農(nóng)田水利學(xué)農(nóng)田灌溉原理培訓(xùn)講義

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)：單位面積上的一次灌水量灌溉定額(M)：單位面積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。總結(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。可用下式計(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、地下水埋深和耕犁深度相類似田塊上的實(shí)測資料決定。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，合理寫出水稻不同生長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)河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)3、算例例：基本資資料如如下：：（1）早稻稻生育育期各各階段段耗水水強(qiáng)度度。見見前表表；（2）生育育期降降雨量量。見見表中中第5欄；（3）各生生育期期適宜宜水層層深度度。見見下表表。根據(jù)灌灌區(qū)具具體條條件，，采取取淺灌深深蓄方式灌灌溉，，黃熟熟期自自然落落干。。計(jì)算過過程列列于表表中。。此表可可由實(shí)實(shí)驗(yàn)獲獲得，，也可可以查查有關(guān)關(guān)當(dāng)?shù)氐刭Y料料整理理得到到。河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)h1+P+m-C-E=h2河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)8.58.5h1+P+m-C-E=h2河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)h1+P+m-C-E=h2河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)經(jīng)計(jì)算算，可可求得得灌水水次數(shù)數(shù)為10次，灌溉溉定額額為340mm，即227立方米米/畝；若若泡田田定額額為80立方米米/畝，則則總灌灌溉定定額為為M=227+80=307m3/畝。由由計(jì)算算表可可得到到灌水時(shí)時(shí)間和每次灌灌水量量。由此此得到到灌溉溉制度度的全全部四四個(gè)要要素。。河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)降水、、灌溉溉、入入滲、、土壤壤水分分再分分布，，植株株根系系吸水水和蒸蒸騰，，以及及土壤壤蒸發(fā)發(fā)等一一系列列水量量轉(zhuǎn)化化過程程在連連續(xù)不不斷地地進(jìn)行行著，，形成成了農(nóng)田水水分循循環(huán)過程。。通過土土壤水水分的的變化化過程程，對對照作作物需需水的的要求求，就就可以以制定定作物物灌溉溉制度度。（二））旱作作物灌灌溉制制度設(shè)設(shè)計(jì)河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)來水量量：WI=P+I+G+RI+R’’I去水量量：W0=ET+D+RS+R’’o1.旱作物物田塊塊水量量平衡衡方程程選取單單位面面積農(nóng)農(nóng)田，，以作作物最最大根根系活活動層層深度度為邊邊界，，分析析某一一時(shí)段段內(nèi)所所有的的來水水量及及去水水量。。旱作物物灌溉溉制度度設(shè)計(jì)計(jì)河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)式中：：WI、W。分別別為來來水量量與去去水量量；P為t時(shí)段內(nèi)內(nèi)降雨雨量；；I為灌水水量；；G為地下下水補(bǔ)補(bǔ)給量量；RI為地面面流入入量；；R’I為地下下流入入量。。ET為t時(shí)段內(nèi)內(nèi)的蒸蒸發(fā)蒸蒸騰量量；D為深層層滲漏漏量；；Rs為地面面流出出量；；R’o為地下下流出出量。。