农田水利学第二章3.ppt

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1、徐徐 英英第二章 作物需水量和灌溉用水量1内容提要兴建灌溉工程（渠道、管道、水闸、泵站、水库等）确定灌溉用水量和灌溉用水流量（或灌水率）确定作物灌溉制度计算作物需水量2第二节第二节 作物的灌溉制度作物的灌溉制度第二章 作物需水量和灌溉用水量3三、旱作物的灌溉制度三、旱作物的灌溉制度播前播前总灌溉总灌溉定额定额生育期灌溉定额生育期灌溉定额播前灌水定额播前灌水定额生育期生育期4（一）播前灌水定额（一）播前灌水定额1.1.播前灌水的作用：为保证种子发芽、出苗或为播前灌水的作用：为保证种子发芽、出苗或为生育期储水生育期储水 2.2.计算：计算：H计划湿润层深，一般计划湿润层深，一般H=0.30.4m；

2、n孔隙度，孔隙度，%；max灌后应达到的含水率（占孔隙体积灌后应达到的含水率（占孔隙体积%）0灌前土壤初始含水率（占孔隙体积灌前土壤初始含水率（占孔隙体积%）计划湿润层深：旱作进行灌溉计划湿润层深：旱作进行灌溉时，计划调节控制土壤水分状时，计划调节控制土壤水分状况况 的土层深度。的土层深度。三、旱作物的灌溉制度三、旱作物的灌溉制度5（二）生育期灌溉制度（二）生育期灌溉制度1 1水量平衡方程水量平衡方程某时段水量耗损：某时段水量耗损：腾发量腾发量ET、深层渗漏量、深层渗漏量S、排水量、排水量d水量补给：水量补给：降雨量降雨量P、灌溉水量、灌溉水量m、地下水补给、地下水补给量量K、因计划湿润层增加

3、而增加的、因计划湿润层增加而增加的水量水量WT 三、旱作物的灌溉制度三、旱作物的灌溉制度6（二）生育期灌溉制度（二）生育期灌溉制度1 1水量平衡方程水量平衡方程 设：设：WW1时段初计划湿润层储水量时段初计划湿润层储水量 W2时段末计划湿润层储水量时段末计划湿润层储水量 则：则：或或三、旱作物的灌溉制度三、旱作物的灌溉制度注意：式中各变量单位均为m3/亩7（二）生育期灌溉制度（二）生育期灌溉制度2.拟定旱作物灌溉制度所需基本资料拟定旱作物灌溉制度所需基本资料作物总需水量作物总需水量ET及各生育期需水量及各生育期需水量ETi土壤计划湿润层深度土壤计划湿润层深度 H 据试验确定据试验确定；播种时土

4、壤储水量播种时土壤储水量W0 调查总结或取生育初期允许储水量上下限均值调查总结或取生育初期允许储水量上下限均值或田间持水量的或田间持水量的80%85%时的储水量；时的储水量；三、旱作物的灌溉制度81 1拟定旱作物灌溉制度所需基本资料拟定旱作物灌溉制度所需基本资料土壤适宜含水量土壤适宜含水量及允许最大、最小含水量及允许最大、最小含水量允许含水率：允许含水率：降雨入渗量降雨入渗量P0（或有效降雨量（或有效降雨量P有效有效）三、旱作物的灌溉制度三、旱作物的灌溉制度降雨入渗系数降雨入渗系数径流系数，径流系数，降雨有效利用系数降雨有效利用系数91 1拟定旱作物灌溉制度所需基本资料拟定旱作物灌溉制度所需基

5、本资料地下水补给量地下水补给量K根据当地或类似地区的试验或调查资料估算根据当地或类似地区的试验或调查资料估算由于计划湿润层增加而增加的水量由于计划湿润层增加而增加的水量WT三、旱作物的灌溉制度一般：一般：10（二）生育期灌溉制度（二）生育期灌溉制度2.2.计算灌溉制度的原理计算灌溉制度的原理 （1 1）计算各时段灌水上下限及田间持水率时的）计算各时段灌水上下限及田间持水率时的WW田田三、旱作物的灌溉制度若若:一般一般则：则：11（二）生育期灌溉制度（二）生育期灌溉制度2.2.计算灌溉制度的原理计算灌溉制度的原理 （2 2）推算灌溉制度）推算灌溉制度 逐旬（逐旬（5 5日）列表或图解计算。日）列

