农田水利学(1-2).ppt

1、 农田水利学农田水利学Irrigation and Drainage合肥工业大学合肥工业大学土木与水利工程学院 绪论绪论Introduction1 我国的农田水利事业我国的农田水利事业2 世界灌溉与排水的发展状况世界灌溉与排水的发展状况3 本课程的研究对象及基本内容本课程的研究对象及基本内容4 本课程的基本要求本课程的基本要求 名词解释名词解释 为防治干旱、渍、涝和盐碱灾害，对农为防治干旱、渍、涝和盐碱灾害，对农田实施田实施等人工措施的总称。等人工措施的总称。农田水利技术术语农田水利技术术语Hohai UniversityHohai University中国干湿区、季风区划分中国干湿区、季风区

2、划分季风、非季季风、非季风分界线风分界线黄河黄河长江长江 数据统计数据统计耕地面积耕地面积 14.214.2亿亩亿亩灌溉面积灌溉面积 8.58.5亿亩亿亩灌溉用水灌溉用水 40004000亿亿m m3 3，约占总用水量的，约占总用水量的7070灌溉水利用率灌溉水利用率 0.40.40.50.5水分生产效率水分生产效率 1kg/m1kg/m3 32001年年6月北月北方受旱面积一方受旱面积一度达度达4.2亿亩亿亩排水问题排水问题也不小也不小世界观察研究所世界观察研究所地球政策研究所地球政策研究所布朗的观点？布朗的观点？绪论绪论Introduction1 我国的农田水利事业我国的农田水利事业2 世

3、界灌溉与排水的发展状况世界灌溉与排水的发展状况3 本课程的研究对象及基本内容本课程的研究对象及基本内容4 本课程的基本要求本课程的基本要求 世界的灌溉排水世界的灌溉排水灌溉历史灌溉历史 50005000多年多年排水历史排水历史 20002000多年多年灌溉用水灌溉用水 40004000亿亿m m3 3，约占总用水量的，约占总用水量的7070世界平均世界平均 地面灌溉地面灌溉9595美美 国国 地面灌溉地面灌溉5555，喷灌，喷灌4444中国与之相当中国与之相当 绪论绪论Introduction1 我国的农田水利事业我国的农田水利事业2 世界灌溉与排水的发展状况世界灌溉与排水的发展状况3 本课程

4、的研究对象及基本内容本课程的研究对象及基本内容4 本课程的基本要求本课程的基本要求Hohai UniversityHohai University 研究对象与基本内容研究对象与基本内容1 调节农田水分状况调节农田水分状况（1）灌溉措施：补充水分不足）灌溉措施：补充水分不足（2）排水措施：控水，排盐）排水措施：控水，排盐土壤水、地表水、土壤水、地表水、地下水以及气、地下水以及气、热、养分的状况热、养分的状况需要研究的内容需要研究的内容（1）农田水盐运动规律）农田水盐运动规律（2）节水灌溉理论与技术）节水灌溉理论与技术（3）灌排系统布置）灌排系统布置（4）灌排系统管理）灌排系统管理 研究对象研究对

5、象2 改变和调节改变和调节水情水情（1）蓄水保水措施：水库等）蓄水保水措施：水库等（2）调水排水措施：渠道等）调水排水措施：渠道等需要研究的内容需要研究的内容（1）制定水土资源规划）制定水土资源规划（2）水资源合理配置）水资源合理配置（3）洪涝规律）洪涝规律（4）工程经济）工程经济 绪论绪论Introduction1 我国的农田水利事业我国的农田水利事业2 世界灌溉与排水的发展状况世界灌溉与排水的发展状况3 本课程的研究对象及基本内容本课程的研究对象及基本内容4 本课程的基本要求本课程的基本要求 基本要求基本要求1 总总 课课 时时 322 考察形式考察形式 考试考试/考察考察3 其它内容其它

