灌溉排水3-2S.ppt

1、2020/10/26,灌溉排水工程学,1,灌溉排水工程学,第三章 作物需水量和灌溉用水量 （3-2 作物灌溉制度设计） 史 海 滨 水利与土木建筑工程学院,内蒙古农业大学多媒体课件,2020/10/26,灌溉排水工程学,2,灌溉排水工程学,第三章 作物需水量和灌溉用水量,主要内容,第三章 作物需水量和灌溉用水量运动 第二节 作物灌溉制度设计 一、灌溉制度 1. 概述 2. 常用确定灌溉制度的方法 二、旱作物灌溉制度 1. 水量平衡方程 2. 基本资料的收集 3.播前的灌水定额 M1 4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度,第二节 作物灌溉制度设计,（1）,（2）,充分灌溉条件下是多年来用来进行灌

2、区规划设计的方法,灌溉供水能够充分满足作物各生育期阶段的需水量要求而设计制定的灌溉制度,一、灌溉制度 1. 概述,一、灌溉制度,2020/10/26,灌溉排水工程学,6,第二节 作物灌溉制度设计,2. 常用确定灌溉制度的方法 (1) 总结群众丰产灌水经验 老灌区或相邻灌区 调查设计要求的干旱年份的不同作物生育期、 田间耗水强度 及灌水次数、灌水时间和灌水定额。,2020/10/26,灌溉排水工程学,7,第二节 作物灌溉制度设计,2020/10/26,灌溉排水工程学,8,第二节 作物灌溉制度设计,2. 常用确定灌溉制度的方法 (2) 根据灌溉实验资料（大型灌区或试验站） (3) 按水量平衡原理确

3、定 根据作物吸水层内的水量平衡，但应结合群众丰产经验。,用水量平衡法制定旱作物灌溉制度,通常以主要根系吸水层作为灌水时的计划湿润层，,控制灌层内储水量能保持在作物生长所要求的范围内。,原理：,01,02,03,二、旱作物灌溉制度,1. 水量平衡方程,2020/10/26,灌溉排水工程学,10,第二节 作物灌溉制度设计,(1) 取单位面积单元体积进行水量平衡计算， 在生育期内任一时间t，土壤计划湿润层H内储水量的变化Wt 可以用以下水量平衡方程表达：,二、旱作物灌溉制度,Wt = Wt W0,W0 时段初的土壤计划湿润层H内的储水量 Wt 时间 t 的土壤计划湿润层H内的储水量,2020/10/

4、26,灌溉排水工程学,11,第二节 作物灌溉制度设计,水量平衡,二、旱作物灌溉制度,Wt = Wt W0,= WT,+ P0,+K,+ M, ET,WT t 时段内由于H 增加而增加的水量； P0 保存在 H 范围的有效降雨量； K 地下水在t 时段向H 内的补给量； M 时段t 内灌水量； ET 时段t 内的作物田间需水量。 单位均用m3/亩 或水深 mm,(0 t) 时段内,2020/10/26,灌溉排水工程学,12,第二节 作物灌溉制度设计,W0、Wt 时段初和任一时间 t 时的土壤计划湿润层H内的储水量； WT t 时段内由于 H 增加而增加的水量 P0 保存在 H 范围的有效降雨量；

5、 K 地下水在 t 时段向 H 内的补给量； M 时段 t 内灌水量； ET 时段 t 内的作物需水量（耗水量） 单位均用m3/亩或水深mm。,Wt = Wt W0= WT+ P0+ K + M - ET,2020/10/26,灌溉排水工程学,13,第二节 作物灌溉制度设计,（2）为了满足农作物正常生长的需要， 任一时段 t 内土壤计划湿润层 H 内的储水量必须经常保持在一定的适宜范围内。 即要求 H 内水量: Wmin Wt Wmax Wmin: 允许最小储水量 Wmax: 作物允许的最大储水量。,2020/10/26,灌溉排水工程学,14,第二节 作物灌溉制度设计,（3）在自然条件下，各时

