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- 2022-04-24 发布
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分类号巧01.2学号2022708:s1四川农化大学碱七学位论文崇州现化农业基地巧田水利工程、设计与灌排效果硏究*何洋?二.指导教师邓良基教授赢雪松副巧巧专业名称止缓学研究方向生壌与±地獲源瞥理I.??'一..20巧年6月-,V'...‘■V/.三-'\kV.---.二,■.L,.术、亏-V六V味V一,.二,■.一.记V.nSichuanAgriculturalUniversityMASTERDISSERTATIONHdraulicenineerinfarmlanddesinandstudonygggytheeffectofirriationanddrainaeinChonzhoumoderngggariculturebasegHEYANGSPECIALITY:SoilScienceASPECT:SoilandLandResourcesmanagement?Iune2015,n论文独创巧寅明本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除了文中特别加标注和致谢的地方外,学位论文中不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得四川农业大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。\'研究生签名:年占月曰廊吗wi关于论文使用授巧的寅明、:本人完全了解四川农业大学有关保留使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可W采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业大学可W用不同方式在不同媒体上发表。、传播学位论文的全部或部分内容/巧本论文不保密。.□本论文保密,在年解密后适用本授权。""(巧化W上□内划V)研究生签名;碱啤加年4月矣曰导师签^年t月名日L心6争n摘要本论文四川农业大学崇州现代农业基地为对象,w水资源高效利用和现代农业基础设施建设为核私,结合基地±地利用总体规划方案,通过分析基地气候、水资源、王壤等自然条件,凝练出农田灌排工程设计的原则与依据,设计了不同±地利用方式下灌概排水的实现路径,,完成了崇州基地农田灌排工程的规划设计并在农円水利工、程投入使用后,定位监测基地内水円旱地、园地等主要±地利用方式下±壤水分情,况研究不同作物生育期±壤自然含水量的变化特征,分析不同±地利用方式下渠系灌排效果,评估基地农田水利工程规划设计的科学性和合理性,为类似地区现代农业基地规划建设提供理论依据与技术参考。论文主要研究结论如下:63(1)基地水资源平衡分析表明,基地有效可利用水资源总量为1.46X10m,按63基地作物种植结构,测算出农作物需水量为1.2X10m,现有水资源总量完全能够满足农业基地作物需水量。(2)现代农业基地农旧水利工程规划设计形成W支渠、斗渠、农渠W及配套水""工建筑物为主体的农田灌概渠系网,支渠和斗渠整体呈兰纵H横的布局,规划农渠为末级渠系,网格化渠系密度适宜。(3)通过分析不同作物类型在生巧期内对田间需水排水的要求,设计出了不同±地利用方式下灌满排水的实现路径。平原地区,±壤质地为中壤的条件下,水田的"一"""灌概排水路径实现灌排体化,旱地、园地设计灌、排独立的沟渠工程。水"cm巧周边规划末级渠系工程为矩形农渠(宽50、深100cm)+两端灌水口与排水口""+渠壁方形排水孔;旱地周边规划末级渠系工程为矩形农渠(宽50cm、深100cm)"+两端灌水口与排水口+梯形排水沟(宽100cm、深100cm)+沟壁圆形排水孔;园"地周边规划末级渠系工程为矩形农渠(宽100cm、深100cm)+两端灌水口与排水"口+矩形排水沟(宽50cm、深120cm)+沟壁方形排水孔。(4)研究不同±地利用方式下±壤水分含量在6-10月的变化特征表明,水田的-3王壤自然含水量均值在25.94%1.96%之间变化,期间的±壤水分含量能够满足水稻-在分葉期达到成熟期的生长.37%30.28%范围,夏玉;旱地的止壤自然含水量在24内米能够在此范围的±壤含水量下完成整个生育过程;园地种植的冬瓜和辣椒能够在±In2386%-2989%之壤水分含量为..间正常生长。(5)分析作物灌排前后的±壤水分含量空间分布图表明:水田、旱地和园地灌水后水円±壤含水量的高值集中在灌水口附近区域,距离灌水口位置越远,其±壤水分含量呈现出整体递减的趋势;水田、旱地和园地均通过排水沟及询壁排水孔实现排水,田块内王壤含水量随着与排水口和排水孔之间的距离増大而増大。在灌概排水后,±壤含水量的数值都能满足作物正常生长的需要。关键词:现代农业基地;灌拌渠系;工程设计;±壤水分;灌拂效果IInAbstract*TakingmodemaricuhuiebaseofSichuanAricuhuralUniversityinChonzhouasgggtheobect,thisstudyconsidertheefficientuseofwaterresourcesandmodemagriculturejfracueconsructonasbcusandbaedonelocalaseanouinstrutrtiitsfissthlndul.Thrhthepganalysisofclimate,waterresource,soilando化ernaturalconditio打s,化isstudytriestofindouttherincileandbasisoffarmlandirriatio打anddrainaeenineeri打desintheppggggg,realizationofirriationanddrainaeunderdifferentlanduseattesthelanni打ofggprn,pgfarmlandirrigationanddrainageinChongzhoubase.Afterirrigationandwater*CO打servancyprojectbeingputintouse,wemoni化iedthesoilmoisturemoni化ringbaseunderdrylandandpaddyfield,studying化evariationcharacteristicsofsoil打aturalwatercon化打tduri打gdiffere打tcropgrowthperiod,analysistheeffectofirrigatio打a打ddrainagecanalsys化munderdifferentlandusepaterns,evaluatethedesig打offarmlandwaterCO打servancroectwhcrovdeseccarefere打cefortemodemarcuturesypihithnilhilbaej,pgannna打dsimarCO打sruconai打concluonsinhiudareasefolows:pligiltti.Msitsstythlt1)Waterresourcesbalanceanalysisindicatesthattheavailablewaerresourcesis(^^*xA*L46l0m,ccordintothecrolantin别ruc1:mewaterresourcesieuiredgppg,qxis1.210m.Theexisti打totalwateruantitcancomletelmeetthedemandofcorsingqypypagriculturalbase.2Theariculturaldrai打aelanni打inmodemariculturebaseformsthebranch()ggpggcanacanaandmatch打ofhraulic¥化11(:1;11化8asthemainbodofthefarmandllidl,gyy"rriatoncana]ssl:em打etworkThebranchcanaandlateralcanashowsanoveralltreeigiy.llh"verticalandthreehorizontallaoutresulti打o打suitabledensitofariculturaldrainaey,gyggsystem.3Throuhtheanalsisofdifferentreuirementsforwaterdrainae主打过ifferent()gyqg5ncorpsgrowthperiod,thisstudyredesigedirrigationanddrainageunderdifferentlanduseaterns.Plainareawithsoiltextureinsoilcon出tionsitsirriatio打anddrainaeshouldp,,ggcombnebohasectwhiletheirriationanddrainaess1;emindrlandandardenitp;ggyygshouldbei打depe打dent.Canalsyst:emengineeringdesignofaddfieldisreferredaspyIIIn"rectanularariculturaldrainae50cmwide100cmdee+endsofirriationmouthandggg(,p)g""outfall+canalwallsquaredrainageholethatofdrlandisreferredasrectanular;ygagriculturaldrainage口0cmwide,}00cmdeep)+endsofirrigationmouthandoutfall+"traezoidaldrai打aedkch(100cmwide100cmdee+tre打chwallcirculardrainaeholepg,p)g;"thatofardenisreferredasrectanularariculturaldrainae(100cmwide100cmdee,ggggp)+endsofirrigatio打mouthandoutfall+rectangulardrai打ageditch(50cmwide,120cm"deeptrenchwall)+suaredrainaehole.qg4ThechanesofsoilmoisturecontentimderdifferentlandusetesfromJuneto()gypOctobershowedt-hatthemeanvalueofpaddysoilmoistureiswithinaraneof25.94%g31.96%isurecanmehfritstill,Themotettedemandofriceomeringandmaturiteriodyp;〇moistureofdrylandsoilranesfrom24.37/〇1:o30.28%,enouhtooffersummermaize1:oggcomleteitsrowMelonandeeri打theardenisinoodconditio打withinasoilpg;pppgg〇moisturerangefrom23.86%化29.89A5Spatialanalsisofsoilmoisturebeforeandaftercroirriatio打anddrainae()ypgg*systemindicatesthatmoistureconcentratesasahighvalueinirrigatio打iegionnearthemouthofthepaddyfield,drylandandorchardafterirrigation.Thefartherdistancefromirriationmouththelessonoverall¥0。moistureaddyfielddrlandandardencang,;p,ygachievetheirdrainagethroughthedrainageditchandthetrenchwalldrainageholes.Themoisturebetweendrainageholeanditsexitsincreasewiththedistance.Intheirrigationanddrainaesstemthevalu故ofsoilmoisturecanmeetthe打eedsofnormalrowthofgy,gcrops.Keywords;Themodemagriculturebase;Irrigationanddrainagecanalsystem;Engineeringdesigmnent;So。water;TheeffectofirrigationanddrainageIVn目录摘要IsractAbtIll胃^i1绪论:11.1研究背景11.2研究现状综述11.2.1农田水利工程中的灌排工程11.2.2农田水利工程中灌排工程的设计41.2.3农田水利工程中灌排工程的效果评价51..24农田±壤水分分布研究61.3研究内容和技术路线10..131研究内容1012技术路线11.3.2现代农业基地农田水利工程设计1221.1现代农业基地概况22.1.1地理位貴122.1.2气候资源122丄3地形地貌和±壤132丄4水资源132214.区域水资源供需平衡分析2.2.1水资源供给分析142.2.2水资源需求分析152.3农旧水利王程规划设计原则、依据182.3.1规划设计原则182.3.2规划设计依据182.4不同±地利用方式下灌槪排水实现路径设计192.4.1水田灌慨排水实现路径202.4.2旱地灌概排水实现路径212..43园地灌概排水实现路径222.4.4未利用地灌概排水实现路径222.5农田水利工程规划设计222.5.1水田农田水利工程242.5.2旱地农巧水利工程%in2.5.3园地农巧水利工程282.5.4未利用地农田水利工程303现代农业基地农田水利工程灌概排水效果研究313.1农田±壤水分的测定313丄1采样点的设置313丄2测定项目及方法34?32不35.