6、内容1 农田水分状况和土壤水分运动农田水分状况和土壤水分运动1 农田水分状况农田水分状况2 土壤水分运动土壤水分运动3 土壤作物大气连续系统土壤作物大气连续系统 名词解释名词解释 指农田地面水、土壤水、地下水的多少指农田地面水、土壤水、地下水的多少及其在时间上的变化。及其在时间上的变化。地质上称包地质上称包气带水气带水关系到作物的关系到作物的水、气、热以水、气、热以及养分状况及养分状况 农田水分状况是农田地面水、土壤水和地下水的数量及其在时间上的变化。农田水利措施的目的在于改变和控制农田水分状况。调节土壤中气、热和养分状况，改善田间小气候，使得作物处于良好的生长条件下，达到提高产量和品质的目的

7、。1.1 农田水分状况农田水分状况（1）汽态水：汽态水：孔隙中的水汽孔隙中的水汽（2）吸着水：吸着水：吸湿水吸湿水&薄膜水薄膜水（3）毛管水：毛管水：毛管作用下毛管作用下能保持的水能保持的水（4）重力水：重力水：超出毛管含水率的部分超出毛管含水率的部分多孔多孔介质介质吸湿系数吸湿系数最大分子最大分子持水率持水率不含吸着水不含吸着水 地面水、地下水和土壤水。土壤水分是农田灌溉研究重点土壤水的形态：1、气态水存在于土壤孔隙，数量较少。有利于微生物活动。2、吸着水 包括吸湿水和薄膜水。A、吸湿水：被紧紧束缚于土壤颗粒表面，无法在重力和毛管力作用下移动。吸湿水达到最大时的土壤含水量为 吸湿系数。土壤颗

8、粒对吸湿水的吸附力在312000atm,无法被作物利用。B、薄膜水：吸附于土壤颗粒表面，只能沿土壤表面进行速度较小的移动。薄膜水达到最大时的土壤含水量为土壤最大分子持水率。最外层水分子所受到的吸附力约为6.25atm。3、毛管水、毛管水 毛管水是在重力作用下土壤中能够保持的水分。即重力作用下土壤中超出吸着水的部分。或者说在毛管力作用下能够保持在土壤中的水分。上升毛管水：地下水能沿土壤毛细管上升的水分。当地下水位较高时，下层水分可通过毛管上升。毛管悬着水：降雨或灌溉后，上层土壤中由于毛细管作用所能保持在土壤孔隙中的水分（由地面渗入。毛管悬着水达到最大时的土壤含水量为田间持水量，此时土壤毛管力在0

9、.10.3atm之间。该指标是农田灌溉中应用最广泛的指标之一。生产中通常将灌水两后土壤所能够保持的含水量称为田间持水量。4、重力水、重力水 毛管力随着毛管直径的增加而减小。当土壤含水量超过毛管力随着毛管直径的增加而减小。当土壤含水量超过田间持水量，多余水分在无法为毛管所保持，在重力作田间持水量，多余水分在无法为毛管所保持，在重力作用下沿非毛管孔隙下渗排除。这部分水分称为重力水。用下沿非毛管孔隙下渗排除。这部分水分称为重力水。当土壤中全部孔隙为水分所充满时的含水量为饱和含水量或全蓄水量。（1）无效水：无效水：吸着水吸着水（2）有效水：有效水：田间持水量田间持水量凋萎系数凋萎系数（3）过剩水：过剩

10、水：重力水重力水 注意：不等注意：不等于毛管水于毛管水土壤水分特征曲线 土壤水吸力：可以简单理解为土壤颗粒对水分的吸附力。是基质势与溶质势之和的负数。表示土壤水分和土壤吸力（负压）之间的关系曲线称为土壤水分特征曲线。土壤水分特征曲线不是单值函数。土壤在水和吸水时土壤吸力不同，存在滞后效应。瓶颈作用是产生滞后效应的原因。土壤水分特征曲线的作用 进行含水量和土壤吸力之间的转换 间接反映土壤孔隙的大小 s=4d 分析不同质地土壤的持水性能 为土壤水分定量分析提供参数。干旱的种类及其原因干旱的种类及其原因 根系吸收水分破坏植物体内水分平衡和协调称为干旱 大气干旱:大气温度过高或者辐射过强，干热风等导致

