71-作物需水量和灌溉用水量

关于

作物需水量和灌湖用水量第一页,共七十一页,2022年,8月28日作物需水量·A.旱田作物需水量：植株蒸腾和棵间蒸发合称腾发量(evapotranspiration),也称为作物需

量(Waterrequirementofcrops)·影响需水量的因素第二页,共七十一页,2022年,8月28日。田间耗水量:腾发量与渗漏量之和.·水田深层渗漏的两重性●A浪费水量肥料，污染地下水和提高

地下水位，对后期作物影响。·B、

改善土壤通气和氧化还原状况第三页,共七十一页,2022年,8月28日●作物需水量在农业用水和国民经

济用水中的比例作物需水量是农业成部分。

作物需

水量以水汽形式散入大气,无法

再利用第四页,共七十一页,2022年,8月28日3.作

物需

水量计算方法影响作物需水量的因素●气象条件：气温、大气湿度、风速、

日照时间、辐射强度●作物条件：作物品种、叶面积指

数(单位上地面积上的叶片面积),生百阶段第五页，共七十一页，2022年，8月28日。土壤因素:上壤含水量、上壤质地、地下水埋深等●作物状况受到气象和土壤条件的限制。

如当土壤水分较少时，作物生长受到抑

制，叶面积指数较小，同时气孔开度减

小，蒸腾和蒸发量减少。·充分灌溉条件下影响需水量的因素是气象因素、叶面积指数和生育阶段第六页,共七十一页,2022年,8月28日二、计算方法·<一>直接计算法从影响作物需水量择主要因素,如水面蒸发,气温、湿度,目照和辐射等,根据试验

观测资料,分析上述因素与作物

需水量之间的根系,归纳出经验

公式第七页,共七十一页,2022年,8月28日1.以

水面蒸发为参数(a值法)·气象因素与水面蒸发量关系密切，

而水面蒸发与作物需水量有一定的

相关关系，因此可以用水面蒸发和

需水量的相关关系计算需水量。·ET=aE+b·ET=aE第八页,共七十一页,2022年,8月28日说明·蒸发量简单易得,在水稻地区曾被广

泛应用。●除注意蒸发皿的规格安装方法外,还应考虑非气象条件的影响。如土壤、水文地质、农业措施等·该方法具所获得的参数具有很强的地

域局限性第九页,共七十一页,2022年,8月28日2.以产量为参数(K值法)●原理：作物产量是综合措施之结果。一定气象条件下，作物需水量随着

产量提高而增加。·一般情况下，产量与需水量呈抛

物线或指数关系。需水量达到一

定水平后，产量会停止增加甚至

减少。

第十页,共七十一页,2022年,8月28日●常用经验公式：●ET=KY或ET=KYn+C·ET—需水量;·K,C,n-经验常数和经验指数;·Y一单位面积经济产量产量第十一页,共七十一页,2022年,8月28日K值法说明·可以根据计划产量减少出需水量，简单，但需要大量灌溉资料.·便于进行灌溉经济分析·使用条件:对于水分是产量主要制约

因素的旱田较为有效，而对水田和灌

水充分地区较差。第十二页，共七十一页，2022年，8月28日3.模系数法·用于各生育阶段需水量·原理：确定全生育期需水量，根据各生育阶段的需水规律，按照一定

比例进行分配第十三页,共七十一页,2022年,8月28日·Et=1/100×K;×ET·Et;一第I个生育阶段的需水量·K;为需水量模比系数,可由试验资料确定,·其他各项意义同前。

第十四页,共七十一页,2022年,8月28日<二>间接法。通过参考作物需水量间接计算作物实

际需水量ETg,乘以相应的作物系数,得到作物实际需水量·参照作物需水量(ReferencecropEvapotranspiration)是指土壤供水充分、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐

的开阔矮草地的腾发量。该条件下

品水量主要受气象条件影响。

第十五页,共七十一页,2022年,8月28日1.参考

作物需水量计算方法·能量平衡法：。原理：作物腾发是能量消耗过程，通过平

衡计算求出腾发耗能，折算成水量

，即

为

作物需水量。。腾发耗能主要以热能形式进行，热能的主

要由太阳提供。

第十六页,共七十一页,2022年,8月28日彭一曼公式·目前最主要的潜在需水量计算公式·需水量取决于辐射、气温和干燥力●利用常规气象资料计算作物潜在腾发

量·目前最新为F401992年的改进公式教科书中为1979年Fm确定。第十七页,共七十一页,2022年,8月28日第二节灌溉制度(rrigationSchedule)·基本概念:作物播

种前(水稻插秧)及全生育期内灌水次数

灌水日期和灌水定额及其灌溉定额合成为

灌溉制度·灌溉制度是灌区规划管理的依据，据此确定灌区建筑物规模和控制面积。第十八页，共七十一页，2022年，8月28日●灌水定额：单位面积上一次灌水量;·灌溉定额：灌水定额之和。-灌水定额河灌溉定额：mm或m3/ha(亩不是法定单位，

一般不在正式文献中出现)第十九页,共七十一页,2022年,8月28日一

、充分

灌溉(FullIrrigation)条件下的灌溉制度。充分灌溉:作物各生育阶段所需的水分都能够得到要求，

作物处于最佳分条件，产量最高。。非充分灌溉(DeficitIrrigation)-灌溉供水不足，不能充分满足作物各阶段的需水量要求，其实

际腾发量小于充分灌溉条件下的需水量。-充分灌溉是目前使用最广泛的灌水方法，适于水源丰富地区。

目前的灌溉制度、通常是充分灌溉条件下的灌溉制度第二十页,共七十一页,2022年,8月28日第二十一页,共七十一页,2022年,8月28日。1.总结群众灌水经验根据设计要求的干旱年份不同生育阶段的需水量、灌水次数、灌水

定额、灌溉定额等。-感性认识强，便于农民接受，较为实用。-水文年份和灌溉保证率的概念模糊，不易量

化。

<

一

>充分灌溉条件下灌溉制度确定第二十二页,共七十一页,2022年,8月28日。在有灌溉试验站的地区，可根据设计代表年的灌溉试验资料确定;-注意试验站的代表性。如：地理位

置、气象、农作措施等。

2.根据灌溉试验资料制定第二十三页,共七十一页,2022年,8月28日3.按

照水量平衡法制定灌溉制定·原理：-A:作物在一定的土壤含水量或水层深度范围内能够生

长良好，如果超过该范围，生长和产量受到抑制和降

低。

合理的灌溉制度应使得作物土壤含水量或水层深度处于

该范围内。·适宜范围，是参考群众丰产经验或试验资料而得到。-B:任何时段内农田水分变化，等于该时段来水与

耗水之间的消长。

第二十四页,共七十一页,2022年,8月28日。<一>水稻灌溉制度：·1.泡田定额：-M=0.667(ho+S₁+e₁t₁-P₁)-式中：M一泡田定额，m²/亩

；-h₀一插秧时所需水深，mm;-S₁-泡田期渗漏量，mm;-c一泡田期水田平均蒸发强度，mm/d;-t一泡田时间，d,-一泡田期间的降雨量，m。第二十五页，共七十一页，2022年，8月28日·1.泡田定额：-M₁=0.667(h₀-S₁+e₁t₁-P₁)一

式

中

：M₁一泡田定额，m3/亩；-h₀一插秧时所需水深，mm;-S₁—泡田期渗漏量，mm;-e₁—泡田期水田平均蒸发强度，mm/d;-t一泡田时间，d,-P₁一泡田期间的降雨量，mm。

