農(nóng)田水力學(xué)-灌排課件1.3灌溉制度

第一第一 灌溉工第一章農(nóng)田灌溉原理灌溉灌溉排水工1.灌溉制度：指特定作物在一定的氣候、土壤、供水等自然條件和一定的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施下，為了獲得高產(chǎn)或高效，所制訂的向農(nóng)田灌水的方案。包括作物播種前(或水稻栽秧前)及全灌期內(nèi)的灌水次數(shù)，每次灌水的灌水日期、灌。：指一次灌水單位面積上的灌水量以：指作物期各次灌之和及灌 常以m3／hm2或mm表示灌水次數(shù)：農(nóng)作物在整 期中實(shí)施灌溉的次數(shù)灌水時(shí)間以作 期或年、月、日表示灌溉排水工1.不同而變化。（頻率為2%）、一般年（頻率為5%）和中等干旱年（頻率為7%）及特旱年（頻率為9%）四種類型的灌溉制度。也就是說同一種作物在不同水文年有不同的灌溉制度。度作為標(biāo)準(zhǔn)。灌溉灌溉排水工1）根據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)確定作物灌溉制灌溉制度 應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的水文年份，仔細(xì)調(diào)查這些年份不 期的作物田間耗水強(qiáng)度[mm/d]及灌水次數(shù)、灌水時(shí)間、灌水這些年份的灌溉制度。及灌溉，并由此確定灌溉排水工我國(guó)北方地區(qū)幾種主要旱作物的灌溉制度 作物期灌溉備灌灌小 棉 玉 222更合理地保證作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育和它對(duì)水分的需主要生理指標(biāo)包括：葉水勢(shì)、氣孔開度、細(xì)胞液濃度、冠層－空氣溫度差（溫度脅迫指標(biāo)）灌溉排水工2.灌溉排水工2.水量平衡法以作物各期內(nèi)水層變化（水田）或土壤水分變化（旱田）為依據(jù)從對(duì)作物充分供水的觀點(diǎn)出發(fā)，要求在作物各期內(nèi)水層變化（水田）或計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的土壤含水量維持在作物適宜水層深度或土壤含水量的上限和下限之間，降至下限時(shí)則應(yīng)進(jìn)行灌水，以保證作物充分供水。應(yīng)用時(shí)要參考、結(jié)合前幾種方法的結(jié)果，這樣才能使得所制定的灌溉制度更為合理與完善。1.旱作物的期任一時(shí)段內(nèi)，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層（根系層）H內(nèi)的水量平衡可表示為： WWWPKMM M灌溉灌溉排水工2.為了滿足作物正常生長(zhǎng)的要求，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的土壤含水量（或儲(chǔ)水量）必須經(jīng)常保持在一定的范圍之內(nèi)，即通常要求不小于最小允許含水量θmn（或最小允許儲(chǔ)水量mn）和不大于最大允許含水量θx（或最大允許儲(chǔ)水量）。當(dāng)計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的平均土壤含水量（或儲(chǔ)水量）降低到或接近于最小允許值（θmn或n）時(shí)，即需進(jìn)行灌溉，以補(bǔ)充土壤水分，維持作物的正常生長(zhǎng)。灌溉排水工2.原 例如某時(shí)段內(nèi)沒有灌溉也無變化，隨著時(shí)間的推移，土壤儲(chǔ)水量將降至下限，水量平衡方程可寫為 WK 土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層(H)內(nèi)儲(chǔ)水量變2.2.判斷是否需要灌比較θ0（W0）θmin（Wmin）時(shí)段末的灌 （m3／hm2或mm）則為（注意位換算mWmaxWminH(maxminm H'' tW0We1）有效降水量（1）對(duì)當(dāng)?shù)囟嗄杲邓Y料進(jìn)行頻率分析，按5%、0%、5%的降水保證率（指多年期間降水量能夠得到充分滿足的機(jī)率，與"灌溉設(shè)計(jì)保證率"類似）選定三個(gè)降水典型年，根據(jù)典型年中的降水量、降水分布情況，設(shè)計(jì)不同保證率條件下的降水量及其出現(xiàn)的時(shí)間。