農(nóng)田水利學(xué)33灌溉制度

第二章

農(nóng)田灌溉原理（三）作物灌溉制度灌溉制度是新建工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是已成灌區(qū)編制和執(zhí)行用水計(jì)劃、合理用水的重要依據(jù)，也關(guān)系到灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，水土資源的充分利用和灌溉工程設(shè)施效益的發(fā)揮。灌溉制度是在一定的氣候、土壤、水資源等自然條件下和一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下，為獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)所制定的的一整套向田間灌水的制度。它包括作物播種前(或水稻栽秧前)及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)、每次的灌水日期、灌水定額和灌溉定額。灌水定額(m)：?jiǎn)挝幻娣e上的一次灌水量灌溉定額(M)：?jiǎn)挝幻娣e上各次灌水量之和單位：（1）m3／畝（667m2=1畝）（2）mm第三節(jié)：灌溉制度的確定河南農(nóng)業(yè)大學(xué)灌溉制度的確定作物灌溉制度的制定方法群眾長(zhǎng)期生產(chǎn)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，按照這些經(jīng)驗(yàn)可以確定t、m、M、n在實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行多方案試驗(yàn)比較，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定灌溉制度。從大氣、水、土、作物等內(nèi)在關(guān)系出發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)分析，編制程序，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬比較，確定最有方案?？偨Y(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定按照灌溉模式確定水量平衡分析確定根據(jù)水量平衡分析制作灌溉制度，是目前主要的確定方法。本節(jié)主要介紹本方法。灌溉制度的確定方法河南農(nóng)業(yè)大學(xué)灌溉制度的確定灌溉制度確定本節(jié)內(nèi)容水量平衡法確定灌溉制度有兩種方法：

1.列表法

2.圖解法下面在水稻灌溉制度中介紹列表法，旱作物灌溉制度中介紹圖解法。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)（一）水稻灌溉制度水稻本田的灌溉制度包括泡田期及插秧以后的生育期兩個(gè)部分。其灌溉定額為：

M＝M1＋M2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)1、泡田定額（M1）計(jì)算：由三部分組成：一是使一定土層達(dá)到飽和時(shí)所需水量；二是建立插秧時(shí)田面水層深度三是泡田期的田間滲漏量和田面蒸發(fā)量?？捎孟率接?jì)算：

M1＝0.667H（θ1－θ0）

+0.667h0

+0.667(st1+et1-p1)h0Het1st1p1H為飽和土層深度；e為泡田期間平均蒸發(fā)強(qiáng)度；s為泡田期間平均滲漏強(qiáng)度；t1為泡田時(shí)間，p1為泡田期間有效降雨；h0為田面水深。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)泡田定額按土壤、地勢(shì)、地下水埋深和耕犁深度相類(lèi)似田塊上的實(shí)測(cè)資料決定。一般在h0=30～50mm條件下，泡田定額大約等于以下數(shù)值：粘土和粘壤土為50～80m3／畝；中壤土和沙壤土為80～120m3／畝(地下水埋深大于2m時(shí))或70～100m3／畝(地下水埋深小于2m時(shí))；輕沙壤土為100～160m3／畝(地下水埋深大于2m時(shí))或80～130m3／畝(地下水埋深小于2m時(shí))。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)2、生育期灌溉制度確定確定生育期灌溉制度首先要按照各地試驗(yàn)資料，合理寫(xiě)出水稻不同生長(zhǎng)階段的適宜淹灌水層的上限和下限（參數(shù)），然后根據(jù)生育期任何一個(gè)時(shí)段t的農(nóng)田來(lái)水與耗水，建立水量平衡方程，用水量平衡方法確定各時(shí)段的灌溉制度，其水量平衡方程式如下：h1+(P+m-C-E)=h2

h1時(shí)段初田面水深；p時(shí)段內(nèi)降雨；m時(shí)段內(nèi)灌溉；c時(shí)段內(nèi)排水；E時(shí)段內(nèi)蒸發(fā)量；h2時(shí)段末田面水深(1)基本算式hEspcm河南農(nóng)業(yè)大學(xué)表中水層為：適宜水層下限(hmin)；適宜水層上限(hmax)；降雨后最大蓄水深度(HP)(2)參數(shù)確定河南農(nóng)業(yè)大學(xué)hmaxhminh1h2

