农田水利学2章2灌溉制度 34页

（一）灌溉制度的定义灌溉制度：指特定作物在一定的气候、土壤、供水等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产或高效，所制订的向农田灌水的适时适量的方案。包括作物播种前(或水稻栽秧前)及全生育期内的灌水次数，每次灌水的灌水日期、灌水定额以及灌溉定额。一、灌溉制度的内涵及确定方法n灌水定额：指一次灌水单位面积上的灌水量。灌溉定额：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：㎜，m3/hm2。灌水次数：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。n灌溉制度随作物种类、品种和自然条件及农业技术措施的不同而变化。由于拟建灌区规划设计或已建灌区管理工作的需要，灌溉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。n以作物需水规律和气象条件（特别是降水）等作为主要依据，从当地具体条件出发，针对不同水文年份，拟定湿润年（频率为25%）、一般年（频率为50%）和中等干旱年（频率为75%）及特旱年（频率为95%）四种类型的灌溉制度。n1）灌溉制度是灌溉工程规划设计的基础，是已建成灌区编制和执行用水计划，合理用水的重要依据。2）灌溉制度关系到灌区内作物产量（效益）和品质的提高，及灌区水土资源的充分利用和灌溉工程设施效益的发挥。（二）研究灌溉制度的意义n1）根据群众丰产灌水经验确定经过多年的实践、摸索，各地群众都积累了不少确定灌溉制度的经验与方法。这些经验是制定灌溉制度的重要依据，应成为制定灌溉制度最宝贵的资料。（三）制定灌溉制度的方法n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物田间耗水强度[mm/d]及灌水次数、灌水时间、灌水定额及灌溉定额，并由此确定这些年份的灌溉制度。n2）根据灌溉试验资料制定长期以来，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验观测资料，这些资料为制定灌溉制度提供了重要的依据。n3）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正常生长发育和它对水分的需要。n4）按水量平衡原理分析制定灌溉制度水量平衡法以作物各生育期内水层变化（水田）或土壤水分变化（旱田）为依据，从对作物充分供水的观点出发，要求土壤含水量降至下限时则应进行灌水，以保证作物充分供水。n不同之处：水稻不同生育阶段需在田面维持一定深度的水层，根系层土壤多数时间处于饱和状态，应考虑稻田的深层渗漏问题（排水）；确定水稻灌溉制度时，应以淹灌水层深度的变化为依据。（一）原理：水量平衡原理确定灌溉制度二、水量平衡法确定水稻的灌溉制度n我国水稻栽培主要采用育秧移栽方式稻田灌溉秧田灌溉本田灌溉泡田灌溉生育期内灌溉根据灌区当地条件采用先进的育秧方法确定（一）原理nM1：泡田定额；h0：插秧时田面所需水层深度（mm）；s1：泡田期的渗漏量，即开始泡田到插秧期间的总渗漏量(mm)；e1：泡田期水田田面平均蒸发强度(mm/d),可用水面蒸发强度代替；t1：泡田期日数（d）；P1：泡田期内的降雨量。1、泡田定额M1M1=(h0+s1+e1t1－P1)(mm)=0.667(h0+s1+e1t1－P1)(m3/亩)n在水稻生育期任何一个时段（t）内，农田水分的平衡关系可表示为：h1＋P＋m－WC－d=h22、生育期灌溉定额M2h1、h2：时段始、末田面水层深度（mm）时段内的排水量n水稻生育期内任一时段农田水分变化图解法如果时段初的农田水分处于适宜水层(水田上限(hmax)，经过一个时段的消耗，田面水层降到适宜水层的下限(hmin)，这时如果没有降雨则需进行灌溉，灌水定额即为：n（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）H内的水量平衡可表示为：K=kt，k为t时段内平均每昼夜地下水补给量(mm或m3/hm2)；ET=et,e为t时段内平均每昼夜的作物田间需水量（mm或m3/hm2）n为了满足作物正常生长的要求，土壤计划湿润层内的土壤含水量（或储水量）必须经常保持在一定的范围之内，即通常要求不小于最小允许含水量θmin（或最小允许储水量Wmin）和不大于最大允许含水量θmax（或最大允许储水量Wmax）。