第二章作物需水量和灌溉用水量

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1、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第一节 作物需水量作物需水量 2021/6/71一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素第一节第一节 作物需水量作物需水量 1 1作物需水量作物需水量农田水分消农田水分消耗的途径耗的途径植株蒸腾植株蒸腾棵间蒸发棵间蒸发深层渗漏深层渗漏 或田间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植株蒸腾：植株蒸腾：作物将根系从土壤中吸收的水分，通过叶片的气孔蒸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。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

2、发。深层渗漏：深层渗漏：旱地中由于降雨量或灌溉水量太多，使土壤水分超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，向根系吸水层以下土层渗漏的现象过了田间持水量，向根系吸水层以下土层渗漏的现象。2021/6/72第一节 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1 1作物需水量作物需水量v作物需水量作物需水量：生长在大面积上的无病虫害作物，：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境中能土壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境中能取得高产取得高产 潜力的条件下为满足潜力的条件下为满足植株蒸腾植株蒸腾、棵间棵间蒸发蒸发、组成植株体组成植株体

3、所需要的水量。所需要的水量。2021/6/73 在实际中由于组成植株体的水分只占总需水量在实际中由于组成植株体的水分只占总需水量中很微小的一部分中很微小的一部分( (一般小于一般小于1%)1%)，而且这一小部，而且这一小部分的影响因素较复杂，难于准确计算，故人们均分的影响因素较复杂，难于准确计算，故人们均将此部分忽略不计，将此部分忽略不计，即认为作物需水量就等于植即认为作物需水量就等于植株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的“蒸发蒸蒸发蒸腾量腾量” ，气象学、水文学和地理学中称为，气象学、水文学和地理学中称为“蒸散蒸散量量”或或“农田总蒸发量农田总蒸发量”，国内也

4、有人称之为，国内也有人称之为“腾发量腾发量”。 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量第一节 作物需水量 2021/6/74一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素1 1作物需水量作物需水量E作物耗水量作物耗水量，简称耗水量：，简称耗水量：就某一地区而言，指具就某一地区而言，指具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。第一节 作物需水量 需水量需水量是一个理论值，又称为是一个理论值，又称为潜在蒸散量（或潜在潜在蒸散量（或潜在腾发量）腾发量），而，而耗水量耗水量是一个实际值，又称实际蒸散量。是一个实际值，

5、又称实际蒸散量。需水量与耗水量的单位一样，常以需水量与耗水量的单位一样，常以 m3 亩亩-1 或或 mm 水水层表示。层表示。2021/6/75第一节 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1 1作物需水量作物需水量作物需水量包含作物需水量包含生理生理和和生态需水生态需水两个方面。两个方面。u 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实际际上上是是作物生理需水的一部分。作物生理需水的一部分。u 作作物物生生态态需需水水：指指生生育育过过程程中中，

6、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即属属于于作作物的生态需水。物的生态需水。2021/6/76第一节 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1 1作物需水量作物需水量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：随着作物的生长和叶随着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，当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大较小，当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出

7、现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。下降。v每种作物都有需水高峰期，每种作物都有需水高峰期，需水高峰期一般处于作物生长需水高峰期一般处于作物生长旺盛阶段，旺盛阶段，如冬小麦有两个需水高峰期，第一个高峰在分蘖如冬小麦有两个需水高峰期，第一个高峰在分蘖期，第二高峰在开花至乳熟期；大豆的需水高峰在开花结荚期，第二高峰在开花至乳熟期；大豆的需水高峰在开花结荚期；谷子的需水高峰为开花期；谷子的需水高峰为开花乳熟期；玉米为抽雄乳熟期；玉米为抽雄乳熟期。乳熟期。 2021/6/77第一节 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1

8、 1作物需水量作物需水量各种作物需水临界期不完全相同，但大多数出现在从各种作物需水临界期不完全相同，但大多数出现在从营营养生长养生长向向生殖生长生殖生长的过渡阶段，例如小麦在拔节至抽穗期，的过渡阶段，例如小麦在拔节至抽穗期，棉花在开花至结铃期，玉米在抽雄至乳熟期，水稻为孕穗棉花在开花至结铃期，玉米在抽雄至乳熟期，水稻为孕穗至扬花期等，在作物需水临界期缺水，会对产量产生很大至扬花期等，在作物需水临界期缺水，会对产量产生很大影响。影响。E作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物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水最敏感、缺水对产量影响最整个生育期中通常把对缺

9、水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为大的时期称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。2021/6/78第一节 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1 1作物需水量作物需水量v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1kg小麦）的需小麦）的需水量（水量（mm kg-1）。）。v作物水分利用效率：作物水分利用效率：作物作物每消耗单位水量每消耗单位水量所能生产的产所能生产的产量量(kg/mm或或kg/m3），常表示为），常表示为:WUE(water use efficiency)。 2021/6/79第一节 作物需水量 一、作物

10、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 作物需水规律随作物种类、品种、土壤、气候、生产力水平作物需水规律随作物种类、品种、土壤、气候、生产力水平等诸多因素而变化，应结合各地情况来探索作物需水规律。等诸多因素而变化，应结合各地情况来探索作物需水规律。（1）作物因素）作物因素 E 不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小麦、玉不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小麦、玉 米、水稻而言，水稻小麦玉米；米、水稻而言，水稻小麦玉米；E 不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品种需水量小；不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品种需水量小；E 不同

11、生育阶段需水量不同；不同生育阶段需水量不同；E 不同长势的作物需水量不同。不同长势的作物需水量不同。2021/6/710第一节 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 (2)气象因素气象因素气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅影响气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅影响蒸腾速率蒸腾速率，也直接，也直接影响作物的生长发育影响作物的生长发育。气象因素。气象因素对作物需水量的影响，往往是对作物需水量的影响，往往是几个因素同时作用几个因素同时作用，很难将各个因素的影响一一分开。很难将各个因素的影响一一分开。当气温高

12、、日照时数多、相对湿度小时，需水量会增当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量会增加。加。2021/6/711第一节 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 (3)土壤因素土壤因素 影响作物需水量的土壤因素主要有影响作物需水量的土壤因素主要有质地质地、含水量含水量、颜色颜色、有机质含量有机质含量、养分状况养分状况等。等。 砂土持水力弱，蒸发较快，因此，在砂土上的作物需水量砂土持水力弱，蒸发较快，因此，在砂土上的作物需水量就大。就大。 就土壤颜色而言，黑褐色土壤吸热较多，其蒸发较大，就土壤颜色而言，黑褐色土壤吸热较多，

13、其蒸发较大，而颜色较浅的黄白色土壤反射较强，相对蒸发较少。而颜色较浅的黄白色土壤反射较强，相对蒸发较少。 土壤含水量较高时，蒸发强烈，作物需水量较大；相反，土壤含水量较高时，蒸发强烈，作物需水量较大；相反，土壤含水量较低时，作物需水量较少土壤含水量较低时，作物需水量较少。2021/6/712第一节 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 由于上述各种因素的影响，因此，在生产实际由于上述各种因素的影响，因此，在生产实际中，必须因时、因地、因作物、因气候等各种自然中，必须因时、因地、因作物、因气候等各种自然与人为条件确定作

14、物的需水量，以利于指导生产。与人为条件确定作物的需水量，以利于指导生产。作物需水量是农业用水的作物需水量是农业用水的主要组成部分主要组成部分，也是整个，也是整个国民经济中消耗水分的最主要部分。它是水资源合国民经济中消耗水分的最主要部分。它是水资源合理开发、利用所必需的重要资料，同时也是农田水理开发、利用所必需的重要资料，同时也是农田水利工程规划、设计、管理的基本依据。利工程规划、设计、管理的基本依据。2021/6/713第一节 作物需水量 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水面蒸发量法（蒸发皿法或水面蒸发量法（蒸发皿法或 值法）值法）： 水面蒸发量与作物需水量之间

