《灌溉排水工程學(xué)》復(fù)習(xí)進(jìn)程.ppt

1、第一章農(nóng)田灌溉原理，第一節(jié)農(nóng)田土壤水分狀況，農(nóng)田水分，地面地下水土壤水，、土壤水是作物生長(zhǎng)環(huán)境的核心。1、農(nóng)田土壤水分的基本形態(tài)、土壤水分、固體：土壤凍結(jié)時(shí)蒸汽狀態(tài)：水分不占的土壤縫隙液體中存在的毛細(xì)水：田間保持率和無效水之間的水，容易用于農(nóng)作物，稱為有效水。重力水：地下水水位高，停留在根層的重力水影響土壤的通風(fēng)，牙齒噴泉稱為過剩水。田間保持率：注水后兩天土壤可保持的含水量，是重力水和毛細(xì)水、有效水、過剩水的分界線。第二，農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)農(nóng)田水分狀況的要求，水對(duì)作物生長(zhǎng)的影響：(1)水用作光合作用、有機(jī)物制造的原料。(2)水使作物保持正常穩(wěn)定。(3)水是作物營(yíng)養(yǎng)元素和礦物質(zhì)的載體。(4)水分是作物

2、細(xì)胞原生質(zhì)體的重要成分。(5)水分可以調(diào)節(jié)作物的體溫。1、干旱作物對(duì)農(nóng)田水分狀況的要求地表水地下水、根吸收層的土壤水分、農(nóng)作物、地表水地下水水位達(dá)到根吸收層毛細(xì)水時(shí)，最容易被干旱作物吸收，引起水害，影響土壤的通風(fēng)，干旱作物根吸收層允許的最大水分量是根吸收層的田間保持率。以鹽漬土為例，min:根據(jù)鹽類溶液濃度要求規(guī)定的最低水分含量結(jié)論：旱作物根吸收層水分含量最大。田間保持率最小。適合農(nóng)作物的土壤水分含量最低。2、稻區(qū)農(nóng)田水分狀況需要水稻優(yōu)質(zhì)水濕潤(rùn)，田內(nèi)經(jīng)常需要含水層，生理上要求土壤水分飽和(除芽和成熟期外)，適當(dāng)?shù)臏\水層、水分、養(yǎng)分供應(yīng)良好的條件調(diào)節(jié)和改善水稻生長(zhǎng)環(huán)境條件，含水層適當(dāng)?shù)纳疃龋鹤魑?/p>

3、品種、生育階段、自然環(huán)境、人為條件由經(jīng)驗(yàn)決定，3，農(nóng)田土壤水分運(yùn)動(dòng)，1，土壤水分運(yùn)動(dòng)基本方程非飽和土壤水分動(dòng)空間中點(diǎn)(x，y，z)中，根據(jù)再定律，x，y，z軸的水流量為K (Dt時(shí)間內(nèi)單位體內(nèi)土壤水分含量)，D()稱為擴(kuò)散度，表示單位含水量梯度下通過單位面積的土壤水流。不飽和土壤水運(yùn)動(dòng)方程(C(h)=dd h)是L-1，表示壓力水頭減少一個(gè)單位時(shí)單位體積土壤中可以釋放的水量，稱為用水量或非容積。這是土壤水分特性曲線的斜率。2，在滲透條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)(1)滲透過程的一般規(guī)律，滲透前0牙齒小，地面初始滲透速度I 1牙齒大，短時(shí)間內(nèi)接近飽和含水量S。請(qǐng)參閱圖1-3。隨著時(shí)間的推移，滲透路徑增加，滲

4、透速度I t減少，最后成為I f，即接近土壤的滲透系數(shù)K。一般使用滲透率I t和累積滲漏水量I和時(shí)間T的關(guān)系曲線說明滲透規(guī)律。(2)滲透量計(jì)算：使用公式計(jì)算滲透率I t和滲透量I 1)科斯加科夫公式。也就是說，I t是隨時(shí)滲透率，以單位時(shí)間計(jì)算滲入土壤的含水層厚度(mmmin或cm/h)。I 1是第一單位時(shí)間末的人滲透率。t人滲透室(分鐘或h)；為了經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，由土壤的性質(zhì)和初始合水母決定。=0.3-0.8，同一土壤取0.5。，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)I，T可以根據(jù)時(shí)間求出i=It，取LG I和1g t，并將點(diǎn)繪制在雙對(duì)數(shù)紙上以合成直線，如圖15所示。(l g i1-lgi2)/(lgt1-lgt2)=-t g

