农田水利学作物需水量及作物灌溉制度.pptx

本章的教学目的本章的教学目的：1 1、要要求求学学生生掌掌握握作作物物需需水水量量的的估估算算方方法法，了了解解农农作作物物灌灌溉溉制制度度制制订订的的一一般般方方法法，掌掌握握作作物物灌灌溉溉制制度度制制定定中中有有关关参参数数（如如土土壤壤含含水水量量上上下下限限、计计划划湿湿润润层层、有有效效降降雨雨量量、地地下下水利用量等）的拟定方法；水利用量等）的拟定方法；2 2、掌掌握握利利用用农农田田水水量量平平衡衡方方程程式式制制定定农农作作物物灌灌溉溉制制度度的的方方法法；了了解解我我国国主主要要农农作作物物的的灌灌溉溉制制度度；了了解解非非充充分分灌灌溉溉原原理与作物水分生产函数的一般概念。理与作物水分生产函数的一般概念。3 3、净净灌灌溉溉用用水水量量和和毛毛灌灌溉溉用用水水量量概概念念及及计计算算方方法法；单单一一作作物物一一次次灌灌溉溉用用水水量量和和灌灌区区多多种种作作物物灌灌溉溉用用水水量量；灌灌水水流流量量与与灌灌水水率率；灌水率图的绘制与修正。灌水率图的绘制与修正。生态环境需水量研究进展生态环境需水量研究进展(1)(1)强化生态环境需水量的基础理论强化生态环境需水量的基础理论(概念、概念、分类和计算方法等分类和计算方法等)研究；研究；(2)(2)加强对生态环境需水量的内在与外在影加强对生态环境需水量的内在与外在影响因素及保障生态环境需水量的途径与措响因素及保障生态环境需水量的途径与措施等方面的研究；施等方面的研究；(3)(3)拓展生态需水量的应用性研究等。拓展生态需水量的应用性研究等。学习提纲学习提纲第一部分：第一部分：1 1、作物需水量及影响因素、作物需水量及影响因素 2 2、作物需水量的估算、作物需水量的估算（重点）（重点）主要讲授：主要讲授：1 1、作物需水量、田间耗水量的概念；、作物需水量、田间耗水量的概念；2 2、作作物物需需水水量量的的估估算算：作作物物需需水水量量是是研研究究农农田田水水分分变变化化规规律律、水水分分资资源源开开发发利利用用、农农田田水水利利工工程程规规划划和设计、分析和计算灌溉用水量等的依据之一。和设计、分析和计算灌溉用水量等的依据之一。植株蒸腾植株蒸腾棵间蒸发棵间蒸发深层渗漏或田间渗漏深层渗漏或田间渗漏地表径流地表径流组成植株体的一部分组成植株体的一部分1 1作物需水量作物需水量农田水分消耗的途径农田水分消耗的途径一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素植株蒸腾：植株蒸腾：作物将根系从土壤中吸收的水作物将根系从土壤中吸收的水分，通过叶片的气孔蒸散到大气中的现象。分，通过叶片的气孔蒸散到大气中的现象。棵间蒸发：棵间蒸发：植株间土壤或田面的水分蒸发。植株间土壤或田面的水分蒸发。深层渗漏：深层渗漏：旱地中由于降雨量或灌溉水量太旱地中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超过了田间持水量，向根系多，使土壤水分超过了田间持水量，向根系吸水层以下土层渗漏的现象。吸水层以下土层渗漏的现象。作作物物需需水水量量：生生长长在在大大面面积积上上的的无无病病虫虫害害作作物物，土土壤壤水水分分和和肥肥力力适适宜宜时时，在在给给定定的的生生长长环环境境中中能能取取得得高高产产潜潜力力的的条条件件下下为为满满足足植植株株蒸蒸腾腾、棵棵间间蒸蒸发发、组组成成植植株株体体所所需需要的水量。要的水量。1 1作物需水量作物需水量一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素作物耗水量作物耗水量就某一地区而言，指具体条件下就某一地区而言，指具体条件下作物获得一定产量时作物获得一定产量时实际所消耗的水量实际所消耗的水量。需需水量是一个理论值水量是一个理论值，又称为潜在蒸散量（或，又称为潜在蒸散量（或潜在腾发量），而耗水量是一个实际值，又潜在腾发量），而耗水量是一个实际值，又称实际蒸散量。常以称实际蒸散量。常以 m m3 3 亩亩-1-1 或或 mm mm 水层表水层表示。示。1 1作物需水量作物需水量一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素 生态需水量应该是指一个特定区域内生态需水量应该是指一个特定区域内的生态系统的需水量，而并不是指单单的的生态系统的需水量，而并不是指单单的生物体的需水量或者耗水量生物体的需水量或者耗水量.