15、存在一定程度的相关水面蒸发量与作物需水量之间存在一定程度的相关关系，因此可用水面蒸发量这一参数来计算作物需水量：关系，因此可用水面蒸发量这一参数来计算作物需水量： ETc =E0 或或 ETc = aE0 b 式中：式中：ETc - 作物需水量（作物需水量（mm）；）；E0 表示与表示与ETc同时段的水面蒸发量（同时段的水面蒸发量（mm），采用蒸发皿或蒸发器的），采用蒸发皿或蒸发器的测定值。测定值。2021/6/714第一节 作物需水量 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（蒸发皿法或水面蒸发量法（蒸发皿法或 值法）值法）：需需水水系系数数或或蒸蒸发

16、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= = 0.90.91.31.3，旱旱作作的的= = 0.30.30.70.7。 作作物物全全生生育育期期内内各各生生长长阶阶段段的的值值是是各各不不相相同同的的，其其最最大大值值出出现现在在作作物物生生长长旺旺期期，而而发发芽芽出出苗苗期期则则最最小小，所所以以在在分阶段计算作物需水量时，各阶段应分别选取分阶段计算作物需水量时，各阶段应分别选取不同的不同的值值。 一般水稻用一般水稻用 值法比旱作物用此法好。值法比旱作物用此法好。2021/6/715（一）直接计算（一）直接计

17、算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2产量法：产量法： 作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因素的协调及农业作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因素的协调及农业措施的综合作用。措施的综合作用。在一定条件下，在一定条件下，作物需水量将随产量的提高而作物需水量将随产量的提高而增加。但是需水量的增加并不与产量成比例，增加。但是需水量的增加并不与产量成比例， 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改善善作作物物

18、生生长长所必需的其它条件。所必需的其它条件。第一节 作物需水量 产量Y2021/6/7162产量法（产量法（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：ET全生育期全生育期的需水量（的需水量（mm）；）；Y作物单位面积作物单位面积的产量（的产量（kg亩亩-1）；）；K需水系数（需水系数（m3kg-1），），为单位产量的为单位产量的需水量。需水量。此法简便，只要确定计划产量后便可算出需水量；同时，此此法简便，只要确定计划产量后便可算出需水量；同时，此法使需水量与产量相联系，便于进行法使需水量与产量相联系，便于进行灌溉经济分析灌溉经济分析。第

19、一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（一）直接计算（一）直接计算E对于旱作物，在土壤水分不足而影响高产的情况下，需水量随产对于旱作物，在土壤水分不足而影响高产的情况下，需水量随产量的提高而增大，用此法推算较可靠。量的提高而增大，用此法推算较可靠。但对于土壤水分充足的旱田但对于土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产量与需水量关系不明以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产量与需水量关系不明确，用此法推算的误差较大。确，用此法推算的误差较大。2021/6/717第一节 作物需水量 3以多种因素为参数的作物需水量计算法以多种因素为参数的作物需水量计算法选选取取几几

20、个个影影响响因因素素，探探求求它它们们与与作作物物需需水水量量之之间间存存在在的的数量关系。数量关系。以以多多种种因因素素为为参参数数推推求求作作物物需需水水量量的的经经验验公公式式在在国国内内外外很很多多，有有的的选选取取水水面面蒸蒸发发量量和和产产量量作作参参数数，有有的的以以水水面面蒸蒸发发量量和和土土壤壤含含水水率率作作参参数数，也也有有选选取取更更多多因因素素作作参参数数的。的。 （一）直接计算（一）直接计算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/718第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（一）直接计算（一）直接计算上述各公式都可估算全生育期作物需水量，也可

21、估算各生上述各公式都可估算全生育期作物需水量，也可估算各生育阶段的作物需水量。在生产实践中，习惯采用所谓育阶段的作物需水量。在生产实践中，习惯采用所谓模系模系数法数法估算作物各生育阶段的需水量，即估算作物各生育阶段的需水量，即先确定全生育期作先确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，行分配，即：即： ETi = Ki ET式中式中 ETi某一生育阶段作物需水量；某一生育阶段作物需水量；Ki需水量模比系需水量模比系数，即作物各生育阶段需水量占全生育期作物需水量的百数，即作物各生育阶段需水量占全生育期作物需水量的百分

22、数，可以从试验资料中取得。分数，可以从试验资料中取得。 2021/6/719第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（二）间接计算（通过参考作物蒸发蒸腾量进行计算）（二）间接计算（通过参考作物蒸发蒸腾量进行计算）参考作物蒸发蒸腾量：参考作物蒸发蒸腾量：是一种假想的参考作物冠层的蒸是一种假想的参考作物冠层的蒸发蒸腾速率，参考作物被假设为高度为发蒸腾速率，参考作物被假设为高度为12cm，表面阻力，表面阻力为为70s/m，反射率为，反射率为0.23，非常类似于，非常类似于表面开阔表面开阔、高度一高度一致致、生长旺盛生长旺盛、完全遮盖完全遮盖地面而不缺水的绿色草地。地面而不缺水的绿色草地

23、。间接计算分为以下两步：间接计算分为以下两步： 第一步是：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参第一步是：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参考作物蒸发蒸腾量。考作物蒸发蒸腾量。 第二步是：考虑土壤水分及作物条件的影响，对参考作第二步是：考虑土壤水分及作物条件的影响，对参考作物需水量进行调整或修正，而计算出实际需水量。物需水量进行调整或修正，而计算出实际需水量。2021/6/720第一节 作物需水量 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（二）间接计算（通过参考作物蒸发蒸腾量进行计算）（二）间接计算（通过参考作物蒸发蒸腾量进行计算）估算参考作物蒸发蒸腾量的方法包括估算参考作物蒸发蒸腾量的方法包括

24、经验公式法经验公式法和和理论公式法理论公式法。经验公式法经验公式法中常采用辐射、温度、水汽压、相对中常采用辐射、温度、水汽压、相对湿度、风速及日照等气象数据作为参数，按照某湿度、风速及日照等气象数据作为参数，按照某种与参考作物蒸发蒸腾量的经验函数关系进行估种与参考作物蒸发蒸腾量的经验函数关系进行估值。值。理论公式法理论公式法中综合法最常应用的是中综合法最常应用的是Penman法和法和PenmanMonteith法。法。 2021/6/7211）Penman公式公式 Penman公式是国内外应用最普遍的综合法公式。公式是国内外应用最普遍的综合法公式。Penman公公式式是是在在能能量量平平衡衡原

25、原理理的的基基础础上上，引引用用干干燥燥力力( (Drying Power) )的的概概念念，经经过过简简捷捷地地推推导导，得得到到了了一一个个用用普通气象资料就可计算参考作物蒸发蒸腾量的公式。普通气象资料就可计算参考作物蒸发蒸腾量的公式。经经多多次次修修正正，目目前前国国内内外外最最通通用用的的形形式式为为FAOFAO于于19791979年年推推荐荐的的公公式式，该该公公式式具具有有较较好好的的理理论论基基础础，包包括括有有辐辐射射项项与空气动力学项，并考虑了气压与风速修正，其形式为与空气动力学项，并考虑了气压与风速修正，其形式为: : （1 1）参考作物蒸发蒸腾量的估算）参考作物蒸发蒸腾量

26、的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/722式式中中：P0和和P分分别别为为海海平平面面标标准准大大气气压压和和计计算算地地点点的的实实际际气气压压hPa；为为饱饱和和水水汽汽压压温温度度曲曲线线上上的的斜斜率率hPa 1；为为湿湿度度计计常常数数hPa 1； ea为为空空气气实实际际水水汽汽压压hPa；es为为饱饱和和水水汽汽压压hPa；u2为为2m高高处处风风速速m/s；C为为风风速修正系数。速修正系数。 1）Penman公式公式二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/723 2）Penman-Monteith公式公式以以能能量量平平衡衡和和水水汽汽扩扩散散理理论论