6、表或图解计算。先设无灌溉、无渗漏，计算时段末含水量：先设无灌溉、无渗漏，计算时段末含水量：W2=W1+WT+P0+KET三、旱作物的灌溉制度122计算原理如果如果 ，则则m=0；S=0 ，则则m=WmaxW2 (注注:m取取20，25，30，35m3/亩等）亩等）灌水后灌水后W2=W2+m ，则，则S=W2W田田 渗漏后渗漏后 W2=W田田如果如果如果如果13基本资料：基本资料：1.土壤。灌区土壤为粘壤土，经测定土壤。灌区土壤为粘壤土，经测定080cm土层内的干密度为土层内的干密度为干土干土=1460kg/m3，孔隙率，孔隙率为为n=44.7%，田间持水率为，田间持水率为田田=24.1%（占（

7、占干土重的干土重的%）。）。2.水文地质。灌区地下水埋深多在水文地质。灌区地下水埋深多在4.55.3之之间，地下水出流通畅，地下水补给量可忽间，地下水出流通畅，地下水补给量可忽略不计。略不计。例例用列表法制定陕西渭北旱塬某用列表法制定陕西渭北旱塬某灌区棉花的灌溉制度灌区棉花的灌溉制度14设计所需基本资料：设计所需基本资料：3.气象。早霜气象。早霜10月中旬，晚霜月中旬，晚霜4月中旬，无霜月中旬，无霜期期177天。灌溉设计保证率采用天。灌溉设计保证率采用P=75%，经，经频率计算，选定设计典型年为频率计算，选定设计典型年为1984年，该年，该年棉花生长期的降雨量如年棉花生长期的降雨量如表表2所示

8、，所示，降雨有降雨有效利用系数采用效利用系数采用0.8。例例用列表法设计中等干旱年早稻灌溉制度用列表法设计中等干旱年早稻灌溉制度旱作物灌溉制度制订举例说明旱作物灌溉制度制订举例说明15设计所需基本资料：设计所需基本资料：4.作物。典型年（作物。典型年（P=75%）计划棉籽产量）计划棉籽产量150kg/亩，农业技术能满足丰产要求。亩，农业技术能满足丰产要求。据试验分析，需水系数据试验分析，需水系数K=3m3/kg，各生，各生育阶段的需水量模比系数育阶段的需水量模比系数Ki与计划湿润与计划湿润层深度如层深度如表表3所示。允许最大、最小含所示。允许最大、最小含水率分别为水率分别为 田田和和60%60

9、%田田。例用列表法设计中等干旱年早稻灌溉制度旱作物灌溉制度制订举例说明旱作物灌溉制度制订举例说明16设计所需基本资料：设计所需基本资料：5.当地群众灌水经验。中等干旱年一般灌当地群众灌水经验。中等干旱年一般灌水水34次，灌水时间一般为现蕾期、开花次，灌水时间一般为现蕾期、开花期、结铃初和吐絮初，灌水定额期、结铃初和吐絮初，灌水定额4050m3/亩。播前灌水定额亩。播前灌水定额80m3/亩，使亩，使播种前播种前0.4m土层内的含水率保持在土层内的含水率保持在0.9 田田，0.4m0.4m以下土层中的含水率保持在以下土层中的含水率保持在 田田。例用列表法设计中等干旱年早稻灌溉制度旱作物灌溉制度制订

10、举例说明旱作物灌溉制度制订举例说明171.收集基本资料；收集基本资料；2.计算计算各生育阶段计划湿润层内允许的最大、各生育阶段计划湿润层内允许的最大、最小储水量及初始土壤储水量最小储水量及初始土壤储水量：旱作物灌溉制度制订举例说明旱作物灌溉制度制订举例说明计算步骤184.计算各次降雨的入渗雨量及时段入渗雨量：计算各次降雨的入渗雨量及时段入渗雨量：5.计算因计划湿润层增加而增加的含水量计算因计划湿润层增加而增加的含水量WT6.计算各时段地下水补给量：计算各时段地下水补给量：旱作物灌溉制度制订举例说明旱作物灌溉制度制订举例说明计算步骤197.计算生育期和计算生育期和各时段田间需水量各时段田间需水量