11、蒸发大于吸水速度，所形成的干旱。西北和华北地区较多。此时土壤含水量不一定很低。防止方法：微灌、遮阳网等 土壤干旱：土壤水分过少，植物无法正常吸收以补偿叶片蒸发所形成的干旱。是对植物危害最大的干旱。其他生理(?)干旱：其他非土壤水分条件引起的植物干旱。如土壤溶液浓度过大(PEG试验)、土壤通气不佳（二氧化碳浓度过高)等。土壤盐分浓度与植物吸收水分土壤盐分浓度与植物吸收水分 1、含水量减少，土壤溶液浓度增加，土壤溶液渗透压力提高。若其高于根系细胞液的渗透压力，细胞失水，造成生理干旱。盐碱地、溶液胁迫(peg or salt)、盐水滴灌处理措施 2、溶液中某些离子对植物有毒害作用，并可能引起土壤结构

12、恶化。如Fe离子、CL离子等。根系吸水层土壤含水量的临界值:minS/C100 S可溶性盐数量（百分比)，C允许盐类溶液浓度(占水的百分数)土壤水分形态小节土壤水分形态小节 1、土壤水分各形态之间并无严格的分界线，其所占比例与土壤质地、结构和有机质含量以及温度有关。相同的含水量下，粘土土壤水吸力大于砂土；相同的土壤吸力下，有机质多的土壤含水量亦高于有机质低的土壤。2、根据水分对作物的有效性，土壤水可分为有效水、无效水和多余水。凋萎系数：当土壤含水量低于吸湿系数的1.52.0倍，土壤吸力在740104Pa时(一般人为在15个大气压左右)，土壤中的水分无法被作物吸收，作物发生永久性凋萎。1.1 农

13、田水分状况农田水分状况（1）灌水、降雨入渗灌水、降雨入渗（2）水分再分布（向着水分低处）水分再分布（向着水分低处）（3）灌溉水、降雨补给地下水灌溉水、降雨补给地下水（4）地下水向上补给土壤水，甚至腾发地下水向上补给土壤水，甚至腾发Hohai UniversityHohai University地表水下渗转地表水下渗转换为土壤水换为土壤水地下水补给地下水补给土壤水分土壤水分h 根系是作物的吸收器官，毛管水是作物水分的最主要来源。各种形态的水分转化成土壤水才能被作物根系所吸收。重力水和凋萎系数以上的水分无法利用。地面积水和地下水位过高会引起渍、涝灾害。地下水位必须在根系吸水层以下才能保持良好的通气

14、和热状况。不同条件下的土壤入渗不同条件下的土壤入渗 1、地下水埋深较大和上层土壤干燥时，降雨或者灌溉水首先湿润表层，并逐渐向土壤下层入渗。土壤上湿下干。停止灌溉后，在重力和毛管力作用下，上层土壤含水量降低，下层含水量增加。在水分重新分布过程中，由于蒸发作用和根系吸收，上层土壤含水量开始降低，土壤吸力增加，入渗逐渐停止，可能出现零通量面(该断面水通量为0)。其后下层土壤水可能向上运动，也可能向下运动。零通量面是分界线。2、地下水位较浅时土壤水入渗 下层受毛管上升水影响，上层受灌溉或降雨影响。入渗增加了土壤中悬着水的数量，同时毛管上升水也增加。当地面供水超过田间持水量时，水分补给地下水，造成地下水

15、位升高和水分的浪费。高地下水位的危害 陕西宝鸡峡灌区不合理灌溉造成大量农田沼泽化 盐碱化旱田土壤水分状况小节旱田土壤水分状况小节 凋萎系数和田间持水量农田作物根系层土壤的含水量下限和上限。据此决定灌水时间和定额 土壤保持在某一适宜的范围内，才能使得作物生长良好。不同作物和不同生育阶段对土壤水分的要求。三、水稻地区农田水分状况三、水稻地区农田水分状况 传统淹灌处在烤田期外，其他时间均维持水层存在，地下水较浅地区，深层渗漏可使地下水位上升，与地面水连为一体，土壤处于饱和状态。地下水位较深地区，或出流条件较好，地下水位保持在一定深度。土壤水分至上而下存在梯度，土壤不一定饱和。水稻可以在一定水层中生存