同±地利用方式下±壤水分动态变化分析3.2.1水田±壤水分动态变化353.2.2旱地±壤水分动态变化%3.2.3园地±壤水分动态变化373.2.4未利用地±壤水分动态变化383.2.5小结393.3不同±地利用方式下灌水效果分析3933139..水田灌水效果分析3.3.2旱地灌水效果分析413.3.3园地灌水效果分析433.3.4未利用地灌水效果分析443.3.5小结453.4不同±地利用方式下排水效果分析4513.4.水田排水效果分析4532.4.旱地排水效果分析4733.4.园地排水效果分析493.4.4未利用地排水效果分析503.4.5结50小3.5农田水利工程灌排效果小结514结论52参考文献54致谢56iin1绪论1.1研究背景四川农业大学在灾后异地重建中及时调整学校发展战略和区位布局,在温江建设成都校"一="区,构建高端研究平台和展示窗口,形成学校校区的战略结构布局,按照国家发展和改革委员会印发的《国家发展改革委关于印发成渝经济区区域规划的通知》内容,四川农业大学成都校区建设被列入《成渝经济区区域规划》中的社会事。业发展重点,上升为国家战略目前成都校区已初具规模,急需的是能够开展现代农2业知识和技术的高水平研发基地。学校决定在崇州市楷泉镇流转±地156hm、时间50年,建设W满足教学、科研及试验与示范为主要目标的现代农业示范基地。为了适应学校崇州现代农业基地建设需求,本研究W水资源平衡为理论基础,通过分析基地气候、水资源、王壤等自然条件,结合基地±地利用规划方案,进行农田水利工程规划设计,、,并在农田水利工程投入使用后通过对水田旱地、园地等主要止地利用方式进行±壤水分定位监测,研究不同作物尘育期±壤自然含水量的变化特征,,分析不同作物类型和止地利用类型的灌排效果检验基地农m水利工程规划设计的科学性和合理性,提出优化完善措施,为类似地区现代农业基地规划建设提供理论依据与技术参考。1.2研究现状综述1.2.1农田水利工程中的灌排工程(1)灌概工程一古老工程技术可W追溯到新石器时代一农円水利送。灌槪是口古老的学科,早在6000多年之前人类就开始运用栓河蓄水,筑渠引水,开哇灌概的技术。从世界范围而言,有文字记载的最早的灌概工程,是公元前3400年左右美尼斯王朝修建在埃及孟菲斯城附近截引尼罗河洪水的歡灌王程00年,己比伦在底格里;在公元前约22斯和幼发拉底河河谷建造了当时世界上规模最大的奈赫赖万灌概渠道。印度、古罗马、1n古波斯等国的灌概,起源也都很早;公元前2500年左右,印度就有引洪蹤灌,到2030世纪年代,印度开始应用现代工程技术修建大型自流灌概工程,同时发展小型提、水灌概与井灌;伊朗叙利亚、意大利等国的灌概也有几千年的历史,其中伊朗和亚19美尼亚等国,且W坎儿井众多闻名;世纪中叶,在美国西部大盐湖河谷地带,开始了移民皇殖,发展灌概。前苏联的灌概农业也有较长的历史,公元前6世纪阿姆河和锅尔河流域就开始了灌微,1917年后,灌概事业有了较大的发展,主要灌区集中W在中亚细亚。中国灌概工程历史悠久,早在2000多年前就创造了许多类型的灌概工程,积累P1了很多灌概工程技术经验。建国W后,中国的农田灌概发展经历了建国初期的大规模基本建设,,新増了大量的水库、引水工程和大中型灌区灌概面积从解放初期的6262'"xx一1.6l0hm増加到80年代初的4.9l〇hm,经历了90年代的大型灌区两改提高,62不断加大对灌概工程建设的投入,灌概面积从90年代初的4.8xl〇hm增加到200062年初的5.6xl0hm,在90年代中期还从西方引入了水工技术,逐渐开始将高科技技术应用到灌概工程的建设之中。随着全球化水资源紧缺日益严重,节水灌槪方法越来越受到人们的重视,喷灌、微灌等新型节水灌觀技术随之产生并逐渐被广泛应用。我国的节水灌概发展史就是中""80国的灌槪的发展史,但节水灌概的概念却是在上世纪年代才提出提出,早在黄河流域的径惠渠、渭惠渠和洛惠渠等灌概工程中,人们就对地面灌概工程进行了优化,提高了灌概水的利用效率上世纪50年代开始,我国就从国外引进先进的节水灌概技术和设备,60年代末到70年代初开展灌概制度的研究;,开始加强科学管理、合理配水、平整上地、推广短沟和细流沟灌,完善用水姐织;到屯八十年代,逐步开始喷灌、微灌的技术研究和设备研制;到2008年底,我国实施渠道防渗、低压72管道输水灌狱、喷灌、微灌等节水灌概技术和工程措施的面积己达2.3xl〇hm,泛其62W、x中采用喷灌微灌等技术和管道输水灌概等方式,高效节水灌概面积达到4l〇hm。(2)排水工程在公元前5世纪中叶,希腊历史学家希罗多德就记载了有关于尼罗谷的排水工程。荷兰的农田排水历史源远流长,久负盛名;荷兰低于海平面的面积,约占国止的四分一地下水位是荷兰农田排水的关键任务之,排溃和控制,其暗管排水技术在世界上处于领先地位英国的排水一,始于13世纪,17世纪初首先使用鼠道式暗管。近百2nw年来,世界上很多国家为解决灌区产生王壤次生强碱化的问题,不断探讨排水事业。20世纪初的埃及为了解决棉田的盐碱化问题,大力发展深沟排水呵美国于南北战争时期通过了沼泽法案,普遍开展农巧排水,直至20世纪六十年代累计排水面积达64x.1l〇ha,2050,80,;R本的现代排水事业起步于世纪年代初期年代中期暗管排水面积已达水m面积的1/3,农田排水工程施工已经基本实现了机械化,大部分排水系统的闹、站建筑物,都实现了管理自动化,做到了雨量、水位、流量和水质等遥测和遥控。在其它工业发达的国家里,目前也多实现了排水工程的施工和管理的现代化9]化。tW2050我国早在世纪年代就开始重视修建排水工程的修建。建国W后,我国更是投入了大量人力,防御拱溃能力有了很大提高。20、物力进行农旧水利工程的建设世纪60年代,人们在低挂地区开挖36,陕西省巧惠渠灌区親溃、盛碱灾害相当严重42x条排水干沟,形成排水系统,控制排水面积达6.93l〇hm,原有盐碱地得到充分治tW地区呈闭流状理,积水严重,沛水效果较差,于20世纪60年代开;松嫩平原部分始修建排水工程,改变了该区域的闭流状况,当初的巧区现在已成为产粮区海河流域通过大规模的洪水治理,使大部分平原地区消除了洪水的威胁,转入了W排水为主的治規时期,20世纪60年代W后,海河下游平原地区疏竣开挖大量骨干河道,在42x3.6l0hm易視耕地中74%,有得到初步治理;陕西洛南的洛惠渠灌区早期频发拱溃、-,在20世纪5060年代开挖并扩建中干沟20世纪90年代又修建了洛次生盐碱灾害,42x.2工程有效地缓解了次生盐碱化西干沟等,控制排水面积达2l〇hm,通过修建排水灾害。20世纪90年代,我国开始了控制排水的研究,但可供大面积推广的研究成果["]相对较少。20世纪50年代至今,我国兴建了大量农田排水工程,近几十年来,也积极向国外学习先进的农田排水技术与方法,但是我国农田排水工程仍然处于十分尴尬的地位Wny,就近些年情况来看,我国许多农业发展地区的灌概工程都较为完善,而排水工一,程的则不容乐观,些地方的排水工程满足不了农业发展的需求农巧的灌概与排水tw、。很不平衡,造成了大量±地的直感化止壤的盐碱化农田排水工程影响着农旧的,,。质量加强对农田排水工程的关注,会大大提高±地的质量促进±壤的正常使用3n1.2.2农田水利工程中灌排工程的设计水利是农田的命脉,因此,沟渠整理在农田整理中具有十分重要的地位。灌概渠一道的设计是农田水利工程中比较重要的项内容,,完善农田灌概体系才能提高灌概效率如何规划设计农田水利工程,使之更加切合实际、更加规范就成了关键性的问题。然而,现阶段,沟渠整理的理论十分匿乏,在实践中也处于不明显的地位。灌排渠道布局中最关键的是骨干灌排工程的布局,送关系到整个灌概地区的灌排级渠道的规划布置tw效益,特别是干渠的布局,关系到灌概控制范围的大小及W下多;当今我国农田灌概的最普遍方法是通过王沟道输水对农田进行灌概,由于±沟在农田灌概中的渗水量非常大,对水的利用率极低,为解决该问题,目前我国农业在渠道输水灌槪的过程中,采用了渠道防渗技术,能够有效的提高渠道渗水,是节水效率最离一tw的种方法。提高农田灌概渠道输水效率,増大渠系水利用系数,加强科学设计管理,不断改善渠道防渗技术,才能最大限度的实现水资源的优化配置。农田排水主要是通过田间排水工程的设计布局和管理来实现的。通过改进排水系统的设计与管理,使农田排水系统在发挥正效应的同时尽可能减少负效应。欧美等发达国家在农田排水系统的设计与管理措施方面已经取得了很多研究成果。20世纪90PW年代我国也开始了控制排水的研究,但可供大面积推广的研究成果相对较少。传统一排水系统设计理念是提高作物产量和优化工程效益,排水系统设计标准太过单,主PU要的目标是调节农田水分状况,W保证农作物的正常生长并获得高产却忽视了保,护水环境和提高水、肥利用率等,例如增加排水暗管的埋深和加宽暗管的间距可[^减少暗管的使用数量,降低地下排水系统的建设成本,但由于止壤水和地下水中的硝态氮容易迂移,在大量使用化肥的农田,硝态氮的流失量随着暗管间距的加宽和埋深的PS增加而增加,在含盐量比较高的地区建设地下排水系统,暗管深埋、间距加宽増加P33了排水中盐分的浓度,并形成了过度排水,降低了灌概水的利用率。随着农业化学物质施用量的増加,从农田中排出的水分已经是造成农业面源污染的主要污染源。为了改善农田中面源污染的问题,必须要加强对农田排水系统的改进,増强对农田排水的监管。""-我国的长江中下游地区,农田的种植模式大部分是稻麦轮作,排水系统的P41生产时设计主要考虑讯期的排撰和降溃,水稻,田面淹水过深引起的據害与适宜淹4n水层下因缺乏巧间渗漏量而引发的溃害为水稻田所受主要灾害类型,针对此问题的有效解决措施是:利用格田控制排水措施防止淹水过深;利用农沟排水控制田间渗漏量25[])。旱作物生产时,则通过农沟(深沟排水或暗管排水来控制地下水位,防止溃害的产生。农巧排水系统的排水强度依据排拱、除溃的设甘称准确定,在干旱地区或田间蒸psi发量大于降雨量的灌概季节,,,当排水系统缺乏管理时将形成过度排水造成地下水水位过低,±壤毛管水无法上升到作物根系层,不利于作物根系吸收水分和养分,P71降低T灌慨水和雨水的利用率。过度排水导致了农田水分和养分的大量流失,氮、憐等养分对下游水体造成了污染。对于干早和半干旱地区的地下排水系统,大部分非控制排水系统处于过度排水状态,从农田中排出了远大于灌慨输入的盐分。综上所述,在农业生产中,灌排系统有着举足轻重的作用,其所产生的社会效益、经济效益、生态效益是巨大的,应,选择,因此在农田整理中充分考虑沟渠的重要性适宜的沟渠整理、设计、布局模式。1.2.3巧田水利王程中灌排工程的效果评价推行节水农业不仅是解决我国水资源合理高效利用的首要途径,更是实现我国农一业现代化的个必要的步骤,这对于保障我国国民经济持续稳定发展至关重要。为了因地制宜的发展节水农业,迫切需要对灌排效果进斤科学合理的评价。不同灌排模式的效果评价及评价指标体系非常复杂,考虑的因素很多,,例如賴旧灌排效果评价主一二:是即使确定了权重要存在两方面的问题是如何确定权重分配,,由于权重的归s一pj。性约束,可能会遗失许多信息吕振东等采用了综合评价方法从经济效益,生态效益,社会效益等方面进行考虑,优选出了较好的灌排模式吴景社等在节水灌概综合效果评价指标的选化与分级研究中,综合采用专家评分法elhi法、层次分析、Dp和隶属度等方法选取了评价指标,并在进行非量纲化处理与检验的基础上,确定了区wii域评价的综合评价指标体系。孙建书等在对不同灌排模式下±壤盐分动态模拟与评一-价研究中,利用HYDRUS1D模型对不同灌排模式下±壤水盐运移进行维数值模PU拟,分析比较了节水灌概和常规灌概、暗管排水和无排水对盐碱地的改良效果。崔远来等在对农业灌槪节水评价指标与尺度问题的研究中指出由于尺度效应的存在,传统灌概效率指标在节水效果评估及水资源调配决策中的局限性贺延国等在对东北5n一半干旱抗旱灌槪区节水农业评价指标体系和评估方法研究中,建立了单节水技术(小尺度下)评价指标体系和节水综合效益(大尺度下)评价指标体系,提出了节水农业评价的新方法-投影寻踪和改进的层次分析法我国水利项目后评价工作起步较晚,作为水利项目重要组成部分的节水灌槪项目,对其后评价理论和方法的系统研isit究并不多见。综合分析W上学者对农田水利工程灌排研究发现,目前国内学者主要是选取各种指标,构建评价指标体系,选,再分析农田灌排方式的优劣取评价方法赋予权重;抑或选择水分运移模型,在室内研究灌排沟渠与止壤水分之间的关系,并且针对不同灌排方式的评价研究已经较为深入,但是我们必须看到农田水利工程灌排工程已经投入一到现实农业生产实际中,处于个复杂多变的环境内,方法上的定性定量评价及实验室内的试验模拟都存在理想状况,不仅要分析研究不同灌排方式的优劣,更要研究。田灌排效果的优劣针对农水利工程的灌排效果研究极少,特别是针对已完工投入使用的农田水利工程中的沟渠灌排水效果研究尚属空白。1.2.4农田±读水分分布研究(1)不同±地利用方式对止壤水分分布影响±壤水分对作物的生长情况和陆地生态系统的生产能力有着很强的调节和控制P41作用,±地利用类型对环境因子、自然现象和生态过程都有影响,例如作物、±壤、水分之间的相互作用。因此,±地利用类型的不同必然引起±壤性质的变化,它与±壤水分含量变化有着密切的关系。不同王地利用方式下±壤的水分狀况及其变化规律PS的研究是建立在科学利用±地资源的条件下1。地表桂被的类型、覆盖程度及其生长一情况都会对±壤水分含量产生定程度的影响,不同±地利用类型±壤的理化性质和一PW一。地表覆盖程度均会存在定的差异,从而会影响止壤中水分的含量般来说,对于荒坡地,植被能改善其±壤结构,増强±壤的持水能力及对止壌水分的调节能力作物根系主要集中分布层的根系会对该层±壤水分含量有着重要影响,在生长枉盛的季节,植物的蒸腾作用会增强,根系吸水能力加强,致使该层的±壤含水量明显降低止地利用类型会改变±壤结构和地表植被,明显影响±壤水分含量。诸多学者对黄止高原不同植被类型的±壤水分特征进行了系统研究。有研究认为植物叶冠能拦截降雨,减少±壤水分的蒸发消耗,増强蒸腾损耗,枯枝落叶覆盖地面,可W増加6n入渗量,植物根系也能增加水分的入渗和下渗,从而对王壤水分产生影响。