作作物物需需水水量量就就等等于于植植株株蒸蒸腾腾量量和和棵棵间间蒸蒸发发量量之之和和，即即所所谓谓的的“蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量”，气气象象学学、水水文文学学和和地地理理学学中中称称为为“蒸蒸散散量量”或或“农农田田总总蒸蒸发发量量”，国国内内也也有有人人称称之之为为“腾发量腾发量”。作物需水量包含作物需水量包含生理和生态需水生理和生态需水两个方面。两个方面。作作物物生生理理需需水水：作作物物生生命命过过程程中中各各种种生生理理活活动动（如如蒸蒸腾腾作作用用、光光合合作作用用等等）所所需需要要的的水水分分。植植株株蒸蒸腾腾实际上是作物生理需水的一部分。实际上是作物生理需水的一部分。作作物物生生态态需需水水：指指生生育育过过程程中中，为为给给作作物物正正常常生生长长发发育育创创造造良良好好的的生生长长环环境境所所需需要要的的水水分分。棵棵间间蒸蒸发发即属于作物的生态需水。即属于作物的生态需水。一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素v作物在不同生长阶段的需水规律为：作物在不同生长阶段的需水规律为：随着随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，在作物苗期，需水量值较小，当作断增大，在作物苗期，需水量值较小，当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟最大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。期，需水量值又迅速下降。一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素 在整个作物的生育期内，植株蒸腾和棵在整个作物的生育期内，植株蒸腾和棵间蒸发两者互为消长。间蒸发两者互为消长。每种作物都有需水高峰期，每种作物都有需水高峰期，需水高峰期需水高峰期一般处于作物生长旺盛阶段一般处于作物生长旺盛阶段。作物在不同生育时期对缺水的敏感程作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为为作物需水临界期作物需水临界期或或需水关键期需水关键期。一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素 各种作物需水临界期不完全相同，但各种作物需水临界期不完全相同，但大多数出现在从营养生长向生殖生长的过大多数出现在从营养生长向生殖生长的过渡阶段，渡阶段，在作物需水临界期缺水，会对产在作物需水临界期缺水，会对产量产生很大影响。量产生很大影响。作物需水系数：作物需水系数：生产单位产量作物（如生产单位产量作物（如1kg1kg小麦）的需水量（小麦）的需水量（mm kgmm kg-1-1）。）。作物水分利用效率：作物水分利用效率：作物每消耗单位水量作物每消耗单位水量所能生产的产量所能生产的产量(kg/mm(kg/mm或或kg/mkg/m3 3。一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1）作物因素）作物因素 不同种类的作物需水量有很大的差异；不同种类的作物需水量有很大的差异；不同品种的作物需水量有很大差异；不同品种的作物需水量有很大差异；不同生育阶段需水量不同；不同生育阶段需水量不同；不同长势的作物需水量不同。不同长势的作物需水量不同。（2 2）气象因素气象因素 气气象象因因素素是是影影响响作作物物需需水水量量的的主主要要因因素素，它它不仅影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育。不仅影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育。当当气气温温高高、日日照照时时数数多多、相相对对湿湿度度小小时时，需需水量会增加。水量会增加。2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 冬小麦生长期气象要素与需水量冬小麦生长期气象要素与需水量一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素（3 3）土壤因素土壤因素 影响作物需水量的土壤因素主要有质地、颜色、影响作物需水量的土壤因素主要有质地、颜色、含水量、有机质含量、养分状况等。砂土持水力弱，含水量、有机质含量、养分状况等。砂土持水力弱，蒸发较快，因此，在砂土上的作物需水量就大。蒸发较快，因此，在砂土上的作物需水量就大。