第二十六页,共七十一页,2022年,8月28日2.生育期水量平衡方程·h₁+P+m-WC-d=h₂一

女

、h₂一时段初、末水田水深；-P一时段内降雨，mm;-d一时段排水量，mm;-m一时段灌水量，mm;-WC—时段内耗水量(蒸腾+渗漏),mm。

第二十七页,共七十一页,2022年,8月28日。水稻适宜的水层深度范围：h,maax。当水层深度降低到灌水下限时，开始灌溉，灌水量为;·m=hmx—hmin。若雨后田内水深大于允许蓄水深度，排水量·d=ha—hp·ha—雨后水深，hp一雨后允许蓄水深度。

第二十八页,共七十一页,2022年,8月28日3.水

稻灌溉制定(1)收集基本资料，主要包括：-1)水稻各生育阶段的耗水强度；-2)各生育阶段降雨量；-3)各生育阶段适宜水深及最大蓄水深度。·雨后最大蓄水深度：为充分利用降雨量而允许短期水深。·(2)逐日计算水层变化。低于下限时灌溉，高于

雨后最大蓄水深度时排水至该值。-灌水至适宜水深上限，灌水定额一般取整数。适宜上下限并非绝对不可改变。

第二十九页,共七十一页,2022年,8月28日4.计算实例。6月20日：初始水深18mm,目需水量5mm/d,日渗漏

量3mm/d,适宜水深10～30～50mm;。6月22日降雨量100mm,此后无降雨，确定下次灌水

日期及灌水定额。·排水6月22,灌溉6月28日。

第三十页,共七十一页,2022年,8月28日日

期日耗水

量(mm)降雨量(mm)水层变化(mm)灌水量(mm)排水量(mm)6.208206.218126.22810050(4)546.238426.248346.258266.268186.278126.2884+20=2420第三十一页，共七十一页，2022年，8月28日5.说明。一般情况下灌水量为整数，便于计算。●

水稻烤田期间水层可能出现负数。-烤田的作用在于减少无效分蘖及水肥浪费。-负数表示土壤含水量低于饱和含水率。

第三十二页,共七十一页,2022年,8月28日<乙>旱种物灌溉制度。

原

理:以作物主要根系吸水层作为灌水计

划湿润层，将该层内的土壤含水量保持在

作物所要求的范围内。。当计划湿润层(平均)土壤含水量低于设计灌水

下限时，需要灌水，高于上限时，

一般需要排水(通常在渍涝危害情况下).第三十三页,共七十一页,2022年,8月28日1.水量平衡方程·计划湿润层含水量变化可用下式表示W-Wo=W₄+P₀+K+M-ET-W₀、W₁一时段末和任意时间的土壤储水量;W.一由于计划湿润层增加而增加的水量;-K一地下水补给水量;-M—灌水量;-ET一作物需水量-一

保存在计划湿润层中的有效雨量。第三十四页，共七十一页，2022年，8月28日Wmin=W₀—ET+K-Woin-土壤计划湿润层允许最小储水量;·若已知初始土壤储水量W₀,可推算出下次灌水间距：t=(W₀-Wmin+K)/e或t=(W₀-Wm)/(e-k)-k-地下水日补给量.A,无降雨条件下土壤

水分平衡方程第三十五页,共七十一页,2022年,8月28日D.灌水定额计算·1)m=667nh(Gx-Gn)-m-灌水定额，m3/亩；-,Cmin一允许最大和最小土壤含水率(占土壤孔隙体积的百分数);-n-土壤孔隙率；-H-计划湿润层深度，m第三十六页,共七十一页,2022年,8月28日。2)m=10000nh(Omax-0min)或-m一

灌水定额，m3/ha-θmax,θmin允许含水量上下限(占土壤孔隙体

积的百分数);-n-土壤孔隙率;Y-土壤干容重，t/m3-H-计划湿润层深度，m-m/ha是标准单位，用于正式文件中.第三十七页,共七十一页,2022年,8月28日2.基本资料收集·1)土壤计划湿润层深度。指旱田灌溉时，计划调节土壤水分状况