灌溉灌溉排水工3.設(shè)計(jì)降水選擇降水典型年的方法有按年降水的頻率選擇典型年尤其是在灌溉季節(jié)內(nèi)降水變差大的地區(qū)，雨情往往會(huì)不符合設(shè)計(jì)要求。按作物生長(zhǎng)時(shí)期降水量的頻率選擇典型年作物的生長(zhǎng)期大致相同時(shí)，用此法可得到滿意的結(jié)果。按年降水的變化特征分階段選擇典型年濕季分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算降水量發(fā)生的頻率。灌溉排水工3.（2）有有效降水：能被田間作物一般認(rèn)為小于2（亦有認(rèn)為小于）物無實(shí)際意義，為無效降水；降水過大將產(chǎn)生徑流和滲漏，此兩者也為無效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式計(jì)算P0PPP灌溉灌溉排水工3.（2）有生產(chǎn)實(shí)踐中通常采用下列簡(jiǎn)化方法求取P0=式中：σ為降水有效利用系數(shù)，其值與降水量、降水強(qiáng)度、降水延續(xù)時(shí)間、土壤性質(zhì)、作物生長(zhǎng)狀況、地面坡度及覆蓋情況以及計(jì)劃濕潤(rùn)層深度等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體條件通過實(shí)驗(yàn)確定。灌溉排水工3.土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度：水分狀況的土層深度。一般可取為作物的主要根系活動(dòng)層。 當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定。灌溉工程學(xué).壤及3灌溉工程學(xué).壤及3.冬小麥、棉花、玉米 期較典型的計(jì)劃濕潤(rùn)層深期0.4～0.50.8～1.0棉期玉期期返青-稍70% 土期適量70%土壤適宜含水量介于θ與θm育階段、土壤性質(zhì)等因素而變化。冬小麥、棉花和玉米各階段要求的土壤適宜含水灌溉灌溉排水工3.通過試驗(yàn)或總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。由于田間作物需水的持續(xù)性及農(nóng)田灌水或降雨的間歇性，計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的土壤含水量不可能經(jīng)常維持在最適制在適宜的上限[θa與下限θmn之間。灌溉排水工3.土壤含水量的上限應(yīng)滿足不產(chǎn) 滲漏滿足作物對(duì)土壤空氣含量的要求一般可取為田間持土壤含水量的下限[θmn]應(yīng)大于凋萎系數(shù)，以作物生長(zhǎng)不受抑制為準(zhǔn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取60%左右的田間持水量（毛管斷裂點(diǎn)）比較適宜。灌溉灌溉排水工3. 其大小與 水埋藏深度、土壤性質(zhì)、作物種類、作物需水強(qiáng)度、氣象條件、根系層土壤含水量等有關(guān)。 水位越接根系活動(dòng)層，毛管作用越強(qiáng)， 水補(bǔ)給量也越多。一般要通過田間試驗(yàn)來確 水對(duì)農(nóng)田的補(bǔ)給強(qiáng)度水（或下部土層）對(duì)根系層的補(bǔ)給可在實(shí)測(cè)兩層間土壤含水（或基質(zhì)勢(shì)）變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算土壤水分通量獲得。灌溉排水工3. k式中 水補(bǔ)給強(qiáng)度 水埋深e－作物需水強(qiáng)度B－土壤質(zhì)地參數(shù)（粘土取0；壤土取05；砂壤土取0）。33.作物 期內(nèi)計(jì)劃濕潤(rùn)層的深度是不斷變化的。若計(jì)算時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤(rùn)層深度無變化，則WT 設(shè)定為零；若時(shí)段內(nèi)計(jì)劃濕潤(rùn)層變化較大，由于計(jì)劃濕潤(rùn)層的增加，將增加部分有效水量，此時(shí)，W可近似按下式計(jì)算：WT(h2h1W(hh)' 14.旱作物播前的灌 (M1)的確 M1H(max0M1max0)干灌溉灌溉排水工5.