h1+P+m-C-E=h2

m=hmax-hmin(3)平衡推算河南農(nóng)業(yè)大學(xué)河南南農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)3、算算例例：：基本本資資料料如如下下：：（1）早早稻稻生生育育期期各各階階段段耗耗水水強(qiáng)強(qiáng)度度。。見(jiàn)見(jiàn)前前表表；；（2）生生育育期期降降雨雨量量。。見(jiàn)見(jiàn)表表中中第第5欄；；（3）各各生生育育期期適適宜宜水水層層深深度度。。見(jiàn)見(jiàn)下下表表。。根據(jù)據(jù)灌灌區(qū)區(qū)具具體體條條件件，，采采取取淺灌灌深深蓄蓄方式式灌灌溉溉，，黃黃熟熟期期自自然然落落干干。。計(jì)算算過(guò)過(guò)程程列列于于表表中中。。此表表可可由由實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)獲獲得得，，也也可可以以查查有有關(guān)關(guān)當(dāng)當(dāng)?shù)氐刭Y資料料整整理理得得到到。。河南南農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)h1+P+m-C-E=h2河南南農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)8.58.5h1+P+m-C-E=h2河南南農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)h1+P+m-C-E=h2河南南農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)經(jīng)計(jì)計(jì)算算，，可可求求得得灌灌水水次次數(shù)數(shù)為為10次，灌灌溉溉定定額額為為340mm，即即227立方方米米/畝；；若若泡泡田田定定額額為為80立方方米米/畝，，則則總總灌灌溉溉定定額額為為M=227+80=307m3/畝。。由由計(jì)計(jì)算算表表可可得得到到灌水水時(shí)時(shí)間間和每次次灌灌水水量量。由由此此得得到到灌灌溉溉制制度度的的全全部部四四個(gè)個(gè)要要素素。。河南南農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)降水水、、灌灌溉溉、、入入滲滲、、土土壤壤水水分分再再分分布布，，植植株株根根系系吸吸水水和和蒸蒸騰騰，，以以及及土土壤壤蒸蒸發(fā)發(fā)等等一一系系列列水水量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化過(guò)過(guò)程程在在連連續(xù)續(xù)不不斷斷地地進(jìn)進(jìn)行行著著，，形形成成了了農(nóng)田水分分循環(huán)過(guò)程。通過(guò)土壤壤水分的的變化過(guò)過(guò)程，對(duì)對(duì)照作物物需水的的要求，，就可以以制定作作物灌溉溉制度。。（二）旱旱作物灌灌溉制度度設(shè)計(jì)河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)來(lái)水量：WI=P+I+G+RI+R’I去水量：W0=ET+D+RS+R’o1.旱作物田田塊水量量平衡方方程選取單位位面積農(nóng)農(nóng)田，以以作物最最大根系系活動(dòng)層層深度為為邊界，，分析某某一時(shí)段段內(nèi)所有有的來(lái)水水量及去去水量。。旱作物灌灌溉制度度設(shè)計(jì)河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)式中：WI、W。分別為為來(lái)水量量與去水水量；P為t時(shí)段內(nèi)降降雨量；；I為灌水量量；G為地下水水補(bǔ)給量量；RI為地面流流入量；；R’I為地下流流入量。。ET為t時(shí)段內(nèi)的的蒸發(fā)蒸蒸騰量；；D為深層滲滲漏量；；Rs為地面流流出量；；R’o為地下流流出量。。來(lái)水量：：WI=P+I+G+RI+R’I去水量：：W0=ET+D+RS+R’o旱作物灌灌溉制度度設(shè)計(jì)河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)根據(jù)水量量平衡原原理：某某一定時(shí)時(shí)段內(nèi)，，所有的的來(lái)水量量應(yīng)等于于去水量量和時(shí)段段內(nèi)土壤壤儲(chǔ)水量量的變化化量。P+I+G+Ri+R’I=ET+D+Rs+R’o+ΔSw式中：ΔSw為時(shí)段t內(nèi)土壤儲(chǔ)儲(chǔ)水量的的變化量量。