的土层深度。-与作物种类、生育阶段和土壤性质、地下

水位有关。

第三十八页,共七十一页,2022年,8月28日2〕土壤适宜含水率和最大、最小含水率。与作物种类、土壤理化性质和土壤状况有关。-旱田灌溉中通常以田间持水量为最大含水率,作为

灌水上限。-盐碱地含水率应满足盐类溶液浓度要求的最小含水

率。-以允许含水率上下限控制,可以减少灌溉次数。

第三十九页,共七十一页,2022年,8月28日3〕降雨入渗量●储存于计划湿润层内的雨量。P₀=aPα一降雨入渗系数,√a与次降雨量、地形及土壤质地和覆盖有关。超过计划湿润层田间持水量的降雨是无效水量。

第四十页,共七十一页,2022年,8月28日4〕地下水补给量·通过毛管上升到作物根系层而被作物吸收的水量。-K与地下水埋深、土壤质地、作物根系分

布、计划湿润层深度有关。-可用占需水量的百分数表示。第四十一页,共七十一页,2022年,8月28日5)由于计划湿润层增加而增加的水量W,。由于根系下扎，计划湿润层加大，可利用

深层土壤水分·W₁=667(H₂-H₁)nθ单位:m3/亩·W₁=1000(H₂-H₁)nθ单位:m3/ha·θ-增加土层中的平均含水率第四十二页,共七十一页,2022年,8月28日3.旱

作物播前灌水定额·M₁=667(θx-G,)×HXn单位：ms/亩·M₁=10000(θmax-θ,)×H×n单位：m3/ha·H-计划湿润层厚度，m;·n-土壤孔隙率(占土壤体积的百分数)·⊙,一初始含水率。

第四十三页,共七十一页,2022年,8月28日4.灌溉制度

制定步骤(略)。1)根据各旬的计划湿润层厚度和作物要求

的含水率上限、下限，计算出允许储水量

上下限，绘于图中。·Wmax=667×nh×0max·Wmin=667×nh×θmn第四十四页,共七十一页,2022年,8月28日。2〕绘制作物需水量累积曲线ET、

计划湿润层增加而增加的水量累积量W,、地下水累积补给量K以及净耗水量曲线ET—W₁—K-需水量累积曲线的斜率为日需水量,其他类推。(例)·3)根据降雨量计算次入渗水量P₀,绘制累积曲线。-多日降雨可在降雨中间日(或最大降雨日)一

次增加。

第四十五页,共七十一页,2022年,8月28日·4)自

初始

值W₀逐旬减去ET-W₁-K,即从起始点引平行线平行于ET-W₁-K线,遇到降雨时加上P,即得计划湿润层实际储水量W曲线.·5)若W曲线接近于Wmim即土壤含水

率达到下限,开始灌水。灌水量为

储水上下限之差.·6)如此往复计算,可得到灌水次数和灌溉定额.第四十六页,共七十一页,2022年,8月28日说明●灌溉除考虑水量盈亏外,还应该考虑作

物本身的生理要求,并与农业措施相结

合.-如灌水量过小,可能无法依靠地面灌溉技术

实施.-对于微灌技术,其灌水上限可能低于田间持

水量.第四十七页,共七十一页,2022年,8月28日图2-5棉

花

灌

溉

制

度

设

计

图1-作

物

需

水

量E票积曲线;2—渗入土壤内的降雨量累积曲线;3一W-累

积曲

线;4—K值

累

积

曲

线;5—计

划

湿

润

土

层

中

的

实

际

储

水

量W曲

线;6计

划

湿

润

上

原

允

许

最

小

储

水

量W。-曲

线;7计

划湿

润

土

层

允

许

最

大

储

水

量Wmx幽

线第四十八页，共七十一页，2022年，8月28日16012:

8040o3f下上

中

下7

月结

蕾

结

铃

作物生

育

阶段400300200Dc220408022(1

02(Oc中I

下4

月出

南中9

月

絮中

刻

温

祸

一

虽含水量(m寓)需水量(m/南)K)