27、为为基基础础，既既考考虑虑了了作作物物的的生生理理特特征征，又又考考虑虑了了空空气气动动力力学学参参数数的的变变化化，具具有有较较充充分分的的理理论论依依据据和和较较高高的的计计算算精精度度。经经过过多多年年研研究究改改进进，19901990年年FAOFAO推荐使用的公式形式为：推荐使用的公式形式为：（1 1）参考作物蒸发蒸腾量的估算）参考作物蒸发蒸腾量的估算二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/724 ETET0 0参考作物蒸发蒸腾量参考作物蒸发蒸腾量 mmday1; Rn Rn输入冠层净辐射量输入冠层净辐射量 MJm2day1; G G土壤热通量土壤热通量 MJ m2 day1;

28、 T T2m2m高处日平均温度高处日平均温度 ； u u2 22m2m高处风速高处风速 ms1 ； e es s饱和水汽压饱和水汽压 kPa; e ea a实际水汽压实际水汽压 kPa; 饱和水汽压与温度关系曲线在某处的斜率饱和水汽压与温度关系曲线在某处的斜率 kPa1; 干湿表常数干湿表常数 kPa1 。2）Penman-Monteith公式公式二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/725参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量( (ETET0 0) )用用来来表表示示假假定定的的参参考考作作物物的的蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量，其其他他作作物物的的蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量是是用用参参考考作作物物

29、蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量来来计计算算的的。用用于于关关联联实实际际作作物物耗耗水水量量与与参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的因子称为因子称为作物系数作物系数( (kckc) )。 最最早早提提出出并并已已被被FAO作作物物需需水水量量专专家家咨咨询询组组(Allen等等，1997)所采纳和修正的作物系数概念如下：所采纳和修正的作物系数概念如下：ETc = Kc ET0 计计算算作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的上上述述两两种种方方法法，FAOFAO为为其其分分别别命命名名为为单作物系数法单作物系数法。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定2021/6/726

30、Kc为为综综合合作作物物系系数数，与与作作物物种种类类、品品种种、生生育育期期、作作物物的的群群体体叶叶面面积积指指数数等等因因素素有有关关，是是作作物自身生物学特性的反映。物自身生物学特性的反映。根根据据各各地地的的试试验验，作作物物系系数数Kc不不仅仅随随作作物物而而变变化化，更更主主要要的的是是随随作作物物的的生生育育阶阶段段而而异异。生生育育初期和末期的值较小，而初期和末期的值较小，而中期的中期的K Kc c较大。较大。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定2021/6/727 在在单单作作物物系系数数方方法法中中，作作物物表表面面和和参参考考表表面

31、面蒸蒸发发、蒸蒸腾腾速速率率的的差差异异用用作作物物系系数数Kc综综合合考考虑虑，这这种种方方法法就就是是FAOFAO早早在在7070年年代代推推荐荐，并并在在国国内内有有关关作作物物需需水水量量研究工作中普遍采用的方法。研究工作中普遍采用的方法。 可可通通过过田田间间实实测测的的作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量与与相相同同阶阶段段内内得得到到的的参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量之之比比获获得得。这这种种方方法法适适宜在灌溉系统的规划设计和管理工作中采用。宜在灌溉系统的规划设计和管理工作中采用。（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/728由由于

32、于表表层层土土壤壤水水分分状状况况对对作作物物实实际际蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的影影响响非非常常显显著著，尤尤其其在在作作物物苗苗期期和和前前期期生生长长阶阶段段地地面面覆覆盖盖较较小小的的情情况况下下，因因此此，要要准准确确估估算算作作物物蒸发蒸腾量就需要全面考虑蒸发蒸腾量就需要全面考虑土壤蒸发土壤蒸发和和作物蒸腾作物蒸腾。（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/729 对大多数作物来说，在播种和苗期基础作物系对大多数作物来说，在播种和苗期基础作物系数较小，为数较小，为0.150.2；快速生长期迅速增大，为；快速生长期迅速增大，为0.30.8；当

33、植被完全覆盖地面后达到最大值，；当植被完全覆盖地面后达到最大值，接近于接近于1.0；成熟期迅速减小，为；成熟期迅速减小，为0.80.15。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（2 2）作物系数的确定）作物系数的确定2021/6/730 作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾不不仅仅受受外外界界蒸蒸发发条条件件的的支支配配，同同时时还还受受作作物物本本身身的的生生理理特特性性以以及及土土壤壤水水分分状状况况的的限限制制。在在干干旱旱缺缺水水时时，土土壤壤含含水水量量降降低低，土土壤壤中中毛毛管管传传导导率率减减小小，根根系系吸吸水水率率降降低低，供供水水不不足足，作作物物遭遭受受水水分分胁胁迫迫，引引起起叶叶片

34、片含含水水量量减减小小，气气孔孔阻阻力力增增大大，从从而而导导致致水水分分胁胁迫迫条条件件下下的的作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾速速率率低低于于无无水水分分胁胁迫迫时时的的作物蒸发蒸腾速率。作物蒸发蒸腾速率。（3）水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算2021/6/731水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾量水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾量ETa是充分供水条件下是充分供水条件下的作物蒸发蒸腾量的作物蒸发蒸腾量ETc和土壤水分胁迫因子和土壤水分胁迫因子K的乘积，的乘积，即即 ETa= KKcET0 估算估算ETaETa时，需要确定土壤水分胁迫

35、因子时，需要确定土壤水分胁迫因子K K。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算（3）水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法 2021/6/732第二节第二节 作物灌溉制度作物灌溉制度第二章第二章 作物需水量和灌溉用水量作物需水量和灌溉用水量2021/6/733第二节 作物灌溉制度一、灌溉制度的内涵及确定方法v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方方案案。包包括括作作物物播播种种

36、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期、灌灌水水定定额额以以及及灌溉定额灌溉定额。v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。v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常以灌水定额及灌溉定额常以m3/ /hm2或或mm表示。表示。v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。 灌水时间以作物生育期或年、月、日表示。灌水时间以作物生育期或年、月、日表示。 （一）灌溉制度的内

37、涵（一）灌溉制度的内涵2021/6/734一、灌溉制度的内涵及确定方法（一）灌溉制度的内涵（一）灌溉制度的内涵 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农业业技技术术措措施施的的不不同而变化。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，灌灌溉溉制制度一般都需在灌水季节前加以确定，带有部分估算（预报）性质。度一般都需在灌水季节前加以确定，带有部分估算（预报）性质。 因因此此，必必须须以以作作物物需需水水规规律律和和气气象象条条件件（特特别别是是降降水水）等等作作为为主主要要依依据据，从从当当地地具具体体条条

38、件件出出发发，针针对对不不同同水水文文年年份份，拟拟定定湿湿润润年年（降降雨雨量量频频率率为为25%25%）、中中等等年年（频频率率为为50%50%）和和中中等等干干旱旱年年（频率为（频率为75%75%）及及特旱年（频率为特旱年（频率为95%95%）四种类型的灌溉制度。四种类型的灌溉制度。 也也就就是是说说同同一一种种作作物物在在不不同同水水文文年年有有不不同同的的灌灌溉溉制制度度。一一般般在灌溉工程规划、设计中多采用在灌溉工程规划、设计中多采用中等干旱年中等干旱年的灌溉制度作为标准的灌溉制度作为标准。第二节 作物灌溉制度2021/6/735一、灌溉制度的内涵及确定方法（一）灌溉制度的内涵（一

39、）灌溉制度的内涵 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，合合理理用用水水的重要依据。的重要依据。 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。 第二节 作物灌溉制度2021/6/736（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法第二节 作物灌溉制度一、灌溉制度的内涵及确定方法在在灌灌区区规规划划、设设计计或或管管理理中中，常常采采用用以以下下几几种种方方

40、法法来来确确定定灌灌溉溉制度。制度。 1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度 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定灌灌溉溉制制度度最最宝宝贵贵的的资资料料。灌灌溉溉制制度度调调查查应应根根据据设设计计要要求求的的水水文文年年份份，仔仔细细调调查查这这些些年年份份不不同同生生育育期期的的作作物物田田间间耗耗水水强强度度mm/d及及灌灌水水次次数数、灌灌水水时时间间、灌灌水水定定额额