2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素土土壤壤颜颜色色而而言言，黑黑褐褐色色土土壤壤吸吸热热较较多多，其其蒸蒸发发较较大大，而而颜颜色色较较浅浅的的黄黄白白色色土土壤壤反反射射较强，相对蒸发较少。较强，相对蒸发较少。土土壤壤含含水水量量较较高高时时，蒸蒸发发强强烈烈，作作物物需需水水量量较较大大；相相反反，土土壤壤含含水水量量较较低低时时，作作物物需需水量较少。水量较少。（4 4）农业技术农业技术 农业栽培技术水平的高低直接影响水量消耗的速农业栽培技术水平的高低直接影响水量消耗的速度。度。粗放的农业栽培技术，可导致土壤水分的无粗放的农业栽培技术，可导致土壤水分的无效消耗。灌水后适时耕耙保墒、中耕松土，将使效消耗。灌水后适时耕耙保墒、中耕松土，将使土壤表面形成一个疏松层，这样可减少水量的消土壤表面形成一个疏松层，这样可减少水量的消耗。耗。2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素 作作物物需需水水量量是是农农业业用用水水的的主主要要组组成成部部分分，也也是是整整个个国国民民经经济济中中消消耗耗水水分分的的最最主主要要部部分分。它它是是水水资资源源合合理理开开发发、利利用用所所必必需需的的重重要要资资料料，同同时时也是灌排工程规划、设计、管理的基本依据。也是灌排工程规划、设计、管理的基本依据。2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素ETETc c的的估估算算方方法法有有两两类类，一一类类是是直直接接计计算算法法，另另一一类类是是通通过过参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量ETET0 0与与作作物物系系数数K Kc c估估算算的的方方法法。直直接接计计算算作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的方方法法均均为为经经验验公公式式法法，即即根根据据作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量和和主主要要气气象象要要素素以以及及作作物物产产量量等等实实测成果，用回归分析方法确定。测成果，用回归分析方法确定。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（一）直接计算（一）直接计算1 1水面蒸发量法（蒸发皿法水面蒸发量法（蒸发皿法或或 值法）：值法）：水水面面蒸蒸发发量量与与作作物物需需水水量量之之间间存存在在一一定定程程度度的的相相关关关关系系，因因此此可可用用水水面面蒸蒸发发量量这这一一参参数数来来计计算作物需水量：算作物需水量：ETETc c=E=E0 0 或或 ETETc c=aE=aE0 0 b b二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算需需水水系系数数或或蒸蒸发发系系数数，为为需需水水量量与与水水面面蒸蒸发发量量的的比比值值，由由实实测测资资料料确确定定，一一般般水水稻稻田田的的=0.9=0.91.31.3，旱作的，旱作的=0.3=0.30.70.7。一般水稻用一般水稻用 值法比较好值法比较好。1 1水面蒸发量法（蒸发皿法水面蒸发量法（蒸发皿法或或 值法值法）：二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2 2产量法：产量法：作作物物产产量量反反映映了了水水、土土、肥肥、热热、气气、光光等等因因素素的的协协调调及及农农业业措措施施的的综综合合作作用用。在在一一定定条条件件下下，作作物物需需水水量量将将随随产产量量的的提提高高而而增增加加。但但是是需需水水量量的的增增加加并并不不与与产产量量成比例，成比例，二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算 单单位位产产量量的的需需水水量量随随产产量量的的增增加加而而逐逐渐渐减减小小，说说明明当当作作物物产产量量达达到到一一定定水水平平后后，要要进进一一步步提提高高产产量量就就不不能能仅仅靠靠增增加加水水量量，而而必必须须同同时时改善作物生长所必需的其它条件。改善作物生长所必需的其它条件。2 2产量法产量法（K K值法）值法）：用作物产量计算作物需水量的表达式为：用作物产量计算作物需水量的表达式为：式中：式中：ETET全生育期的需水量（全生育期的需水量（mmmm）；）；Y Y作作物物单单位位面面积积的的产产量量（kgkg亩亩-1-1）；KK需需水系数（水系数（m m3 3kgkg-1-1），为单位产量的需水量。），为单位产量的需水量。