旱作物灌灌溉制度度設(shè)計(jì)河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)加強(qiáng)田間間管理，，且在農(nóng)農(nóng)田四周周修筑田田埂，可可防止地地面流入入、流出出量，即即Ri=0，Rs=0，另由于于地下流流入，流流出量R’i和R’O很小，在在實(shí)際應(yīng)應(yīng)用時(shí)往往往予以以忽略，，因而上上式可簡(jiǎn)簡(jiǎn)化為：：P+I+G=ET+D+ΔSw旱作物灌灌溉制度度設(shè)計(jì)河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)若科學(xué)用用水，嚴(yán)嚴(yán)格控制制灌水定定額并采采用先進(jìn)進(jìn)的節(jié)水水灌溉技技術(shù)，使使得灌溉溉造成的的深層滲滲漏損失失減至為為零，即即D=0，則I即為凈灌灌水定額額In。對(duì)降雨量量，僅考考慮對(duì)作作物來(lái)說(shuō)說(shuō)的有效效降雨量量Pe，上式進(jìn)進(jìn)一步簡(jiǎn)簡(jiǎn)化為：：Pe+In+G=ET+ΔSw旱作物灌灌溉制度度設(shè)計(jì)下面就對(duì)對(duì)此式進(jìn)進(jìn)行研究究河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)2．基本資資料的收收集與確確定ΔSw=H*A（θt–θ0）土壤計(jì)劃劃濕潤(rùn)層層深度系系指在旱旱田進(jìn)行行灌溉時(shí)時(shí)，計(jì)劃劃調(diào)節(jié)控控制土壤壤水分狀狀況的土土層深度度。一般采用用30～40cm；隨著作作物的成成長(zhǎng)和根根系的發(fā)發(fā)育，需需水量增增多，計(jì)計(jì)劃濕潤(rùn)潤(rùn)層也應(yīng)應(yīng)逐漸增增加，至至生長(zhǎng)末末期，由由于作物物根系停停止發(fā)育育，需水水量減少少，計(jì)劃劃層深度度不宜繼繼續(xù)加大大，一般般不超過(guò)過(guò)0.8～1.0m。(1)土壤計(jì)劃劃濕潤(rùn)層層深度(H)變化對(duì)土壤儲(chǔ)儲(chǔ)水量的的變化量量ΔSw影響Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)由于計(jì)劃劃濕潤(rùn)層層增加而而增加的的水量(ΔSwH)在作物生生育期內(nèi)內(nèi)計(jì)劃濕濕潤(rùn)層是是變化的的，由于于計(jì)劃濕濕潤(rùn)層增增加，可可利用一一部分深深層土壤壤的原有有儲(chǔ)水量量，ΔSwH可按下式式計(jì)算：：ΔSwH=(Ht-H0)*A*θ計(jì)劃濕潤(rùn)潤(rùn)層增加加深度式中：Ho——計(jì)劃時(shí)段段初計(jì)劃劃濕潤(rùn)層層深度，，m；Ht——計(jì)劃時(shí)段段末計(jì)劃劃濕潤(rùn)層層深度，，m；θ——(H2一H1)深度的土土層中的的平均含含水率，，以占孔孔隙率的的百分?jǐn)?shù)數(shù)計(jì)，一一般θ<θ田；A———計(jì)算面積積，m2河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)(2)土壤最適適宜含水水率對(duì)土土壤儲(chǔ)水水量的變變化量ΔSw影響土壤最適適宜含水水率(θ適)隨作物種種類(lèi)、生生育階段段的需水水特點(diǎn)、、施肥情情況和土土壤性質(zhì)質(zhì)(包括含鹽鹽狀況)等因素而而異，一一般應(yīng)通通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)或調(diào)查查總結(jié)群群眾經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)確定。。土壤含水水率應(yīng)控控制在允允許最大大和允許許最小含含水率之之間變化化。允許許最大含含水率(θmax)一般以不不致造成成深層滲滲漏為原原則，所所以采用用θmax=θ田，θ田為土壤田田間持水水率。作物允許許最小含含水率(θmin)應(yīng)大于凋凋萎系數(shù)數(shù)。具體體數(shù)值可可根據(jù)試試驗(yàn)確定定，缺乏乏試驗(yàn)資資料時(shí)，，可參考考資料。。一般采用用斷裂含含水量，，或θmin=(0.45-0.6)θθ田，該值取取決于作作物不同同生育階階段對(duì)缺缺水的敏敏感性及及土壤持持水特性性。ΔSwθ=H*A（θt–θ0）河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)(3)降雨入滲滲量(Pe)Pe指降雨量量(P)減去地面面徑流損損失(R地)后的水量量，即Pe=P-R地降雨入滲滲量也可可用降雨雨入滲系系數(shù)來(lái)表表示：Pe=αPα——降雨入滲滲系數(shù)，，其值與與一次降降雨量、、降雨強(qiáng)強(qiáng)度、降降雨延續(xù)續(xù)時(shí)間、、土壤性性質(zhì)、地地面覆蓋蓋及地形形等因素素有關(guān)。。一般認(rèn)認(rèn)為一一次降降雨量量小于于5mm時(shí)，α為0；當(dāng)一一次降降雨量量在5～50mm時(shí)，α約為1.0；當(dāng)次次降雨雨量大大于50mm小于100mm時(shí)，α=1.0～0.8；100-150時(shí)，α=0.8～0.7；大于于150時(shí)為0.7。Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)(4)地下水水補(bǔ)給給量(G)地下水水補(bǔ)給給量系系指地地下水水借土土壤毛毛細(xì)管管作用用上升升至作作物根根系吸吸水層層而被被作物物利用用的水水量，，其大大小與與地下下水埋埋藏深深度、、土壤壤性質(zhì)質(zhì)、作作物種種類(lèi)、、作物物需水水強(qiáng)度度、計(jì)計(jì)劃濕濕潤(rùn)土土層含含水量量等有有關(guān)。。具體數(shù)數(shù)據(jù)要要根據(jù)據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)來(lái)確確定，，一般般當(dāng)?shù)氐叵滤裆钌顬?.0-2.0m時(shí)，可可達(dá)到到耗水水量的的20%。Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)陜西洛洛惠渠渠經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式式：式中：：H為地下下水埋埋深，，m；ETc為作物物騰發(fā)發(fā)量，，mm/d；B為地下下水補(bǔ)補(bǔ)給系系數(shù),參考值值見(jiàn)下下表。。作物B土壤類(lèi)型沙壤土中壤土粘壤土冬小麥0.40.50.6夏玉米0.30.40.5棉花0.30.40.5Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)3、騰發(fā)發(fā)量的的計(jì)算算(ET)關(guān)于騰騰發(fā)量量的計(jì)計(jì)算在在作物物需水水一節(jié)節(jié)已介介紹，，這里里看一一下ET導(dǎo)致土土壤水水分變變化的的過(guò)程程。Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)各相關(guān)關(guān)資料料及計(jì)計(jì)算關(guān)關(guān)系河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)根據(jù)平平衡，，預(yù)報(bào)報(bào)未來(lái)來(lái)灌水水時(shí)間間：Pe+G=ET+ΔΔSw=e*t+ΔΔSwt=(Pe+G–ΔΔSw）/e4、灌溉溉預(yù)報(bào)報(bào)(t)河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)5、灌水水量的的計(jì)算算（In）一次灌灌水量量（In，有時(shí)也也用m表示，）計(jì)算算公式式：Pe+In+G=ET+ΔSw一次灌灌水最最大量量計(jì)算算式：：In=Wmax-Wmin=667H（θmax-θmin）河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)InIn=Wmax-W實(shí)=667H（θmax-θ實(shí)）在解決決以上上各種種數(shù)據(jù)據(jù)之后后，可可以進(jìn)進(jìn)行編編程計(jì)計(jì)算求求得灌灌溉制制度，，也可可以用用圖解解法進(jìn)進(jìn)行灌灌溉制制度的的制定定。（1）以旬為時(shí)段段，根根據(jù)計(jì)計(jì)劃濕濕潤(rùn)深深度H和作物物所要要求的的計(jì)劃劃濕潤(rùn)潤(rùn)層內(nèi)內(nèi)土壤壤含水水率上上限θmax和下限限θmin，求出出允許許儲(chǔ)水水上限限Wmax和下限限Wmin，繪在在圖上上（2）繪制制需水水量ET累計(jì)線線，濕潤(rùn)潤(rùn)層增增而增增加水水量WT即ΔSwH和地下下水補(bǔ)補(bǔ)給K即G累計(jì)量量線，，并繪繪制凈凈耗水水量（（ET-WT-K）累計(jì)計(jì)線（3）根據(jù)據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)水文文年繪繪制有效降降雨量量P0（4）從初初始土土壤儲(chǔ)儲(chǔ)水量量W0開(kāi)始，，逐旬旬減去去（ET-WT-K）值，，即在Wmax和下限限Wmin之間作作（ET-WT-K）平行行線W，遇有有效降降雨加加上P0（5）W接近Wmin時(shí)即灌灌水，，灌水水量小小于等等于Wmax–Wmin（6）如此此類(lèi)推推，即即可求求全生生育期期灌水水時(shí)間間、次次數(shù)、、灌水水量（7）M2=∑mi6、圖解解法擬擬定灌灌溉制制度河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)ΔSw=（ΔSwH+G）-

ET基線無(wú)降雨和灌溉的水量平衡式W河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)TT31為作物物需水水量ET累計(jì)曲曲線；；2為滲入入土壤壤的有有效