41、及及灌灌溉溉定定额额，并并由此确定这些年份的灌溉制度。由此确定这些年份的灌溉制度。2021/6/737第二节 作物灌溉制度一、灌溉制度的内涵及确定方法（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法我国北方地区几种主要旱作物的灌溉制度调查2021/6/738 2）根据灌溉试验资料制定灌溉制度根据灌溉试验资料制定灌溉制度 长期以来，我国各地的灌溉试验站已进行长期以来，我国各地的灌溉试验站已进行了多年灌溉试验工作，积累了一大批相关的试了多年灌溉试验工作，积累了一大批相关的试验观测资料，这些资料为制定灌溉制度提供了验观测资料，这些资料为制定灌溉制度提供了重要的依据。重要的依据。 （二）制定灌溉制度的

42、方法（二）制定灌溉制度的方法一、灌溉制度的内涵及确定方法第二节 作物灌溉制度2021/6/739 3 3）根据作物的生理、生态指标制定灌溉制度）根据作物的生理、生态指标制定灌溉制度 作物对水分的生理反应可从多方面反映出来，利用作物各作物对水分的生理反应可从多方面反映出来，利用作物各种种水分生理特征和水分生理特征和变化规律变化规律作为灌溉的指标，能更合理地保证作为灌溉的指标，能更合理地保证作物的正常生长发育和它对水分的需要。作物的正常生长发育和它对水分的需要。 目前可用于确定实时灌水时间的指标除目前可用于确定实时灌水时间的指标除土壤水分外土壤水分外，主要，主要生理指标包括：生理指标包括：叶水势叶

43、水势、气孔开度气孔开度、细胞液浓度细胞液浓度、冠层空气冠层空气温度差（温度胁迫指标）温度差（温度胁迫指标）、气孔阻力气孔阻力等。当然，有关作物对土等。当然，有关作物对土壤水分响应的生理特征与变化规律仍处于积极的探索之中，在壤水分响应的生理特征与变化规律仍处于积极的探索之中，在不久的将来，这部分研究成果将会对灌溉制度的合理制定提供不久的将来，这部分研究成果将会对灌溉制度的合理制定提供更为可靠的科学依据。更为可靠的科学依据。一、灌溉制度的内涵及确定方法（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法第二节 作物灌溉制度2021/6/7404）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

44、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，要要求求在在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）或或计计划划湿湿润润层层内内的的土土壤壤含含水水量量维维持持在在作作物物适适宜宜水水层层深深度度或或土土壤壤含含水水量量的的上上限限和和下限之间，降至下限之间，降至下限时则应进行灌水下限时则应进行灌水，以保证作物充分供水。，以保证作物充分供水。 应应用用时时要要参参考考、结结合合前前几几种种方方法法的的结结果果，这这样样才才能能使使得得

45、所制定的灌溉制度更为合理与完善。所制定的灌溉制度更为合理与完善。（二）制定灌溉制度的方法（二）制定灌溉制度的方法一、灌溉制度的内涵及确定方法第二节 作物灌溉制度2021/6/741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内的水量平衡可表示为：内的水量平衡可表示为： 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度第二节 作物灌溉制度（一）农田水量平衡方程（一）农田水量平衡方程K=kt，k为为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) )；ET= =e

46、t, ,e为为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需水水量量（mmmm或或m m3 3/ / hmhm2 2）2021/6/742W0,Wt 分别为时段初和任意一时间分别为时段初和任意一时间t时的土壤计划湿润层时的土壤计划湿润层 内的储水量（内的储水量（mm或或m3/hm2）；）；WT 为由于计划湿润层增加而增加的水量为由于计划湿润层增加而增加的水量 （mm或或m3/hm2）；）；P0 为土壤计划湿润层内保存的有效雨量（为土壤计划湿润层内保存的有效雨量（mm或或m3/hm2）；）；M为时段为时段t内的灌溉水量（内的灌溉水量（mm或或m3/hm2）；）；二、水量平衡法确定旱作

47、物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（一）农田水量平衡方程（一）农田水量平衡方程第二节 作物灌溉制度2021/6/743（二）（二）农田水量平衡农田水量平衡原理原理 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min（或或最最小小允允许许储储水水量量Wmin）和和不不大大于于最最大大允允许许含含水水量量max（或或最最大大允允许储水量许储水量Wmax）。）。当当计计划划湿湿润润层层内

48、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，以补充土壤水分，维持作物的正常生长。以补充土壤水分，维持作物的正常生长。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度2021/6/744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降至至下下限限，其其水量平衡方程可写为：水量平衡方程可写为：第二节 作物灌溉制度二、

49、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度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（二）（二）农田水量平衡农田水量平衡原理原理2021/6/745 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（m3亩亩）则为（注意单位换算则为（注意单位换算）: 确定灌水时间确定灌水时间 确定灌水量确定灌水量比较比较0 （ W0 ）与）与 min（Wmin）第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（二）（二）农田水量平衡农田水量平衡原理原理或2021/6/746（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料

50、的确定 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度1、有效降水量、有效降水量P0（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%、50%、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下的降水量及其出现的时间。件下的降水量及其出现的时间。2021/6/747（三）水量平衡

51、法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度1、有效降水量、有效降水量P0（1）设计降水量）设计降水量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）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变差差大大的的地地区区，雨雨情情往往往往会会不不 符合设计要求。符合设计要求。b) ) 按按作作物物生生长长时时期期降降水水量量的的频频率率选选择择典典型型年年。如如果果灌灌区区主主 要作物的生长期大致相同时，用此法可得到满意的结果

52、。要作物的生长期大致相同时，用此法可得到满意的结果。c) ) 按按年年降降水水的的变变化化特特征征分分阶阶段段选选择择典典型型年年，例例如如可可以以按按干干、湿季分别统计计算降水量发生的频率。湿季分别统计计算降水量发生的频率。第二节 作物灌溉制度2021/6/748二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 1、有效降水量、有效降水量P0（2）有效降水量的计算）有效降水量的计算有效降水：有效降水：能被田间作物有效利用的当地降水。能被田间作物有效利用的当地降水。 一一般般认认为为小小于于2mm（亦亦有有认认为为小小于于

53、5mm）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。因因此此，有有效效降降水量一般采用如下公式计算：水量一般采用如下公式计算：P0 = P - P径径 - P渗渗第二节 作物灌溉制度2021/6/7491、有效降水量、有效降水量P0 （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P0： P0= P 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、

54、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等因因素素有有关关，应根据具体条件通过实验确定。应根据具体条件通过实验确定。第二节 作物灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度2021/6/7502 2、土壤计划湿润层深度、土壤计划湿润层深度土土 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 、 控控 制制 土土 壤壤 水分状况的土层深度。水分状况的土层深度。 一般可取为作物的

55、主要根系活动层。一般可取为作物的主要根系活动层。 计计划划湿湿润润层层深深度度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。对对某某一一特特定定作作物物其其深深度随作物的生长而增加，需根据当地实际情况确定。度随作物的生长而增加，需根据当地实际情况确定。二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 第二节 作物灌溉制度2021/6/751第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（

56、三）水量平衡法资料的确定 2、土壤计划湿润层深度、土壤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冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度 2021/6/752第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 3、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 土壤适宜含水量：土壤适宜含水量：最适宜作物生长的含水量。最适宜作物生长的含水量。 土壤适宜含水量介于土壤适宜含水量介于max与与min之间，随作物品种及其生育之间，随作物品种及其生育阶段、土壤性质等因素而

57、变化。阶段、土壤性质等因素而变化。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2021/6/753 3、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v 土土壤壤适适宜宜含含水水率率是是确确定定旱旱作作物物灌灌溉溉制制度度的的重重要要依依据据，应通过试验或总结生产实践经验确定。应通过试验或总结生产实践经验确定。v 由由于于田田间间作作物物需需水水的的持持续续性性及及农农田田灌灌水水或或降降雨雨的的间间歇歇性性，计计划划湿湿润润层层内内的的土土壤壤含含水水量量不不可可能能经经常常维维持持在在最最适适宜宜含含水水量量水水平平，为为