5、 I f表示穩(wěn)定滲透率I f=i()，3，蒸發(fā)條件下的土壤水分運(yùn)動(dòng)(1)在地下水水位補(bǔ)給條件下，當(dāng)土壤蒸發(fā)作用于地下水水位較深時(shí)，上層土壤的水分含量不受地下水補(bǔ)給的影響蒸發(fā)過程可以分為三個(gè)階段：第一階段：穩(wěn)定蒸發(fā)階段：管水、降雨入滲剛剛結(jié)束，土壤含水量高，向上輸送水分的能力強(qiáng)。此時(shí)，土壤水分的蒸發(fā)強(qiáng)度主要取決于大氣的蒸發(fā)力，接近水面蒸發(fā)強(qiáng)度，與土壤含水量無關(guān)，如果土壤水分含量下降到一定閾值K，則穩(wěn)定蒸發(fā)階段結(jié)束，第二階段：土壤含水量下降到K時(shí)，土壤水分含量下降，土壤水分運(yùn)輸能力減弱，土壤水分的蒸發(fā)強(qiáng)度取決于大氣蒸發(fā)力和土壤向上運(yùn)輸水分能力的制約關(guān)系。牙齒階段的土壤水蒸發(fā)強(qiáng)度隨著水分含量的減少而

6、逐漸減少，因此被稱為蒸發(fā)強(qiáng)度減少階段。牙齒階段土壤蒸發(fā)強(qiáng)度計(jì)算如下：=(a b)E0 (1 17)表達(dá)式：a，b:與土壤特性相關(guān)的兩個(gè)茄子系數(shù)E0:水面蒸發(fā)強(qiáng)度。第三階段：當(dāng)?shù)乇硗梁繕O低時(shí)，表土輸水能力弱，表面形成干土層。干土層下的水分移動(dòng)到土層底部時(shí)，水分以擴(kuò)散的形式通過干土層進(jìn)入大氣，蒸發(fā)強(qiáng)度不僅取決于干土層厚度，還取決于干土層內(nèi)水分?jǐn)U散的能力。三個(gè)階段的劃分只有相對(duì)的意義。事實(shí)上，整個(gè)蒸發(fā)過程的蒸發(fā)強(qiáng)度取決于外部蒸發(fā)力和土壤水傳輸能力。(2)地下水補(bǔ)給條件下的蒸發(fā)如果地下水淺埋，表土蒸發(fā)所消耗的水分在毛細(xì)管力作用下地下水補(bǔ)給。如果外部蒸發(fā)力不隨時(shí)間變化，土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)度和地下水向上補(bǔ)

7、給的通量相對(duì)平衡，就會(huì)形成穩(wěn)定的蒸發(fā)。4、應(yīng)用土壤植物大氣連續(xù)體水分遷移(SPAC)、土壤(S)水分連續(xù)體大氣(A)植物(P)、統(tǒng)一的能量指標(biāo)“水分”，定量研究整個(gè)系統(tǒng)各部分的能量水平變化：Rsr，5，(2)降雨入滲量小，徑流損失大。(3)土壤修復(fù)能力下降，泄漏和蒸發(fā)損失量過大。調(diào)節(jié)措施：(1)灌溉：播前和繁育期灌溉、蓄水灌溉等灌溉；(2)土壤結(jié)構(gòu)改善：投手性，低水性改善。2、農(nóng)田水分過多的原因，災(zāi)害和調(diào)控措施農(nóng)田水分過多的原因，(1)大氣降水過多的原因，(2)低洼地區(qū)積水過多的原因，(3)地下水水位過高，(4)排水不暢的災(zāi)害類型，第二節(jié)作物需求數(shù)和灌溉制度，1，作物需求數(shù)和影響因素農(nóng)田水分消