6、段内需水量是一种连续消耗， 而降雨是间断的补给。 当某些时段内降雨很小时，往往使H内储水量很快接近于Wmin， 此时就需要进行灌溉补充 H 内消耗掉的水量。,2020/10/26,灌溉排水工程学,15,第二节 作物灌溉制度设计,(4) 当某时段内没有降雨(灌溉)时，水量平衡为 Wt,Wmin H 内允许的最小储量； e 蒸发蒸腾强度（mm/d）； k 平均地下水补给强度（mm/d) 。 则可确定开始进行灌水的时间为：,=W0,+ K ET,= W0 t (e - k),最大灌水间隔：,Wt = Wt - W0= WT+ P0+ K + M - ET,= Wmin,2020/10/26,灌溉排水

7、工程学,16,第二节 作物灌溉制度,（5）时段末 t 时刻 灌水定额 m 计划湿润层含水量由Wmin,m 灌水定额 m3/亩； H t 时段内土壤计划湿润层深度 m； n H 内孔隙率（占体积%）； max、min t 时段内允许最大、最小含水率（占土壤孔隙体积%）；,Wmax,A m = Wmax Wmin = n H 1,667,H,(max min),= 667nH (max min),Wmin与WmaxH 内允许 的最小与最大储量；,2020/10/26,灌溉排水工程学,17,第二节 作物灌溉制度,（5）时段末 t 时刻灌水定额 m,B 土壤重量含水率,m = Wmax Wmin m

8、= 667H（max min） H 内的干容重（t/m3）； max、min 以干土重%计。 （ t 时段内允许最大、最小含水率）,2020/10/26,灌溉排水工程学,18,第二节 作物灌溉制度,（5）时段末 t 时刻灌水定额 m,C 土壤体积含水率,m = Wmax Wmin m=667H（vmax vmin） vmax、vmin以占土壤体积%计。,2020/10/26,灌溉排水工程学,19,第二节 作物灌溉制度,2. 基本资料的收集,（1）土壤计划湿润层深度（H） 在旱田进行灌溉时， H 随作物根系活动层深度、 土壤性质、 地下水埋深等因素而变。,2020/10/26,灌溉排水工程学,2

9、0,第二节 作物灌溉制度,2. 基本资料的收集,（1）土壤计划湿润层深度（H） a：作物生长初期，根系较浅 为维持土壤微生物活动， 为根系进一步发展创造条件，需要在一定土层深度内有适当的含水量， 一般取：H = 0.30 0.40 m,2020/10/26,灌溉排水工程学,21,第二节 作物灌溉制度,2. 基本资料的收集,b. 随着作物的成长和根系的发育， ET 增大，H 也增大。 c. 至生长后期，作物根系停止发育， 需水量减少， 计划层深度一般为0.8 1.0 m d. 在地下水位较高的盐碱化地区， H 0.6m。,2020/10/26,灌溉排水工程学,22,第二节 作物灌溉制度,2. 基

10、本资料的收集,（2）土壤最适含水率适 a. 土壤最适含水率适随农作物、生育阶段的需水特点， 施肥情况和土壤性质等因素而不同。 b. 作物需水是持续的，而降雨与灌水是间歇的 所以 H 内不可能常保持在适而不变， 一般应控制在允许 min max 间。,2020/10/26,灌溉排水工程学,23,第二节 作物灌溉制度,（2）土壤最适含水率适 c. 允许max以不造成深层渗漏为原则，所以取 max = fc d. 允许min大于凋萎系数， min wp e. 对盐碱化地区min还应考虑土壤溶液浓度控制条件。 f. 根据灌溉方法和水源情况确定合理的 max 和 min,2020/10/26,灌溉排水工

11、程学,24,第二节 作物灌溉制度,（3）降雨入渗量 P0 降雨量减去地面径流损失(P地)后的水量， 即： P0 = P P地 也可用降雨入渗系数来表示： P0 = P 入渗系数， 与降雨量、降雨强度、降雨延续时间、 土壤性质、地面覆盖及地形等有关 P 5 mm， 0 P = 5 50 mm， =1.00.8 P 50 mm， =0.70.8,2020/10/26,灌溉排水工程学,25,第二节 作物灌溉制度,K 值为地下水借助土壤毛管作用上升至作物根系吸水层，被作物利用的水量， 其大小与地下水埋深、土壤性质、 作物种类、需水强度、 H内含水量等有关。 同时 K 值也随 H 不同而变化。 传统方法