58、了了保保证证作作物物生生长长，应应将将土土壤壤含含水水量量控控制在适宜的上限制在适宜的上限max与下限与下限min之间。之间。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 2021/6/754 3、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的上限应满足以下两个条件：土壤含水量的上限应满足以下两个条件：q 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气含含量量的要求，故的要求，故一般可取为田间持水量一般可取为田间持水量。q 土土壤壤含含水水

59、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min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%左左右右的的田田间间持持水量比较适宜。水量比较适宜。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 2021/6/7554、地下水补给量、地下水补给量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作物物根根系系活活动动层层内而被作物利用的水量。内而被作物利用

60、的水量。p 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近根系活动层，毛管作用越强，地下水补给量也越多。接近根系活动层，毛管作用越强，地下水补给量也越多。p 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

61、通通量获得量获得 。第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 2021/6/7565 5、由于计划土壤湿润层深度增加而增加的可利用水量、由于计划土壤湿润层深度增加而增加的可利用水量作物生育期内计划湿润层的深度是不断变化的。若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，则计算时段内计划湿润层深度无变化，则WT 项可设定为零；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，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，此时，将增

62、加部分有效水量，此时，WT可近似按下式计算：可近似按下式计算：第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度（三）水量平衡法资料的确定（三）水量平衡法资料的确定 或或2021/6/757（四）旱作物播前的灌水定额（四）旱作物播前的灌水定额( (M1) )的确定的确定第二节 作物灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度 播前灌水的目的播前灌水的目的在于保证作物种子发芽和出苗所必须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生育后期之用。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

63、只进行一次。一般可按下式计算：播前灌水往往只进行一次。一般可按下式计算： 或或2021/6/758（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二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度第二节 作物灌溉制度 以棉花灌溉制度为例：以棉花灌溉制度为例：在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤为：在采用水量平衡图解分析法拟定灌溉制度时，其步骤为： 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 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 土土层层内内

64、允允许许储储水水量量上上限限Wmax及下限及下限Wmin，绘于图上绘于图上。 2)2)绘绘制制作作物物田田间间需需水水量量( (ET) )累累积积曲曲线线，由由于于计计划划湿湿润润层层加加大大而而获获得得的的水水量量( (WT）累累积积曲曲线线、地地下下水水补补给给量量( (K ) )累累积积曲曲线线以及净耗水量以及净耗水量( (ETWTK) )曲线。曲线。 3)3)根根据据设设计计年年雨雨量量求求出出渗渗入入土土壤壤的的降降雨雨量量P0，逐逐时时段段绘绘于图上。于图上。2021/6/7592021/6/760（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

65、制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度 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W0, ,逐逐旬旬减减去去( (ET- -WT - -K) )值值，即即至至A A点点引引直直线线平平行行于于( (ET-WT-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P0，即即得得计计划划湿湿润润土土层层实实际际储储水水量量 ( (W) )曲线。曲线。 5)5)当当W曲曲线线接接近近于于Wmin时时，即即进进行行灌灌水水。灌灌水水时时期期除除考考虑虑水水量量盈盈亏亏的的因因素素外外，还还应应考考虑虑作作物物各各

66、发发育育阶阶段段的的生生理理要要求求，与与灌灌水水相相关关的的农农业业技技术术措措施施以以及及灌灌水水和和耕耕作作的的劳劳动动组组织织等等。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Wmax，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。灌灌水水定定额额值值也也象象降降雨雨入渗量一样加在入渗量一样加在W W曲线上。曲线上。第二节 作物灌溉制度2021/6/761 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定额额、灌灌水时间和灌水次数。水时间和灌水次数。 7)7)生生育育期期灌灌溉溉

67、定定额额M2=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或五五天天。计计算算也也十十分简便。分简便。 把把播播前前灌灌水水定定额额加加上上生生育育期期灌灌溉溉定定额额，即即得得旱旱作作物物的的总总灌灌溉定额溉定额M，即：，即：M M1+ M2 按按水水量量平平衡衡方方法法估估灌灌溉溉制制度度，如如果果作作物物耗耗水水量量和和降降雨雨量量资资料料比比较较精精确确，其其计计算算结结果果比比较较接接近近实实际际情情况况。对对于于比比较较大大的的灌灌区区，由由于于自自然然地地理理条条件件差差别别较较大大，应应分分区区制制定

68、定灌灌溉溉制制度度，并与前面调查和试验结果相互核对，以求比较切合实际。并与前面调查和试验结果相互核对，以求比较切合实际。二、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度二、水量平衡法确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（五）根据水量平衡图解法拟定旱作物的灌溉制度第二节 作物灌溉制度2021/6/762 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 本本世世纪纪40年年代代以以来来，传传统统的的灌灌溉溉目目标标主主要要是是获获得得高高额额稳稳定定的的单单位位面面积积产产量量，并并以以控控制制土土壤壤湿湿度度

69、为为约约束束条条件件。即即将将一一定定耕耕层层深深度度土土壤壤含含水水量量控控制制在在某某一一适适宜宜区区间间，对对于于天天然然水水分分不不足足进进行行人人工工补补充充，做做为为单单位位面面积积高高产产条条件件下下灌溉设计和灌溉管理的基本理论依据。灌溉设计和灌溉管理的基本理论依据。约束条件一般表达为：约束条件一般表达为：min max min s,wp max f第二节 作物灌溉制度2021/6/763 在在水水资资源源取取用用不不受受限限制制的的地地面面灌灌溉溉条条件件下下，灌灌溉溉工工程程规划设计和计划用水管理至今仍继续沿用。规划设计和计划用水管理至今仍继续沿用。 水水资资源源的的日日益益

70、紧紧缺缺，使使得得充充分分供供水水的的灌灌溉溉制制度度已已越越来来越难以实现。越难以实现。 非非充充分分灌灌溉溉制制度度是是相相对对于于前前述述充充分分灌灌溉溉而而提提出出的的，是是对对水水资资源源不不足足或或缺缺水水年年（季季）所所采采取取的的一一种种限限额额（或或控控制）灌溉。制）灌溉。第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/764 70年年代代，Penman公公式式在在灌灌溉溉领领域域获获得得突突破破性性推推广广，公公认认影影响响灌灌溉溉产产量量目目标标的的最最佳佳自自变

71、变量量是是蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量（ET）, ,对对于于充充分分与与非非充充分分灌灌溉溉的的认认识识，对对灌灌溉溉划划分分的的概念有了进一步的发展。概念有了进一步的发展。Woodruff等等（1974）称称ET亏亏缺缺的的灌灌溉溉（Evapotrans- piration Deficit Irrigation 简称简称EDI）为非充分灌溉。）为非充分灌溉。第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/765当当作作物物在在各各个个生生育育阶阶段段所所需需的的水水分分都都得得到到充充分分满

72、满足足，即即作作物物生生长长发发育育处处于于最最佳佳水水分分环环境境，配配合合相相应应的的农农业业管管理理技技术术，使使作作物物产产量量达达到到最最高高，此此时时大大田田作作物物的的实实际蒸发蒸腾量称际蒸发蒸腾量称ETc，这种灌溉则称为，这种灌溉则称为充分灌溉充分灌溉。由此可定义如下：由此可定义如下： 充分灌溉：充分灌溉： ETa = ETc = Kc ET0 非充分灌溉：非充分灌溉： K Kc ET0 = ETa ETc = Kc ET0第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6

73、/766非非充充分分灌灌溉溉不不以以追追求求传传统统的的单单产产最最高高为为目目标标，而而是是求求得得高高效效用用水水条条件件下下的的净净效效益益最最大大或或费费用用目目标标最最小小。根根据据所所应用的农田类型和条件不同，在实际中有许多提法，如应用的农田类型和条件不同，在实际中有许多提法，如：v 在在水水资资源源短短缺缺的的半半干干旱旱地地区区，为为解解决决有有限限水水量量在在作作物物生生育育期期的的最最优优分分配配问问题题，根根据据作作物物需需水水关关键键期期进进行行有有限限次数或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或优化灌溉制度次数或有限量灌溉提出的有限灌溉制度或优化灌溉制度v 为追求农产品质量或