而森林覆fw盖造成巨大的±壤水分亏损,增加了水分小循环,削弱了水文大循环。不同整理±地的方式会造成小地形发生改变从而引起±壤水分状况的改变。如梯巧作为黄±高原一项工程措施上水±流失治理过程中广泛采用的,主要目的是通过降低地面的巧度,改变小地形,从而达到蓄积雨水、增加入渗、W提高±壤的水分储量和利用率,进而达到了提高植物生产力。随着作物生产条件的改善,人们盲目的将低产变为中产,中,,致使±壤水库的深层储水量出现严重亏缺产变为高产种植密度过分加大,深层的±壤水分对作物根系的补充和调节能为的丧失,削弱了止壤水库对年际干旱的缓解和调节能力,作物转而完全转型向依靠年际或季节降水维持而生长,进而引起了作物生长和产量完全受制于降雨量,并随自然降水量年际变出现较大的波动。(2)不同±层深度对±壤水分的影响一由于植物及地面的蒸散作用,,使得±壤水分不断地向大气逸散同时每年又有定的降水补充在±体内,引起止壤水分在剖面上的动态变化,主要表现在±壤剖面上的垂直分布特征,,。±壤垂直剖面上上层±壤受外界环境影响大随着深度的增加±一般来说壤所受的环境影响减弱。,随着深度的增加,止层含水量均值的变化幅度减pg少i。韩仕峰、孔祥旋根据±壤物理性质的测定和水分定位观测结果,结合当地气候、作物生巧特点,得出粗砂潮±农田±壤水分垂直变化特点:含水量自上而下渐增,并将±壤水分垂直性分布划分为速变层、±壤水分利用层、止壤水分调节层和±壤水分微调节层,荒坡±壤水分的垂直变化可W分为:速变层、活跃层、次活跃层和tw相对稳定层。陈有君等研究浑善达克沙地不同植被下的±壤水分状况,得出浑善达-克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙±OlOcm±层整个生长季节内平均含水量较低、波动也比较大,而10cmW下则基本稳定在3%左右郭忠升等研究了人工梓条林地±壤水分补给和消耗动态变化,得出了降水对±壤水分的影响程度随着深度的增加43tl-。李曼而减弱,±壤水分最大入渗深度为0270cm,何耐江等人对平原地区止壤I7水分运动特征研究发现,对于地下水深埋区,±壤水分动态变化在剖面上具有明显的-分带性,050cm,±壤水分运动受到外界影响差异显著,在太行山的平原区层为±〇-壤水分运动受外界影响敏感带、5l〇〇cm层为±壤水分运动受外界影响滞后带、fW-100220cm层为止壤水分运动变化带。(3)农田王壤水分运动过程7n""--非饱和±壤水是四水-±壤水地表水SPAC(地下水大气水)转化和系统---o---(SilPlantAtmosphereContinuum,±壤植物大气连续体)的联系纽带和关键环节,±壤非饱和带不仅是各种入渗(自然降雨入渗、灌槪入渗等)的必经区域,并且也是直接产生蒸发的地带,研究水分的蓄存和蒸发、设计农巧灌概排水都必须掌握±壤非饱和带中的水分运动规律。农田±壌水分运移规律对于科学制定灌概方案、高效调控±壤水分、节约利用水资源、提高农作物产量和规划设计农田灌排沟渠等都具有极其重要的意义。对于非饱和±壤水分的运动规律主要是采用形态学的观点进行定性描述。对于非饱和±壤水分的运动规律主要是采用形态学的观点进行定性描述。1936年Rchardsarc-chardsi导出DyRi非饱和止壤水分运动方程,数学物理方法引入到王壤水的研究,逐步由静止走向动态、定性描述走向定量、经验走向机理,用能态观点取。代形态学的方法来研究±壤水数值模拟±壤水分运动广泛应用,李恩羊对渗灌条件下的±壤水分运动进行了数学模拟并对所建模型作了实验室检验,杨诗秀等建立了一个非饱和水一维流动的数值计算模型一。随着±壤水分研究的深入,维非饱和±壤水分运动的数值模拟从实验室进入田间,同时二维非饱和止壤水分运动的研究也蓬勃tw发展,在此基础上,温度、作物根系吸水因素!^及±壤非均质性也逐渐纳入考虑中。,从农田、作物的实际情况出发±壤水分运动的研究愈发具有系统性和针对性,为生产实践打下坚实基础。在不同灌概方式下,±壤水分的运移特征也不尽相同。与喷、微灌等皮力灌槪相比,地面灌槪具有投资少,运行费用低,操作管理方便等优点,且管理良好的地面灌概系统能获得接近于压力灌概系统的灌概效率。目前,世界总灌概面积的95%1^^上、中国总灌概面积的98%均采用地面灌概方式。但管理不善的地面灌概系统,垂向渗漏大,灌水均匀度差,灌概效率低下,这严重影响了地面灌概的水分利用效率。北方灌概农田的主要灌概方式是畦灌和沟灌,其中沟灌入渗方式属于二维入渗,影响因素复杂。因此,为改进沟灌灌水技术、优化设计沟灌灌概系统,必须掌握沟灌灌水沟的二。维入渗特性康凌燕等通过分析不同灌概条件下王壌水动态变化,探讨了研究区的灌47tl。、概制度粪元石李保国等人在研究华北平原夏玉米的生长期时,指出在这段多雨一W1tW。的湿季内,部分降水未被作物利用而渗透至根层W下李曼,何雨江等人研究了灌概前后平原区±壤水分的运动状态一,从灌槪开始都灌概后的段时间内(通常---20d)-10:,止壤水分运动类型变化状态为蒸发入渗型(灌概前)到入渗蒸发入渗8n一型-(灌概后初期阶段)到入渗型(灌概后较短段时期)再到蒸发入渗型(灌概后相当长时期后一),从而完成个周期循环。在浅±壤层内的±壤水分运动受外界影响0-50cm、显著,在深度内±壤水分靠近地表和作物根部,受到降水灌概、蒸发、蒸。腾及作物根系吸水等影响较为敏感其中受降水或者灌慨影响,形成向下运动的水分入渗补给下层±层;受蒸发、蒸腾W及根系吸水等作用的影响,形成向上运动的水分,用于作物生长需水。沟灌为二维入渗,影响因素复杂,许多学者对此进行了大量的研究,潘巧华等通sfw过大田试验研究了交替隔沟灌慨水分人渗规律张新燕等通过室内试验,分析了沟;二fW中水深、沟底宽、沟底导水率及±壤初始含水率对沟灌维入渗特性的影响。沟灌±壤水分入渗湿润锋推进与沟型、沟中水深、止壤性质等有关,相同沟型情况下,沟的底宽越大,竖向湿润锋推进速度就越快,沟深相同,水深越大,竖向湿润推进越快越远。沟中灌概水对水平向湿润锋推进的影响主要由水位来决定,无论沟宽窄与深浅,,水平向湿润锋推进速度相同,只要水位相同,湿涧垄的宽度也相同。张新燕蔡焕杰52二t3等研究了沟灌条件下±壤水分维入渗影响因素得出:灌水沟中水深、沟底宽、湿周对沟灌入渗过程均有明显影响,垂向入渗。沟中水深大,有利于加大水平侧向入渗相应减少,而水深小,,,入湿周小±壤受水时间增长渗历时增加,垂向入渗相应加大,且,深层渗漏增加。灌水沟底宽仅影响垂向入渗,底宽减小,垂向入渗深度减小±壤表面W下40cm深W内水平向入渗深度平均值与最大垂向入渗深度的比值在沟底宽小时均大于沟底宽大时的比值,;相同灌水量条件下湿周越小对沟灌水流减渗加速越有利,,但湿周过小不利于灌水沟垂向入渗的减小。因此灌水沟湿周不宜过小;湿润锋推进比率随着时间的增加而增加,达到最大值后,开始下降,因此,加速沟中级向水流推进必然会相应减小沟中入渗水量,达到节水的目的;合理的灌水沟断面形式有利于减小垂向入渗,加大水平侧向入渗。在所研究±壤条件下,灌水沟为梯形断面形式,宽深比近似为2的灌水效果最优。灌水沟中水深、底宽、湿周等对沟灌的入渗过程均有不同程度的影响和作用。沟中水深在整个灌水期间均发生变化,并引起湿周的改变,,可实现减渗加速具有重要作用;灌水沟断面形式及尺寸优化,达到改进沟灌技术的目的。9n1.3研究内容和技术路线1.3.1研究内容(1)W水资源平衡为理论基础,通过分析基地气候、水资源、±壤等自然条件,结合基地±地利用规划方案,凝练基地农田水利工程规划设计原则和依据,设计不同±地利用方式下灌排水实现路径,进行现代农业基地农田水利工程规划设计。(2)在基地农田水利工程投入使用后,通过对水田、旱地、园地等主要±地利用方式进行王壤水分定位监测,研究不同作物生育期±壌自然含水量的变化特征,分析不同作物类型和±地利用类型的灌排效果,验证基地农田水利工程规划设计的科学性和合理性。(3)分析基地不同±地利用方式下农田水利工程灌概排水效果,为类似地区现代农业基地规划建设提供理论依据与技术参考。01n1.3.2技术路线——iI欄魔收臟料!I1!J'if ̄JI慕地臟分妍I;I'I11iI水资源平衝分析錢出細劑设计願稱依据灌排承实现路径i;;1I—JI?I农田測工穫織剣傲十IIjLk—广不國用減下衣西±壌水分匿II纖田狭及样点巧賜II主潑水淵I定II^I^12I不厨±腳脯触:下生iI壌水分猶兼分祈!I*I,ii:I!不揭出絲誦就下不触聯j雜淵下I獅分桥攤水渠分祈III甲气;!II;,I;;邏泣分桥淵徽業薩农田水巧!I工截巧藥微備齡纔性III1誦殷備環论膽术纖1I图1技术路线图FilTechnoloroadmaggypIIn2现代农业基地农田水利工程设计2.1现代衣业基地概况2.1.1地理位置崇州市位于四川盆地西部边缘,隶属于成都市37km,,距成都属峨江中游地区。°'°'°'°'-307-地跨东经1010349,北绅30303053,东西长66.5km,南北宽42.5km,幅2员面积1089.25km,东邻温江、档泉镇、新津,西与汉川相接,南与大邑邮连,北与都江遥市接壤。四川农业大学现代农业基地位于崇州市措泉镇W北与蔭兴镇交界处,地理坐标位°'"°'"°'"°'"-33739-于东经101034051,北缔303221303435之间,基地位于四川省崇州市城南,距市区崇阳镇11km,是崇州市的南大口所在区域,距四川农业大学成都校区约42km。现代农业基地主体位于措泉镇的生建村,同时涉及楷泉镇的千功村、天2寿村及隆兴镇顺江村的部分区域,总占地面积156hm。2丄2气候资源崇州现代农业基地所在区域气候属于四川盆地亚热带湿润季风气候,冬无严寒夏。无酷暑,秋短夏长,四季分明,雨量充沛,日照偏少,无霜期较长基地所属区域云量多,,年平均円照时数仅为994.9h22%日照少,日照百分率为,1210.化27%19873化最多日照时数为,日照百分率为(年)。最少日照数为7,日照’89-百分率为16%(19年)。19862010年累年平均气湿为16.rC,最商年为17.0C(1998’年),最低年为15.5C(1989年),最热(7月)平均气温为25.rC,最冷(1月)’平均气温为5.9C。区域累年平均降水量1011.3mm,最多年降水量为1372.5mm(1988)6.25mm2000)。8年,最少为的(年雨日和水量均是夏多冬少,其中月最多,达-257-.9mm7.2m59月巧8292mm82%。19862010,月最少为iru期降水量.,占年降水量的一年日内最大降水为266.3mm。研究区累年平均气压为953Pa,累年各月平均气压最3低为7月,最高为12月。累年风速较小,仅3m/s。风向频率W静风最多,占全年42%,其次是北风,占全年的9%。21n据崇州市多年自然气候规律分析,自然灾害主要是洪热、干旱、大风雷击和低温。5-91冷害研究区内降雨主要集中于月的巧期,占全年平均降雨量的8.6%,据1-2098610年的气象资料记载,15年中出现円降雨量^OOmm或3円50mm的l雨量^1洪拱有10次,出现円雨量三200mm或3円雨量过50mm的大巧1次。其中19%年8-月911円的大撰(3円雨量314乂mm),为25年中之最。程泉镇属都江退自流灌区,雨量充沛,因此干旱现象不严重,,。H种类型的干旱中W夏旱出现频率最高春旱次之,伏旱最少。境内由于雷击造成的灾害不多,仅有1996年1次。低温冷害主要是,春温回升快。春分W后春播期低温和秋季低温。春播期冷空气活动频繁且不稳定,°水稻陆续开始播种,在冷春年常受低温影响,平均气温在12C1^下;秋季低温阶段,°円平均气温稳定下降到20CW下,它们多发生在3月下切至4月上旬及9月中句。低温时绵雨较多,,对农业生产危害较大对春播、秋收有较严重的影响。2.13地形地貌和±壤基地位于成都平原西部边缘,西北高东南低,属平巧地貌。区域内地质构造属新化代断陷盆地,,底部为白聖纪砖红色砂泥岩从第四纪来这个断陷盆地持续下沉,接受晒江及其支流带来的大量冰水物质与冲积物质的填充,后又经过河流的不断堆积与侵蚀作用,形成今R重叠复合的面貌。现巧农业基地所属区域地势地平,加之灌概得-,利,耕地±壤大多熟化为人为水成±水稻±原有±壤在淹育水稻后使±壤产生淋溶与淀积、氧化与还原交替、有机质增加等过程。基地内多数都是高产水稻±,耕层,。深厚利于作物化长,;良好发育的準底层利托水托肥但是部分少数低注地区的潜,育水稻±在秋季水稻收割后,水分处于长期饱和积水状态±温低不利于冬小麦播种。2丄4水资源,地表水与地下水资源丰富崇州市措泉镇境内降水丰沛,属蜗江水系。《崇州市志一》和近年来的水文地质调查资料显示当降水量较大时,除部分有效降雨使±壤饱和,多余的大量通过各种渠道汇入江河形成地表径流。农业基地内年平均地表水总量63一约为5.5xl()m。过境地表水主要来自于千功支渠H斗渠、附H斗渠和千功二支渠,3一一千功、二支渠均于西江李板桥取水,支渠最大引水流量6m/s,共有斗渠8条,13n3二支渠最大引水流量7m/s,共有斗渠6条。措木河与泉水河为基地内主要容泄河道。--6m,地下水埋深多在l,含水层厚1520m,含水层富水性较为优越,水量丰富单井363-/h2〇xm出水量20100m,地下水储量约为.l〇。2.2区域水资源供需平衡分析一水资源供需平衡分析,是指在定范围内(区域或流域)不同时期的可供水量和需水量的供求关系分析。明确现代农业基地内可供利用的水源状况,用W探讨对农田、、水利工程中灌排工程的影响,为建设成适宜机械化耕作的旱能灌溃能排保±保肥及无地下水侵害的稳定高产农业基地。由于现代农业基地内的引用水主要是用于农业灌概,,其次才是人、畜饮用水所W在进行水资源平衡分析的时候可W只计算灌概用水。2.2.1水资源供给分析现代农业基地灌概水源主要为有效降雨量和过境河流。(1)有效降雨量有效降雨量是指到达植物根系层被植物直接利用的那部分降水量,并且最终消耗与植物体的蒸腾和地面蒸发。有效降雨量不参与河流和地下水的循环过程,是农作物生长的主要水源。南方地区气候湿润降水丰富,所有效降水量比较多,是农业生产、中主要的水源。除有效降雨量外,河川径流地下水和拦蓄地面径流的水利设施等都是农田供水的主要来源。不仅要分析各部分水源的供水数量、供水状况和潜力,还要。。分析他们在时空上的分布差异区域内地表径流发育成熟,地表水丰富,地下水充沛近年来的水文地质调查资料一据《崇州市志》和,降水量大时,除部分有效降雨使±壤饱和。