11、8.按计算原理逐视段推算，如表按计算原理逐视段推算，如表5。旱作物灌溉制度制订举例说明旱作物灌溉制度制订举例说明计算步骤时段时段tj内：内：（结果见表（结果见表4 4）20表表5 5 棉花生育期灌溉制度计算表（单位：棉花生育期灌溉制度计算表（单位：m m3 3/亩）亩）W来来-ETW来来115.68525/64036.730.611.717.811.711.706.148.448.4112.3115.684.5140.80.621/630/61/710/7现现蕾蕾99.290.199105.9108.2112.36.59.18.96.92.34.14.72.120.118.113.515.30

12、000004.72.120.118.113.515.311.211.211.211.211.211.2105.799.290.199105.9108.270.4117.30.521/430/41/510/511/520/51/610/611/620/6幼幼苗苗Wt灌灌水水时时间间m-+小小计计WTP0ETW0WminWmaxH起止起止日期日期生生育育阶阶段段链接表链接表3 3链接表链接表2 221表表5 5 棉花生育期灌溉制度计算表（单位：棉花生育期灌溉制度计算表（单位：m m3 3/亩）亩）W来来-ETW来来160152.4297.670.2227.445021/410/10总总计计152.

13、7166.6161.2135.4113.325/84026.25.425.822.113.94.945.025.65.28.94.74.74.74.74.60.240.320.90.54.331.131.1313131138.9152.7166.6161.2135.4112.7187.80.821/831/81/910/911/920/921/930/91/1010/10吐吐絮絮110.5117.1148.3138.915/75/8404014.58.89.46.618.239.323.923.35.85.85.95.912.433.518.017.432.732.732.732.785110

14、.5117.1148.398.6164.30.711/720/721/731/71/810/811/820/8花花铃铃Wt灌灌水水时时间间m-+小小计计WTP0ETW0WminWmaxH起止起止日期日期生生育育阶阶段段229.9.校核（校核各生育阶段及全生育期计算校核（校核各生育阶段及全生育期计算结果）。如全生育期：结果）。如全生育期：所以计算无误。所以计算无误。旱作灌溉制度制订举例说明旱作灌溉制度制订举例说明计算步骤计算步骤23旱作灌溉制度制订举例说明旱作灌溉制度制订举例说明10.统计棉花灌溉制度（见统计棉花灌溉制度（见表表6）。）。所以总灌溉定额为：所以总灌溉定额为：计算步骤计算步骤思考：

15、思考：已知已知Wmin,Wmax,W田田，需水强度为，需水强度为e(m3/亩亩)/d，每天地下水补给量为，每天地下水补给量为k(m3/亩亩)/d,计划湿润层深近似不变，若当前测得土计划湿润层深近似不变，若当前测得土壤含水量为壤含水量为W（m3/亩亩)，则若无降雨，求自，则若无降雨，求自当日过多少天必须灌水？当日过多少天必须灌水？24 非充分灌溉：在作物生育期部分地按作物生非充分灌溉：在作物生育期部分地按作物生长需要水量实施灌溉的方式。长需要水量实施灌溉的方式。（一）作物（一）作物-水分生产函数：在作物生长发育水分生产函数：在作物生长发育过程中，投入水量与作物产量之间的数量过程中，投入水量与作物

16、产量之间的数量关系。关系。（二）非充分灌溉的基本原理（二）非充分灌溉的基本原理四、非充分条件下的灌溉制度四、非充分条件下的灌溉制度25（三）作物非充分灌溉制度设计：（三）作物非充分灌溉制度设计：旱作物的依据：降低适宜土壤含水率的旱作物的依据：降低适宜土壤含水率的下限指标。下限指标。水稻的依据：控制水稻田的土壤水分。水稻的依据：控制水稻田的土壤水分。如：控制灌溉、薄露灌溉、水稻如：控制灌溉、薄露灌溉、水稻“薄浅薄浅湿晒湿晒”灌溉、水稻旱作等灌溉、水稻旱作等四、非充分条件下的灌溉制度四、非充分条件下的灌溉制度26总结兴建灌溉工程（渠道、管道、水闸、泵站、水库等）确定灌溉用水量和灌溉用水流量（或灌水