74、区域持续发展所提出的调亏灌溉为追求农产品质量或区域持续发展所提出的调亏灌溉它它它它们们们们都都都都是是是是为为为为了了了了提提提提高高高高水水水水分分分分利利利利用用用用效效效效率率率率，达达达达到到到到节节节节水水水水增增增增产产产产，提提提提高高高高经济效益的目的。经济效益的目的。经济效益的目的。经济效益的目的。 第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/767第二节 作物灌溉制度 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 效益费用投入水量水量效益关系曲线水量费用

75、关系曲线损失效益EdEmEyWdWmWyWo灌溉水量与效益、费用关系曲线灌溉水量与效益、费用关系曲线dmy2021/6/768（1）物物种种资资源源中中存存在在着着一一系系列列的的对对水水分分亏亏缺缺的的适适应应机机制制，可可用用来来增增加加作作物物在在遭遭受受干干旱旱逆逆境境时时的的定定植植、生生长长、发发育育和生产能力。和生产能力。 这这种种机机制制表表现现为为干干旱旱时时的的逃逃旱旱(或或避避旱旱)和和耐耐旱旱(或或抗抗旱旱)作作用用。逃逃旱旱是是指指在在土土壤壤有有效效水水分分耗耗尽尽前前，提提前前成成熟熟；耐耐旱旱是是指指可可增增加加对对逆逆境境耐耐性性的的适适应应能能力力，如如延延

76、迟迟脱脱水水和和增增加加耐耐脱脱水水能能力力。水水分分生生理理学学研研究究表表明明，受受水水分分胁胁迫迫的的许多作物都表现了许多作物都表现了脯氨酸脯氨酸(PRO)(PRO)和和脱落酸脱落酸(ABA)(ABA)的积累。的积累。第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/769（2）干干旱旱和和半半干干旱旱地地区区某某些些土土壤壤的的水水分分特特征征，提提供供了了低低定定 额灌溉的可能性。额灌溉的可能性。如如我我国国西西北北地地区区黄黄土土的的水水分分物物理理学学研研究究表表明明，其其

77、水水分分特特征征曲曲线线在在接接近近f 处处，水水分分有有效效性性下下降降很很快快，而而在在4080f的的范范围围内内，土土壤壤水水分分为为作作物物利利用用的的有有效效性性下下降降非非常常缓缓慢慢。在在此此范围以内的土壤水分对作物的吸收影响，几乎同等有效。范围以内的土壤水分对作物的吸收影响，几乎同等有效。表表明明在在西西北北干干旱旱和和半半干干旱旱的的黄黄土土地地区区，保保持持低低含含水水量量水水平平，不不会会使使作作物物遭遭受受明明显显干干旱旱而而大大幅幅度度减减产产。为为非非充充分分灌灌溉溉和和农农业节水并获得中等以上的产量提供了可能。业节水并获得中等以上的产量提供了可能。第二节 作物灌溉

78、制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/770（3 3）作作作作物物物物具具具具有有有有一一一一种种种种有有有有限限限限缺缺缺缺水水水水效效效效应应应应，在在在在适适适适度度度度的的的的水水水水分分分分亏亏亏亏缺缺缺缺情情情情况况况况 下并不一定会显著降低产量。下并不一定会显著降低产量。下并不一定会显著降低产量。下并不一定会显著降低产量。作作物物在在适适度度水水分分亏亏缺缺的的逆逆境境下下，对对于于有有限限缺缺水水具具有有一一定定的的适适应应和和抵抵抗抗效效应应，在在经经受受了了短短期期和和适

79、适度度水水分分胁胁迫迫影影响响，虽虽对对生生长长和和发发育育产产生生了了一一定定抑抑制制，但但经经过过灌灌水水的的补补救救，一一段段时间后又会加快生长，表现为一种时间后又会加快生长，表现为一种补偿生长补偿生长的效应。的效应。如如我我国国总总结结棉棉花花和和玉玉米米的的“蹲蹲苗苗”、水水稻稻的的控控水水“落落干干”增增产产经经验验。Turner(1989)Turner(1989)研研究究认认为为，早早期期适适度度水水分分亏亏缺缺，对小麦、玉米、向日葵、花生、豆科牧草也会有利于增产。对小麦、玉米、向日葵、花生、豆科牧草也会有利于增产。 第二节 作物灌溉制度 1 1非充分灌溉的基本概念及基本原理非充

80、分灌溉的基本概念及基本原理 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/771第二节 作物灌溉制度 2 2作物水分生产函数作物水分生产函数作作物物水水分分生生产产函函数数：指指农农业业生生产产水水平平基基本本一一致致的的条条件件下下，作作物物所所消消耗耗的的水水资资源源量量与与作作物物产产量量之之间间的的函函数数关关系。系。| 作作物物水水分分生生产产函函数数为为灌灌溉溉系系统统的的规规划划设设计计或或某某地地区区进行节水灌溉制定优化配水计划提供基本依据。进行节水灌溉制定优化配水计划提供基本依据。| 作作物物水水分分生生产产函函数数的的模模式式很很多多，主主要要有有两两

81、大大类类：一一是是作作物物产产量量与与全全生生育育期期总总蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的关关系系；二二是是作作物产量物产量与与各生育阶段蒸发蒸腾量各生育阶段蒸发蒸腾量的关系。的关系。 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/772 1) 上述作物水分生产函数的一般形式可以用上述作物水分生产函数的一般形式可以用RJKanks(1974)模型表示：模型表示：式中 Ya、Ym分别表示作物的实际产量实际产量和潜在产量潜在产量； ETa、ETm分别表示作物全生育期实际腾发量实际腾发量和潜在腾发量潜在腾发量； ETa/ETm需水系数，以W表示。 非充分灌溉条件下的灌溉制度非充分灌溉条

82、件下的灌溉制度 第二节 作物灌溉制度2021/6/7732 2）作物产量与各阶段蒸发蒸腾量的关系）作物产量与各阶段蒸发蒸腾量的关系 v 在在不不同同的的生生育育阶阶段段缺缺水水对对产产量量的的影影响响很很复复杂杂，最最简简单单的的形形式式就就是是假假定定在在每每一一个个生生育育阶阶段段缺缺水水对对产产量量的的影影响响是是相相互互独独立立的的，几几个个阶阶段段缺缺水水对对产产量量的的组组合合影影响响通通过过假假设设这这些些影影响是响是相加相加或或相乘相乘的方式来评价。的方式来评价。v 在在这这一一基基础础上上提提出出的的几几种种水水分分生生产产函函数数 已已用用于于灌灌溉溉优优化模型中。几种比较

83、著名的作物水分生产函数列于下表。化模型中。几种比较著名的作物水分生产函数列于下表。第二节 作物灌溉制度 2 2作物水分生产函数作物水分生产函数2021/6/7742 2）作物产量与各阶段蒸发蒸腾量的关系）作物产量与各阶段蒸发蒸腾量的关系 我我国国最最常常用用的的是是Blank（相相加加模模式式）模模型型和和Jensen（相相乘乘模模式式）模型模型 第二节 作物灌溉制度 2 2作物水分生产函数作物水分生产函数2021/6/775第二节 作物灌溉制度 3 3作物非充分灌溉制度作物非充分灌溉制度非非充充分分灌灌溉溉制制度度是是在在有有限限灌灌溉溉水水量量条条件件下下，为为获获取取最最佳佳的的水水分分

84、利利用用效效率率与与产产量量目目标标，对对作作物物灌灌水水时时间间和和灌灌水水定定额额进进行最优分配的优化灌溉制度。行最优分配的优化灌溉制度。对对于于一一定定种种类类的的作作物物，不不仅仅灌灌溉溉总总量量对对产产量量具具有有影影响响，而而且且相相同同的的灌灌溉溉总总量量条条件件下下，灌灌溉溉水水量量在在各各阶阶段段的的分分配配对对产产量亦产生较大影响。量亦产生较大影响。因因此此，必必须须以以水水分分生生产产函函数数为为依依据据制制定定优优化化灌灌溉溉制制度度，亦亦即即确确定定优优化化灌灌溉溉制制度度为为作作物物水水分分生生产产函函数数的的最最基基本本用用途途之之一。一。 非充分灌溉条件下的灌溉

