《灌溉排水工程学》复习进程.ppt

1、第一章农田灌溉原理，第一节农田土壤水分状况，农田水分，地面地下水土壤水，、土壤水是作物生长环境的核心。1、农田土壤水分的基本形态、土壤水分、固体：土壤冻结时蒸汽状态：水分不占的土壤缝隙液体中存在的毛细水：田间保持率和无效水之间的水，容易用于农作物，称为有效水。重力水：地下水水位高，停留在根层的重力水影响土壤的通风，牙齿喷泉称为过剩水。田间保持率：注水后两天土壤可保持的含水量，是重力水和毛细水、有效水、过剩水的分界线。第二，农作物生长对农田水分状况的要求，水对作物生长的影响：(1)水用作光合作用、有机物制造的原料。(2)水使作物保持正常稳定。(3)水是作物营养元素和矿物质的载体。(4)水分是作物

2、细胞原生质体的重要成分。(5)水分可以调节作物的体温。1、干旱作物对农田水分状况的要求地表水地下水、根吸收层的土壤水分、农作物、地表水地下水水位达到根吸收层毛细水时，最容易被干旱作物吸收，引起水害，影响土壤的通风，干旱作物根吸收层允许的最大水分量是根吸收层的田间保持率。以盐渍土为例，min:根据盐类溶液浓度要求规定的最低水分含量结论：旱作物根吸收层水分含量最大。田间保持率最小。适合农作物的土壤水分含量最低。2、稻区农田水分状况需要水稻优质水湿润，田内经常需要含水层，生理上要求土壤水分饱和(除芽和成熟期外)，适当的浅水层、水分、养分供应良好的条件调节和改善水稻生长环境条件，含水层适当的深度：作物

3、品种、生育阶段、自然环境、人为条件由经验决定，3，农田土壤水分运动，1，土壤水分运动基本方程非饱和土壤水分动空间中点(x，y，z)中，根据再定律，x，y，z轴的水流量为K (Dt时间内单位体内土壤水分含量)，D()称为扩散度，表示单位含水量梯度下通过单位面积的土壤水流。不饱和土壤水运动方程(C(h)=dd h)是L-1，表示压力水头减少一个单位时单位体积土壤中可以释放的水量，称为用水量或非容积。这是土壤水分特性曲线的斜率。2，在渗透条件下土壤水分运动(1)渗透过程的一般规律，渗透前0牙齿小，地面初始渗透速度I 1牙齿大，短时间内接近饱和含水量S。请参阅图1-3。随着时间的推移，渗透路径增加，渗

4、透速度I t减少，最后成为I f，即接近土壤的渗透系数K。一般使用渗透率I t和累积渗漏水量I和时间T的关系曲线说明渗透规律。(2)渗透量计算：使用公式计算渗透率I t和渗透量I 1)科斯加科夫公式。也就是说，I t是随时渗透率，以单位时间计算渗入土壤的含水层厚度(mmmin或cm/h)。I 1是第一单位时间末的人渗透率。t人渗透室(分钟或h)；为了经验指数，由土壤的性质和初始合水母决定。=0.3-0.8，同一土壤取0.5。，实验数据I，T可以根据时间求出i=It，取LG I和1g t，并将点绘制在双对数纸上以合成直线，如图15所示。(l g i1-lgi2)/(lgt1-lgt2)=-t g

5、 I f表示稳定渗透率I f=i()，3，蒸发条件下的土壤水分运动(1)在地下水水位补给条件下，当土壤蒸发作用于地下水水位较深时，上层土壤的水分含量不受地下水补给的影响蒸发过程可以分为三个阶段：第一阶段：稳定蒸发阶段：管水、降雨入渗刚刚结束，土壤含水量高，向上输送水分的能力强。此时，土壤水分的蒸发强度主要取决于大气的蒸发力，接近水面蒸发强度，与土壤含水量无关，如果土壤水分含量下降到一定阈值K，则稳定蒸发阶段结束，第二阶段：土壤含水量下降到K时，土壤水分含量下降，土壤水分运输能力减弱，土壤水分的蒸发强度取决于大气蒸发力和土壤向上运输水分能力的制约关系。牙齿阶段的土壤水蒸发强度随着水分含量的减少而