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算 对对于于旱旱作作物物，在在土土壤壤水水分分不不足足而而影影响响高高产产的的情情况况下下，需需水水量量随随产产量量的的提提高高而而增增大，用产量法推算较可靠。大，用产量法推算较可靠。在生产实践中，习惯采用所谓在生产实践中，习惯采用所谓模系数模系数法法估算作物各生育阶段的需水量，即先确估算作物各生育阶段的需水量，即先确定全生育期作物需水量，然后按照各生育定全生育期作物需水量，然后按照各生育阶段需水规律，以一定比例进行分配。阶段需水规律，以一定比例进行分配。（一）直接计算（一）直接计算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算 ETETi i=K=Ki i ETET式式中中：ETETi i某某一一生生育育阶阶段段作作物物需需水水量量；K Ki i需需水水量量模模比比系系数数，即即作作物物各各生生育育阶阶段段需需水水量量占占全全生生育育期期作作物物需需水水量量的的百百分分数数，可可以以从从试试验资料中取得。验资料中取得。阶段作物需水量阶段作物需水量某一生育阶段 的作物需水量模比系数通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量 土壤水分充足、地土壤水分充足、地面完全覆盖、生长面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的正常、高矮整齐的开阔（地块的长度开阔（地块的长度和宽度都大于和宽度都大于200m200m）矮草地（草）矮草地（草高高8-15cm8-15cm）上的腾）上的腾发量发量参照作物需水量参照作物需水量通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量通过计算参照作物需水量来计算实际作物需水量 计算参照作物需水量的方法有很多，最计算参照作物需水量的方法有很多，最著名的、应用最广泛的是著名的、应用最广泛的是PenmanPenman公式公式实际需水量的计算实际需水量的计算作物系数：随作作物系数：随作物不同，随生育物不同，随生育阶段不同阶段不同参照作物参照作物需水量需水量实际作物实际作物需水量需水量思考题：思考题：1 1、解释作物需水量、作物耗水量，有何区、解释作物需水量、作物耗水量，有何区别？别？2 2、解释作物需水关键期、作物需水系数、解释作物需水关键期、作物需水系数、作物水分利用效率；作物水分利用效率；3 3、作物需水量的估算方法有哪些？各有何、作物需水量的估算方法有哪些？各有何特点？特点？4 4、解释参照作物。、解释参照作物。学习提纲学习提纲第二部分：第二部分：灌溉制度的内涵及确定方法灌溉制度的内涵及确定方法水量平衡法确定旱作物的灌溉制度水量平衡法确定旱作物的灌溉制度 主主要要讲讲授授：充充分分灌灌水水条条件件下下灌灌溉溉制制度度的的确确定（定（重点）重点）（一）灌溉制度的定义（一）灌溉制度的定义灌灌溉溉制制度度：指指特特定定作作物物在在一一定定的的气气候候、土土壤壤、供供水水等等自自然然条条件件和和一一定定的的农农业业技技术术措措施施下下，为为了了获获得得高高产产或或高高效效，所所制制订订的的向向农农田田灌灌水水的的适适时时适适量量的的方方案案。包包括括作作物物播播种种前前(或或水水稻稻栽栽秧秧前前)及及全全生生育育期期内内的的灌灌水水次次数数，每每次次灌灌水水的的灌灌水水日日期、灌水定额以及灌溉定额。期、灌水定额以及灌溉定额。一、灌溉制度的内涵及确定方法一、灌溉制度的内涵及确定方法灌水定额：灌水定额：指一次灌水单位面积上的灌水量。指一次灌水单位面积上的灌水量。灌溉定额：灌溉定额：指作物全生育期各次灌水定额之和。指作物全生育期各次灌水定额之和。灌水定额及灌溉定额，单位：灌水定额及灌溉定额，单位：，m m3 3/hm/hm2 2。灌水次数：灌水次数：农作物在整个生育期中实施灌溉的次数。农作物在整个生育期中实施灌溉的次数。灌水灌水时间以作物生育期或年、月、日表示时间以作物生育期或年、月、日表示。灌灌溉溉制制度度随随作作物物种种类类、品品种种和和自自然然条条件件及及农业技术措施的不同而变化。农业技术措施的不同而变化。由由于于拟拟建建灌灌区区规规划划设设计计或或已已建建灌灌区区管管理理工工作作的的需需要要，灌灌溉溉制制度度一一般般都都需需在在灌灌水水季季节节前前加以确定，带有部分估算（预报）性质。加以确定，带有部分估算（预报）性质。