來水量量：WI=P+I+G+RI+R’’I去水量量：W0=ET+D+RS+R’’o旱作物物灌溉溉制度度設(shè)計(jì)計(jì)河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)根據(jù)水水量平平衡原原理：：某一一定時(shí)時(shí)段內(nèi)內(nèi)，所所有的的來水水量應(yīng)應(yīng)等于于去水水量和和時(shí)段段內(nèi)土土壤儲儲水量量的變變化量量。P+I+G+Ri+R’’I=ET+D+Rs+R’’o+ΔSw式中：：ΔSw為時(shí)段段t內(nèi)土壤壤儲水水量的的變化化量。。旱作物物灌溉溉制度度設(shè)計(jì)計(jì)河南農(nóng)農(nóng)業(yè)大大學(xué)加強(qiáng)田田間管管理，，且在在農(nóng)田田四周周修筑筑田埂埂，可可防止止地面面流入入、流流出量量，即即Ri=0，Rs=0，另由由于地地下流流入，，流出出量R’i和R’O很小，，在實(shí)實(shí)際應(yīng)應(yīng)用時(shí)時(shí)往往往予以以忽略略，因因而上上式可可簡化化為：：P+I+G=ET+D+ΔSw旱作物灌溉溉制度設(shè)計(jì)計(jì)河南農(nóng)業(yè)大大學(xué)若科學(xué)用水水，嚴(yán)格控控制灌水定定額并采用用先進(jìn)的節(jié)節(jié)水灌溉技技術(shù)，使得得灌溉造成成的深層滲滲漏損失減減至為零，，即D=0，則I即為凈灌水水定額In。對降雨量，，僅考慮對對作物來說說的有效降降雨量Pe，上式進(jìn)一一步簡化為為：Pe+In+G=ET+ΔSw旱作物灌溉溉制度設(shè)計(jì)計(jì)下面就對此此式進(jìn)行研研究河南農(nóng)業(yè)大大學(xué)2．基本資料料的收集與與確定ΔSw=H*A（θt–θ0）土壤計(jì)劃濕濕潤層深度度系指在旱旱田進(jìn)行灌灌溉時(shí)，計(jì)計(jì)劃調(diào)節(jié)控控制土壤水水分狀況的的土層深度度。一般采用30～40cm；隨著作物物的成長和和根系的發(fā)發(fā)育，需水水量增多，，計(jì)劃濕潤潤層也應(yīng)逐逐漸增加，，至生長末末期，由于于作物根系系停止發(fā)育育，需水量量減少，計(jì)計(jì)劃層深度度不宜繼續(xù)續(xù)加大，一一般不超過過0.8～1.0m。(1)土壤計(jì)劃濕濕潤層深度度(H)變化對土壤儲水水量的變化化量ΔSw影響Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)業(yè)大大學(xué)由于計(jì)劃濕濕潤層增加加而增加的的水量(ΔSwH)在作物生育育期內(nèi)計(jì)劃劃濕潤層是是變化的，，由于計(jì)劃劃濕潤層增增加，可利利用一部分分深層土壤壤的原有儲儲水量，ΔSwH可按下式計(jì)計(jì)算：ΔSwH=(Ht-H0)*A*θ計(jì)劃濕潤層層增加深度度式中：Ho——計(jì)劃時(shí)段初初計(jì)劃濕潤潤層深度，，m；Ht——計(jì)劃時(shí)段末末計(jì)劃濕潤潤層深度，，m；θ——(H2一H1)深度的土層層中的平均均含水率，，以占孔隙隙率的百分分?jǐn)?shù)計(jì)，一一般θ<θ田；A——計(jì)算面積，，m2河南農(nóng)業(yè)大大學(xué)(2)土壤最適宜宜含水率對對土壤儲水水量的變化化量ΔSw影響土壤最適宜宜含水率(θ適)隨作物種類類、生育階階段的需水水特點(diǎn)、施施肥情況和和土壤性質(zhì)質(zhì)(包括含鹽狀狀況)等因素而異異，一般應(yīng)應(yīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)或調(diào)查總總結(jié)群眾經(jīng)經(jīng)驗(yàn)確定。。土壤含水率率應(yīng)控制在在允許最大大和允許最最小含水率率之間變化化。允許最最大含水率率(θmax)一般以不致致造成深層層滲漏為原原則，所以以采用θmax=θ田，θ田為土壤田間間持水率。。作物允許最最小含水率率(θmin)應(yīng)大于凋萎萎系數(shù)。具具體數(shù)值可可根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)確定，缺缺乏試驗(yàn)資資料時(shí)，可可參考資料料。一般采用斷斷裂含水量量，或θmin=(0.45-0.6)θ田，該值取決決于作物不不同生育階階段對缺水水的敏感性性及土壤持持水特性。。