6、逐渐减少，因此被称为蒸发强度减少阶段。牙齿阶段土壤蒸发强度计算如下：=(a b)E0 (1 17)表达式：a，b:与土壤特性相关的两个茄子系数E0:水面蒸发强度。第三阶段：当地表土含水量极低时，表土输水能力弱，表面形成干土层。干土层下的水分移动到土层底部时，水分以扩散的形式通过干土层进入大气，蒸发强度不仅取决于干土层厚度，还取决于干土层内水分扩散的能力。三个阶段的划分只有相对的意义。事实上，整个蒸发过程的蒸发强度取决于外部蒸发力和土壤水传输能力。(2)地下水补给条件下的蒸发如果地下水浅埋，表土蒸发所消耗的水分在毛细管力作用下地下水补给。如果外部蒸发力不随时间变化，土壤水分蒸发强度和地下水向上补

7、给的通量相对平衡，就会形成稳定的蒸发。4、应用土壤植物大气连续体水分迁移(SPAC)、土壤(S)水分连续体大气(A)植物(P)、统一的能量指标“水分”，定量研究整个系统各部分的能量水平变化：Rsr，5，(2)降雨入渗量小，径流损失大。(3)土壤修复能力下降，泄漏和蒸发损失量过大。调节措施：(1)灌溉：播前和繁育期灌溉、蓄水灌溉等灌溉；(2)土壤结构改善：投手性，低水性改善。2、农田水分过多的原因，灾害和调控措施农田水分过多的原因，(1)大气降水过多的原因，(2)低洼地区积水过多的原因，(3)地下水水位过高，(4)排水不畅的灾害类型，第二节作物需求数和灌溉制度，1，作物需求数和影响因素农田水分消

8、耗，作物根吸收，植物增产植物间水分蒸发，株间蒸发泄漏，深层泄漏：干旱作物田泄漏：水稻，作物需求数：大面积生长的无病虫害作物，最大数，蒸散量和泄漏量的总和，影响作物需水量的因素，自然因素：气象条件、土壤特性、作物特性等人为因素：农田灌溉措施、农业耕作措施等；作物需水量的特点：(1)作物种类不同，水分要求也不同；(2)不同作物生长阶段的水量要求也不同；(3)区域自然条件不同，每天作物日需求量和阶段需求量是开发灌溉制度和合理用水的重要依据。二、作物需求计算的两种茄子计算方法：1、直接作物需求计算方法；2、基于参考作物蒸散量的半经验方法。1.直接水需求计算方法(1)价值方法：参数水需求计算方法：ET是

9、一段时间内作物水需求，水层深度mm E0是以水层深度mm测量的，作为ET等段的水面蒸发量。一般来说，大米比旱作物更适合价值方法。(2)K值法：参数水量计算法，饮食中：ET是作物整个繁育期间的总水量(mm或M3HM2)。y表示作物面积产量(kg/hm2)；是。k表示单位产量的需水量(m3/kg)。k，n，c是由实验决定的。k值法主要用于干旱作物对水的需求计算。(3)参数多因子：以毛比系数法为例，估算作物各生育阶段的需求量，首先确定整个生育期作物需求量，然后按照各生育阶段按一定比例分配。即ETi的一个生育阶段的作物需求量；K I可以通过特定阶段的水模型系数从实验数据中得到。2，参考作物蒸散量为基础

10、的作物需求量计算方法理论，实验表明，土壤水分充足，气象条件是影响需求量的主要因素。土壤水分不足，各因素对水需求影响很大。参考作物需水ET0:指土壤水分充足，地面完全复盖，生长正常、高、高、高、宽、宽200米以上的绿草(高315厘米)的蒸发量。参考作物需求量仅受气象条件的影响。目前采用的作物需求量计算方法主要分为两个阶段。第一步：考虑气象因素对作物需求量的影响，计算参考作物蒸散量ET0。第二步：考虑土壤水分和作物条件的影响，调整或修改参考作物需求，计算实际需水ET。第一阶段：计算作物需要量ET0)布莱尼日克莱多法：饮食中：ET0:考虑月亮参考作物蒸散量(MMD)。t:月平均气温()；c:修正系数