16、。水层对改善田间小气候和抑制杂草有一定作用。但是若水层过深，土壤通气和热控制恶化，处于还原状态，所产生有害物质对生长不利。四、农田水分状况的调节措施四、农田水分状况的调节措施 不良土壤水分状况及其原因 1、土壤水分过多 原因：降雨、洪涝灾害、渍害、不合理灌溉 2、农田水分不足原因:降雨不足(主要原因)；降雨径流损失(水土保持较差)；土壤保水性能差(有机质少)过度蒸发(原因和防治方法)几中有关农田水分状况的灾害 干旱：农田水分不足(或其他原因引起作物水分失调)。干旱是我国北方农业上层的主要灾害 涝灾：旱田积水或水田淹水过深，导致农业减产。洪灾：渍害：地下水位过高或土壤上层滞水，土壤潮湿，影响作物

17、生长发育和产量。渍涝灾害是南方农业生产的主要灾害 调节农田水分的措施 1、灌溉措施：调节土壤水分状况和田间、灌溉措施：调节土壤水分状况和田间小气候。小气候。灌水方法:地面灌溉：目前最主要的灌水方法 喷 灌：模拟降雨 微 灌：局部灌溉2、非灌溉措施调节农田水分、非灌溉措施调节农田水分 1)地膜覆盖 2)秸秆还田 3)中耕 4)增加土壤有机质 5)采用保水剂排水措施 目的：排除土壤多余水分，改善土壤通气和热状况，起到以水调气、以水调肥和以水调温的作用。这种作用在灌溉和排水措施中均有明显效果。排水方法：开挖排水明沟、地下鼠洞、埋设地下暗管等。通过井群进行水平排水等。（一）质量含水量 指土壤中水分的质

18、量与干土质量的比值。土壤含水量(%)=土壤水质量/干土质量*100 m=(W1-W2)/W2*100 m:土壤质量含水量(%)W1:湿土质量 W2:干土质量土壤水分含量的表示方法土壤水分含量的表示方法(二)容积含水量 指土壤总容积中水所占的容积分数,又称容积湿度、土壤水的容积分数土壤容积含水量（%）=（土壤水容积/土壤总容积）*100 (三)相对含水量 指土壤含水量占田间持水量的百分数 土壤相对含水量 =土壤含水量/田间持水量(四)土壤水贮量 指一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量.在土壤物理、农田水利学、水文学等学科中经常使用。土壤含水率：指土壤含水量占土壤孔隙体积的百分数 土壤相对含水率=土

19、壤含水率/田间持水率（1）水深（Dw）指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所含水量相当于同面积水层的厚度。Dw=v.h 单位可以用cm或mm，（2）绝对水体积（容量）指一定面积一定厚度土壤所含水量的体积，量纲为L3。V方/公顷第二节第二节 土壤水分运动土壤水分运动 一、土壤水分运动的基本方程 二、入渗条件下土壤水分运动 三、蒸发条件下土壤水分运动一、土壤水分运动的基本方程 根据扩散方程，利用势能理论(土壤水分有势能高的点向势能低的点运动)，研究土壤水分在时间和空间上的变化。由边界条件和初始条件可以获得任意在任意时间的水分状况，如含水量或土壤吸力。（1）水分进入土壤的过程称为入渗水分进入土壤的过程

20、称为入渗（2）入渗公式入渗公式t为入渗时间；为入渗时间；i为入渗强度；为入渗强度；I为单位土壤面积上的累积入为单位土壤面积上的累积入渗量；渗量；S、为入渗参数，为入渗参数，0.30.8。二、入渗条件下土壤水分运动三、蒸发条件下土壤水分运动 土壤蒸发 影响蒸发强度的因素：A 外界蒸发能力 B土壤输水能力描述土壤水分运动方程存在的问题描述土壤水分运动方程存在的问题:(1)模型参数不容确定:过程复杂、空间变异性大。(2)在有作物条件下，根系吸水项不容确定。(3)边界条件难以决定。1.3 土壤作物大气系统土壤作物大气系统（SPAC）简介）简介作物根系吸取土壤水作物根系吸取土壤水 水分在作物体内依靠根水

21、分在作物体内依靠根压及叶水势的作用向叶面输送压及叶水势的作用向叶面输送 叶面水分向大叶面水分向大气蒸腾。气蒸腾。（蒸腾蒸腾transpiration、蒸发、蒸发evaporation、腾发蒸、腾发蒸散散evapotranspiration）第二章第二章 作物需水量和灌溉用水量作物需水量和灌溉用水量 第一节 作物需水量 1、农田水分消耗的主要途径 A 植株蒸腾(transpirarion)B 棵间蒸发(evaporation)C深层渗漏2、作物需水量 A、旱田作物需水量:植株蒸腾和棵间蒸发合称腾发量(evapotranspiration),也称为作物需水量(Water requirement o

