农田水利学川农.docx

第一章 农田水分状况和土壤运动第一节 农田水分状况1 农田水分状况一般是农田地面水、土壤水和地下水的多少、存在的形式及其在时空上的变化2 吸湿水：紧束于土粒外表，不能在重力和毛管力作用下移动薄膜水：吸附于吸湿水外部，沿土粒外表进展速度微小的移动毛管水：在毛管作用下土壤中所能保持的那局部水分，亦即在重力作用下不易排解的水分中超出吸着水的局部 上升毛管水：地下水沿土壤毛细管上升的水分悬着毛管水：不受地下水补给时，上层土壤由于毛细管作用所能保持的地面渗入的水分重力水：土壤中超出毛管含水率的水分在重力作用下很简洁排出，这种水称为重力水3 依据土壤水分形态概念，土壤中所保持的各种类型的水分都可用数量表示出来，而且在肯定条件下，每种土壤中 各种形态水分的最大量又常常相对稳定在肯定的数量范围内我们将其称为土壤的水分常数①吸湿系数：土壤的吸湿水到达最大时的土壤含水量，又称最大吸湿量，不能被作物吸取利用②凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水量，其数量包括全部的吸湿水和局部薄膜水 它是作物可利用水量的下限，可用吸湿系数的1.5~2.0 倍代替凋萎系数，也可通过实测求得．③田间持水量：土壤中悬着毛管水到达最大时的土壤含水量．此时土壤毛管力在 0.1~0.3atm 之间。

该指标是农田浇灌中应用最广泛的指标之一它是土壤在不受地下水影响下所能保持水分的最大数量指标它是土壤中对作物有效水的上限,常以它作为计算浇灌 定额的依据④饱和含水量〔全持水量〕：土壤全部孔隙全部布满水分时的含水量．此时，土壤通气性差，不利于旱作物生长发育．它常做为表示土壤水分饱和度的标准，是计算淹灌稻田各种水量的 依据．4 土壤水分有效性是指土壤水分是否可被作物吸取利用，及其被利用的难易程度土壤水分对作物有效性的凹凸，主要取决于它存在的状态、性质和数量，以及作物吸水力和土壤吸水力之差5 当土壤水分处于凋萎系数时，土壤的持水力与作物的吸水力根本相等〔作物吸水力大约为15atm〕，作物吸取不到水分，因此，凋萎系数是土壤有效水分的下限．旱地土壤中，田间持水量是土壤有效水分的上限．6 土壤有效水量的多少主要受土壤质地、构造及有机质含量的影响一般壤质土有效水含量最多，砂质土含量最少．7 旱作物要求农田具有适宜的含水率；对水稻而言则要求农田具有适宜的淹灌水层.8 土壤水吸力：可以简洁理解为土壤颗粒对水分的吸附力是基质势与溶质势之和的负数土壤水分特征曲线：表示土壤水分和土壤吸力〔负压〕之间的关系曲线土壤水分特征曲线不是单值函数。

土壤在释水和吸水时土壤吸力不同，存在滞后效应瓶颈作用是产生滞后效应的缘由9 由于大气的温度过高和相对湿度过低，阳光过强，或遇到干热风造成植物蒸腾耗水过大，都会使根系吸水速度不 能满足蒸腾需要，这种状况谓之大气干旱当土壤含水率过低，会消灭植物根系从土壤中所能吸取的水量难于满足叶面蒸腾的消耗，而影响作物的生长，这 种现象称为土壤干旱当植物根部从土壤中吸取的水分来不及补给叶面蒸腾时，植物体内水分就会不断削减，特别是叶片水分快速降低， 从而影响植物体水分平衡和协调，这种现象称为作物生理干旱大气干旱和土壤干旱都会造成作物生理干旱qmin10 以盐渍土为例，根系吸水层内土壤含水率应不小于：s= c ´ 100 %S 为根系吸水土层中易溶于水的盐类数量〔占干土重的百分数〕；C 为允许的盐类溶液浓度〔占水重的百分数〕；为按盐类溶液浓度要求所规定的最小含水率〔占干土重的百分数〕11 农田水分过多的缘由：① 大气降水补给农田水分过多；② 洪水泛滥、湖泊漫溢、海潮侵袭或坡地地面径流集合等使低凹地积水成灾；③ 地下水位过高，上升毛管水不断向上补给；或因地下水从坡地溢出，大量补给农田水分；④ 地势低洼，出流条件不好。