ΔSwθ=H*A（θt–θ0）河南農(nóng)業(yè)大大學(xué)(3)降雨入滲量量(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)為為一次降降雨量小小于5mm時(shí)，α為0；當(dāng)一次次降雨量量在5～50mm時(shí)，α約為1.0；當(dāng)次降降雨量大大于50mm小于100mm時(shí)，α=1.0～0.8；100-150時(shí)，α=0.8～0.7；大于150時(shí)為0.7。Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)(4)地下水補(bǔ)補(bǔ)給量(G)地下水補(bǔ)補(bǔ)給量系系指地下下水借土土壤毛細(xì)細(xì)管作用用上升至至作物根根系吸水水層而被被作物利利用的水水量，其其大小與與地下水水埋藏深深度、土土壤性質(zhì)質(zhì)、作物物種類、、作物需需水強(qiáng)度度、計(jì)劃劃濕潤土土層含水水量等有有關(guān)。具體數(shù)據(jù)據(jù)要根據(jù)據(jù)試驗(yàn)來來確定，，一般當(dāng)當(dāng)?shù)叵滤裆顬闉?.0-2.0m時(shí)，可達(dá)達(dá)到耗水水量的20%。Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)陜西洛惠惠渠經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式：：式中：H為地下水水埋深，，m；ETc為作物騰騰發(fā)量，，mm/d；B為地下水水補(bǔ)給系系數(shù),參考值見見下表。。作物B土壤類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)業(yè)業(yè)大學(xué)3、騰發(fā)量量的計(jì)算算(ET)關(guān)于騰發(fā)發(fā)量的計(jì)計(jì)算在作作物需水水一節(jié)已已介紹，，這里看看一下ET導(dǎo)致土壤壤水分變變化的過過程。Pe+In+G=ET+ΔSw河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)各相關(guān)資資料及計(jì)計(jì)算關(guān)系系河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)根據(jù)平衡衡，預(yù)報(bào)報(bào)未來灌灌水時(shí)間間：Pe+G=ET+ΔSw=e*t+ΔSwt=(Pe+G–ΔSw）/e4、灌溉預(yù)預(yù)報(bào)(t)河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)5、灌水量量的計(jì)算算（In）一次灌水水量（In，有時(shí)也用用m表示，）計(jì)算公公式：Pe+In+G=ET+ΔSw一次灌水水最大量量計(jì)算式式：In=Wmax-Wmin=667H（θmax-θmin）河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)InIn=Wmax-W實(shí)=667H（θmax-θ實(shí)）在解決以以上各種種數(shù)據(jù)之之后，可可以進(jìn)行行編程計(jì)計(jì)算求得得灌溉制制度，也也可以用用圖解法法進(jìn)行灌灌溉制度度的制定定。（1）以旬為時(shí)段，，根據(jù)計(jì)計(jì)劃濕潤潤深度H和作物所所要求的的計(jì)劃濕濕潤層內(nèi)內(nèi)土壤含含水率上上限θmax和下限θmin，求出允允許儲水水上限Wmax和下限Wmin，繪在圖圖上（2）繪制需需水量ET累計(jì)線，濕潤層層增而增增加水量量WT即ΔSwH和地下水水補(bǔ)給K即G累計(jì)量線線，并繪繪制凈耗耗水量（（ET-WT-K）累計(jì)線線（3）根據(jù)設(shè)設(shè)計(jì)水文文年繪制制有效降雨雨量P0（4）從初始始土壤儲儲水量W0開始，逐逐旬減去去（ET-WT-K）值，即即在Wmax和下限Wmin之間作（（ET-WT-K）平行線線W，遇有效效降雨加加上P0（5）W接近Wmin時(shí)即灌水水，灌水水量小于于等于Wmax–Wmin（6）如此類類推，即即可求全全生育期期灌水時(shí)時(shí)間、次次數(shù)、灌灌水量（7）M2=∑mi6、圖解法法擬定灌灌溉制度度河南農(nóng)業(yè)業(yè)大學(xué)ΔSw=（ΔSwH+G）-

ET基線無降雨和灌溉的水量平衡式W河南農(nóng)業(yè)業(yè)