22、f crops)影响需水量的因素 田间耗水量:腾发量与渗漏量之和.水田深层渗漏的两重性 A 浪费水量肥料，污染地下水和提高地下水位，对后期作物影响。B、改善土壤通气和氧化还原状况 作物需水量在农业用水和国民经济用水中的比例作物需水量是农业用水的主要组成部分。作物需水量以水汽形式散入大气，无法再利用3、作物需水量计算方法 一、影响作物需水量的因素 气象条件:气温、大气湿度、风速、日照时间、辐射强度 作物条件：作物品种、叶面积指数（单位土地面积上的叶片面积、生育阶段 土壤因素：土壤含水量、土壤质地、地下水埋深等 作物状况受到气象和土壤条件的限制。如当土壤水分较少时，作物生长受到抑制，叶面积指数较小

23、，同时气孔开度减小，蒸腾和蒸发量减少。充分灌溉条件下影响需水量的因素是气象因素、叶面积指数和生育阶段。二、计算方法 直接计算法从影响作物需水量的因素中选择主要因素，如水面蒸发、气温、湿度、日照和辐射等，根据试验观测资料，分析上述因素与作物需水量之间的根系，归纳出经验公式1、以水面蒸发为参数(值法)气象因素与水面蒸发量关系密切，而水面蒸发与作物需水量有一定的相关关系，因此可以用水面蒸发和需水量的相关关系计算需水量。ETaE0b ET=aE0说明 蒸发量简单易得，在水稻地区曾被广泛应用。除注意蒸发皿的规格安装方法外，还应考虑非气象条件的影响。如土壤、水文地质、农业措施等 该方法具所获得的参数具有很

24、强的地域局限性2、以产量为参数(K值法)原理:作物产量是综合措施之结果。一定气象条件下，作物需水量随着产量提高而增加。一般情况下，产量与需水量呈抛物线或指数关系。需水量达到一定水平后，产量会停止增加甚至减少。常用经验公式:ET=KY 或 ET=KYn+C ET需水量；K，C，n经验常数和经验指数；Y单位面积经济产量产量K值法说明 可以根据计划产量减少出需水量,简单,但需要大量灌溉资料.便于进行灌溉经济分析 使用条件：对于水分是产量主要制约因素的旱田较为有效，而对水田和灌水充分地区较差。3、模系数法 用于各生育阶段需水量 原理：确定全生育期需水量，根据各生育阶段的需水规律，按照一定比例进行分配

25、Eti=1/100KiET Eti 第I个生育阶段的需水量 Ki为需水量模比系数，可由试验资料确定，其他各项意义同前。间接法 通过参考作物需水量间接计算作物实际需水量ET0，乘以相应的作物系数，得到作物实际需水量 参照作物需水量(Reference crop Evapotranspiration)是指土壤供水充分、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔矮草地的腾发量。该条件下，需水量主要受气象条件影响。1、参考作物需水量计算方法 能量平衡法：原理：作物腾发是能量消耗过程，通过平衡计算求出腾发耗能，折算成水量，即为作物需水量。腾发耗能主要以热能形式进行，热能的主要由太阳提供。彭曼公式 目前最主要

26、的潜在需水量计算公式 需水量取决于辐射、气温和干燥力 利用常规气象资料计算作物潜在腾发量 目前最新为FAO1992年的改进公式。教科书中为1979年FAO确定。第二节 灌溉制度(Irrigation Schedule)基本概念：作物播种前（水稻插秧）及全生育期内灌水次数、灌水日期和灌水定额及其灌溉定额合成为灌溉制度 灌溉制度是灌区规划管理的依据，据此确定灌区建筑物规模和控制面积。灌水定额：单位面积上一次灌水量；灌溉定额：灌水定额之和。灌水定额河灌溉定额：mm或m3/ha（亩不是法定单位，一般不在正式文献中出现)一、充分灌溉(Full Irrigation)条件下的灌溉制度 充分灌溉：作物各生育