一、灌溉制度的内涵及确定方法一、灌溉制度的内涵及确定方法 以作物需水规律和气象条件（特别是降以作物需水规律和气象条件（特别是降水）等作为主要依据，从当地具体条件出水）等作为主要依据，从当地具体条件出发，针对不同水文年份，拟定湿润年（频发，针对不同水文年份，拟定湿润年（频率为率为25%25%）、一般年（频率为）、一般年（频率为50%50%）和中等）和中等干旱年（频率为干旱年（频率为75%75%）及特旱年（频率为）及特旱年（频率为95%95%）四种类型的灌溉制度。）四种类型的灌溉制度。1 1）灌灌溉溉制制度度是是灌灌溉溉工工程程规规划划设设计计的的基基础础，是是已已建建成成灌灌区区编编制制和和执执行行用用水水计计划划，合合理理用用水的重要依据。水的重要依据。2 2）灌灌溉溉制制度度关关系系到到灌灌区区内内作作物物产产量量（效效益益）和和品品质质的的提提高高，及及灌灌区区水水土土资资源源的的充充分分利利用用和灌溉工程设施效益的发挥。和灌溉工程设施效益的发挥。（二）研究灌溉制度的意义（二）研究灌溉制度的意义一、灌溉制度的内涵及确定方法一、灌溉制度的内涵及确定方法1 1）根据群众丰产灌水经验确定）根据群众丰产灌水经验确定 经经过过多多年年的的实实践践、摸摸索索，各各地地群群众众都都积积累累了了不不少少确确定定灌灌溉溉制制度度的的经经验验与与方方法法。这这些些经经验验是是制制定定灌灌溉溉制制度度的的重重要要依依据据，应应成成为为制制定灌溉制度最宝贵的资料。定灌溉制度最宝贵的资料。（三）制定灌溉制度的方法（三）制定灌溉制度的方法 灌溉制度调查应根据设计要求的水文灌溉制度调查应根据设计要求的水文年份，仔细调查这些年份不同生育期的作年份，仔细调查这些年份不同生育期的作物田间耗水强度物田间耗水强度mm/dmm/d及灌水次数、灌水及灌水次数、灌水时间、灌水定额及灌溉定额，并由此确定时间、灌水定额及灌溉定额，并由此确定这些年份的灌溉制度。这些年份的灌溉制度。我国北方地区几种主要旱作物的灌溉制度我国北方地区几种主要旱作物的灌溉制度 调查调查 2 2）根据灌溉试验资料制定）根据灌溉试验资料制定 长期以来，我国各地的灌溉试验站长期以来，我国各地的灌溉试验站已进行了多年灌溉试验工作，积累了一已进行了多年灌溉试验工作，积累了一大批相关的试验观测资料，这些资料为大批相关的试验观测资料，这些资料为制定灌溉制度提供了重要的依据。制定灌溉制度提供了重要的依据。3 3）根据作物的生理、生态指标制定）根据作物的生理、生态指标制定 作物对水分的生理反应可从多方面反映作物对水分的生理反应可从多方面反映出来，利用作物各种水分生理特征和变化规出来，利用作物各种水分生理特征和变化规律作为灌溉的指标，能更合理地保证作物的律作为灌溉的指标，能更合理地保证作物的正常生长发育和它对水分的需要。正常生长发育和它对水分的需要。4 4）按水量平衡原理分析制定灌溉制度）按水量平衡原理分析制定灌溉制度 水水量量平平衡衡法法以以作作物物各各生生育育期期内内水水层层变变化化（水水田田）或或土土壤壤水水分分变变化化（旱旱田田）为为依依据据，从从对对作作物物充充分分供供水水的的观观点点出出发发，要要求求土土壤壤含含水水量量降降至至下下限限时时则则应应进进行行灌灌水水，以以保证作物充分供水。保证作物充分供水。不同之处：不同之处：水水稻稻不不同同生生育育阶阶段段需需在在田田面面维维持持一一定定深深度度的的水水层层，根根系系层层土土壤壤多多数数时时间间处处于于饱饱和和状状态态，应应考考虑稻田的深层渗漏问题（排水）；虑稻田的深层渗漏问题（排水）；确确定定水水稻稻灌灌溉溉制制度度时时，应应以以淹淹灌灌水水层层深深度度的的变化为依据。变化为依据。（一）原理：（一）原理：水量平衡原理确定灌溉制度水量平衡原理确定灌溉制度二二 、水量平衡法确定水稻的灌溉制度、水量平衡法确定水稻的灌溉制度我国水稻栽培主要采用育秧移栽方式我国水稻栽培主要采用育秧移栽方式稻田灌溉稻田灌溉秧田灌溉秧田灌溉本田灌溉本田灌溉泡田灌溉泡田灌溉生育期内灌溉生育期内灌溉根据灌区当地条件采用根据灌区当地条件采用先进的育秧方法确定先进的育秧方法确定（一）原理（一）原理二、水量平衡法确定水稻的灌溉制度 M M1 1：泡泡田田定定额额；h h0 0：插插秧秧时时田田面面所所需需水水层层深深度度（mmmm）；s s1 1：泡泡田田期期的的渗渗漏漏量量，即即开开始始泡泡田田到到插插秧秧期期间间的的总总渗渗漏漏量量(mm)(mm)；e e1 1：泡泡田田期期水水田田田田面面平平均均蒸蒸发发强强度度(mm/d),(mm/d),可可用用水水面面蒸蒸发发强强度度代代替替；t t1 1：泡泡田田期日数（期日数（d d）；）；P P1 1：泡田期内的降雨量。