8、耗，作物根吸收，植物增產(chǎn)植物間水分蒸發(fā)，株間蒸發(fā)泄漏，深層泄漏：干旱作物田泄漏：水稻，作物需求數(shù)：大面積生長(zhǎng)的無病蟲害作物，最大數(shù)，蒸散量和泄漏量的總和，影響作物需水量的因素，自然因素：氣象條件、土壤特性、作物特性等人為因素：農(nóng)田灌溉措施、農(nóng)業(yè)耕作措施等；作物需水量的特點(diǎn)：(1)作物種類不同，水分要求也不同；(2)不同作物生長(zhǎng)階段的水量要求也不同；(3)區(qū)域自然條件不同，每天作物日需求量和階段需求量是開發(fā)灌溉制度和合理用水的重要依據(jù)。二、作物需求計(jì)算的兩種茄子計(jì)算方法：1、直接作物需求計(jì)算方法；2、基于參考作物蒸散量的半經(jīng)驗(yàn)方法。1.直接水需求計(jì)算方法(1)價(jià)值方法：參數(shù)水需求計(jì)算方法：ET是

9、一段時(shí)間內(nèi)作物水需求，水層深度mm E0是以水層深度mm測(cè)量的，作為ET等段的水面蒸發(fā)量。一般來說，大米比旱作物更適合價(jià)值方法。(2)K值法：參數(shù)水量計(jì)算法，飲食中：ET是作物整個(gè)繁育期間的總水量(mm或M3HM2)。y表示作物面積產(chǎn)量(kg/hm2)；是。k表示單位產(chǎn)量的需水量(m3/kg)。k，n，c是由實(shí)驗(yàn)決定的。k值法主要用于干旱作物對(duì)水的需求計(jì)算。(3)參數(shù)多因子：以毛比系數(shù)法為例，估算作物各生育階段的需求量，首先確定整個(gè)生育期作物需求量，然后按照各生育階段按一定比例分配。即ETi的一個(gè)生育階段的作物需求量；K I可以通過特定階段的水模型系數(shù)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到。2，參考作物蒸散量為基礎(chǔ)

10、的作物需求量計(jì)算方法理論，實(shí)驗(yàn)表明，土壤水分充足，氣象條件是影響需求量的主要因素。土壤水分不足，各因素對(duì)水需求影響很大。參考作物需水ET0:指土壤水分充足，地面完全復(fù)蓋，生長(zhǎng)正常、高、高、高、寬、寬200米以上的綠草(高315厘米)的蒸發(fā)量。參考作物需求量?jī)H受氣象條件的影響。目前采用的作物需求量計(jì)算方法主要分為兩個(gè)階段。第一步：考慮氣象因素對(duì)作物需求量的影響，計(jì)算參考作物蒸散量ET0。第二步：考慮土壤水分和作物條件的影響，調(diào)整或修改參考作物需求，計(jì)算實(shí)際需水ET。第一階段：計(jì)算作物需要量ET0)布萊尼日克萊多法：飲食中：ET0:考慮月亮參考作物蒸散量(MMD)。t:月平均氣溫()；c:修正系數(shù)

11、；p:每個(gè)月的每周期間占年度每周時(shí)間的百分比。2)輻射作為參數(shù)計(jì)算方法，在ET0 :計(jì)算期間參考作物蒸散量(MM/D)；RS :使用相應(yīng)的睡眠蒸發(fā)器(mm/d)計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的太陽輻射。W :取決于每日平均溫度和高程的權(quán)值系數(shù)。c:根據(jù)平均相對(duì)濕度和每周風(fēng)速的修正系數(shù)。第二階段：實(shí)際作物需求量ET計(jì)算ET0計(jì)算只考慮氣象因素對(duì)需求量的影響，實(shí)際需水量ET應(yīng)考慮作物和土壤因素進(jìn)行修改。1)土壤水分充足：Kc:與作物系數(shù)、作物種類、品種、繁育期、作物子葉面積有關(guān)。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，作物系數(shù)Kc在作物整個(gè)生育期內(nèi)變化的規(guī)律是前期和后期相對(duì)較小，生長(zhǎng)期大。實(shí)際作物的需求量和參考作物的需求量都受氣象因素影響