27、阶段所需的水分都能够得到要求，作物处于最佳分条件，产量最高。非充分灌溉（Deficit Irrigation)灌溉供水不足，不能充分满足作物各阶段的需水量要求，其实际腾发量小于充分灌溉条件下的需水量。充分灌溉是目前使用最广泛的灌水方法，适于水源丰富地区。目前的灌溉制度、通常是充分灌溉条件下的灌溉制度充分灌溉条件下灌溉制度确定 1、总结群众灌水经验根据设计要求的干旱年份，调查不同作物不同生育阶段的需水量、灌水次数、灌水定额、灌溉定额等。感性认识强，便于农民接受，较为实用。水文年份和灌溉保证率的概念模糊，不易量化。2、根据灌溉试验资料制定 在有灌溉试验站的地区，可根据设计代表年的灌溉试验资料确定；

28、注意试验站的代表性。如：地理位置、气象、农作措施等。3、按照水量平衡法制定灌溉制定 原理：A：作物在一定的土壤含水量或水层深度范围内能够生长良好，如果超过该范围，生长和产量受到抑制和降低。合理的灌溉制度应使得作物土壤含水量或水层深度处于该范围内。适宜范围，是参考群众丰产经验或试验资料而得到。B：任何时段内农田水分变化，等于该时段来水与耗水之间的消长。水稻灌溉制度：1、泡田定额：M10.667(h0S1e1t1P1)式中:M1泡田定额，m3/亩；h0插秧时所需水深，mm；S1泡田期渗漏量，mm；e1泡田期水田平均蒸发强度，mm/d；t1泡田时间，d,P1泡田期间的降雨量，mm。1、泡田定额：M1

29、0.667(h0-S1+e1t1-P1)式中:M1泡田定额，m3/亩；h0插秧时所需水深，mm；S1泡田期渗漏量，mm；e1泡田期水田平均蒸发强度，mm/d；t1泡田时间，d,P1泡田期间的降雨量，mm。2、生育期水量平衡方程 h1+P+m-WC-d=h2 h1、h2时段初、末水田水深；P时段内降雨，mm；d时段排水量，mm；m时段灌水量，mm;WC时段内耗水量（蒸腾渗漏），mm。水稻适宜的水层深度范围：hminhmax 当水层深度降低到灌水下限时，开始灌溉，灌水量为：m=hmaxhmin 若雨后田内水深大于允许蓄水深度，排水量 d=ha hp ha雨后水深，hp雨后允许蓄水深度。3、水稻灌溉

30、制定（1）收集基本资料，主要包括：1)水稻各生育阶段的耗水强度;2)各生育阶段降雨量;3)各生育阶段适宜水深及最大蓄水深度。雨后最大蓄水深度：为充分利用降雨量而允许短期水深。（2）逐日计算水层变化。低于下限时灌溉，高于雨后最大蓄水深度时排水至该值。灌水至适宜水深上限，灌水定额一般取整数。适宜上下限并非绝对不可改变。4、计算实例 6月20日：初始水深18mm，日需水量5mm/d，日渗漏量3mm/d,适宜水深103050mm；6月22日降雨量100mm，此后无降雨，确定下次灌水日期及灌水定额。排水6月22，灌溉6月28日。日期日耗水量（mm)降雨量(mm)水层变化（mm)灌水量（mm)排水量（mm

31、)6.208206.218126.22810050(4)546.238426.248346.258266.268186.278126.2884+20=24205、说明 一般情况下灌水量为整数，便于计算。水稻烤田期间水层可能出现负数。烤田的作用在于减少无效分蘖及水肥浪费。负数表示土壤含水量低于饱和含水率。旱种物灌溉制度 原理：以作物主要根系吸水层作为灌水计划湿润层，将该层内的土壤含水量保持在作物所要求的范围内。当计划湿润层(平均)土壤含水量低于设计灌水下限时,需要灌水,高于上限时,一般需要排水(通常在渍涝危害情况下).1.水量平衡方程 计划湿润层含水量变化可用下式表示 Wt-W0=Wr+P0+K