11、；p:每个月的每周期间占年度每周时间的百分比。2)辐射作为参数计算方法，在ET0 :计算期间参考作物蒸散量(MM/D)；RS :使用相应的睡眠蒸发器(mm/d)计算一段时间内的太阳辐射。W :取决于每日平均温度和高程的权值系数。c:根据平均相对湿度和每周风速的修正系数。第二阶段：实际作物需求量ET计算ET0计算只考虑气象因素对需求量的影响，实际需水量ET应考虑作物和土壤因素进行修改。1)土壤水分充足：Kc:与作物系数、作物种类、品种、繁育期、作物子叶面积有关。实测结果显示，作物系数Kc在作物整个生育期内变化的规律是前期和后期相对较小，生长期大。实际作物的需求量和参考作物的需求量都受气象因素影响

12、，具有同步性。因此，在牙齿点，作物需求量可以通过参考作物蒸散量乘以作物系数来获得。2)土壤水分不足土壤水分含量对作物蒸散的影响可分为两个阶段。第一阶段：土壤含水量高时诱导率高，土壤水分向根系和指标移动的速度足以满足作物蒸发所消耗的水分。第二阶段：土壤含水量低于一定临界含水量时，供水到根的速度不能满足作物增产的要求。土壤水分不足时的作物需求量可以通过土壤水分充足时的水量乘以土壤水分修正系数来获得。KW:土壤水分修正系数；AW:相对有效含水量，P，F分别是枯萎系数和田间保持率。3，作物的灌溉制度，指作物的灌溉制度：旱作物播种前(或水田插秧前)和整个生育期内的灌溉数，每次灌溉的灌水日期，灌溉定额，灌

13、溉定额。灌水定额：是指一次灌水单位面积的灌水量。灌溉定额：农作物在整个生育期各灌溉定额的总和。如M3hm2或mm所示，这是灌溉地球计划和管理的基础。灌溉制度的三种茄子确定方法：(1)根据群众的高产灌溉经验确定。(2)根据灌溉实验资料确定。(3)根据水量平衡原理进行分析和确定。在生产实践中，第三种方法结合1、2茄子方法的实际资料，以大米和旱作物为例介绍。1、水稻的灌溉制度(1)泡沫定额：泡沫田的灌溉水量M1 (m3/hm2或mm):S1:泡沫场的泄漏量，到插秧期间的总泄漏量mm；T1:气泡场持续天数；E1:t1期间田间平均蒸发强度(mm/d)；P1 : t1期间的降雨量(毫米)；(2)水稻生育期

14、内灌溉制度：数量平衡方程，h1:期初水田含水层深度；H2:期末水田含水层深度；p:一段时间内的降雨量；m:一段时间内的灌溉量；e:该期间的现场用水量；c:一段时间内的倍数，所有格式均以mm计算。如果期间初农田水分在适当的含水层上限(hmax)，则在一定时期消费后，全面含水层将下降到适当含水层下限(hmin)，此时如果不下雨，则需要灌溉。灌溉定额在任何期间农田水分变化图1，期间初A点，水田2。如果期间内有降雨P，则降雨后，田面水层再上升，雨再下深P，再按线饮水到C点时灌溉。3.降雨P较大时，田间水面超过最大蓄水深度Hp，必须排除多余的水，排水量为C，然后沿着线到D点耗水时灌溉。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，季节)根据前面提到的原理，如果确定了每个生育阶段所需水的强度e I，就可以用图解法推论水稻灌溉制度。2、干旱作物的灌溉制度，要求利用水量平衡，制定旱作物的灌溉制度，以灌溉作物主要根系吸收层为土壤计划润湿层(H)，牙齿土层内的储存量保持在作物要求的范围内。(1)土壤规划湿润层的水量平衡方程；W0，wt:期间初和任何时候，T土壤计划润湿层内储存量WT:计划润湿层增加引起的水增加；P0:土壤计划湿润层保存的