农田水利学重点整理

-1-农田水利学整理绪论1、农田水利学的研究对象及基本内容：（1）.调节农田水分状况（通过灌溉和排水设施，包括改变农田小气候）；（2）.改变和调节地区水情：改变水资源的时空分布。2.（1）调节农田水分状况（一般是指农田土壤水、地面水和地下水的状况及其相关的养分、通气、热状况）的水利措施：a.灌溉措施（即按照作物的需要，通过灌溉系统有计划地将水量输送和分配到田间，以补充农田水分的不足）；b.排水措施（即通过修建排水系统将农田内多余的水分（包括地面水和地下水）排入容泄区（河流或湖泊等），使农田处于适宜的水分状况。）（2）改变和调节地区水情（地区水情主要是指地区水资源的数量、分布情况及其动态）的措施：a.蓄水保水措施（通过修建水库、河网和控制利用湖泊、地下水库以及大面积的水土保持和田间蓄水措施，拦蓄当地径流和河流来水，改变水量在时间上和地区上的分布状况）；b.调水、排水措施（通过引水渠道，使地区之间或流域之间的水量互相调剂，从而改变水量在地区上的分布状况。）3、洪：因河、湖泛滥而形成的灾害；涝：因当地降雨过多，地面径流不能及时排出而形成田间积水，使作物受淹减产；旱：土壤水分不足，不能满足作物需要使作物暂时凋萎或干枯死亡；渍：作物根系活动层中的土壤含水量过大，使土壤中的水、肥、气、热关系失调导致作物生长受抑或者死亡；盐碱化：作物根系活动层土壤盐分含量高，导致作物“生理干旱”，土壤底层或地下水中的易溶性盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中的过程。（主要分布在干旱、半干旱、半湿润地区）第一章农田灌溉原理1、水分存在三种基本形式：地面水、土壤水和地下水。土壤水按形态不同分类：汽态水、吸着水（吸湿水（无效水）&薄膜水（难有效水或无效水））、毛管水（有效水）、重力水（过剩水）（注：低于土壤吸着水即最大分子持水率的水分为无效水，有效水通常是指田间持水量和凋萎系数之间的水量。）；吸湿系数：吸湿水被紧束在土粒表面，不能在重力和毛管水的作用下自由移动，吸湿水达到最大时的土壤含水率；田间持水率：土壤悬着毛管水达到最大时的土壤含水率，包括全部吸湿水、膜状水和毛管悬着水（确定方法：在生产实践中，常将灌水两天后土壤所能保持的含水率为田持）；凋萎系数：植物因干旱而产生永久凋萎时土壤含水率，其数量包括全部吸湿水和部分膜状水。旱作物田间（根系吸水层）允许平均最大含水率不应超过田间持水率，最小含水率不应小于凋萎系数。最大分子持水率：薄膜水达到最大时的土壤含水率。水分的作用：作物组成；光合原料；生理和生化反应的场所；保持形状；降低叶温。2、菲利普公式：入渗速度:122fSiti（i为t时刻的入渗速度；S为与土壤初始含水率、质地有关的特性常数，称为吸水率；fi为稳定入渗速度，即饱和土壤渗透系数。）则时间t内的入渗总量（以水层厚度表示）：12fIStit。考斯加可夫公式：atii1式中：1i为第一个单位时间的人渗强度；a为反映土壤性质与人渗初始时土壤含水率的经验常数。则111iIt-2-3、SPAC:土壤-作物-大气组成的物质和能量连续的系统。第二章作物需水量与灌溉用水量1、农田水分消耗的途径（5个）：植株蒸腾（指作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象）棵间蒸发（指植株间土壤或田间的水分蒸发）深层渗漏（田间渗漏：指旱田中由于降雨量或灌溉用水量太多，使土壤水分超过了田间持水量，向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象）。植株蒸腾和株间蒸发合称为腾发，两者消耗的水量合称为腾发量，又叫作物需水量，大小及其变化规律决定于气象条件、作物特性、土壤性质和农业技术措施等，而渗漏量的大小与土壤性质、水文地质条件等因素有关；田间耗水量是腾发量与渗漏量之和（植物蒸腾量+株间蒸发量=蒸发蒸腾量=作物需水量；水田：作物需水量+渗漏量=田间耗水量；旱地：作物需水量=田间耗水量）。需水临界期：作物全生育期中因需水得不到满足时最易影响生长发育并导致最大减产的时期。