灌水率為第第i次灌水時次灌水時 qi，凈，凈= 1mi / 8.64Ti （3-65）則對于乙作物，各次灌水所要求的灌水率為則對于乙作物，各次灌水所要求的灌水率為第第i次灌水時次灌水時 qi，凈，凈= 2mi / 8.64Ti （3-66）54其中其中T T1 1、T T2 2、 、T Tn n均為灌水延續(xù)時間，以均為灌水延續(xù)時間，以d d計。對于計。對于自流灌區(qū)，每天灌水延續(xù)時間一般以自流灌區(qū)，每天灌水延續(xù)時間一般以24h24h計；計；

30、對于抽水灌區(qū)，則每天抽灌時間以對于抽水灌區(qū)，則每天抽灌時間以2022h2022h計，則式中計，則式中系數(shù)系數(shù)8.648.64均相應(yīng)地改為均相應(yīng)地改為7.27.92.7.27.92.55我國各地主要作物灌水延續(xù)時間大致如下：我國各地主要作物灌水延續(xù)時間大致如下：水稻：泡田期灌水水稻：泡田期灌水7-15 晝夜，生育期灌水晝夜，生育期灌水3-5 晝夜。晝夜。小麥：播前灌小麥：播前灌10-20 晝夜；拔節(jié)后灌水晝夜；拔節(jié)后灌水10-15 晝夜。晝夜。 棉花：苗期、花鈴期棉花：苗期、花鈴期8-12 晝夜，吐絮期晝夜，吐絮期8-15 晝夜。晝夜。 玉米：拔節(jié)抽穗玉米：拔節(jié)抽穗l0-15 晝夜；開花期晝夜；

31、開花期8-13 晝夜。晝夜。 對于灌溉面積較小的灌區(qū)，灌水延續(xù)時間要相應(yīng)減小，對于灌溉面積較小的灌區(qū)，灌水延續(xù)時間要相應(yīng)減小，例如，一條農(nóng)渠的灌水延續(xù)時間一般約例如，一條農(nóng)渠的灌水延續(xù)時間一般約12-24h。56設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：1 1）先對某一設(shè)計代表年計算出灌區(qū)各種作物每次灌水）先對某一設(shè)計代表年計算出灌區(qū)各種作物每次灌水的灌水率，所得灌水率繪在方格紙上，稱為初步灌水的灌水率，所得灌水率繪在方格紙上，稱為初步灌水率圖。率圖。 2 2）根據(jù)一定的原則對初步灌水率圖進行修正。）根據(jù)一定的原則對初步灌水率圖進行修正。5758從圖上看，各時期的灌水率大小相差懸殊，渠道輸水斷斷續(xù)從圖上看，各時期的

32、灌水率大小相差懸殊，渠道輸水斷斷續(xù)續(xù)，不利于管理。因此需要對初步灌水率圖要進行修正。續(xù)，不利于管理。因此需要對初步灌水率圖要進行修正。59修正灌水率圖原則修正灌水率圖原則 ：p 不影響作物需水要求不影響作物需水要求盡量不要改變主要作物關(guān)鍵用水期的各次灌水時間，盡量不要改變主要作物關(guān)鍵用水期的各次灌水時間，若必須調(diào)整移動，以往前移動為主，前后移動不超過若必須調(diào)整移動，以往前移動為主，前后移動不超過三天；三天； p 要使修正后的灌水率圖比較均勻、連續(xù)要使修正后的灌水率圖比較均勻、連續(xù)一般最小灌水率不應(yīng)小于最大灌水率的一般最小灌水率不應(yīng)小于最大灌水率的4040。60大面積水稻灌區(qū)大面積水稻灌區(qū)(萬畝

33、以上萬畝以上)的設(shè)計凈灌水率的設(shè)計凈灌水率(q凈凈)一般一般為為 0.450. 6 m3(s萬畝萬畝)； 大面積旱作灌區(qū)的設(shè)計凈灌水率一般為大面積旱作灌區(qū)的設(shè)計凈灌水率一般為 0.20.35 m3(s 萬畝萬畝)；水旱田均有的大中型灌區(qū)，其綜合凈灌水率可按水水旱田均有的大中型灌區(qū)，其綜合凈灌水率可按水旱面積比例加權(quán)平均求得。旱面積比例加權(quán)平均求得。61灌溉用水量灌溉用水量: : 灌溉土地需從水源取用的水量。灌溉土地需從水源取用的水量。 第四節(jié)第四節(jié) 灌溉用水量灌溉用水量 目的目的 確定灌溉工程的規(guī)模及可能開發(fā)的灌溉面積確定灌溉工程的規(guī)模及可能開發(fā)的灌溉面積 提出用水要求，以便對水資源實行統(tǒng)一合