12、，具有同步性。因此，在牙齒點(diǎn)，作物需求量可以通過參考作物蒸散量乘以作物系數(shù)來獲得。2)土壤水分不足土壤水分含量對(duì)作物蒸散的影響可分為兩個(gè)階段。第一階段：土壤含水量高時(shí)誘導(dǎo)率高，土壤水分向根系和指標(biāo)移動(dòng)的速度足以滿足作物蒸發(fā)所消耗的水分。第二階段：土壤含水量低于一定臨界含水量時(shí)，供水到根的速度不能滿足作物增產(chǎn)的要求。土壤水分不足時(shí)的作物需求量可以通過土壤水分充足時(shí)的水量乘以土壤水分修正系數(shù)來獲得。KW:土壤水分修正系數(shù)；AW:相對(duì)有效含水量，P，F(xiàn)分別是枯萎系數(shù)和田間保持率。3，作物的灌溉制度，指作物的灌溉制度：旱作物播種前(或水田插秧前)和整個(gè)生育期內(nèi)的灌溉數(shù)，每次灌溉的灌水日期，灌溉定額，灌

13、溉定額。灌水定額：是指一次灌水單位面積的灌水量。灌溉定額：農(nóng)作物在整個(gè)生育期各灌溉定額的總和。如M3hm2或mm所示，這是灌溉地球計(jì)劃和管理的基礎(chǔ)。灌溉制度的三種茄子確定方法：(1)根據(jù)群眾的高產(chǎn)灌溉經(jīng)驗(yàn)確定。(2)根據(jù)灌溉實(shí)驗(yàn)資料確定。(3)根據(jù)水量平衡原理進(jìn)行分析和確定。在生產(chǎn)實(shí)踐中，第三種方法結(jié)合1、2茄子方法的實(shí)際資料，以大米和旱作物為例介紹。1、水稻的灌溉制度(1)泡沫定額：泡沫田的灌溉水量M1 (m3/hm2或mm):S1:泡沫場(chǎng)的泄漏量，到插秧期間的總泄漏量mm；T1:氣泡場(chǎng)持續(xù)天數(shù)；E1:t1期間田間平均蒸發(fā)強(qiáng)度(mm/d)；P1 : t1期間的降雨量(毫米)；(2)水稻生育期

14、內(nèi)灌溉制度：數(shù)量平衡方程，h1:期初水田含水層深度；H2:期末水田含水層深度；p:一段時(shí)間內(nèi)的降雨量；m:一段時(shí)間內(nèi)的灌溉量；e:該期間的現(xiàn)場(chǎng)用水量；c:一段時(shí)間內(nèi)的倍數(shù)，所有格式均以mm計(jì)算。如果期間初農(nóng)田水分在適當(dāng)?shù)暮畬由舷?hmax)，則在一定時(shí)期消費(fèi)后，全面含水層將下降到適當(dāng)含水層下限(hmin)，此時(shí)如果不下雨，則需要灌溉。灌溉定額在任何期間農(nóng)田水分變化圖1，期間初A點(diǎn)，水田2。如果期間內(nèi)有降雨P(guān)，則降雨后，田面水層再上升，雨再下深P，再按線飲水到C點(diǎn)時(shí)灌溉。3.降雨P(guān)較大時(shí)，田間水面超過最大蓄水深度Hp，必須排除多余的水，排水量為C，然后沿著線到D點(diǎn)耗水時(shí)灌溉。(阿爾伯特愛因斯坦，Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)，季節(jié))根據(jù)前面提到的原理，如果確定了每個(gè)生育階段所需水的強(qiáng)度e I，就可以用圖解法推論水稻灌溉制度。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層為土壤計(jì)劃潤(rùn)濕層(H)，牙齒土層內(nèi)的儲(chǔ)存量保持在作物要求的范圍內(nèi)。(1)土壤規(guī)劃濕潤(rùn)層的水量平衡方程；W0，wt:期間初和任何時(shí)候，T土壤計(jì)劃潤(rùn)濕層內(nèi)儲(chǔ)存量WT:計(jì)劃潤(rùn)濕層增加引起的水增加；P0:土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層保存的