85、制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/776优化灌溉制度的确定方法优化灌溉制度的确定方法v 非非充充分分灌灌溉溉条条件件下下，作作物物的的灌灌溉溉制制度度是是对对有有限限的的可可供供水水量量在在作作物物全全生生育育期期内内进进行行灌灌水水时时间间和和灌灌水水定定额额的的最最优优分配。分配。v 由由于于作作物物每每一一生生育育阶阶段段的的灌灌水水决决策策与与时时间间有有关关，因因此此，这这种种最最优优化化过过程程是是与与作作物物生生育育阶阶段段密密切切相相关关的的多多阶阶段段决决策过程，常用的求解方法是策过程，常用的求解方法是动态规划法动态规划法.。 第二节 作物灌溉制度 非充分灌溉条件

86、下的灌溉制度非充分灌溉条件下的灌溉制度 2021/6/777第三节第三节 灌溉用水量和灌水率灌溉用水量和灌水率第二章第二章 作物需水量和灌溉用水作物需水量和灌溉用水量量2021/6/778一、灌溉用水量灌溉用水量 v 在在灌灌溉溉工工程程的的规规划划设设计计中中，要要进进行行来来、用用水水量量的的配配合合，以以确确定定灌灌溉溉工工程程的的类类型型、规规模模及及灌灌溉溉面面积，确定渠道及渠系建筑物的尺寸；积，确定渠道及渠系建筑物的尺寸；v 在在灌灌溉溉工工程程管管理理运运行行中中，也也需需要要进进行行来来、用用水水量量的的配配合合，以以便便制制定定水水库库的的控控制制运运行行计计划划、灌灌溉溉用

87、水计划等。用水计划等。v都都需需要要在在制制定定灌灌溉溉制制度度的的基基础础上上，计计算算灌灌溉溉用用水水量。量。灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/779灌灌溉溉用用水水量量：指指灌灌区区灌灌溉溉面面积积上上要要求求水水源源供供给给 的总灌溉水量。的总灌溉水量。 其其大大小小及及其其在在多多年年和和年年内内的的变变化化情情况况，与与各各种种作作物物的的灌灌溉溉制制度度、灌灌溉溉面面积积、作作物物种种植植结结构构、土土壤壤、水水文文地地质质、气气象象条条件件以以及及渠渠系系输输水水和和田田间间灌灌水水的的水水量损失量损失等因素有关。等因素有关。 确定灌溉用水量确定灌溉用水量，须先

88、取得以上这些基本资料。须先取得以上这些基本资料。 一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/780v 若若为为已已建建工工程程的的管管理理运运用用而而确确定定灌灌溉溉用用水水量量，如如制制定定水水库库调调度度计计划划，渠渠系系配配水水计计划划等等等等，则则需需要要以以该该运运用用年年份份内内各各种种作作物物灌灌溉溉的的基基本本资资料料，如如灌灌溉溉制制度、灌溉面积和水量损失等情况为依据。度、灌溉面积和水量损失等情况为依据。v 若若为为新新建建工工程程的的规规划划设设计计而而确确定定灌灌溉溉用用水水量量，则则需需要要以以多多年年系系列列或或设设计计年年份份内内的

89、的这这些些基基本本资资料料为为依依据。据。 一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/781v农农作作物物生生长长发发育育过过程程中中消消耗耗的的水水量量主主要要来来自自于于灌灌溉溉、降降雨雨及及地地下下水水补补给给。由由于于降降雨雨量量年年际际及及年年内内分分配配差差异异，各各年年灌溉用水量差异也很大。灌溉用水量差异也很大。v在在规规划划、设设计计灌灌溉溉工工程程时时，首首先先确确定定某某一一特特定定的的水水文文年年份做为规划设计的依据，通常将其称为份做为规划设计的依据，通常将其称为设计典型年设计典型年。v 根根据据设设计计典典型型年年的的气气象象资资料料计

90、计算算出出来来的的灌灌溉溉制制度度称称为为设设计典型年的灌溉制度（简称设计灌溉制度）计典型年的灌溉制度（简称设计灌溉制度）。v相应的设计用水量称为相应的设计用水量称为设计灌溉用水量。设计灌溉用水量。1. 1. 设计典型年的选择设计典型年的选择一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/7821. 1. 设计典型年的选择设计典型年的选择一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率E确定灌溉设计保证率：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。总年数的百

91、分数。 P50（中等年）、（中等年）、75中等干旱年。中等干旱年。E频率计算：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，选择合适的典型年。份。根据设计标准，选择合适的典型年。2021/6/783E例如，灌溉设计保证率为例如，灌溉设计保证率为7575，则选择，则选择降雨（或用水量）频率为降雨（或用水量）频率为7575的年份作的年份作为设计典型年。为设计典型年。E相同或相近降雨量的年份可能有多个，相同或相近降雨量

92、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这时应选择降雨分配对作物生长不利的年份作为设计典型年。年份作为设计典型年。一、灌溉用水量灌溉用水量 1. 1. 设计典型年的选择设计典型年的选择2021/6/784v 灌灌溉溉用用水水量量推推算算有有直直接接推推算算法法和和间间接接推推算算法法两种。两种。v 当当已已知知各各种种作作物物种种植植面面积积及及灌灌溉溉制制度度时时，可采用直接推算法。可采用直接推算法。2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型年灌溉用水量过程线一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/7851）直接推算法）直接推算法某某种种作作物物（

93、i）的的某某次次灌灌水水，田田间间净净灌灌溉溉用用水水量量可可用用下下式计算：式计算：2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型年灌溉用水量过程线mi为为第第i 种种作作物物某某次次灌灌水水的的灌灌水水定定额额（m3/ hm2 ） ； Ai 为为第第i 种作物的灌溉面积（种作物的灌溉面积（hm2） 。 一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/7861）直接推算法）直接推算法 全全灌灌区区任任何何一一个个时时段段内内的的净净灌灌溉溉用用水水量量（M净净），是是该该时段内各种作物净灌溉用水量之和：时段内各种作物净灌溉用水量之和：2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型

94、年灌溉用水量过程线据此可求得典型年全灌区据此可求得典型年全灌区净净灌溉用水量过程线。灌溉用水量过程线。 一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/7871）直接推算法）直接推算法灌灌溉溉水水由由水水源源经经各各级级渠渠道道输输送送至至田田间间，有有部部分分水水量量损损失失掉掉了了（主主要要是是渠渠道道渗渗漏漏和和田田间间灌灌水水损损失失），故故要要求求水水源源供供给给的的毛毛灌灌溉溉用用水水量量为为净净灌灌溉溉用用水水量量与与损损失失水水量量之之和和，这这样样才才能满足作物在田间得到净灌溉水量的要求。能满足作物在田间得到净灌溉水量的要求。2. 2. 典型年灌溉

95、用水量过程线典型年灌溉用水量过程线一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率通常用净灌溉用水量通常用净灌溉用水量M净净与毛灌溉用水量与毛灌溉用水量M毛毛之比值之比值水水（又称为（又称为灌溉水利用系数灌溉水利用系数）作为衡量灌溉水利用效率或作为衡量灌溉水利用效率或反映灌溉水损失情况的指标。反映灌溉水损失情况的指标。2021/6/7881）直接推算法）直接推算法全灌区任何一个时段内的全灌区任何一个时段内的毛毛灌溉用水量（灌溉用水量（M毛毛）为：）为：2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型年灌溉用水量过程线据此可求得典型年全灌区据此可求得典型年全灌区毛毛灌溉用水量过程线。灌溉用水