调整措施：分析农田水分过多成灾的缘由，实行适当的技术措施，加以治理. 农田水分缺乏的缘由：降雨量缺乏；降雨入渗量少，径流损失较多；土壤保水力量差，渗漏及蒸发损失水量过大调整措施：浇灌是补充土壤水分的主要方法承受适当的农业技术措施可以改善土壤构造，增加降 雨利用量，提高土壤的蓄水保墒力量12 因河湖泛滥而形成的灾难称为“洪灾”；降雨过多，积水难排，酿成灾难，叫做“涝灾”；因降雨、浇灌水量太多，或因地下水补给水量太多，使土壤长期过湿，危害作物生长，叫做“渍害”；在我国北方地区，当地下水位过高，蒸发猛烈时， 往往诱发土壤次生盐碱化其次节 土壤水分运动it= i t - a11 入渗量的计算1)考斯加可夫(A．H．KOCTЯ KOB)公式：式中： it 是任一时间的入渗速度，以单位时间渗入土壤的水层厚度(mm／min 或 cm／h)计； i1 是第一单位时间末的入渗速度；t 为入渗时间(min 或 h)；α 为阅历指数，打算于土壤性质和初始含水率， α =0.3～0.8轻质土壤α 值小，重质土壤α 值大；初始含水率愈高， α 值愈小，一般土壤可取α =0.52(1)无地下水位补给条件下的土壤水分蒸发蒸发过程中一般可分为三个阶段：第一阶段是稳定蒸发阶段；其次阶段开头于土壤含水率渐渐削减到θ ≤θ k 称为蒸发强度递减阶段；第三阶段：蒸发强度不仅取决于干土层厚度，而且取决于干土层内水汽集中的力量．第三节 土壤一植物一大气连续体水分运移1 土壤一植物一大气连续体水分运动〔SPIC〕：水分经由土壤到达植物根表皮，进入根系后，通过植物茎，到达叶片，再由叶片气孔集中到大气层，形成一个统一的、动态的相互连续系统。

其次章 作物需水量和浇灌用水量第一节 作物需水量1植株蒸腾棵间蒸发农田水分消耗的途径 ｛ 深层渗漏 或田间渗漏地表径流组成植株体的一局部植株蒸腾：作物将根系从土壤中吸取的水分，通过叶片的气孔蒸散到大气中的现象棵间蒸发：植株间土壤或田面的水分蒸发深层渗漏：旱地中由于降雨量或浇灌水量太多，使土壤水分超 过了田间持水量，向根系吸水层以下土层渗漏的现象2 作物需水量 〔腾发量〕：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、棵间蒸发、组成植株体所需要的水量作物需水量包含生理和生态需水两个方面3 作物耗水量，简称耗水量：就某一地区而言，指具体条件下作物获得肯定产量时实际所消耗的水量植株蒸腾实际上是作物生理需水的一局部棵间蒸发即属于作物的生态需水影响作物需水量的主要因素：〔1〕作物因素(2)气象因素(3)土壤因素4 每种作物都有需水顶峰期，需水顶峰期一般处于作物生长旺盛阶段，如冬小麦有两个需水顶峰期，第一个顶峰在 分蘖 niè期，其次顶峰在开花至乳熟期；大豆的需水顶峰在开花结荚期；谷子的需水顶峰为开花―乳熟期；玉米为抽雄―乳熟期5〔1〕．水面蒸发量法〔蒸发皿法或α 值法〕：ETc =α E0 或 ETc = aE0＋ b式中：ETc - 作物需水量〔mm〕；E0 – 表示与 ETc 同时段的水面蒸发量〔mm〕，承受蒸发皿或蒸发器的测定值。