,多余的大量通过各种渠道汇入江河形成地表径流崇州现代农业基地属一于《崇州市志》描述区域,属于湿搁和水资源丰富的地区,区域内般水稻为主的80%-95%灌概保证率为,因此选取灌概保证率为95%的年份作为典型年,进行有效降雨量的计算。根据采样月份和崇州市降雨资料绘制降雨频率曲线,得出相应于频率为95%的降雨量为1028.3mm,对应设计保证率的年份为1983年,因此选用1983年41n为降雨典型年,各月降雨量见表2.1,按照设计典型年的30%入渗率计算,则每年的可利用有效降雨量为:有效降雨量=年降雨量X入渗率X项目区面积6〇=xxx(1028.3/1000)3〇/〇1.61〇=4x.81OW2.1计算频率典型年表(巧扮年)各月降雨量表T巧化^abl.lFrequencannual83emon化lrainfaUy()y1410月份2356789II12合计降雨M1......42:....1113.9264552942116827936810954021.010110283(mm)53最后通过计算得到现代农业基地区域的有效降水量为4.8xI0m。(2)过境河流现代农业基地灌概水源主要为千功一支渠H斗渠、附H斗渠和千功二支渠。千功3一二一二、支渠均于西江李板桥取水,支渠最大引水流量6m/s,共有斗渠8条,支3一x537m/s,共有斗渠6条。千功、二lm。渠最大引水流量支渠年可向基地供水约9.8〇,现代农业基地总供水能力为综合两个方面的水源量:总供水量=有效降雨量+过境河流供应量^=4x..810^98x10=x1.46l〇W63x1.46l〇m。结合上述计算结果,现代农业基地水资源供给总量为2.2.2水资源需求分析农业灌概为现代农业基地引水主要用途,。所W在进行水资源平衡分析时只计算灌概用水。(1)农业灌概保证率现代农业基地内降水丰沛,地表水与地下水资源丰富,根据现代农业要求,灌概保证率采用95%计算,灌概模式采用轮灌。(2)农作物种植结构15n根据《崇州市统计年鉴》(2006年)、基地内不同的±地利用方式,结合现代农业种植要求、基地周边水王资源、水文气象、现代种植业要求等条件,旱地水田农""""""--玉米-作物种植结构和耕作制度为水稻油菜、油菜、水稻小麦模克复"果蔬"种指数为2.1,园地采取套种模式。见下表。表2.2基地内主要农作物种植结构表Tab2.2Maorcrolantinstructureinthebasejppg水稚小菱玉米油菜蔬菜复种系数0.940.560.470.350.252.10(3)农作物需水量计算通常采用灌概定额进行计算。农田净灌概定额通常是按照不同的农作物种类制定,代表某种农作物单位面积灌概所需水量。根据各类农作物灌槪净定额,可计算出灌区农田综合净灌概定额,通过各类农作物灌概净定额和其复种指数便可综合确定综合净灌概定额,除去灌概用水量从水源到农作物利用整个过程中损失的输水量,即可得到农田的灌概综合毛定额。査证《崇州市水利志》和《崇州市±壤》,结合当地的种植习惯,中稻全生长期一-9月基本上都在6月1号10号左右,般5月20日至30円为泡田期,用水高峰期一为10天左右。小麦及油菜生长期般都在当年10月至翌年5月。根据资料,长江流域中稻全生育期需水量为703.1mm;对应保证率的冬小麦灌槪净定额为100mm。资321950-4500mhm料显示,四川省油菜作物需水量在/之间,根据崇州市水务局所作的水资源分析,考虑当地实际情况,油料作物比粮食作物灌水定额稍大,净灌概定额3232按2220m/hm计算,玉米净灌概定额按900m/hm计算,果园因无灌概定额,经分析采用玉米加油料作物净灌概定额计算。根据设计典型年内各月降雨量计算水稽及旱50-100作物各生育期内净灌水定额,降水量在mm之间的有效降雨量按70%计算,降-水量在100150mm之间的有效降雨量按60%计算,降水量在大于150mm的有效降雨量按50%计算.3。,水稻全生育期灌概定额计算见表216n32表2.3水裙全生育期灌概定额计算表(m/hm)^^Tab2‘3Durinwholerowthstaesofriceirriationuotacalculation(m/hm)ggggq巧雜減水巧生育阶段灌水时间大数作物需水豈有效降雨M净滿概定额额-.]3332.019.6返靑期6」06]89-分藥期6307.55187.245.22130-孕穗期7.207.24496.253.9634.5-8.28.6453.345..抽穗期1123399758-乳熟期.168.20442.924.1282-巧熟撕9.]9.5457.414.8369全生育撕100天244的.0202.73997.5232200-中稻的泡巧定额为11500m^hm,结合基地±质状况,取1500m/hni,故32中稻的总灌慨定额为5488.5m/hm。按一年两熟,基地水田、旱地、园地规划情况,确定设计典型年全年综合灌慨净定额,见下表。32表2.4灌概水田综合净灌概定额表(m/hm)]^Tab2.4Comprehensivenetirriga化daddfieldirriation(m/hm)pyg设计保证率水稍早作物全年巧灌概定额54882220.07708.5%%.532表2.5旱地综合净灌概定额表(m/hm)]!Tab2.5NETin化grateddrylandirrigationquota(m/hm)设计保证率玉米油菜小宏全年浄灌槪定额95%900.02220.0975.04095.017n3Z表2.6园地综合净灌概定额表(m/hm)]^Tab2乂Gardencomprehensivenetirriationuo化化ble(m/hm)gq设计保征率冬瓜露地蔬菜辣椒全年净灌概定额07522205%%900.12.0.0439.0222h崇州现代农业基地内灌概水田147.7m,旱地7.8hm,园地0.5hm。现代农业63x基地内农作物年需水量测算为1.2l〇m。6363基地内农作物需水量为1.2xl〇m,146xl〇m,水能有效利用的水资源为.资源供需平衡。现有水资源完全能够满足农业基地作物需水量,法到水资源平衡利用。2.3农田水利工程规划设计原则、巧据2.3.1规划设计原则""结合现代农业基地高起点、高标准、高质量规划设计要求,坚持速度和效益""相统一相协调的环境友好型基地规划建设、建设和保护,在对现代农业基地农田水利工程规划设计时应遵循W下原则:(1)。突出重点,分类推进,综合建设的原则W教学、研发需求为核也,农田水利基拙设施规划设计要与王地平整工程、道路修筑工程的规划设计统筹兼顾,分类、分步实施路。推进、渠网及配套设施综合规划建设(2)农田水利工程规划设计在合理利用±地和切实保护耕地的基础上,坚持社会效益一,经济效益和生态效益相统,实现综合效益最高。(3)高标准规划设计农田水利基础设施,高质量高效率开展农田水利基础设施工程建设。2.3.2规划设计依据灌概与排水工程规划设计参照了国家相关法律法规、政策W及行业技术标准规范,在遵循水止资源合理利用的原则下,根据旱、撰、溃和盐碱综合治理的要求,田、水、一、林、电、村统规划和综合布置。水资源利用应W地表水为主路,地下水为辅,严18n格控制开采深层地下水。灌概水源应符合《高标准基本农田建设标准》(TD/T1-2012GB50)033)《农田灌》(84规定,巧细技术规范如下和槪水质标准:(1)应根据不同地形条件,合理配置各种水源。水资源利用应W、水源特点等地表水为主、地下水为辅,严格控制开采深层水,做到蓄、弓1、提相结合,中、小、微型工程并举。大力发展节水灌慨,提高水资源利用效率。(2)按照建设规模、地形条件、交通与耕作要求,合理布局各级输配水渠道。,、分水有闽,各级渠道应配套完善的渠系建筑物实现引水有n、过路有桥、管理方便运行良好。(3)应采取多种节水措施减少输配水损失,井灌区、提水灌区及渗漏严重地区的渠道宜进行全部防渗衬彻,,防渗衬抑宜采取生态型结构型式提高渠系水利用系数;排水沟应根据±壤质地、排水沟深度等采取护勘措施。(4)灌概设计保证率应参照《高标准基本农田建设标准》中附表C.1及地方用水定额标准确定。南方水稻区的灌概设计保证率可按抗旱天数表示,单季稻区可取30d-50d--,双季稻区可取50d70d,经济较发达地区可按上述标准提高10d20d。工程采用灌排相结合的方式一(5)平原地区农田水利,统布置,尽可能做到渠线短,交叉建筑物少,±石方少,占用耕地少,拆迁少,力求控制灌概面积最大。斗〇〇〇m-3000m-渠(沟)W下各级渠沟宜相互垂直,长度宜为l,间距宜为400m800m;-800m-末级固定渠道(农渠,200m,、沟)长度宜为400m间距宜为100m并应与农机具宽度相适应。(6)在基地内所规划的灌概渠道为明渠,衬硕材料因地制宜采用浆硕标砖衬硕或者采用浆彻卵石衬勸。尽可能避免深挖方、高填方和难工险段,W求渠床稳固,施工方便。,输水安全要充分利用现有水利设施,降低工程造价。(7)现代农业基地内的其他农田水利建筑包括涵管和间口。涵管布设在渠道与道路相交,渠道水位低于路面,而且流量较小时,在路面下埋设平直的管道,根据渠道的宽度不同选择相应规格的涵管。在上级渠道向下级渠道分水的地方建闽口,满足。下级渠道引水要求,保障下级渠道正常引水灌概2.4不同±地利用方式下灌狱排水实现路径设计根据学校对基地建设中功能分区及科研试验用地的需求,基地内王地利用方式主19n要包括水巧、旱地、园地等利用方式,本文根据不同王地利用类型下不同作物种类来探讨农巧灌排实现的路径一一。灌概沟渠道般分为干、支、斗、农四级,基地原有定的灌排基础,干、支、斗渠都已布设至基地内部,因此论文主要研究农、毛等级的沟渠的布设。2.4.1水田灌概排水实现路径一。水田的利用主要分为两个部分,部分是春夏季种植水稻,冬春季种植小麦4月初期,水稲进行秩苗,水稻的秋苗主要分为旱秋与水秩两种方式,旱狭方式对水分一的要求不高,只需要引用少量水分湿润±壤,使±壤保持定的湿润度即可进行,而3cm水秩对于水分的要求略窩于旱秩,要求引入到田间的水分保证在的水层厚度。35-40d经历的育苗期后移栽水稽幼苗,此时的水田灌概采用自流灌概方式,在水稻,将沟渠下游临时筑蝴,,打开沟渠与田块之间的挡水板移栽前提高沟渠水位,通过引流渠水自然渗透,将渠水淹灌田块,保证田间水面高度高于3cm。完成移栽后,水稻进入分藥期。分葉期后的水稻田间水分管理,按照传统农民常一一用方式,直保持田面高度为7cm左右较高的淹水状态,此种方式弊端较多,方面为了使田面水分保持稳定的高度需要不断増加灌槪用水,易造成水稻分藥过巧,无一效分藥增多,群体过剩;另方面过量的灌槪用水致使水资源的严重浪费。研究区的""水田在进入分葉期后,采用干湿交替的节水方法,即降低田面水分高度,保持在3-5cm左右,在自然蒸发状态的影响下,田面水分不断减少,直到±壤出现裂口,但""仍含有适量水分的情况下再进行下轮灌概干湿交替3-5cm。从田间保持高度水分一一到±壌干裂为个周期,此间受到蒸发影响和降雨作用,按照崇州气象情况,个周""一一--期时间般为710天,即干湿交替灌水周期为710天。般在移栽20天后,7天左右。水田需要断水晒田,此间控制无效分葉,并增加±壤通透性,増强根系活力一6月水稻拔节期到抽穗期为水稻的孕穗期,直从底持续到7月底,7月底到8""月底为灌浆期,孕穗期和灌浆期对水分的要求较高,因此按照干湿交替水分管理。8原则,保证田间水分髙度维持在3cm左右,保证水稻根系活力月底到9月10号左右水稻进入成熟期,在水成熟前10天左右停止灌概,水田通过自然蒸发作用使±9壤自然脱水,月下旬完成水稻收割。水稻完成收割后,进入水田排水期。为了满足水稽播种前有充足水分灌概,收获后能够迅速排出水分,在成都平原往往是设计灌排20n一体化。除去蒸腾作用蒸发部分水量,水田的排水方式还包括地下渗透和徘水沟排水。在靠近沟渠的排水口抽取挡板,排出高于田面的多余水分。下渗的水分在运移作用下一流动到排水孔处,排池到排水淘中0,止。经过1月个月时间的水分排出壤水分降一化到定的数值,能够达到小麦播种的需要,在工作。11月初便可进行小麦播种为了满足机械下円的需要,提高机械化作业效果,根据地形条件和±地整理要求,-060m-水田的宽度设计为4,长度在80100m范围内,在止壤质地为中壤条件下,在"一-507化m-水田周边布设宽度为,深度为100120cm左右的农渠,平原区考虑灌排"-,并在农渠内壁,水田在35体、田块耕作层下布设间距适宜的排水孔周内能够达到良好的排水效果。2.2.4旱地灌概排水实现路径旱作作物主要为玉米,,夏玉米在5月开始播种,播种后在沟渠下游临时筑墳提,打开沟渠与田块之间的挡水板,对旱地进行漫灌高沟渠水位。夏玉米整个生长周期内只在播种期内需要大量灌水,之后基本不需要大量灌概,只有在旱季特别缺水的条一件下才采联人工补淺。平原区玉米的种植方式区别于丘陵区,采用垄上种植厢垄。一宽Im,垄高15cm,。垄上种植采用厢沟浸灌方式体栽培,垄间开巧灌排1株玉米-m的灌水沟与排水沟,灌排沟宽约为1520c。灌入旱地的水分进入灌排沟,水分横向运移实现对玉米的水分供给。进入夏季后,雨量增大,大量的雨水降入旱地,如果不能及时排出,,,止壤处于饱和状态根系呼吸作用受到抑制,生长停止时间过长则全株死亡,因此垄间的灌排沟就发挥了至关重要的作用。多余的水分汇集到垄间的灌排沟中,灌排沟将水分引流至出水口处。垂直运移的水分通过排水孔排泄至排水沟中。为满足机械耕作和高效农业的需要,基地内旱地吊块大小的规格设计为长-100-120m,100120m左右,为了满足灌概和排水,宽为,在这种规格的円块面积下80--通常在旱地周边布设两条沟渠,沟渠规格为100cm宽、100120cin深的农渠W及--规格为80100cm宽、100120cm深的排水沟,加上田块垄间灌排沟的作用,水分能迅速达到田块,水量过大时也能通过垄间灌排沟排汇至排水沟处,下层±壤水分通过""排水沟壁下方的排水化排出旧间,达到早作不湿害的要求。21n2.4.3园地灌殿排水实现路径-园地采取冬瓜辣椒套作模式。试验地冬瓜主要采取架冬瓜和地冬瓜两种栽培方式,冬瓜定植在大棚内各立柱周围及大棚两边,辣椒生长于冬瓜藤阴影下,使辣椒生长在较阴凉的环境中一。蔬菜类作物对水分的需求量较小,播种后进行斑灌,保证定±壤湿度一。幼苗期从沟渠中人王提水紹灌定苗,苗期遇到降水不足时,应早晚各紹。