：泡田期内的降雨量。1、泡田定额、泡田定额 M1 M1=(h0+s1+e1 t1 P1)(mm)=0.667(h0+s1+e1t1P1)(m3/亩亩)在在水水稻稻生生育育期期任任何何一一个个时时段段（t t）内内，农农田田水水分的平衡关系可表示为：分的平衡关系可表示为：h h1 1 P P m mWCWCd d=h h2 22 2、生育期灌溉定额、生育期灌溉定额M M2 2h h1 1、h h2 2：时段始、末田面水层深度（：时段始、末田面水层深度（mmmm）时段内的排水量时段内的排水量水稻生育期内任一时段水稻生育期内任一时段农田水分变化图解法农田水分变化图解法如如果果时时段段初初的的农农田田水水分分处处于于适适宜宜水水层层(水水田田上上限限(h hmaxmax)，经经过过一一个个时时段段的的消消耗耗，田田面面水水层层降降到到适适宜宜水水层层的的下下限限(h hminmin)，这这时时如如果果没没有有降降雨雨则则需需进进行行灌灌溉溉，灌水定额即为：灌水定额即为：（一）农田水量平衡方程（一）农田水量平衡方程旱作物的生育期任一时段内，土壤计划湿润层（根系层）旱作物的生育期任一时段内，土壤计划湿润层（根系层）H H内内的水量平衡可表示为：的水量平衡可表示为：三、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度三、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度K K=ktkt，k k为为t t时时段段内内平平均均每每昼昼夜夜地地下下水水补补给给量量(mm(mm或或m m3 3/hm/hm2 2)；ETET=etet,e e为为t t时时段段内内平平均均每每昼昼夜夜的的作作物物田田间间需水量（需水量（mmmm或或m m3 3/hm/hm2 2）为为了了满满足足作作物物正正常常生生长长的的要要求求，土土壤壤计计划划湿湿润润层层内内的的土土壤壤含含水水量量（或或储储水水量量）必必须须经经常常保保持持在在一一定定的的范范围围之之内内，即即通通常常要要求求不不小小于于最最小小允允许许含含水水量量minmin（或或最最小小允允许许储储水水量量W Wminmin）和和不不大大于于最最大允许含水量大允许含水量maxmax（或最大允许储水量（或最大允许储水量W Wmaxmax）。）。（二）原理（二）原理 当当计计划划湿湿润润层层内内的的平平均均土土壤壤含含水水量量（或或储储水水量量）降降低低到到或或接接近近于于最最小小允允许许值值（minmin或或W Wminmin）时时，即即需需进进行行灌灌溉溉，以以补补充充土土壤壤水水分分，维维持持作物的正常生长。作物的正常生长。例例如如某某时时段段内内没没有有灌灌溉溉也也没没有有降降雨雨，土土壤壤计计划划湿湿润润层层也也无无变变化化，随随着着时时间间的的推推移移，土土壤壤储储水水量量将将降至下限，其水量平衡方程可写为：降至下限，其水量平衡方程可写为：（二）原理（二）原理土壤计划湿润层土壤计划湿润层(H)内储水量变化内储水量变化 判断是否需要灌判断是否需要灌时段末的灌水定额（时段末的灌水定额（m3hm2或或mm）则为（注意单则为（注意单位换算位换算）:（二）原理（大白话！）（二）原理（大白话！）什么时候灌什么时候灌 灌多少灌多少比较比较0（W0）与）与 min（Wmin）土土壤壤计计划划湿湿润润层层深深度度：实实施施灌灌水水时时计计划划调调节节、控制土壤水分状况的土层深度。控制土壤水分状况的土层深度。一一般般可可取取为为作作物物的的主主要要根根系系活活动动层层，需需根根据据当当地地实实际际情情况况确确定定。与与作作物物种种类类、品品种种、生生育育阶阶段段、土土壤壤性性质质以以及及地地下下水水埋埋深深等等因因素素有有关关。对对某一特定作物其深度随作物的生长而增加。某一特定作物其深度随作物的生长而增加。1 1、土壤计划湿润层深度、土壤计划湿润层深度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度 1 1、土壤计划湿润层深度、土壤计划湿润层深度土壤适宜含水量：土壤适宜含水量：最适宜作物生长的含水量，介于最适宜作物生长的含水量，介于maxmax与与minmin之间。之间。冬小麦、棉花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量冬小麦、棉花和玉米各生育阶段要求的土壤适宜含水量2 2、土壤适宜含水量及上、下限的确定、土壤适宜含水量及上、下限的确定土壤含水量应满足以下两个条件：土壤含水量应满足以下两个条件：1 1）既既不不产产生生深深层层渗渗漏漏，又又要要满满足足作作物物对对土土壤壤空空气含量的要求，故气含量的要求，故一般可取为田间持水量一般可取为田间持水量。