〔一般水稻用α 值法比旱作物用此法好〕a、b 阅历常数，a 需水系数、蒸发系数〔2〕产量法：作物产量反映了水、土、肥、热、气、光等因素的协调及农业措施的综合作用在肯定条件下，作物需水量 将随产量的提高而增加ET―全生育期的需水量〔mm〕；Y―作物单位面积的产量〔kg 亩-1〕；K―需水系数〔m3kg-1〕，为单位产量的需水量其次节 作物浇灌制度1 浇灌制度：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、灌水定额以及浇灌定额 灌水定额：指一次灌水单位面积上的灌水量浇灌定额：指作物全生育期各次灌水定额之和灌水定额及浇灌定额常以 m3/hm2 或 mm 表示灌水次数：农作物在整个生育期中实施浇灌的次数灌水时间以作物生育期或年、月、日表示2 制定浇灌制度的方法：1） 依据群众丰产灌水阅历确定作物浇灌制度2） 依据浇灌试验资料制定浇灌制度3） 依据作物的生理、生态指标制定浇灌制度4） 按水量平衡原理分析制定浇灌制度3 非充分浇灌不以追求传统的单产最高为目标，而是求得高效用水条件下的净效益最大或费用目标最小为了提高 水分利用效率，到达节水增产，提高经济效益的目的第三节 浇灌用水量和灌水率1 浇灌用水量：指灌区浇灌面积上要求水源供给的总浇灌水量。

在规划、设计浇灌工程时，首先确定某一特定的水文年份做为规划设计的依据，通常将其称为设计典型年 依据设计典型年的气象资料计算出来的浇灌制度称为设计典型年的浇灌制度〔简称设计浇灌制度〕相应的设计用水量称为设计浇灌用水量2M净 i= m Aii( m 3 )：全灌区某时段的净浇灌用水量为M = å M(m3 )mi 为第i 种作物某次灌水的灌水定额〔m3/ hm2 〕； 净 净im =综,毛m综，净h水Ai 为第i 种作物的浇灌面积〔hm2〕 计入水量损失，综合毛灌水定额：3 灌水率：指灌区单位面积〔例如以 万亩计〕上所需浇灌的净流量am8 .64 Ti(i = 1,2 L L )[ m 3 /( s × 万亩 )]i又称灌水模数 这里所指的浇灌面 积不是某次灌水时的实际受水面积，而是指该工程掌握范围内的总浇灌面积即就是把实际受水面积上所需要的灌水流量分摊到整个浇灌面积上q =i ,净去4 在修正灌水率图时，以不影响作物需水要求为原则，一般常用以下方法：a 尽量保持主要作物关键用水期的各次灌水时间不动或稍有移动〔前后移动不应超过 3 天〕b 在允许范围内适当调整各次灌水时间，延长或缩短，要使修正后的灌水率图比较均匀连续。

c 为了削减输水损失，应使渠道工作制度比较平稳，在调整时不应使q 相差过大，一般 qmin＞40%qmaxd 应避开短期停水现象第三章 灌水方法1 灌水方法：浇灌水进入田间或作物根区土壤内转化为土壤肥力水分要素的方法2 灌水方法的评价指标：1)灌水均匀 2)浇灌水的利用率高3)少破坏或不破坏土壤团粒构造4) 便于和其他农业措施相结合5) 应有较高的劳动生产率 6)对地形的适应性强 7)根本建设投资与治理费用低 8)田间占地少其次节 地面浇灌3 常见的灌水方法可分为全面浇灌与局部浇灌两大类全面浇灌地面浇灌畦灌沟灌淹灌漫灌第三节 喷灌局部浇灌渗灌滴灌微喷灌涌灌膜上灌喷灌1 喷灌的主要灌水质量指标：2 设计灌水定额m=0.1H (qmax-qmin) / h〔1、喷灌强度强度p 表示，单位为 mm/h 或 m3/h2、喷灌均匀度 3、水滴直径m:设计灌水定额(mm)；H:喷灌土壤打算潮湿层厚度(cm)，对于大田作物为 40～60cm；、T=mheθ max:灌后土层含水量上限(占土体百分数)，相当于θ 田持θ min:灌前土层含水量下限，相当于θ 田持的 60％～70％； η 为喷洒水有效利用率，一般选用0.7～0.9。

T 为设计灌水周期(d)；e 为作物日平均需水量(mm／d)。