34、理調(diào)度；提出用水要求，以便對水資源實行統(tǒng)一合理調(diào)度； 進行供水與用水的平衡計算，當供水不能滿足用水進行供水與用水的平衡計算，當供水不能滿足用水要求時，應(yīng)提出所要采取的措施要求時，應(yīng)提出所要采取的措施62一、設(shè)計典型年的選擇一、設(shè)計典型年的選擇蒸發(fā)蒸發(fā)(ET)降雨降雨灌溉灌溉地下水的補給地下水的補給63由于地下水的補給比較穩(wěn)定，灌溉用水量主要取決于降由于地下水的補給比較穩(wěn)定，灌溉用水量主要取決于降雨量。降雨量年際變化大，因此各年的灌溉用水量就有雨量。降雨量年際變化大，因此各年的灌溉用水量就有很大的差異。很大的差異。如何來確定灌溉用水量如何來確定灌溉用水量首先要確定降雨量首先要確定降雨量確定一個特

35、定的水文年份確定一個特定的水文年份設(shè)計典型年設(shè)計典型年64計算方法計算方法： 根據(jù)歷年降雨量資料，用頻率方法進行統(tǒng)計分析，根據(jù)歷年降雨量資料，用頻率方法進行統(tǒng)計分析， 中等年中等年 (降雨量頻率為降雨量頻率為50)、 中等干旱年中等干旱年 (降雨量頻率為降雨量頻率為75) 干旱年干旱年 (降雨量頻率為降雨量頻率為8590)。 以這些典型年的降雨量資料作為計算設(shè)計灌溉制度和以這些典型年的降雨量資料作為計算設(shè)計灌溉制度和灌溉用水量的依據(jù)。灌溉用水量的依據(jù)。 65二、典型年灌溉用水量及用水過程線二、典型年灌溉用水量及用水過程線1 1、直接計算法、直接計算法 對于任何一種作物的某一次灌水，須供水到田間

36、的對于任何一種作物的某一次灌水，須供水到田間的灌水量灌水量( (稱凈灌溉用水量稱凈灌溉用水量)W)W凈凈， W凈凈=mA(m3) (3-67) (3-67) m-m-該作物某次灌水的灌水定額，該作物某次灌水的灌水定額，m m3 3畝；畝； A-A-該作物的灌溉面積，畝。該作物的灌溉面積，畝。6667全灌區(qū)任何一個時段內(nèi)的凈灌溉用水量是該時段各種全灌區(qū)任何一個時段內(nèi)的凈灌溉用水量是該時段各種作物凈灌溉用水量之和，按此計算可求得典型年全灌作物凈灌溉用水量之和，按此計算可求得典型年全灌區(qū)凈灌溉用水量過程。區(qū)凈灌溉用水量過程。68灌溉水由水源經(jīng)各級渠道輸送到田間，一部分灌溉水由水源經(jīng)各級渠道輸送到田間

37、，一部分水會損失掉。而為了滿足作物的生長需要，灌水會損失掉。而為了滿足作物的生長需要，灌溉需水量應(yīng)當包括這部分損失掉的水量。溉需水量應(yīng)當包括這部分損失掉的水量。在此引入在此引入灌溉水利用系數(shù)灌溉水利用系數(shù)水水，它是衡量灌溉水，它是衡量灌溉水量損失的指標。量損失的指標。69 水水= W凈凈 / W毛毛 W毛毛=W凈凈 / 水水 渠道的長度渠道的長度 流量流量 沿渠土壤沿渠土壤 水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件 渠道工程狀況渠道工程狀況 灌溉管理水平灌溉管理水平水水的影響因素的影響因素水水的取值的取值我國南方各省，在規(guī)劃設(shè)我國南方各省，在規(guī)劃設(shè)計中，對大、中、小型灌計中，對大、中、小型灌區(qū)，一般區(qū)，一般水水分別為分別為0.500.60、0.600.70、和、和0.700.80 ；有防滲