2、作物在不同生长阶段的需水规律及影响因素：作物在不同生长阶段的需水规律为：随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，在作物苗期，需水量值较小，当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。影响因素：作物需水量的大小与气象条件（温度、日照、湿度、风速）、土壤含水状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术措施、灌溉排水措施有关。（1）作物因素：不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品种需水量小；不同生育阶段需水量不同；不同长势的作物需水量不同；(2)气象因素：不仅影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育，当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量会增加；(3)土壤因素：主要有质地、含水量、颜色、有机质含量、养分状况等。3、α及k值法的适用条件及应用：（1）“α”值法(以水面蒸发为参数的需水系数法)：基本公式：ＥT＝αＥ0或ＥT＝aＥ0＋b式中：ＥT—某时段内的作物需水量，mm；Ｅ0—与ＥT同时段的水面蒸发量，mm；一般采用80cm蒸发皿的蒸发值；α——需水系数或蒸发系数，为需水量与水面蒸发值之比；a，b—经验常数。应用于我国水稻地区。（2）“K”值法（以产量为参数的需水系数法）：基本公式：ＥT＝KY或ＥT＝KYn＋c式中:ＥT—作物全生育期内的总需水量，m3/亩；Ｙ—作物单位面积产量，kg/亩;Ｋ—以产量为指标的需水系数，对于ＥT＝KY公式，则K代表单位产量的需水量，ｍ3/kg；n、c—分别为经验指数和常数。应用于因缺水而影响高产的旱作物。4、参照作物需水量ET0是指土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔（地块的长度和宽度都大于200m）矮草地（草高8-15cm）上的蒸发量，一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量而言。5、灌溉制度：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和灌水定额以及灌溉定额的总称。灌水定额：一次灌水在单位灌溉面积上的灌水量。灌溉定额：农作物全生育期各次灌水定额之和。6、灌溉制度确定方法：群众丰产灌水经验，按灌溉试验资料，按水量平衡原理分析制定。7、水稻生育期水量平衡方程：h1+P+m-WC-d=h2式中：h1、h2—时段初、末田面水层深度，mm；P—时段内降雨量，mm；d—时段内排水量，mm；m—时段内的灌水量，mm；WC—时段内田间耗水量，mm。8、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度：Wt-Wo=Wr+Po+K+M-ET式中：Wt、Wo-时段内和任一时间t时的土壤计划湿润层内的储水量；Wr-由于计划湿润层增加而增加的水量，如计划湿润层在时段内无变化则无此项；Po-保存在土壤计划湿润层内的有效雨量；K-时段t内地下水补给量；M-时段t内的灌溉水量；ET-时段t内的作物田间蓄水量，即ET=et,e为t时段内平均每昼夜的作物田间需水量。延-3-伸公式：下次灌水时间间距：0minWWtek，而这一时段末灌水定额m为maxmin667(maxmin)667(maxmin)mWWnHH式中：m-灌水定额，m3/亩；H-该时段内土壤计划湿润层的深度，m；n-计划湿润层内土壤的空隙率（以占土壤体积的%计）；θmax、θmin-该时段内允许的土壤最大含水率和最小含水率（以占土壤空隙体积的%计）；γ-计划湿润层内土壤的干重度，t/m3.9、土壤计划湿润层深度（H）土壤计划湿润层深度指在旱田进行灌溉时，计划调节控制土壤水分状况的土层深度。它随作物种类、生育阶段、根系活动层深度、土壤性质、地下水埋深等变化。