32、+M-ETW0、Wt时段末和任意时间的土壤储水量；Wr由于计划湿润层增加而增加的水量；K地下水补给水量；M灌水量；ET作物需水量P0保存在计划湿润层中的有效雨量。A、无降雨条件下土壤水分平衡方程 Wmin=W0ETK Wmin-土壤计划湿润层允许最小储水量;若已知初始土壤储水量W0，可推算出下次灌水间距:t=(W0-Wmin+K)/e或 t=(W0-Wmin)/(e-k)k-地下水日补给量.B、灌水定额计算 1)m=667nh(max-min)m-灌水定额，m3/亩；max，min允许最大和最小土壤含水率(占土壤孔隙体积的百分数);n-土壤孔隙率；H-计划湿润层深度，m 2)m=10000nh

33、(max-min)或 m灌水定额，m3/ha max,min允许含水量上下限(占土壤孔隙体积的百分数);n-土壤孔隙率;-土壤干容重,t/m3 H-计划湿润层深度,m m3/ha 是标准单位,用于正式文件中.2、基本资料收集 1)土壤计划湿润层深度土壤计划湿润层深度 指旱田灌溉时，计划调节土壤水分状况的土层深度。与作物种类、生育阶段和土壤性质、地下水位有关。2土壤适宜含水率和最大、最小含水率 与作物种类、土壤理化性质和土壤状况有关。旱田灌溉中通常以田间持水量为最大含水率，作为灌水上限。盐碱地含水率应满足盐类溶液浓度要求的最小含水率。以允许含水率上下限控制，可以减少灌溉次数。3降雨入渗量 储存于

34、计划湿润层内的雨量。P 降雨入渗系数，与次降雨量、地形及土壤质地和覆盖有关。l超过计划湿润层田间持水量的降雨是无效水量。4 地下水补给量 通过毛管上升到作物根系层而被作物吸收的水量。K与地下水埋深、土壤质地、作物根系分布、计划湿润层深度有关。可用占需水量的百分数表示。5 由于计划湿润层增加而增加的水量WT 由于根系下扎，计划湿润层加大，可利用深层土壤水分 WT667(H2-H1)n 单位:m3/亩 WT1000(H2-H1)n 单位:m3/ha -增加土层中的平均含水率3、旱作物播前灌水定额 M1667(max-0)Hn 单位:m3/亩 M110000(max-0)Hn 单位:m3/ha H-

35、计划湿润层厚度，m；n-土壤孔隙率(占土壤体积的百分数)0初始含水率。4、灌溉制度制定步骤（略）1)根据各旬的计划湿润层厚度和作物要求的含水率上限、下限，计算出允许储水量上下限，绘于图中。Wmax=667nhmax Wmin=667nhmin 2绘制作物需水量累积曲线ET、计划湿润层增加而增加的水量累积量WT、地下水累积补给量K以及净耗水量曲线ETWTK需水量累积曲线的斜率为日需水量，其他类推。（例）3)根据降雨量计算次入渗水量P0，绘制累积曲线。多日降雨可在降雨中间日（或最大降雨日）一次增加。4)自初始值 W0逐旬减去ET-WT-K，即从起始点引平行线平行于ET-WT-K线，遇到降雨时加上P

36、0即得计划湿润层实际储水量W曲线.5)若W曲线接近于Wmin,即土壤含水率达到下限，开始灌水。灌水量为储水上下限之差.6)如此往复计算，可得到灌水次数和灌溉定额.说明 灌溉除考虑水量盈亏外，还应该考虑作物本身的生理要求，并与农业措施相结合.如灌水量过小，可能无法依靠地面灌溉技术实施.对于微灌技术，其灌水上限可能低于田间持水量.二、非充分灌溉条件下的灌溉制度 水分生产函数 crop water production function(CWPF)作物产量与作物需水量之间的数量关系 常用公式:Ya=Yma+bW-cW2（二）作物一水模型（Model of Crop Response to Water

37、 简称MCRW）定义:作物生长过程中各阶段水分状况对产量影响的数学描述，用以预测水分亏缺对产量的定量影响。Ya亏水处理作物实际产量；Ym最大可能产量；ETai第i个生育阶段的作物实际需水量；ETmi最佳水分条件下第i个生育阶段作物的最大可能需水量；i第i个生育阶段的水分敏感指数。i)mi/ETai(ETn1iYa/Ym非充分灌溉原理 非充分灌溉(Deficit Irrigation)灌溉水资源不足，无法满足各生育阶段需水量要求而采取的灌溉制度。需水量ET亏缺的灌溉（Evapotranspirstion deficit irrigation EDI),即ETaETm ETa、ETm实际腾发量和潜