12、只能确定总量， 也可利用土壤水分运动数值模拟进行估算,（4）地下水补给量（K）,2020/10/26,灌溉排水工程学,26,第二节 作物灌溉制度,由于在作物生育期内 H 是变化的， 在 H 增加后，可利用一部分深层土壤的原有储水量。,（5）WT（H增加而增加的水量）,WT 单位m3/亩 H1、H2 计划时段初、末 H深度（m） (H2 - H1 )内平均值，以占孔隙率% n 土壤孔隙率，占土体积%,H,2020/10/26,灌溉排水工程学,27,第二节 作物灌溉制度,或：,（5）WT（H增加而增加的水量）,WT 单位 m3/亩 占干土重%计 土壤干容重（t/m3） 水水的容重（t/m3）,20

13、20/10/26,灌溉排水工程学,28,第二节 作物灌溉制度,播前灌水是为保证正常发芽、出苗所需的储水。,3. 播前的灌水定额 M1,H 播前确定的土壤计划湿润层深度值 n 相应于H 的土壤孔隙率，占体积% max = fc,或：,2020/10/26,灌溉排水工程学,29,第二节 作物灌溉制度,水量平衡方程：,4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度,最大灌水定额：,2020/10/26,灌溉排水工程学,30,第二节 作物灌溉制度,1 作物需水量ET累积曲线； 2 渗入土壤内的降雨量累积曲线； 3 WT累积曲线； 4 K 值累积曲线； 5 计划湿润土层中的实际蓄水量W曲线 6 计划湿润土层允许最

14、小储水量Wmin曲线 7 计划湿润土层允许最大储水量Wmax曲线。,4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度,2020/10/26,灌溉排水工程学,31,第二节 作物灌溉制度,在方格纸上，横坐标为时间（d） 纵坐标为水量（m3/亩） 根据各旬H值及max、min计算Wmax、Wmin 并绘于图上,4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度,2020/10/26,灌溉排水工程学,32,第二节 作物灌溉制度,（2）绘制 ET 累积曲线 1 WT 累积曲线 3 地下水补给量 K 累积曲线 4 净耗水量 ET WT K 累积曲线,4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度,2020/10/26,灌溉排水工程学,33,

15、第二节 作物灌溉制度,（3）根据设计年确定P0，逐时段绘于图上 （4）自作物生长初期 W0 逐旬减去 （ET WT K ）值。 即从图中经点A引（ET WT K）的平行线 当有降雨时加上 P0 值曲线 2， 则得H内的实际储水量W曲线 5,4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度,2020/10/26,灌溉排水工程学,34,第二节 作物灌溉制度,（5）当W接近Wmin时则进行灌水。 灌水时需考虑 ： a： 水量因素 b： 生育阶段的是生理要求 c： 相关的农业措施等。 灌水定额大小要适当，不应使灌水定额W 值大于Wmax， 也不宜给灌水技术造成困难，m不能太大也不能太小。,4. 根据水量平衡图解法

16、拟定灌溉制度,2020/10/26,灌溉排水工程学,35,第二节 作物灌溉制度,将M 也同降雨一样绘在图上。 当有降雨补给时，若 Wt Wmax 令: Wmax = Wt (6) 重复以上各步，得到全生育期各次灌水定额、灌水时间及灌水次数。 (7) 生育期灌溉定额: M2 = mi (8) 以上过程也可以天或旬进行列表计算或采用计算机计算。 (9) 总灌溉定额: M = M1+ M2,4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度,2020/10/26,灌溉排水工程学,36,第二节 作物灌溉制度,a：灌水时间 t 与作物实际灌水时间相接近 b：m的大小取决于灌水技术 c：要同灌区土壤性质相结合 d：盐碱化地区，第一次灌水m要大一些进行冲盐 e：图解法精度估计：,4. 根据水量平衡图解法拟定灌溉制度