根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制在采用水量平衡圖解分析法擬定灌溉制度時(shí)，其步驟為根據(jù)各旬的計(jì)劃濕潤(rùn)層深度H內(nèi)土壤含水量的上限和下限，求出H限ma及下限mn，繪于圖上。繪制作物田間需水量()而獲得的水量(）累積曲線、水補(bǔ)給量(K)累積曲線以及凈耗水量(－－)曲線。根據(jù)設(shè)計(jì)年雨量．求出滲入土壤的降雨量圖上。灌溉排水工灌溉灌溉排水工5.根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制自作物生長(zhǎng)初期土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層儲(chǔ)水量。逐旬減去(-T-)值，即至A點(diǎn)引直線平行于(--)曲線，當(dāng)遇有降雨時(shí)再加上降雨入滲量()曲線。當(dāng)曲線接近于mn時(shí)，即進(jìn)行灌水。灌水時(shí)期除考慮水量盈虧的因素外，還應(yīng)考慮作物各發(fā)育階段的生理要求，與灌水相關(guān)的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施以及灌水和耕作的勞動(dòng)組織等。灌水的大小要適當(dāng)，不應(yīng)使灌水后土壤儲(chǔ)水量大于Wmx，也不宜給灌水技術(shù)的實(shí)施造量一樣加在W曲線上值也象降灌溉排水工5.根據(jù)水量平衡圖解法擬定旱作物的灌溉制6)如此繼續(xù)進(jìn)行，即可得到時(shí)間和灌水次數(shù)期的各次灌、灌 期灌 M2=∑m，m為各次灌 。根據(jù)上述理，也可列表計(jì)算，計(jì)算時(shí)段采用一旬或五天。計(jì)算也十分簡(jiǎn)便。把播前灌水 加上 期灌溉 ，即得旱作物的總灌 M＝M1+M21.1.理確定灌溉制度的方法與旱作物基本類似。水稻不同階段需在田面維持一定深度的水層，根系層土壤多數(shù)時(shí)間處于飽和狀態(tài)，應(yīng)考慮稻田的滲漏1.灌溉排水工程學(xué)1灌溉排水工程學(xué)1.原理 M1=a1+s1+e1t1M1：泡 a1：插秧時(shí)田面所需水層深度s1：泡田期的滲漏量，即開始泡田到插秧期間的總滲漏量(mm)；e1：泡田期水田田面平均蒸發(fā)強(qiáng)度(m)，可用水面蒸發(fā)強(qiáng)度代替；灌溉排水工程學(xué)1.原理在水期任何一個(gè)時(shí)段（t）內(nèi)，農(nóng)田水分的平衡關(guān)系可表示為：h1－h(huán)2=C+E－P－或時(shí)段內(nèi)的排水h1－h(huán)2=（c+e－ph1、h2：時(shí)段始、末田面水層深度灌溉排水工程學(xué)1.灌溉排水工程學(xué)1.原理與旱作物類似，稻田的水深同樣存在適宜水層上限hmax和宜水層下限mn。當(dāng)田面水深降至下限hmin時(shí)，則需進(jìn)行灌溉。假定時(shí)段初的水深為1，則進(jìn)行灌水的時(shí)間間距t[]為時(shí)段末的灌 M2（mm）為M2=hmax th1 cep圖

h1pmEc 上限(hmax溉，灌水即為：mhmax灌溉排水灌溉排水工2.3）田面水層深h及排水量水稻 階段淹灌水層的深度注：表中數(shù)字的含義依次為：適宜水層下限(hmin)-適宜水層上限(hmax)-降雨后最大允許蓄水深度2.階段耗水強(qiáng)度階段耗水強(qiáng)度為田間蒸散強(qiáng)度與滲漏強(qiáng)度之和蒸散量的確定方法已 一節(jié)講述。水田的滲漏量可應(yīng)用“田測(cè)法” 量估算；也可應(yīng)定律，根據(jù)相應(yīng)層次土壤的飽和導(dǎo)水率及時(shí)段內(nèi)的平均水勢(shì)梯度，計(jì)算出根系層與下部土層間的水分交換通量，從而獲取相應(yīng)時(shí)段內(nèi)水田的滲漏量。降雨量P2.3）田面水層深h及排水量省水的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)確定。目前各地較普遍采用“淺灌深蓄”的灌水方式，即實(shí)行淺水灌溉，遇雨深蓄，但深蓄以不影響水稻生長(zhǎng)為限，這樣既能基本上滿足作物生長(zhǎng)的最適條件，又充分利用了天然降設(shè)計(jì)淹灌水層時(shí)包括適宜水層上、下限及降雨后最大允許蓄水深度，超過最大允許蓄水深度時(shí)應(yīng)排水，超出