17、率）确定各种作物灌溉制度多年灌溉用水量分区大型灌区分年27结 束28生育期日期作物系数播种分蘖分蘖返青返青拔节10.711.411.53.83.94.81.081.080.631.450.880.701.900.771.07全生育期10.76.100.730.860.91产量（kg/亩）427666690河北省临西站冬小麦不同生育阶段及不同产量作物系数29W渗W水层W饱W蒸W雨地面30水稻生育期中任一时期水田水分变化图解法31冬小麦等作物土壤计划湿润层深度冬小麦等作物土壤计划湿润层深度冬小麦棉花棉花生育阶段生育阶段计划湿润层深计划湿润层深(cm)生育阶段生育阶段计划湿润层深计划湿润层深(cm)

18、出苗出苗三叶三叶分蘖分蘖拔节拔节抽穗抽穗开花开花成熟成熟304030404050506050806010060100幼苗幼苗现蕾现蕾开花开花吐絮吐絮304040606080608032冬小麦等作物土壤适宜含水率冬小麦冬小麦棉花棉花生育生育阶段阶段土壤适宜含水量土壤适宜含水量(以田间持水率以田间持水率%计计)生育阶生育阶段段土壤适宜含水量土壤适宜含水量(以田间持水率以田间持水率%计计)出苗出苗三叶三叶分蘖分蘖拔节拔节抽穗抽穗开花开花成熟成熟4560456045604560607560756075幼苗幼苗现蕾现蕾开花开花吐絮吐絮557060707080507033山东省棉花生育期地下水补给量山东省

19、棉花生育期地下水补给量生育阶段生育阶段 天数天数地下水埋深地下水埋深(m)备注备注1.52.02.53.0出苗出苗幼苗幼苗现蕾现蕾花铃花铃吐絮吐絮24412066504657651155291013356010513524901140301052251500660153030345465全剖全剖面内面内为轻为轻壤土壤土全生育期全生育期 20166303930253596034表表1 降雨入渗系数降雨入渗系数降雨量（降雨量（mm）降雨入渗系数降雨入渗系数 5001.00.80.70.835H1H2mdETPKSWT返回第返回第6 6页页返回第返回第7 7页页36旱作灌溉制度制订举例说明旱作灌溉制

20、度制订举例说明表表2 2 设计年棉花生育期降水量设计年棉花生育期降水量链接表5月份月份45678910上旬上旬中旬中旬下旬下旬00.28.94.037.733.925.328.7011.423.262.833.832.60.475.639.20.98.00.36.037旱作灌溉制度制订举例说明旱作灌溉制度制订举例说明表表3 3 棉花各生育阶段计划湿润层深棉花各生育阶段计划湿润层深度及作物需水模系数度及作物需水模系数链接表5生育阶段生育阶段幼苗幼苗现蕾现蕾花铃花铃吐絮吐絮起止日期起止日期（日（日/月）月）21/420/621/610/711/720/821/810/10需水模系数需水模系数0.1

21、4930.21490.2910.34475计划湿润层计划湿润层深度深度(m)0.50.60.70.838表表6 棉花灌溉制度表棉花灌溉制度表生育生育阶段阶段灌水灌水次序次序灌水灌水日期日期灌水定额灌水定额（m m3 3/亩）亩）总灌溉定额总灌溉定额（m m3 3/亩）亩）播种前播种前现蕾期现蕾期花铃期花铃期花铃期花铃期吐絮期吐絮期1234510/425/615/75/825/8804040404024039表表4 4 棉花日平均需水量计算表棉花日平均需水量计算表3.1155.10.344755021/810/10吐絮吐絮450130.9596.767.2阶段需水量阶段需水量（m3/亩）亩）170402060天数天数10.2910.21490.1493需水模系数需水模系数21/410/1011/720/821/610/721/420/6起止日期起止日期（日（日/月）月）2.653.274.841.12日平均需水日平均需水量（量（m3/亩）亩）全生全生育期育期花铃花铃现蕾现蕾幼苗幼苗生育阶段生育阶段链接表540