次水,补给因温度过高叶片蒸发的水量,长期保持±壤湿涧园地同样采取垄作方式,垄间开挖的灌排沟实现园地的排水路径。-80-100m6080。根据调查,园化面积通常为长,宽m左右的规格园地种植也采用垄上种植的形式,田间同样布设有灌排沟,属于内部灌排。园地有着较高的排水要求,因此需要在园地布设组合排水沟的形式,W满足在田块设计规格下迅速排水要求,--80-在园地周边通常布设宽100cm、深100120cm左右的矩形农渠W及宽801000cm、深lOO-nOcm左右的排水沟来加强排水效果。2.4.4未利用地灌微排水实现路径未利用地采样期间完全闲置,只有原有生长的杂草,人为干扰性少,无翻耕施肥等影响,整体的水分来源仅有自然降雨。主要研究自然状态下,未受人为扰动的止壤水分变化特征。2.5农田水利工程规划设计、结合四川农业大学现代农业基地功能定位科研试验功能划分,(^及±地整理要求按照农田水利工程规划设计原则和依据,四川农业大学崇州现代农业基地通过规划设计形成支渠、斗渠、农渠W及配套水工建筑物为主体的农田灌概渠系网,其中支"="渠和斗渠整体呈纵H横的布局,农渠则作为末级延伸渠系配套灌概,充分满足了基地内各种农业生产的灌概用水。四川农业大学现代农业基地农田水利工程规划布局图如下。22nN私;曰I图2.1四川农业大学崇州现代农业基地灌排沟渠布局图Fig2.1TheirrigationanddrainagemapofthemodernagriculturebaseofSICAU规划建设2.5950mIm3142m宽支渠7条,总长2;规划建设宽斗渠条,总长5m;规划建设Im宽农渠1条,总长413m;规划建设U50农渠25条,总长6678m。表2.7农田灌概渠设计及工程量T'ab2.7Thefarmlandirriationditchdesinandenineerinuantitggggqy ̄ ̄ ̄渠底巧±方回。5浆彻卵^^cI7长度设计规格清游开挖填穷实抢渠底石渠壁格压顶砂浆抹面反包边;]],,]^](m)(m)(m)(m)(m)(m)2cmm2cm()如)148992.5m宽支渠295010589663389419521241773615Im宽斗渠14259846176326520085586290728542917Im宽农渠131517252152583^表2.8U50灌概农渠设计及工程量Tab2.8TheU50agriculturaldra山aedesinandenineerinuantitggggqy ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄iS王方开挖王方回填巧实干巧卵石预制有筋U型槽M7.5砂浆抹面W社nr*.3、浆硕砖(…)33]^(m)(m)(m)(m)(m)2cmm)(6的83B6^11353£^^^为满足基地内除灌概外其他农田水利需要,规划L5m宽排水沟4条,总长1420m;规划1.2m宽排水沟1条,总长^Om3m;规划Im宽排水沟巧条,总长1041:规划Im2532mU50152711m。宽草沟条,总长,建设;规划排水沟《共计23n29表.农田排水沟设计及工程畳Tab2,9Theagricultaraldrainageditchdesignandengineeringquantity ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄iii±方回C15洽浆勸卵C15給M7.5砂浆cTs.设计规格清游开挖..填巧实渠底石渠壁压项抹面反包边m)、,,,,];^(m)(m)(m)(m)(m)(m)2cm如2cram)()142062343615052568528529272981.5m宽排水沟-91.2m宽排水沟320775072%481921660580m10413108861933145862486252口382123820831.宽排水沟表2.10U50排水沟设计及工程量*Iab2.10TheU50draindesignand畑gineeringuantitqy"""" ̄ ̄长度王方开挖王方回填巧实干颜卵石预制有筋U型槽浆顽砖M7.5砂浆抹面],^]^(m)(m)(m)(m)(m)(m)2cm(m)巧。20874308134609^^,共15D1200涵管10个,共39mDIOOO配套渠系布设D2000涵管於个9m;;5mD800涵管86个,共365.5mD400涵管112个386m,涵管1个,共;;,共涵管251D805共计个;布设0草沟涵管处,共计10m。同时,布设间口共40处。2.5.1水田巧田水利工程基地内规划设计水田地块长80米,宽60米,其农田水利工程布置情况示意图见下图。24n細遞滾II\???in川imnirrrilliliiiIml…irmvf?…■:I灌水aii>iiIi农梁fc賴ii??tI*???f參:?t?i口1§水口图2.2水田农田水利工程布局示意圏Fticdiaramfieldirriationmaofaddyig2.2Theschemaggpp…"。——?——學―——HlUitTt1I+,心。rr化;拜j图2.3水田农渠横截面示意图mfieldarlraltiicutulcanacrossseconF.3Theschematicdiaraofaddyig2gpg-r—3电泌戲免級歯(後巧jri,1JTIJilft隊广?W.棘游妹嚴磯U她邮資委:IHiiI"i"ft巧撼離茲图2.4水田农渠纵断面示意團FThticdramofadd打eldaricuKuraldrainerofilei2.4eschemaiagpyg巧pg水田区域农田水利工程主要由支渠和农渠组成。每个田块周边的灌概用水直接由一一体化工程,即灌排渠系。渠道设音灌水最末级农渠提供,平原区农渠也兼顾排水,口1,口1个,在同侧设置排水个,根据田块大小和止壤类型结构间隔设置排水孔25n便于田间水分动态管理。具体设计设计情况见表2.11。表2.11水田田块末级沟巧工程设计情况Tab2.1lThedesignofadd巧eldlastd化chenineerinpygg:l:賴类型巧宽(cm)巧深(cm形状排水口布置样式)三个乐排直径又2化m的方形滿排农渠50100矩形有孔,孔距巧底30cm,两航排水孔间距为120cm2.5.2旱地农田水利工程旱地田块长100m,宽120m。旱地田块周边末级农田水利工程主要由1条农渠、1条排水沟和地块内的垄向排水沟组成。地块农田水利工程设计示意图见下图。4.5阳jG路j[————i带冰Iji縣ii!水捧II!!!j;*?,》MM!农化!i!!I\\:\\i1jjjIIijj ̄iiIiTsilEB[图2.5旱地农田水利工程布局示意图Fi2.5Theschematicdiaramofdrfarmlandwa化rconservancroectlaoutggyypjy26n…l囊IIil--"―..…..‘*…."""■lMtw'??"■‘一—?*—?—价<"Il1I…?iahmimn…|专—.————————.番11Ii、*巧<6〇〇〇〇絶豐片,v夸|!m戶!本礼?附I图2.6旱地农渠横截面示意團2ThhenaicluralC过nalcrosectionFicdiaramdrlandarutssi.6escitgofygg ̄3乂泌贼化■i:iMi(傲通)Jjllil-20^■CM71干纖銷(.5U0标1巧水孔处r灰泥砂浆谢巧_—―____^错水孔宁^图2.7旱地农渠纵断面示意圈fdrlandriculturaldrainarofileFi27hechematicdiaae.Tsramoyggpgg—_赫^???..mm^.?—.."■-■?>-?>-I<".———■■mmm?mm?—?.m.?II!,1龍II{OOO(北賤T!2^\lIL夺h巧l.k—2图.8旱地排水沟横截面示意图landdra-iFi2inadkchcrosssecton.8Theschematicdiagramofdrygeg卢巍M平刺卵巧(排水化專閱巧。*‘-*?'¥游T>rrr^[手|獅-bm2国.9旱地排水沟纵断面示意图molinaitch2ThestidiaraficaltidranddraedvertseconofFig.9chemacgyg27n旱地田块内农渠提供灌概用水,排水沟、垄间排水沟和排水沟壁的排水孔构成旱地排水系统,具体工程设计情况见下表。表2.12旱地田块末级沟渠工程设计情况Tab2.12Thedesinoflaststaeofdrlandfieldditchenineeringgygg灌徘水口工程类型渠宽(cm)渠深(cm)形状排水口布置样式M农渠50100矩形无三个并排直径为25cm的圆形灌排100100梯形有孔排水沟,孔距渠底20cm,两组排水孔间距为250cm2.5.3园地农田水利工程园地田块长90m,宽60m。园地末级沟渠主要是由1条农渠、1条排水沟、地块内垄间排水沟W及农渠渠壁上的排水孔组成,见下图。靡排化-4穿*滾I-**化乂At化" ̄山乎专<是式丈主二■I:戸I!::::农樂i:"iIIitH??fI>N??tti?>??8g6?Mt??,iiHii{,-i*SIijHI*(itItIj?I??*中tl‘?!!,》?pj4.5限逍雜S:::i:III排峨*1丈渠iI叫4!(>iIfIIi>H1t<??*?.??Ittiti(K6?iI?tfi(i(tHII?t■hIttiIIt(St(SUI?III?ltt?tifM><IiS((tillIIitf<aMt(tIiMItt>?"(((<?K<>I))<>It}iI雜水韵图2.10固地农田水利工程布局示意图i2.1〇Thentarden、jTarmland说tlaFscheiaicdiaramof化ewa化rconservancrooutgggypjy28n-’■—然…娘離1!J??I1\I00々如I_^..—图2.11园地农渠横截面示意围rcuKuralcanaiofhardenFi2lcrossectonte.1lTheaisggg£lK)S穀_.li??R,.?R'^ZM-撕抑巧(排水孔)s^卿.千fミf21意图图.2园地农渠纵断面示,ile12TheschemaidicuUurldrainrofFiaramofardensaraaei2.tcgggggpI..-.-Ir"I''"'ii-?"V'?Mir.Air-^nnill"广——-■*?——-—?■■—i一———'*—■——诞廳_於.'SH?脈卖、’孩CrCi獅;rr化r讀戶图2.13园地排水沟横截面示意图,h-ecionFi23Theschematicdiramofardensdra山aeditccrossst.1agggg4— ̄* ̄- ̄r??>t^*024CKp—!(;3廉泥妙黨揀!擺截屬)‘^干咖邸沿1巧扼娜‘(嫌亲浆麟嘛砖。没變^lS3〇m重一—.""…主,3玄图2.14园地排水沟纵断面示意图'2ramofveiticalsectionofarden、dra化agedi化h.14TheschematicdiaFiggg29n其中农渠主要提供灌概用水,排水沟进行田间排水,园地农田水利工程设施详细情况见表2.13。表2.。园地田块末级沟渠工程设计情况Tab2.13Thedesinoftstfitglasageardenelddichenineeringgg灌tyk了程类型巧宽(cm)渠深(cm)形状排水口布置样式农渠100100矩形无三个并排宜较为25cm的方形灌排排水沟50120矩形有孔,孔距渠底20cm,两组排水孔间距为250cm2.5.4未利用地农田水利工程未利用地长45m,宽50m,田块内农田水利工程布置情况见图2.5。4.5团进錄IL_1化樂I1M<MIII:1IMII毛樂i:阳逍路!!友染1*111細MIM?寒fIM寒(IIMiIIt)I寒U--..■iI.诞巧嫂I图2.15未利用地农田水利工程布局示念困F-i2.15Thefarmlandwa化rgconservancyrojectmaofunusedlandpp未利用地的农田水利工程由农渠、毛渠和支渠组成。由于未利用地特殊的±地利用类型,田块处于闲置状态,虽然田块内有农田水利工程,但是农田水利工程几乎不。。发挥作用未利用地农田水利工程详细情况见表2.1430n表2.14未利用地田块末级沟渠工程设计情况Tab214Thefina-ldi化henineerinfheunuland.ggtsedo ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄…_……' ̄…雨llT^、¥丽福tmmT^)农渠100100梯形无支渠^100梯形无__3现代农业基地农田水利工程灌概排水效果研究3.1农田±壤水分的测定3丄1采样点的设置试验地位于四川省崇州市档泉镇四川农业大学现代农业基地东南处。在现代农业2.3hm验地整体地势平坦,无较大起伏,基地内选取了4块试验地,总面积约13,试±地利用方式分别为旱地、水田、园地,4块试验地±地利用基本情况如下:旱地种"""""--植模式为小麦轮作水稻小麦轮作,园地种植W套玉米,水田种植模式为""-作间种模式为主。采样期间,水田种植水稻,旱地种植夏玉米,园地进行冬瓜",空白对照。辣椒套作未利用地闲置,作为在旱地(00mxl20m)x30m)80mx60m)1进行网格(20m采样,在水田(进行网格(20mx20m)采样,在未利用地(45mx50m)进行(15mxl〇m)采样,在园地(60mx90m)进行网格(10x30m)采样,并且在靠近灌排沟渠周边加设采样点,共设置采样点140个,其中旱地43个,水田34个,园地40个,未利用地23个。采取---330cm(3060cm(下层)两层.40.13。表层)和,见下图31n<I…―60!‘、:。。0。;I;V采/一'-‘-在—-40—令〇护;;'I!Si。宽度(m)!0。〇〇;!?1-…"——f_,20,^jy壬!‘f二on;:J〇壬‘寺y〇’〇M,,-j......,j—1■—I化—一》推感■?1H■一一^A.化?.A化一I一一.…一一一一"一一.■■.一化…—'Kn,H*1、;、…1;020406080长巧(m)困3.1水田采样点分布图Fig.3.1Thedistributionmapofsamplinintsinadd打eWgpopy—12律1苗■>o這::;fO〇■oO〇;k;八Ip专>\<i^J?ilU:、。。。。。