累积施钱上第中8

月中5

月中6

月上

吐下动下下上上2二、非

充分灌溉条件下的灌溉制度·<一>水分生产函数·cropwaterproductionfunction(CWPF)·作物产量与作物需水量之间的数量关系·常用公式:Y₁=Y₂[a+bW-cW2]第四十九页,共七十一页,2022年,8月28日二

作物一水模型(ModelofCropResponsetoWater简称MCRW)·定义:作物生长过程中各阶段水分状况

对产量影响的数学描述，用以预测水

分亏缺对产量的定量影响。

第五十页,共七十一页,2022年,8月28日Y一亏水处理作物实际产量;Y—最大可能产量;ET一

第i个生育阶段的作物实际需水量;ET—最佳水分条件下第i个生育阶段作物的最大可能需水量;A,一第7个生百阶段的水分敏感指数平

6g一第五十一页,共七十一页,2022年,8月28日<三>非

充

分灌溉原理·非充分灌溉DeficitIrrigation)-灌溉水资源不足,无法满足各生育阶段需水

量要求而采取的灌溉制度。-需水量ET亏缺的灌溉(EvapotranspirstiondeficirrigationEDI),即ETa<ETmETa、ET,一实际腾发量和潜在腾发量第五十二页,共七十一页,2022年,8月28日非充分灌溉原理。在水源短缺地区,减少用水量及其相应

生产费用(劳动力和燃料等),单位面积

产量可能降低,但是由于费用降低,或

者有限水量可以灌溉更多土地,使得总效益最高。

第五十三页,共七十一页,2022年,8月28日业充分灌溉制度。原理:减少非关键期的灌水，保证关键期用水.-主要通过作物-水模型的缺水敏感指数合理分配有限水量.或者采用其他优化方法在有限水

量下获得最大收益.·多用控制下限含水量的方法。-常用非充分灌溉理论·调亏灌溉、控制性分根交替灌溉、水稻旱种

技术等第五十四页，共七十一页，2022年，8月28日第三节灌溉用水量·定义:灌溉土地需从水源所取水量-影响灌用水量的因素:灌溉面积、作物种植

比例、土壤、水文和气象等-灌溉用水量影响灌溉工程规模第五十五页,共七十一页,2022年,8月28日设计典型年选择●概念:年灌溉用水量与降雨量有关，在规划灌溉工程时，需要选择特定的水文

年份作为规划和设计依据。该特定水文

年份称为设计典型年。·设计典型年的灌溉用水量称为设计灌溉用水量。

第五十六页,共七十一页,2022年,8月28日设计典型年选择的依据。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

的年数占总年数的百分数。-P=50%(平水年)、75%中等干旱年。·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(如设计灌溉保证率),选择合

适的典型年。

第五十七页,共七十一页,2022年,8月28日●

例

如

，灌溉设计保证率为75%则选择降雨(或用水量)频率为75%的年份作为设计典型年。●相回

相近降雨量的年份可能有多个，这时应选择降雨分配对作物生长不利的年份作为设计典型年。

第五十八页,共七十一页,2022年,8月28日·净灌溉用水量

作

物灌水灌到田间的水量:-m×

物面积，m-灌水定额-可得

某

和灌区总的用水过程线典型年灌溉用水量及用水工程线第五十九页,共七十一页,2022年,8月28日毛灌水量

和毛用水过程线。水量损失及其原因。

灌

溉

水

利

用

系

数

灌

溉

用

灌溉用

之比·nk=Wg/W·将净用水量换成用水量即得到毛用水

过程线。-该过程线是确定灌溉工程规模的依据第六十页,共七十一页,2022年,8月28日综合灌水定额。某时段的综合灌水定额是全灌区该时段内各种作物灌水定额的加权平均数。m

综合=m₁Q₁+m,Q₂+mgCg+…..-式中a₁

、d₂

一不同作物种植面积与全灌区面积的比值。m₁

、m₂