（二）原理n当计划湿润层内的平均土壤含水量（或储水量）降低到或接近于最小允许值（θmin或Wmin）时，即需进行灌溉，以补充土壤水分，维持作物的正常生长。n例如某时段内没有灌溉也没有降雨，土壤计划湿润层也无变化，随着时间的推移，土壤储水量将降至下限，其水量平衡方程可写为：（二）原理土壤计划湿润层(H)内储水量变化n判断是否需要灌时段末的灌水定额（m3／hm2或mm）则为（注意单位换算）:（二）原理什么时候灌灌多少比较θ0（W0）与θmin（Wmin）n土壤计划湿润层深度：实施灌水时计划调节、控制土壤水分状况的土层深度。一般可取为作物的主要根系活动层，需根据当地实际情况确定。与作物种类、品种、生育阶段、土壤性质以及地下水埋深等因素有关。对某一特定作物其深度随作物的生长而增加。1、土壤计划湿润层深度（三）水量平衡法资料的确定n冬小麦、棉花、玉米各生育期较典型的计划湿润层深度n土壤适宜含水量：最适宜作物生长的含水量，介于θmax与θmin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2、土壤适宜含水量及上、下限的确定n土壤含水量应满足以下两个条件：1）既不产生深层渗漏，又要满足作物对土壤空气含量的要求，故一般可取为田间持水量。2）土壤含水量的下限土壤允许最小含水率[θmin]应大于凋萎系数，以作物生长不受抑制为准，一般以占田间持水量的百分数计。根据经验取60%左右的田间持水量（毛管断裂点）比较适宜。n（1）设计降水量对当地多年降水资料进行频率分析，按25%、50%、75%的降水保证率（指多年期间降水量能够得到充分满足的机率，与"灌溉设计保证率"类似）选定三个降水典型年，根据典型年中的降水量、降水分布情况，设计不同保证率条件下的降水量及其出现的时间。3、有效降水量P0n（1）选择降水典型年的方法有三种：a）按年降水的频率选择典型年。因降水量在年内分布不均，尤其是在灌溉季节内降水变差大的地区，雨情往往会不符合设计要求。3、有效降水量P0nb)按作物生长时期降水量的频率选择典型年。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。c)按年降水的变化特征分阶段选择典型年，例如可以按干、湿季分别统计计算降水量发生的频率。nP0=P-P径-P渗（2）有效降水量的计算有效降水：能被田间作物有效利用的当地降水。一般认为小于2mm（亦有认为小于5mm）的降水对作物无实际意义，为无效降水；降水过大将产生径流和深层渗漏，此两者也为无效降水。因此，有效降水量一般采用如下公式计算：3、有效降水量P0n（2）有效降水量的计算生产实践中通常采用下列简化方法求取P0：P0=σP式中：σ为降水有效利用系数，其值与降水量、降水强度、降水延续时间、土壤性质、作物生长状况、地面坡度及覆盖情况以及计划湿润层深度等因素有关，应根据具体条件通过实验确定。3、有效降水量P0n地下水补给量：地下水借毛细管作用上升至作物根系活动层内而被作物利用的水量。其大小与地下水埋藏深度、土壤性质、作物种类、作物需水强度、气象条件、根系层土壤含水量等有关。地下水位越接近根系活动层，毛管作用越强，地下水补给量也越多。4、地下水补给量n一般要通过田间试验来确定地下水对农田的补给强度。地下水（或下部土层）对根系层的补给可在实测两层间土壤含水量（或基质势）变化趋势的基础上，通过计算土壤水分通量获得。n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WT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，此时，WT可近似按下式计算：5、计划土壤湿润层增加而增加的可利用水量n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：（四）旱作物播前的灌水定额(M1)的确定n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？