2 2）土土壤壤含含水水量量的的下下限限土土壤壤允允许许最最小小含含水水率率 minmin 应应大大于于凋凋萎萎系系数数，以以作作物物生生长长不不受受抑抑制制为为准准，一一般般以以占占田田间间持持水水量量的的百百分分数数计计。根根据据经经验验取取60%60%左左右右的的田田间间持持水水量量（毛毛管管断断裂裂点点）比比较较适适宜。宜。（1 1）设计降水量）设计降水量 对对当当地地多多年年降降水水资资料料进进行行频频率率分分析析，按按25%25%、50%50%、75%75%的的降降水水保保证证率率（指指多多年年期期间间降降水水量量能能够够得得到到充充分分满满足足的的机机率率，与与 灌灌溉溉设设计计保保证证率率 类类似似）选选定定三三个个降降水水典典型型年年，根根据据典典型型年年中中的的降降水水量量、降降水水分分布布情情况况，设设计计不不同同保保证证率率条条件件下下的的降降水水量量及其出现的时间。及其出现的时间。3 3、有效降水量、有效降水量P P0 0（1 1）选择降水典型年的方法有三种：）选择降水典型年的方法有三种：a a）按按年年降降水水的的频频率率选选择择典典型型年年。因因降降水水量量在在年年内内分分布布不不均均，尤尤其其是是在在灌灌溉溉季季节节内内降降水水变差大的地区，雨情往往会不符合设计要求。变差大的地区，雨情往往会不符合设计要求。3 3、有效降水量、有效降水量P P0 0b)b)按按作物生长时期降水量的频率作物生长时期降水量的频率选择典型年。选择典型年。如果灌区主要作物的生长期大致相同时，用此如果灌区主要作物的生长期大致相同时，用此法可得到满意的结果。法可得到满意的结果。c)c)按按年降水的变化特征分阶段年降水的变化特征分阶段选择典型年，例选择典型年，例如可以按干、湿季分别统计计算降水量发生的如可以按干、湿季分别统计计算降水量发生的频率。频率。P0=P-P径径-P渗渗（2 2）有效降水量的计算）有效降水量的计算有有效效降降水水：能能被被田田间间作作物物有有效效利利用用的的当当地地降降水水。一一般般认认为为小小于于2mm2mm（亦亦有有认认为为小小于于5mm5mm）的的降降水水对对作作物物无无实实际际意意义义，为为无无效效降降水水；降降水水过过大大将将产产生生径径流流和和深深层层渗渗漏漏，此此两两者者也也为为无无效效降降水水。因此，有效降水量一般采用如下公式计算：因此，有效降水量一般采用如下公式计算：3 3、有效降水量、有效降水量P P0 0（2 2）有效降水量的计算）有效降水量的计算生生产产实实践践中中通通常常采采用用下下列列简简化化方方法法求求取取P P0 0：P P0 0=PP 式式中中：为为降降水水有有效效利利用用系系数数，其其值值与与降降水水量量、降降水水强强度度、降降水水延延续续时时间间、土土壤壤性性质质、作作物物生生长长状状况况、地地面面坡坡度度及及覆覆盖盖情情况况以以及及计计划划湿湿润润层层深深度度等因素有关，应根据具体条件通过实验确定。等因素有关，应根据具体条件通过实验确定。3 3、有效降水量、有效降水量P0P0 地地下下水水补补给给量量：地地下下水水借借毛毛细细管管作作用用上上升升至至作物根系活动层内而被作物利用的水量。作物根系活动层内而被作物利用的水量。其其大大小小与与地地下下水水埋埋藏藏深深度度、土土壤壤性性质质、作作物物种种类类、作作物物需需水水强强度度、气气象象条条件件、根根系系层层土土壤壤含含水水量量等等有有关关。地地下下水水位位越越接接近近根根系系活活动动层层，毛毛管管作用越强，地下水补给量也越多。作用越强，地下水补给量也越多。4 4、地下水补给量、地下水补给量 一一般般要要通通过过田田间间试试验验来来确确定定地地下下水水对对农农田田的的补补给给强强度度。地地下下水水（或或下下部部土土层层）对对根根系系层层的的补补给给可可在在实实测测两两层层间间土土壤壤含含水水量量（或或基基质质势势）变变化化趋趋势势的的基基础础上上，通通过过计计算算土土壤壤水水分分通通量量获获得得 。作物生育期内计划湿润层的深度是不断变化作物生育期内计划湿润层的深度是不断变化的。若计算时段内计划湿润层深度无变化，则的。若计算时段内计划湿润层深度无变化，则W WT T 项可设定为零；若时段内计划湿润层变化较大，项可设定为零；若时段内计划湿润层变化较大，由于计划湿润层的增加，将增加部分有效水量，由于计划湿润层的增加，将增加部分有效水量，此时，此时，W WT T可近似按下式计算：可近似按下式计算：5 5、计划土壤湿润层增加而增加的可利用水量、计划土壤湿润层增加而增加的可利用水量 播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须的土壤含水量或储水于土壤中以供作物苗所必须的土壤含水量或储水于土壤中以供作物生育后期之用。