f!;(m)M法.*W巧i;(—)(S:E:;。。。〇。〇!itfi;f’i>><〇i-pi〇0〇oo:Joo〇f;o9邊〇:44;——0效40械親1说宽设fm;图3.2旱地采样点分布图Fig3,2Thedistributionmapofsamlinointsindrlandpgpy32n90广取爭夺中宇-'〇〇〇〇〇。(K)饼.与_^〇〇〇0长L、度(m)/乂/0口〇0〇〇30〇走。,>。〇〇〇〇〇〇‘,S.)。<i令〇—020304050io10宽度(m)图3.3园地采样点分布图Fi3.3Thedistributionmaofsamplingingardengp。。;;(i''I'A'— ̄ ̄ ̄—'40?U—一^■0'::!;〇:0〇!:I' ̄— ̄ ̄30:!',.长,膜..H(m)。〇。i;i— ̄——20护;'i0巧O重 ̄—-…—…10iM4s;o。!r>IA!!乘嗦————_————I…—————T———6S3045觉度(m)图3.4未利用地采样点分布圏un-und34ThedisitimlinointsofsedlaFi.trbuonmaofsapgpgp一止壤水分取样时间为2014年6月至10月,每月采样次,由于±壤水分恃别是止壤表层±壤与降雨量关系密切,不同的季节(尤其是雨季前后)采获的数据结果可,选择能会产生较大的差异,因此在描述性分析不同±地利用方式下止壤水分含量时。而后分析农田采样时间时控制在降雨时节前,W减小季节性降雨对研究结果的影响水利工程灌概排水效果时,采集的±壤样本需根据具体灌水排水时节采样,这样的采33n样数据才具有可研性。3501,501:*H:篇HII門>'6。Si一叫図I!圓?叫;。音I蕃普I?I^:旅望里III。1.,..,.胤—乱"i2456S9031U12巧巧图3.5基地2014年各月降雨量、气温图Fig3,5Themon化lyrain化IIandkmera化re(1山巧111of2014p33丄2测定项目及方法试验选取了位于崇州现代农业基地东南角相邻的4块地块,相互环境因子差异性很小,但是由于止地利用方式的不同,其±壌特性和基本理化性质也有细微差异。±壤为粘粗粉质中壤±,±壤结构良好。不同±地利用方式下田块±壤H值都在6p.7左右,属于弱酸性±壤。±壤的水分对农作物的生长具有重要的影响作用,因此试验测定项目设为±壤自,王壤自然含水量是定量描述田间±壤水分最直接的表示方法然含水量,本试验的测定采用酒精灼烧法。见下表。表3.1不同±地利用方式下王壌基本理化性质町b3.1Thesoilofaichiicalroertunderhedifferenlbsscochempyttandusepyp十-地利用軒化砂粒物埋巧粘粒粘粒II粉粒中、细粉粒质地类型pH质(%)(%)(%)(%)(%)命名--/k.-1005mmCO.OlmmCO.OO....(gg)lmm005001mm0010001mm未利用地6.828.3223127474粘fl粉质中镇±旱地6.730.1183228504枯粗粉质中壌±水田6.832.6163834464粘ft粉质中壤±6.83.同地14A65粘粗粉质中壤+.^^^34n表3.2不同王地利用方式下王壌分层容重Tab3.2Thesoilbulkdensityunderthedifferentla田dusepat化rnsinS化atified3-巧重/)(gcm未利用地早地水田树地''、、十cm-.居分类()—-7289030.21.281,1721.27]-30601281.2871.277.13.2不同±地利用方式下±壤水分动态蛮化分析研究不同±地利用方式下±壤水分含量在旱季雨季的变化特征,了解作物的生长状况,是有效管理农田水分的基础。在水资源R益缺乏的情况下,既要合理充分有效""地利用水资源,,满足现代种植业对水分的需求又要保证旱作不湿害、水作不缺水的农吊灌排工程要求,因此针对不同±地利用方式,研究作物生育周期内±壤水分的变化特征就显得极为重要。3.2.1水田±壤水分动态变化6月到10月,水稻经历了分藥期到成熟期的生长过程。从表中可出,在采样-巧6期间两层±壤的含水量在24,.91%;7%间波动波动范围不大,主要是由于这段时一直保持在比较充足的状态间内,円间水分,±壤水分自然含水量的均值随着采样深,但是相差并不大度的增加而逐渐减小,这要是山于随着深度得到增加,下层±壤较上层±壤紧实,5,±壤的渗透能力越来越差王壤的含水量自然就会下降。两层±壤-121,个月的变异系数在.2%8.8%之间变动总体属于弱变异程度。35n表3.3水田王壌水分特征分析表Tab3.3Theanalysisofcharacteristicsofthesoilwa化rinpaddy巧eld作物生理+壤层最小值最火值均值采样时间标准差倾斜系数峰度系数变异系数1周期/cm/%/%/%--0302知3929140-1.3931.36.0.6930.4440.76—6月分藥期---306023.11..1.2.6326.78303840520的0.188-30344-01.33.7631.960.690.5050.8300.167心7月孕穗期---306030.1031.313048012713.0.41.481.10.3-30-293031‘50’010’670.5590.1880.1228月灌浆巧'"-602630.9530.9027.70.990.6940.4760.157-0-3026.2329.8927.%0.960.0761.3510.1439月成熟期。-2-306024.9.125.941.00.拍80.2490641725.1-。--03025.952^9926.1.120.0221.4430.1W10月闲置期30-60Z-3.8127.8724.91.350.0990.5540.1433.2.2旱地±壤水分动态变化一段生育周期采样期间刚好是夏玉米完整的,10月份采样时,玉米刚好完成收-38%间割。从表中可W出.67%.65,,在采样期间两层±壤的含水量在17波动±壤水分自然含水量的均值随着采样深度的増加而逐渐减小,但是相差并不大,这要是由于随着深度得到增加,下层±壤较上层±壤紧密,±壤的渗透能力越来越差,±壤的含水量自然就会下降一;另方面,由于±壤的表层进行过翻耕,±质变得松软,吸水能。力明显高于下层±壤从6月到10月,±壤含水量出现增加再变小的趋势,其中8、9两个月的自然含水量较高,送可能是由于进入雨季,±壤受到降雨入渗的影响,表、白天湿度较高作物蒸腾量高层±体受到雨水浸泡、地表水下渗W及玉米生长特点等-因素导致了这个现象的出现。610月崇州进入降水量最为丰沛的时节,在玉米拔节期到灌浆期阶段,试验地玉米的株高从70cm増长到190cm,茂密的叶片阻碍了地表水分的蒸腾。从变异程度来看.,Cv含0.01为弱变异性,001<Cv<l为中等变异性;Cv>l为511-.5%15.3%之间变动强变异性。两层±壤个月的变异系数在,总体属于弱变异程-3030-60度。0〇11±层±壤的变异系数基本都高于(:111±层,说明表层±壤有较高的±壤含水量和较高的变异程度,起原因在于玉米的生长需要大量的水分,只是底层±36n壤水分含量明显偏低,加之雨季降水、作物叶片遮蔽和±壤蒸发相互作用强烈,因此致使表层变异系数较高,变异程度明显。表3.4旱地±巧水分特征分析表Tab3.4Thesoittheanlnthearacteriticsnlanilmosureofaysisochsidryd采样时作物生十壌层最小值最人值标准倾斜系峰度系变异0间理周朋/cm/%/%差数数系数-17404030.9335.6525.823.9.250.4680.153I6月山巧挪-3306017.674.8724.373.560.460..11365046-4-0301713...06..10.151.8600268300960097月拔-W期--306018.5831.1924.783.120.5450.3150.126--003023.9038.6530.284.040.2800.897.1338月开花期30-6022.3537.6428.373.651.0480.8640.129-303020.5......11632297437406520324026A^9月灌浆朔-306020.3736.5528.363.620.81.28112100.8-30202322823-01260.3.26.3.00.0.4050.115…山t10月完熟期30-6020-.4932.4925.833.060.3880.6940.9113.23园地±壤水分动态变化采样期间,园地主要种植冬瓜5、番茄和辣椒。由次测定的±壤含水量的均值来一看可W发现,±壤含水量都随着±壤深度的增加而减少。这主要是由于方面园地主,要利用表层±壤试验地冬瓜主要采取架冬瓜和地冬瓜两种栽培方式,冬瓜番茄藤蔓根系较浅一,大多分布在表层±壤,在播种前多翻耕表层±壤,±质松软另;方面因为在表层±壤覆膜满足冬瓜喜热的生长特点一,虽然气温偏高,但是覆膜阻碍了定10的蒸腾作用。从6月到月,止壤含水量在8、9两月最高,主要是因为进入雨季,表层±壤吸收的水分量稍高于作物及地表蒸腾量。整体来看,园地的±壤含水量都相对偏低也是因为果蔬类种植对水分的需求相对较低。一变异系数Cv反映了随机变量的离散程度。般认为:Cv^O.Ol为弱变异性0.01,<Cv<l为中等变异性;Cv>l为强变异性。从变异系数来看,两层±壤5个月的变-异系数在9-。m、.7%12.0%之间变动,总体属减幅不大主要是030c±层受降雨灌概、蒸散30-60cm层受到因素影响减、种植间隔、人为因素等影响,水分变动相对激烈,弱。37n表3.5園地±壤水分特征统计分析Tab3,5terti化tiillitThesoilwa化rcharaciscSstcaanayssofheardeng作物生理周卡壤层最小值-倾斜峰度、百最_大值4^化1化^米样时间/%均值/%柄准差变异系数W,防,期/cm/%系数系数-603018.11月发芽期.3927.%25.862乂70.02503250.1-306020..00.10.6328.312422265.31574.110---73018.4428.O.Ul00月幼苗期0.7624582.940.484.12--306020.1028..3123.化2.7802161.巧00.117-80-3024-月抽蔓期.3035.5029.893.220.1180.2790108.---306022...9531.9027412.970.22813040.108-93023.月成熟期0.Z335.8928.282.890.30004100.102-306022.9134.2127.692乂70.1060.2210.097---10置期03023.95320月闲.9928.642.920.003.巧80.10230-6020-.8133.8726.492.670.3741.0650.1013.2.4未利用地±壤水分动态变化在采样期间,未利用地完全闲置,只有原有生长的杂草,人为干扰性少,无翻耕施肥等影响,因此可将作为空白对照组进行分析。从±壤含水量的最小值、最大值和均值来看-,数据都保持相对稳定,均值处于23.694%25.479%之间,最小值在--147%18.97%21.71%之间,最大值分布在28.56%3.,H组值在变化区间浮动不大。--030<)111层±壤含水量与3060cm止层的合水量相差也不大。无植被的覆盖减少了人、为扰动因素,使得表层±壤与下层±壤的结构变化不大;降雨量蒸发量致使两层±壤含水量处于相对平衡状态。可W看出同样是在进入雨季的8、9两月,±壤含水量并没有持别高于其他月份,说明作物种植的类型、人工施肥干扰等因素对±壤的含水一量具有定的影响。-从变异程度来看.7%14.3%,各层的变异系数在6之间变动,属于弱变异性,并且表层王壤与下层±壤之间的变异程度差距不大,不同的采样时间各层的变异程度差距也相差不大,送主要是由于采样点的布点设置对变异程度的影响。38n表3.6未利用地止壤水分恃征统计分析表Tab3-.6Thestatisticalanalysisofsoilwatercharacteristicsof化6"ousedland采样十壤层最乂值化〇:值均值//〇标准差倾斜系数峰度系数变异系数::最小时间/cm/%-6月03021.4629.8524.312.430.0240.0900.100-;10793306020.7728.%23.692.2.3120.130.0-703020....月10307023.762541:2782.7320.107-30如21.7129.0724.471.771.1371.8540.0巧--803021.月.5328.7725152.130.0770.巧10.085--306023..2427.7825.441.6900921.6020.067-3029巧011475.471.311.633.22.5330.3470.10-...102..3060208730.17249824.1602550096---003019.1月.2029.9924.633.520.1151.2060143--3060182.424.172.9.11.979820.0980.466023.2.5小结-在分析了不同±地利用方式下止壤水分在雨季前后10)的动态变化,发(6月后现对于不同巧块不同灌排沟渠的布设影响下,±壤水分的数值基本呈现出随着±壤深度的增加含量减小的趋势,5个月,并且表层±壤水分含量的变化较下层剧烈测定的±壤水分含量都能满足采样期间作物生长要求,说明在自然降雨、沟渠灌排、人工灌概、地表蒸发、作物蒸腾、地表下渗等多因素共同作用下,按照不同±地利用方式布设的沟渠在雨季內灌排效果明显。3.3不同±地利用方式下灌水效果分析3.3.1水田灌水效果分析5月上旬到中旬,水田开始进行插秩前的机械舉耕,在翻±完成后对水田进行灌7C-cm。6月、j,保证田面水高3lO底到8月底,水稻经历拔节期抽穗期和灌浆期。田""一间水分干湿交替,从保持田面水位高3cm到±壤表面自然干裂状态为个灌水一-lOd,8循环周期,个周期7共升个周期。