38、在腾发量非充分灌溉原理 在水源短缺地区，减少用水量及其相应生产费用(劳动力和燃料等)，单位面积产量可能降低，但是由于费用降低，或者有限水量可以灌溉更多土地，使得总效益最高。非充分灌溉制度 原理:减少非关键期的灌水，保证关键期用水.主要通过作物-水模型的缺水敏感指数合理分配有限水量.或者采用其他优化方法在有限水量下获得最大收益.多用控制下限含水量的方法。常用非充分灌溉理论 调亏灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻旱种技术等第三节 灌溉用水量 定义：灌溉土地需从水源所取水量影响灌用水量的因素：灌溉面积、作物种植比例、土壤、水文和气象等灌溉用水量影响灌溉工程规模一、设计典型年选择 概念：年灌溉用水量与降雨

39、量有关，在规划灌溉工程时，需要选择特定的水文年份作为规划和设计依据。该特定水文年份称为设计典型年。设计典型年的灌溉用水量称为设计灌溉用水量。设计典型年选择的依据 确定灌溉设计保证率：某灌溉工程在长期使用工程中灌溉用水得到保证的年数占总年数的百分数。P50（平水年）、75中等干旱年。频率计算：列出历年的降雨量资料（年降雨量或灌溉季节降雨量、灌溉用水量），进行频率分析，确定不同干旱程度的典型年份。根据设计标准（如设计灌溉保证率），选择合适的典型年。例如，灌溉设计保证率为75，则选择降雨（或用水量）频率为75的年份作为设计典型年。相同或相近降雨量的年份可能有多个，这时应选择降雨分配对作物生长不利的年

40、份作为设计典型年。二、典型年灌溉用水量及用水工程线 净灌溉用水量：某作物一次灌水灌到田间的水量：WmAA作物面积，m-灌水定额可得到某种作物和灌区总的用水过程线毛灌水量和毛用水过程线 水量损失及其原因 灌溉水利用系数：净灌溉用水量于毛灌溉用水量之比 水=W净/W毛 将净用水量换成毛用水量即得到毛用水过程线。该过程线是确定灌溉工程规模的依据综合灌水定额 某时段的综合灌水定额是全灌区该时段内各种作物灌水定额的加权平均数。m综合=m11+m22+m33+.式中1、2不同作物种植面积与全灌区面积的比值。m1、m2为不同作物的灌水定额时段用水量灌溉定额 W总 A m综合，净计算毛灌水定额的意义或者直接利

41、用各作物的用水量之和计算。niiiAmW1三、多年灌溉用水量和灌溉用水频率曲线 计算方法：配线法 PIII型曲线。步骤：1、收集多年降雨资料和作物资料 2、计算每年的灌溉用水量 3、进行灌溉用水量频率计算 4、选择设计频率的灌溉用水量四、乡镇供水 新建灌区必须考虑乡镇供水问题老灌区可采用扩大供水能力和压缩农业用水的方法实现。乡镇供水量指标根据当地实际情况确定第四节 灌水率（灌水模数）概念:灌区单位面积(国内通常以万亩计算)所需要的净流量.某种作物一次灌水需要的净流量tmq64.81净（一）影响灌水率的因素 1 灌水延续时间作物关键需水期延续时间不宜过长,其他时段可以适当延长.2 灌水定额可以考虑节水灌溉 3 作物种植比例水量不足时可考虑改变种植比例（二）灌水率修正 1.修正的原因：渠道流量大小悬殊，供水断断续续，不利于设计和运行管理。水位频繁升降可能造成坍塌、冻胀危害；造成闸门的频繁开闭，不利于管理。水位衔接困难。2.修正的原则A：尽量不改变主要作物关键用水期的各次灌水时间；若必须调整，以前移为主，前后不超过三天；B：调整后灌水率均匀连续，最小灌水率不小于最大灌水率的40。灌水率过小（大）时可以缩短（延长）灌水时间进行调整。