10、由于计划湿润层增加而增加的水量（WT）：332121667()(/)667()(/)TWHHnmHHm水亩亩式中H1、H2-计划时段初、末计划湿润层深度，m；θ指（H2-H1）深度的土层中的平均含水率，以占孔隙率的百分数计；n-土壤孔隙率（以占土体积的%计）。11、作物水分生产函数CWPF指在作物生长发育过程中，作物产量与投入水量或作物消耗水量之间的数量关系。12、灌水率的定义及计算：灌水率：全灌区单位灌溉面积上所需灌溉的净流量q净，又称灌水模数，单位m3/（s·万亩）或m3/（s·100hm2）或m3/（s·hm2）。影响灌水率的因素：①灌水延续时间②灌水定额③作物种植比例。计算：某作物第i次灌水计算公式如下：注意：同一时期各种作物灌水率可以累加。2、初步灌水率图的绘制步骤及修正原则：（一）图的绘制：先合理确定灌水延续时间（T）；然后计算出灌区内各种作物的各次灌水率；最后以灌水延续时间为横坐标，灌水率为纵坐标，并将同时期各种作物灌水率叠加，把一个灌水周期的灌水率绘制成图，即为全灌区年度初步灌水率。（二）灌水率图的修正：（目的）1、各时期的灌水率大小相差悬殊，渠道输水断断续续不利于管理，若以最大的灌水率计算渠道流量，势必偏大，不经济；2、水位频繁升降可能造成坍塌冻胀危害；3、水位衔接困难。因此要修正尽可能消除灌水率高峰和短期停水现象。（原则）：1、以不影响作物需水要求为原则，尽量不要改变主要作物关键用水期的各种灌水时间，若必须调整移动，以往前移动为主，前后移动不超过三天；2、调整其它各次灌水时，要使修正后的灌水率图比较均匀、连续；3、为了减少输水损失，并使渠道工作制度比较平稳，在调整时不应使灌水率数值相差悬殊，灌水率过小（大）时可以缩短（延长）灌水时间进行调整，修正后灌水率图应与水源供水条件相适应。4、避免小于5d短期停水。第三章灌水方法1、灌水方法的要求：1、灌水均匀2、灌溉水利用率高3、少破坏或不破坏土壤团粒结构4、便于和其他农业措施相结合5、应有较高的劳动生产率，使得一个灌水员管理的面积最大6、对地形的适应性强7、基本建设投资与管理费用低8、田间占地少2、灌水方法分类：（一）、全面灌溉：、（1）、地面灌溉：①畦灌（借助重力作用湿润土壤，适用：小麦、谷子等窄行距密播作物以及牧草和某些蔬菜散播作物）②沟灌（借助毛细管作用湿润土壤，适用：宽行距地中耕作物，优点：不会破坏作物根部附近的土壤结构，不导致田面板结）③淹灌（借助重力作用湿润土壤）④漫灌（重力湿润，均匀性差，水量浪费。）（2）、喷灌。优点：对地形的适应性强，机械化程度高，灌水均匀，灌水利用系数高，尤其是适合于透水性强的土壤，并可调节空气的湿度和温度。缺点：基建投资高，而且受风的影响大，打击强度过大可能伤害幼苗。（二）、局部灌溉：（优：对地形和土壤的适应性强，节约能量，灌水流量小，灌水均匀；能提高作iiiTmq64.8单位换算系数—次灌水的延续时间，某作物第—亩次灌水的净灌水定额，某作物第—某作物的种植比—）万亩（，次灌水的灌水率第—64.8//33diTmimsmiqiii-4-物产量，增强耐盐能力，便于自动控制，明显节省劳力。适用灌溉宽行作物。）①渗灌优：灌水质量好、蒸发损失少，少占耕地便于机耕；缺：地表湿润差，地下管造价高，容易淤塞，检修困难②滴灌优：非常省水，自动化程度高，可以使土壤湿度始终保持在最优状态；缺：需要大量塑料管，投资高，滴头极易堵塞③微喷灌（湿润面积大，出流流速大，堵塞可能性小）④涌灌（工作压力低，与低压管道输水的地面灌溉相近，出流孔口大，不易堵塞）⑤膜上灌（减少渗漏损失，又和膜下灌一样减少地面无效蒸发，比膜下灌投资低）⑥膜下灌3.畦灌：一般自流灌区畦长30~100m；畦宽应按照当地农机具宽度的整倍数确定，一般为2~4m。（1）畦灌的延续时间t：110KmtHt：t时间内渗入土壤中的水量(m),其值应为：Ht=m；m:计划灌水定额(m)；K0:第一个单位时间内的平均入渗速度(m/h)；t:畦田内各处入渗水量达到计划灌水定额所需的下渗时间(h)α:土壤入渗指数。（2）进入畦田的灌水总量与畦长l上达到灌水定额m所需的水量相等：mlqt6.3。q:入畦单宽流量[L/(s·m)]；l:畦长(m)；m:灌水定额(m)；t:灌水延续时间(h)4、喷灌：（1）主要灌水质量指标：①喷灌强度：单位时间内喷洒在单位面积土