96、量过程线。 一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/7892）间接推算法）间接推算法任任何何时时段段内内全全灌灌区区的的综综合合净净灌灌水水定定额额，是是该该时时段段内内各各种种作作物物灌水定额的面积加权平均值：灌水定额的面积加权平均值：2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型年灌溉用水量过程线全灌区某时段内的净灌溉用水量为：全灌区某时段内的净灌溉用水量为：一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率ai各种作物灌溉面积占全灌区面积的比值2021/6/7902）间接推算法）间接推算法计计入入水水量量损损失失后后，全全灌灌区区该该时时段段相相应

97、应的的综综合合毛毛灌灌水水定定额额为：为：2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型年灌溉用水量过程线全灌区某时段的毛灌溉用水量为：全灌区某时段的毛灌溉用水量为：一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/7912）间接推算法）间接推算法当当已已知知灌灌区区内内作作物物种种植植比比例例时时，可可通通过过间间接接推推算算法法求求得得灌灌区区内内综综合合毛毛灌灌溉溉定定额额M综综,毛毛，根根据据水水源源情情况况确确定定灌灌区的灌溉面积。区的灌溉面积。2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型年灌溉用水量过程线一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率20

98、21/6/7922）间接推算法）间接推算法优点：优点： m综综有有利利于于与与自自然然条条件件及及作作物物种种植植比比例例类类似似灌灌区区进进行行对对比，便于发现比，便于发现m综综是否合理；是否合理； 可可利利用用m综综推推算算自自然然条条件件及及作作物物种种植植比比例例类类似似的的局局部部灌灌区的灌溉用水量。区的灌溉用水量。2. 2. 典型年灌溉用水量过程线典型年灌溉用水量过程线一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/793 在在用用长长系系列列法法进进行行大大、中中型型灌灌溉溉水水源源工工程程的的规规划划设设计计或或作作多多年年调调节节水水库库的的规规划

99、划及及控控制制运运用用计计划划时时，必必需需求求得得多多年年的的灌灌溉溉用用水水量量系系列列。常常按按逐逐年推求法年推求法推求多年灌溉用水量。推求多年灌溉用水量。3.3.多年灌溉用水量的确定多年灌溉用水量的确定 一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/794当当多多年年的的灌灌溉溉用用水水量量系系列列确确定定之之后后，可可以以应应用用数数理理统统计计原原理求得年灌溉用水量的理论频率曲线。理求得年灌溉用水量的理论频率曲线。应用：应用： 推求代表年灌溉用水量；推求代表年灌溉用水量； 可可用用它它与与来来水水频频率率曲曲线线进进行行组组合合去去推推求求多多年年调调

100、节节兴兴利利库库容或用于其它水文水利计算问题。容或用于其它水文水利计算问题。4. . 灌溉用水量频率曲线及应用灌溉用水量频率曲线及应用 一、灌溉用水量灌溉用水量 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/7952021/6/796 灌水率灌水率 灌灌水水率率：指指灌灌区区单单位位面面积积（例例如如以以l00hm2计计）上上所所需需灌灌溉溉的净流量的净流量qd 。又称灌水模数。又称灌水模数。v注意：注意：这这里里所所指指的的灌灌溉溉面面积积不不是是某某次次灌灌水水时时的的实实际际受受水水面面积积，而而是是指指该该工工程程控控制制范范围围内内的的总总灌灌溉溉面面积积。即即就就是是把把实实际

101、际受受水水面面积积上上所所需需要要的的灌灌水水流流量量分分摊摊到整个灌溉面积上去。到整个灌溉面积上去。灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率2021/6/797& 灌灌水水率率是是根根据据作作物物灌灌溉溉制制度度得得到到的的，利利用用它它可可以以确确定定渠渠首首引水流量引水流量和和灌溉渠道的设计流量灌溉渠道的设计流量。& 由由于于灌灌区区内内种种植植有有多多种种作作物物，灌灌水水率率应应分分别别根根据据灌灌区区各各种种作作物物的的每每次次灌灌水水定定额额逐逐一一计计算算，作作物物i 第第k次次灌灌水水的的灌灌水水率为：率为：灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 灌水率灌水率 2021/6/798

102、& 灌水延续时间：灌水延续时间：指灌区某种作物某次灌水的持续天数。指灌区某种作物某次灌水的持续天数。& 它它直直接接影影响响着着灌灌水水率率的的大大小小，也也影影响响着着渠渠道道的的设设计计流流量量和渠道及渠系建筑物的造价。因此应慎重选择。和渠道及渠系建筑物的造价。因此应慎重选择。& 灌灌水水延延续续时时间间T 与与作作物物种种类类、生生育育期期、种种植植面面积积及及农农业业技技术术措措施施有有关关。T 越越短短，作作物物对对水水分分需需求求容容易易得得到到满满足足，但但这这将将加加大大渠渠道道的的设设计计流流量量，从从而而提提高高建建筑筑物物尺尺寸寸和和造造价价，使劳动力紧张；但太长将不能满

103、足作物的正常需水要求。使劳动力紧张；但太长将不能满足作物的正常需水要求。灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 灌水率灌水率 2021/6/799v 不不同同作作物物允允许许的的灌灌水水延延续续时时间间不不同同，对对主主要要作作物物的的关关键键性性灌灌水水，延延续续时时间间不不宜宜过过长长；次次要要作作物物可可允允许许延延长长一一些。些。v 灌灌水水延延续续时时间间的的长长短短必必须须根根据据具具体体情情况况进进行行综综合合分分析析确定。确定。v 为为了了确确定定设设计计灌灌水水率率以以便便推推算算渠渠首首引引水水流流量量或或灌灌溉溉渠渠道道设设计计流流量量，通通常常可可先先针针对对某某一一设设

104、计计代代表表年年计计算算出出灌灌区区各各种种作作物物每每次次灌灌水水的的灌灌水水率率，并并可可将将所所得得灌灌水水率率绘绘成成直直方图，称为初步灌水率图。方图，称为初步灌水率图。灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 灌水率灌水率 2021/6/7100灌水率计算示例灌水率计算示例 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 灌水率灌水率 2021/6/7101北北方方某某灌灌区区初初步步灌灌水水率率图图灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 灌水率灌水率 2021/6/7102在在修修正正灌灌水水率率图图时时，以以不不影影响响作作物物需需水水要要求求为为原原则则，一一般般常用以下方法：常用以下方法：

105、尽尽量量保保持持主主要要作作物物关关键键用用水水期期的的各各次次灌灌水水时时间间不不 动动或或稍稍有移动（前后移动不应超过有移动（前后移动不应超过3天）。天）。 在在允允许许范范围围内内适适当当调调整整各各次次灌灌水水时时间间，延延长长或或缩缩 短短，要要使修正后的灌水率图比较均匀连续。使修正后的灌水率图比较均匀连续。 为为了了减减少少输输水水损损失失，应应使使渠渠道道工工作作制制度度比比较较平平稳稳，在在调调整时不应使整时不应使q相差过大，一般相差过大，一般qmin40%qmax。 应避免短期停水现象。应避免短期停水现象。灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 灌水率灌水率 2021/6/71

106、03灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率北方某灌区修正后灌水率图北方某灌区修正后灌水率图 灌水率灌水率 2021/6/7104v 设设计计渠渠道道用用的的设设计计灌灌水水率率值值，应应选选取取延延续续时时间间较长的最大灌水率值较长的最大灌水率值。v 这这样样做做主主要要是是为为了了不不因因短短暂暂的的大大流流量量输输水水而而扩扩大大整整个个渠渠道道，以以节节省省渠渠道道工工程程量量。在在渠渠道道运运用用过过程程中中如如果果需需要要短短时时间间输输送送较较大大流流量量，可可通通过过渠渠堤堤超高部分的断面去满足。超高部分的断面去满足。 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 灌水率灌水率 2021/6/7105思考题：思考题：1.1.简简述述灌灌溉溉用用水水量量概概念念、计计算算方方法法与与其其在在生生产产实际中的作用。实际中的作用。2.2.灌灌水水率率的的含含义义是是什什么么? ?在在灌灌溉溉工工程程规规划划设设计计中中，如如何何对对灌灌水水率率图图进进行行修修正正，修修正正的的原原则则与与方方法法是什么是什么? ?2021/6/7106部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！