播前灌水往往只进行一次。一般生育后期之用。播前灌水往往只进行一次。一般可按下式计算：可按下式计算：（四）旱作物播前的灌水定额（四）旱作物播前的灌水定额(M M1 1)的确定的确定在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤为：骤为：1)1)根根据据各各旬旬的的计计划划湿湿润润层层深深度度H H 和和作作物物所所要要求求的的计计划划湿湿润润层层内内土土壤壤含含水水量量的的上上限限和和下下限限，求求出出H H 土层内允许储水量上限土层内允许储水量上限W Wmaxmax及下限及下限W Wminmin，绘于图上。，绘于图上。（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度2)2)绘制作物田间需水量绘制作物田间需水量(ETET)累积曲线，由于计划累积曲线，由于计划湿润层加大而获得的水量湿润层加大而获得的水量(WTWT）累积曲线、地下水）累积曲线、地下水补给量补给量(K K)累积曲线以及净耗水量累积曲线以及净耗水量(ETETWTWTK K)曲曲线。线。3)3)根据设计年雨量求出渗入土壤的降雨量根据设计年雨量求出渗入土壤的降雨量P P0 0，逐，逐时段绘于图上。时段绘于图上。4)4)自自作作物物生生长长初初期期土土壤壤计计划划湿湿润润层层储储水水量量W W0 0,逐逐旬旬减减去去(ETET-W WT T-K K)值值，即即至至A A点点引引直直线线平平行行于于(ETET-W WT T-K K)曲曲线线，当当遇遇有有降降雨雨时时再再加加上上降降雨雨入入渗渗量量P P0 0，即得计划湿润土层实际储水量，即得计划湿润土层实际储水量 (W W)曲线。曲线。5)5)当当W W曲曲线线接接近近于于WminWmin时时，即即进进行行灌灌水水。灌灌水水定定额额的的大大小小要要适适当当，不不应应使使灌灌水水后后土土壤壤储储水水量量大大于于WmaxWmax，也也不不宜宜给给灌灌水水技技术术的的实实施施造造成成困困难难。灌灌水水定额值也象降雨入渗量一样加在定额值也象降雨入渗量一样加在W W曲线上。曲线上。6)6)如如此此继继续续进进行行，即即可可得得到到全全生生育育期期的的各各次次灌灌水水定额、灌水时间和灌水次数。定额、灌水时间和灌水次数。7)7)生生育育期期灌灌溉溉定定额额M M2 2=m m，m m为为各各次次灌灌水水定定额额。根根据据上上述述原原理理，也也可可列列表表计计算算，计计算算时时段段采采用用一一旬旬或五天。计算也十分简便。或五天。计算也十分简便。把播前灌水定额加上生育期灌溉定额，即得旱作把播前灌水定额加上生育期灌溉定额，即得旱作物的总灌溉定额物的总灌溉定额M M，即：，即：M M M1+M2M1+M2 按水量平衡方法估灌溉制度，如果作物耗水量和按水量平衡方法估灌溉制度，如果作物耗水量和降雨量资料比较精确，其计算结果比较接近实际情况。降雨量资料比较精确，其计算结果比较接近实际情况。对于比较大的灌区，由于自然地理条件差别较大，应对于比较大的灌区，由于自然地理条件差别较大，应分区制定灌溉制度，并与前面调查和试验结果相互核分区制定灌溉制度，并与前面调查和试验结果相互核对，以求比较切合实际。对，以求比较切合实际。思 考 题1、试述作物灌溉制度的内容和确定方法?2、试述旱作区水量平衡方程中各要素的含义及用图解法确定旱作物灌溉制度的步骤?3、某一时段灌水定额如何计算？第三节 灌溉用水量 灌溉用水量灌溉用水量：指灌溉地需从水源取用的水量。影响因素影响因素：灌溉面积、作物的种植情况、土壤、水 文地质和气象条件等，灌溉用水量的大小直接 影响着灌溉工程的规模。一、设计典型年的确定一、设计典型年的确定 农作物所消耗的水量主要来自灌溉，降雨和地下水每年灌溉用水量与降雨量有关。1、设计典型年：由于降雨量在年际之间变化很大，各年的灌溉用水量差异很大。因此，需确定一个特殊的水文年份，作为规划设计的依据。2、设计典型年的灌溉制度根据：设计典型年的的气象资料计算出来的灌溉制度称为设计灌溉制度，相应的灌溉用水量称为“设计灌溉用水量”。利用频率分析法，确定不同干旱程度的典型年份，中等年（降雨频率为50），中等干旱年（75），干旱年（8590）。1、灌水定额计算法（直接推算法）灌区种有多种作物，多次灌溉，那末：对于任何一种作物的某一次灌水：W净mA 二、计算典型年灌溉用水量及用水过程线。二、计算典型年灌溉用水量及用水