试验在原有网格采样点的基础上增加了控制点数量,测定了6月底及8月初刚进行完灌概后(24h内)的止壤自然含水量,39n并做出了如下的±壤自然含水量空间分布图。^二星霉黃寶'ii;iiii:S::;SiES:i图3.65月水稻插秩期灌水后±壤水分含量分布图Fiig3.6Thesoilmoisturecon化ntdistrbutionmapoftherice化ans!anUneriodafterpgpirrigationinMay■HHI义AIF?.r"、":二::,'::釀-强■I^^’':伽冷.:!Hi^Ies:iB"s置豈;雀图3.76月水稻拔节期灌水后±壤水分含量分布图Fig3.7Thesoilmoisturecontentdistr化utionmapofricejointingpetiodafterirngationinJime':F誦i";^Hji?W.W-U.W?^i.r5.〇.2,.'':二?..》.:w;r々成保■化-化八2■e.騎.wiuwaISBUw:’’'::::別^flS;:::左:二-.:;:據髮S:::记!::::;s:;国3.88月水稻抽穗期灌水后±壤水分分布国Fi3.8Thesoitstrtntilmoisurediibuiomaofhericeheadingst;aafterirriatoningpgegAuustg40n,在进行7灌概后由±壤水分空间分布图可^^1看出,在右上角靠近灌水口处的±壤水分含量最高,随着距离灌水口位置的増加,±壤含水量呈现递减的趋势,分布表-H个月030cm30-60cm±层的±壤含水量现出明显的环状分布。对比和,可W看出,表层与下层的止壤含水量都呈现出同样的变化趋势,但是表层的止壤含水量略高于下层的±壤含水量。出现这种情况的原因是因为水分在进入农田后,开始二维运动,表一层王壌的水分进行水平运移,另部分水分进行垂直方向上的运移。表层±壤水分的水平运移速率大于垂直方向上的运移速率是因为灌概后表层±壤水分含量充足,故在。灌排完后,王壤水分呈现出表层±壤水分商于下层±壤水分在保证田间水面高度3cm左右的基础上,王壤水分含量能够满足水稻生长需求;由于靠排水日距离位置的H个月在灌水后0-m±递増,30c,渗透速率呈现出整体出现递减的趋势层低值区止3-壤含水量的最小值约为27.8%,高值区±壤含水量的最大值约为1%,3060cm止层低值区王壤含水量的最小值约为23.2%,商值区±壤含水量的最大值约为30%,对比H个月两层±壌含水量数值,低值区高值区的±壤含水量均能够满足水稻生长需要,3-m的要求并且满足舉耕整地后田间水分高度维持在lOc,灌水效果能够达到水稻正常生长的需要。3.3.2旱地灌水效果分析一部分是播种期对±壤进行灌概旱地种植夏玉米的灌槪来源主要分为两部分,,一另部分是自然降雨。分析旱地灌水效果,6月份播种后灌水12小时内的±壤水分含量与8月份降雨后8小时内(视作水分输入速率大于排水速率)±壤水分含量进行对比。41n'養;^'*?-'?1.:.-.fl"化.2巧;D.U.-8f9!2^:b設造:,盖E?,.I?.MR>MU4:-(KM,-冉0从n5.^.t.WU1..I&7?.25〇!畑W‘ ̄L^P=s:s.',"-苗,1.!,,.—Bite::;::S;::t图3.96月自然降雨后±镇含水量分布图Fi3.9Theren化nti化化utitturalrainfalliJegsoilmoistucodsonmapofhenanun?'磯k!'?JW-WM-tW一"i1',’’*t.川...,、?B2I4?*W.i?賢屬蜡^I?l-?>rt.n-M.i4.2.蔡S.2..2fl-?-0??…?J20餐.24:243.、’’.-!.??.???,.U4w".从1禅:,.:-;王ji■,義.iissmiis:i-(-"A,?.;?.■■Ub4.2巧變細■?W丢'.a.UM.W巧■H.!"*!、端1■l,也n.!?it.化巧古皆.a.:巧-?.2M>■■;■■图3.108月自然降雨后王壌含水量空间布局图Fi3i.10heHmosturesatialmaofthtralrainfallinAuugTsoppenaugst崇州地区5月底至6月初进行夏玉米播种,播种后引用沟渠水源漫灌旱地。8月。崇州进入雨季,旱地的主要水源为自然降雨量由6月灌概±壤水分空间分布图中可W看出,,±壤水分高值区主要分布在左上角灌水口处水分在田间内部横向输水沟和纵向灌排沟的引流下运移,止壤含水量低值区出现在距离灌水口较远的田块下部。水-分在入灌初期,030cm止层的多余水分在水平方向上的运移速率大于垂直方向,随着灌概水量的増加,水分在垂直方向上的运移速率增大,因此可W看出在灌水后-3060(:111±层±壤含水量分布同表层±壤含水量分布特征相似。在8月降雨后,通过分布图可W看到,8月两层±壤含水量分布趋势同6月相似,高值区分布在灌水日和右下角处,低值区主要分布在旱地左下角。对比8月两层±壤42n水分含量,表层±壤的水分含量明显高于下层王壤水分含量,迭是因为在地下水位较高区域,自然降雨量不是特别大的情况下,±壤表层的水分变动剧烈程度高于下层王壤含水量。从6月和8月分布图中可看出,由于夏玉米特殊的垄作方式,使得±壤水分含量呈现明显的局部环状,但是在靠近右下角处出现髙值,、整体带状分布可能原因是旱地田块面积较大,中间位置的±地平整程度较差,出现低津区域,齡积水分,±壤-27%之间。含量值偏高两次灌水后的表层±壤含水量的高值区在26%,下层±壤含水量的高值区在26%左右-,表层±壌的高值主要集中在23%23%,下层±壤含水量-22%的范低值分布在20%围内,己有相关数据表明,在夏玉米播种期及机巧穗期内,。灌水后的±壤含水量完全能满足夏玉米的生育综上可W得出,虽然±壤水分含量为夏玉米生长提供了足够的水分,但是由于旱地田块不够平整,存在部分低法地区,致。使灌入的水分形成汇集,但是并不影响玉米生长整体上看,在6、8月主米关键生育周期内,旱地周边的沟渠能为玉米生长提供满足生长充足的水分。3.3.3园地灌水效果分析Hi鳥基W嗎■gg^is:品巧化!訂.■?.,W顯.LW。.化画搬O.24,-0.2M..'.a*‘Ww-化:i巧S主;if.誦,:;^巧|BBiusa沪啦I-B王巧-S品Z^Z.liZ1:…WS5iu、w图3.117月园地人工灌減后的止壤含水量空间布局图*Fig3.llThesoilmoistuiespatialmapoftheardenafterartificialirriationinJulggy7月份,园地主要种植冬瓜、辣椒。冬瓜种植为架冬瓜和地冬瓜两种形式,辣椒套作其中。由于架冬瓜种植方式需要架设棚架,所W地冬瓜种植业采用了垄上种植模。>式蔬菜类只需要在播种的时候打湿±壤表层,在1^1后的生育周期类,并不需要过多43n。的水分,只有在夏季长时间高温无降雨的影响下才会进行人工灌概园地灌水效果分析选取了7月人工灌概后的±壤含水量分布情况。由上图可W看出,园地两层±壤在-整体上呈现片状均衡分布趋势,030cm±层±壤含水量由左上角W此向右下角呈现8%两者相差并不大,表层高值分布在右递增的趋势,低值约为22%,商值约为2,30-下角的可能性是园地右侧为王质田堤,且地势略低,造成水分过多。60〇111±层的止壤含水量呈现出不同于表层的分布状态,含水量从左下角向右上角W此递增,低值-%。0-〇?层±壤,两者差约为20%,高值约为28值不大30含水量分布不同于3060cm0-30(^1层的主要原因除去地冬瓜垄上种植的方式外,还由于表层覆膜影响,层±壤---水分变动剧烈程度相对高于3060cm,030cm层属于±壤水分变动活跃层,而3060cm层属于±壤水分变动次活跃层。3.3.4未利用地灌水效果分析'■'0.-e.*i.aUS*-.22422y.2l4.2I*;t"癸職^職;;:::,:::!誦;::::;::;:-化毅誦,i:22?:。:化U.i1-货怯."4".2.V覆略*仙1。.2化'離沪礎n.:'W.化:."屋巧?诚n.:2K"A1-0.:"g■222W.V-1媛.1r'."."v)4肿■'2,,4.W':〇齋除’?一瞧瞬翊占:豈国3.128月未利用地±壤水分空间分布图-Fi3,12ThesoilmoisturedistributionmaoftheunusedlandinAuustgpg在采样研究阶段,未利用地处于闲置,配置在未利用地周边的沟渠也没有利用起一来。未利用地的灌水来源单,只有自然降水量的影响、施肥等人为因,加之无翻耕一素的干犹,影响未利用地±壤含水量的因素也较为单。可W看出,未利用两层±壤水分含量都比较均匀-25%之间,±壤水分的数值分布在22%,整体差异不大,出现这种情况的原因不止干扰影响因素少,周边沟渠未利用外,还因为为未利用地本身面积偏小,小范围内的局部变化不显著,由此原因,也只将未利用地作为空白对照。44n3.3.5小结不同±地利用方式下,灌水来源主要是沟渠灌概和自然降雨量。水稻在插苗期、拔节期和抽穗期关键需水生育周期内,在干湿交替的灌水模式下,通过沟渠灌入田间的水分能够满足6〇111宽田块的需水量,保证田面水分高度维持在3cm[^^上的生长状一cm-d态,并且3的水层厚度能够维持个干湿交替周期(7lO);旱地在种植玉米时,播种后通过沟渠漫灌到田间的水量能够满足100m宽旱地的需水量,玉米垄上种植的方式,使得进入田间的水分在垄间灌排沟内运移,满足作物生长需求;园地在夏季种植蔬菜时,,只要在播种时浸湿表层±壤在长时间干旱条件下进行人工补斑水分外,对水分需求不高,人工引流沟渠用水、自然降水都能满足园地作物生长需求。---通过沟渠引灌到田间的水分能够达到6080m宽水田、100120m宽旱地、6080m宽园地均衡需水的要求,灌水效果显著。3.4不同±地利用方式下排水效果分析、.3.4.17刪协效果分析'';.A!V..胃J■■■■■Jiii’-A;*^5器篇?'图3.139月水田±银貧水量空间分布图*FlgS.lSThepaddy巧eldsoilmois化resatialdishibutionmainS巧temberpp-.v‘-Hf!’t如*:'人45n"'III乂乂HE^11;e^^B1e'>>isa?:?;iM?ii>t.M?杀..i=:二:品5:井::::■■■■■Mh;图3*1410月水田±壌含水量空间分布图Fi3.14TheaddfiettttgldsoilmoisuresaialdisributionmainOcoberpypp对于水巧的排水效果研究,重点观测了水稻收割后期(9月)到小麦播种前稻旧的排水效果。试验测定了水田9月下旬收割完水稻后的±壤水分数据,W及10月上旬水田经过20d左右排水后的±壤水分数据,并将两次数据做对比分析,探明20d内水田的排水效果。从上图对比可W看到-30cm,9月下旬收割完水稻后,0±层的±壤水分含量在--26%29%11-,3060〇±层的王壤含水量略小于表层,在兴%27%范围内。两层±壌水分的高值区主要集中在无沟渠布设的上方和左方,低值区主要分布在右下部,这是因为除去蒸发和流入地下的水分外,部分表层多余水分排入位于左下方的排水沟中,入渗到下层的水分运动到排水孔的位置,最终排入沟渠中。经过20d左右的晒田,对比9月和10月的±壤含水量分布图,可W明显看到10月表层±壤含量分布在24%-28%-,下层±壤水分分布在21%27%之间,两层±壤含水量都低于9月,并且表层±壤的含水量显著低于9月。10月±壤含水量分布图能表现出明显的排水效果:对于水田只有下方布设有排水沟和排水孔的单边排水,离排水沟位置越远,±壤水分含量依次增高的趋势,最高值为28%靠近排水沟的位置,在±壤水分含最低,为24%左右,最高值和最低值都能满足下季小麦播种的需求。在横向上,说明规划设计的排水沟能满足宽为60m的水田的排水。在竖直方向上,10月30-60cm-±层的±壤含水量低于10月表层和9月3060cm±层的±壤含水量,说明±壤水分垂直运移到下层±壤中,并且在下层止层中进行了横向运移,通过排水孔排0-水,而排水孔布设高度低于地表100cm,表明100cm±层厚度的±壤水分都能通过一下渗运移到排水孔位置,进行排水作用条排水沟的水田,表层对于水分。对于只有46n通过水分运移到下方排水沟,部分下渗王壤能够运移到排水孔位置进行排水,并且在20d的排水时间内,±壤水分含量能够满足下季小麦的播种,说明水田周边布设的单一x边灌排体沟渠能够满足60m80m田块的排水需求。3.4.2旱地排水效果分析?11^|―一5:顆画图3.1巧月降雨前旱地±壌含水量空间分布图Fig3.15Thesoilmois化respatialdistributionmapofdrylandbeforerainfallin化岭r义/义‘!iI岩I辦HIP.攀尝;立:或〇.■■.风■化巧??!■!?.?A?b6.U7*M.2■■化!H?-?….團3.167月降雨后旱地±壤含水量空间分布图Fi3?化Thesoilmois化巧satialdistributionmstofdrlandafter化erainfall化Julygppy入适宜造成""旱地在灌概期间,农作根据实际经验,灌的水量,不会旱作水潭灾害的情况。只有在雨季,大量的自然降雨进入旱地,容易造成排水不畅的情况,如、果遭遇多年强降雨天气,因此,研园地等旱作,就极易形成淹田的洪淺灾害究旱地47n田块的排水效果就是研究在降雨后田间排水能力。7、8两月,崇州进入雨季,雨量属全年最窩巧围内。排水效果研究分析了7月初期(采样前H天未降雨)和7月下旬(降雨后4化时期后)的±壤水分含量相互对比,观测在中强度降雨(具体降雨量为247mm)后48小时内,旱地的排水效果。由上图可W看出,在7月初期的±壤含水分布呈现出板块状分布,田块上部呈现条状分布,是因为水分在垄间灌排沟处的运移;田块右下角呈现环状分布,可能原因是田块面积较大,主地平整度不高,水分汇集致使局部±壤水分含量偏窩。7月初期,22%-26%30 ̄60cm22% ̄26%表层上壤含水量在之间变动,层王壤含水量浮动在间;4化后采集±壤0-30c在降雨,测定含水量,可UA看出降雨后m层王壤水分分布在-23--.8%28.4%3060cm27%范,层±壤水分在21%围内。从数据分布上可^4化内1^1看出,在,旱地在中等强度降雨后,通过垄间排水沟和沟渠排水孔的双重排水下,±壤水分含量能恢复到未降雨时的状态;从空间分布图来看,对比降雨前后的分布图,降雨后的±壤水分整体情况发生偏移,高值区向下部和右边靠近沟渠地方移动,可W明显看出在靠近下部和右部布设有排水口和排水化的沟渠的区域,止壌水分显著低于上部和左边没有布设的区域,±壤水分总体从左上到右下呈现明显的递减趋势,可W看出在组合布设排水沟渠的情况下,±壤中过多的水量能够朝向排水沟方向运移,并且在48h内,止壤水分重新达到可供作物合理利用的数值区间,即降雨排水后,±壤水分高植不会抑制作物呼吸,造成溃灾,同时±壌水分低值也照样能满足作物正常生长。,说明能满足排水要求48n’货:3;.4.3片毋山封辑园地排水效果分析:心'八Eli画!‘..-:贵;品MBWHBUm;:苗;:或、^:;;:记^:;i=:;:1ss:::::?.?-■立?■.w(U?!.:W!I■!S:芯;::::^^秦:::品:立_..———__J图3.17园地7月降雨后±读水分空间分布图Fi3.17ThesolmoistesatialdistributionmaoftheardenafterrainfalH凸Jul呂iurppgy园地种植的作物类型在播种后并不需要大量的水分,因此观测园地周边布设沟渠的排水效果,主要是观测雨季降雨后沟渠的排水效果。7月园地在降雨4化±壤空间-30cm±层的止壤含水量分布呈环状分布图如上。可W看到,园地〇,高值分布在田,块中间,并且向四周呈递减的趋势在纵向的递减效果明显于横向,送是因为园地在上方和下方均布设了排水沟,上方布设了100cm宽的农渠,下方为50cm排水沟,从图中也可W看到上方农渠的排水效果明显于下方的末级排水沟;而园地左边为农渠,右边为±质田墳-60cm,右边的±壤含水量明显高于左边的±壤含水量。而30±层的±壤含水量变化趋势与表层相似,并且含水量低于表层。对于园地上下布设不同规格的排水沟,,组合形式的排水沟排水效果明显并且100cm宽的农渠的排水效果高于末级50cm宽的排水效果。在两种排水沟的布设条件下.8%,,园地內因降雨汇集的多余水分能够迅速排出,地块中间的最高值为%此值、90m园条件能够满足冬瓜辣椒等生长需求,说明两条组合对应的排水沟能满足长地的排水需求,排水效果明显。.'..*^一:.三.^:i.;节49n3.4.4未利用地排水效果分析看i赢隱;H ̄亡::.:Ei舉#I诵隆I^=Si:is:s麵》.]46-?加.-,.!■U!M70图3.18未利用地7月降雨后±壌水分空间分布图-Fig3.18ThesoiimoisturespatialdistributionmapoftheunusedlandaftertherainfallinJuly因为未利用地周边布设的沟渠并无排水口和排水沟,故未利用地的排水主要是通过地表蒸发实现-。通过上图可W看出20%25%之,,未利用地表层的±壤含水量在间22%-27%之间下层的±壤含水量在,,±壤含水量的差别并不大说明在无排水设施的条件下,±壤水分在自然蒸发、地下入渗等作用下差异并不明显。3.4.5小结当水进入田间后,除去少量的蒸发外,大部分田间水运移至田边通过沟渠完成排一-出。表层水分通过水平作用运移到排水沟处,下渗到3060cm的水分部分在下层进一定高度的排水口处实现排水效果行水平运动,运移到距离地面。水稻在完成收割到下季播种前的20d时间内,表层多余的水分能够通过排水沟排出大部分±壤水分,运移到下层的水分在水平运移后排出排水孔,田间水分能够有效排出量较,在雨季降水大的情况下,旱地和园地表层多余的水分能通过田间垄沟排汇到排水沟处,入渗到下层的水分通过水平运移至排水孔达到排水目的。通过田间试验研究证明,在排水沟与排水孔的双重作用下,王壤水分能够及时排出,±壤含水量能够满足作物的正常生长条件。在水田单边布设排水沟的条件下,能够达到60m宽度水田排水的要求;对于旱50n-,地和园地双边布设排水沟的条件下,能够达到90110m宽度田块迅速排水的要求即双边组合布设排水沟能够满足较大田块迅速排水的要求;对于园地双边布设不同规格150cm排水沟的条件下,00cm规格的农渠排水效果稍好与排水沟。综上,依据不同±地利用方式布设的不同规格和组合沟渠形式能够达到田间高效排水的要求,排水效果显著。3.5农田水利工程灌排效果小结灌水来源主要是沟渠灌概和自然降雨量。沟渠灌入的水分能够满足不同类型作物,在生育周期和灌水要求及模式的需要。水稻在生育周期内W及干湿交替的灌水模式下通过沟渠灌入田间的水分能够满足60m宽田块的需水量,保证田面水分高度维持在一(7-lOd)3cmW上的生长状态,并且3cm的水层厚度能够维持个干湿交替周期;100m宽旱地的需水旱地在种植玉米时,播种后通过沟渠漫灌到田间的水量能够满足量,满足作物生长,玉米垄上种植的方式,使得进入円间的水分在垄间灌排沟内运移。、需求,人工引流沟渠用水自然降水都能满足园地作物生长需求;园地在种植蔬菜时过多的水分进入円间后,除去少量的蒸发外,大部分通过水分的运移完成排出。一表层多余的水分通过水平作用运移到排水沟处,表层下渗到下层的水分部分在下层一定高度的排水口处实现排水作用进行水平运动,运移到距离地面。水稻在完成收割0d,到下季播种前的2时间内,表层多余的水分能够通过排水沟排出大部分水量运移到下层的水分在水平运移后排出排水孔,巧间水分能够有效排出;在雨季降水量较大的情况下,旱地和园地表层多余的水分能通过田间垄沟排汇到排水沟出,入渗到下层的水分通过水平运移排出排水孔,±壤。在排水沟与排水孔的双重作用下水分能够及。时排出,±壤含水量能够满足作物的正常生长条件在水田单边布设排水沟的条件下,能够达到60m宽度水田排水的要求;对于旱-1地和园地双边布设排水沟的条件下,能够达到9010m宽度田块迅速排水的要求,即双边组合布设排水沟能够满足较大田块迅速排水的要求;对于园地双边布设不同规格排水沟的条件下,100cm农渠排水效果稍好于50cm排水沟。综上,依据不同±地利用方式布设的不同规格和组合沟渠形式能够达到田间迅速。灌概排水的要求,灌概排水效果显著51n4结论本论文在收集调查分析流转前±地基本情况后,对四川农业大学崇州现代农业基地农巧水利工程进行了规划设计,又W±壤水分测试为基础,分析了不同±地利用类型下不同种植模式的沟渠灌排效果。主要研究结论如下:(1)在水资源供给上,农业基地的灌概水源主要来源于有效降雨量和过境河流,53在灌概保证率95%的条件下,计算出来源于有效降雨量的供给量为4.8xl〇m,过境53河流能够向基地提供的水量为5xl〇m,能够供给基地使用的水资源总量为631.46xl〇m;在水资源需求方面,根据农作物的需水量,确定出不同±地利用方式下6312xl〇。综合净灌概定额,并计算出基地内的需水量为.m基地内农作物需水量为6363xx1.2l〇ni.〇m。,能有效利用的水资源为146l,水资源供需平衡(2)现代农业基地农田水利工程规划设计形成W支渠、斗渠、农渠W及配套水""工建筑物为主体的农田灌概渠系网,支渠和斗渠整体呈H纵H横的布局。规划建设2.5m宽支渠7条,总长巧50m;规划建设Im宽斗渠3条,总长1425m;规划建设Im宽农渠1条,总长413m;规划建设U50农渠25条,总长6678m。规划1.5m宽排水沟4条,总长1420m;规划1.2m宽排水沟1条,总长320m;规划Im宽排水沟29条,总长10413m;规划建设Im宽草沟2条,总长532m;规划U50排水沟15条,共计2711m。(3)在分析了基地水资源平衡的基础上,凝练出农田水利工程规划设计的原则和依据。通过分析不同作物类型在生育期内对巧间需水排水的要求,设计出了不同止地利用方式下灌槪排水的实现路径。平原地区在±壤质地为中壤的条件下,水田的灌""""概排水路径实现灌排一体化的设计,旱地、园地设计灌、排独立沟渠工程。"水田周边规划末级渠系工程为矩形农渠(宽50cm、深100cm)+两端灌水口与排水""口+渠壁方形排水孔;旱地周边规划末级渠系工程为矩形农渠(宽50cm、深100cm)"+++两端灌水口与排水口梯形排水沟(宽100cm、深口0cm)沟壁圆形排水孔;园"地周边规划末级渠系工程为矩形农渠(宽100cm、深100cm)+两端灌水口与排水"口+矩形排水沟(宽50cm、深口0cm)+沟壁方形排水孔。(4)试验选取了水田、旱地、园地和未利用地四种±地利用方式的田块,定位监测了田块内±壤自然含水量-10,研究分析T各种±地利用方式下±壤水分含量在652n5-月的变化特征。水田的±壤自然含水量均值在2.94%31.96%之间变化,期间的水分含量能够满足水稻在分藥期达到成熟期的生长;旱地的±壤自然含水量在24-.37%30.28%范围内,夏玉米能够在此范围的±壤含水量下完成整个生育过程;园-29地种植的冬瓜和辣椒能够王壤水分含量为23.%%.89%之间正常生长。(5)灌概效果研究表明,水円、旱地和园地灌水后水田±壤含水量的高值集中在靠近灌水口处,距离灌水口位置越远,其王壤水分含量呈现出整体递减的趋势;水田0-30cm和30-60cm水稻整个生巧期内对水分的需求±层±壤含水量能满足;旱地6%-27%之间两次灌水后的表层王壤含水量的高值区在2,下层±壤含水量的高值区-±壤含水量低值分布在在%%左右,表层±壤的高值主要集中在23%23%,下层20%-22%的范围呈现片状均衡分,内能够满足夏玉米的生长;园地两层±壤在整体上-2%-,30布趋势,030〇111±层±壤含水量低值约为2,高值约为28%6^m±层的±壤含水量低值约为20%,高值约为28%,能有效促进作物生长。(6)排水效果研究表明,水田、旱地和园地都通过排水沟及沟壁的排水口实现排水,旱地和园地还可通过垄间排水沟加强排水作用,±壤含水量的值与距离排水口20d的排水作用-±层的±壤含水量能够从9月远近呈反比关系。水田通过,030cm---的%%29%降至±层的±壤含水量从9月的23%-10月的24%28%,3060cm27%-降到10月的21%27%,排水效果显著,能够满足下季小麦播种的要求;旱地±壤水-4她22%28.4%之间48h分能在内迅速降低到玉米能够正常生长的;园地在降雨后内,±壤含水量降至作物正常生长的±壤含水量范围内。53n参考文献---J1957029[I张含英.苏联灌概管理的成就苏联水利考察记[].中国水利,():171.]0-1.中国传统灌概X程及技术的传承和发展町中国农史20〇4l):18.阁张芳(业大学2014.区域巧水满概发展氷平综合评价研究[D.中国农.口]楼豫红],^-4李岩蕾109496.节水灌概现状分析和发展措施探讨机.农业科技^/装备,20:.[]5姜秋香.黑龙江巧巧部平干早区±壤水分特性空间变异规律硏究及精准鴻概的实施[D].东[]北农业火学2008.,6S-刘根霖GP节水鴻概系统的研究阴.农业X程学化2000162:2427.[],()7胡玲.灌区实时灌概预报模型[D].南京:河海大学,2004.[]8那志刚卢胜利刘景泰.面向精准灌疵的传感器网络的研究[J].仪器仪表学报,[],,2006S-l;294296.()[9]裘正军,童晓虽,沈杰辉,巧.基于模糊控制与虚拟仪器的灌概决策系统研究叫.农业工程学200708-报:165169.,()10王少丽玉修贵仑等.中国的农田排水技术进展与研究展望[],,T昆,[化灌概排水学报,2008008-(1:1111.)-II张小平.径惠渠灌区_1:賴建设管理现状分析陕西水利200803:3031.[][化,()[12]李秀军,李取生,王志养,巧.松嫩平原西部盐碱地特点及合理利用研究[J].农业现代化研究,3-20〇5::36:W()1364.[13]殷国蜜,义培青,张国华,等.减少面源污染的农田排水了程设计标准与管理措施[J].河海大20-学学报(白然科学版)1102:176180.,)(4201415197[1]李宗杰.农田排水工賴存在的问题与对策町中外企业裝():.15.水利部农村水利司.新中国农田水利史略[M],北京:中国水利水电出版社1999[],16水利部科技教育司水利部科技推广中也武汉水利电力大学.灌排r程新技术[M].北京[]:1993.中国地质大学出版社,17姬军庶八师地区小型农田水利工程中灌概渠道的设计化吉林化业:下半月,2014:47.[]18苗东利.[],陈朝徐新创等±地整理中沟渠优化布局的理论与实践当阳市半月镇红光片,,为例[J].甘肃农业,2006(n):71.*[19]刘丽艳吴玉芹郭振苗.浅谈节水灌概项目后评价机.中国水利20049:3941.,,,()20郭相平,张展巧,殷国空.稻田控制排水对减少氮磯损失的影响阴.上海交通大学学报(农业[]2006-科学版),((?):3073….-21魏小华真董.王修贵..2007Sl:68[],,单,等改进的农田灌概排水系统[J]灌概排水学报,()[22]SongI,SandsGR,BusmanLM,etal.Theefectsofsubsurfacedrainagedepthandintensityon-itrateloadsinlOASAn化enortherncombetJ.TRANSACTIONSFTHEBE2008513:937946.[],,()2hristenE,SkehanD.DesinandManaementofSubsurfaceHorizontalDrainae化民educeSalt[引CgggLoadsJOURNALOGATIONANDDRAINAGEENGINEERG-SCE[].JFIRRIINA,200-11273:148155.,()24谢升申,命双恩,T继辉,等.田间控制排水系统布局模式与相关技术的研究J.中国农村水[][]2-利水电(H212:3235.,()25李永和杭嘉湖平原地区稻田适宣渗漏量探讨J-.农田水利与小水电199012:812.[][],()[2句景卫华.农田排水系统管理及氮素流失模拟研究[D].西安理工大学,2010.-twa27erWChrlMeistenEAarsJetal.Theresourceotentialofinsiushalowroundterusein[]y,,y,pg-irriatedariculture:areviewJ.IrriationScience2006243:147160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