淺談農作物灌溉用水計算在灌溉制度建立中的應用

高立玉

(臨沂市河東區水務局， 山東 臨沂 276034)

淺談農作物灌溉用水計算在灌溉制度建立中的應用

高立玉

(臨沂市河東區水務局， 山東 臨沂 276034)

本文通過建立灌水模數，結合當地實際情況，介紹了灌溉用水進行計算和科學分析方法，為類似灌溉制度的建立提供借鑒。

水資源； 計算； 灌溉制度

1 工程概況

陡山灌區位于臨沂市西部，為確保糧食生產安全，提高水資源利用效率，現對四支渠下游末級渠系進行節水改造，支渠采用漿砌石襯砌，襯砌長度5.1km，矩形斷面，斗農渠襯砌長度65.24km。本文選擇有代表性，地形平坦、形狀規則的東支1支作為典型設計。四支東支1支渠位于道口鄉曹家莊村南部，以西干渠為水源，設計流量 0.46m3/s，灌溉面積 4060畝，渠道為東西走向，設計比降為1/2000，渠道斷面形式為矩形，渠寬1.0 m，設計水深0.64 m，灌溉設計保證率P=75%。為充分利用當地有限的水資源，對灌溉用水科學分析，實現最大效益。

2 灌水模數確定

采用《灌溉與排水設計規范》(GB 50288—1999)中公式：

(1)

式中αi——第i種作物種植比例；

qik——第i種作物第k次灌水的灌水率，m3/(s·100hm2)；

mik——第i種作物第k次灌水的灌水定額，m3/hm2；

Tik——第i種作物第k次灌水的持續時間，d。

從上面參數，確定出相應的灌溉制度和種植比例，計算初擬灌水模數。對初步制定的灌水模數圖進行必要的調整，嚴禁對作物需求造成影響，對于主要作物的關鍵灌溉期要保證每次灌溉時間不發生變化。灌溉中間日向前提前不應超過3日，向后推遲也不應超過3日，優先選擇前移。最小值應大于1/3的設計灌水模數，根據修正后的灌水模數圖，取設計灌水模數為0.46m3/(s·萬畝)。

3 作物灌溉用水計算

3.1 作物灌溉制度基本數據的確定

灌區土壤計劃濕潤層內大部分為砂壤土，占農田面積的85%，少部分為黏土。選用砂壤土為灌區代表性土壤。灌區土壤干容重取1.6g/cm3，田間持水量占干容重的24%，占土壤體積的33.8%。

表1 灌區夏水稻灌溉制度基本數據成果

注1.夏水稻灌溉制度基本數據參考臨沂市小埠南灌區實驗站《水稻淺水濕潤灌水技術實驗成果總結》，并結合本次規劃灌區情況而定。
2.夏水稻灌水田間水層標準按“淺水插秧不飄秧，返青后四天一灌”的原則制定。
3.生育階段起止日期按小埠南灌區內調查情況，綜合考慮而定。

表2 灌區冬小麥灌溉制度基本數據成果

表3 灌區春玉米灌溉制度基本數據成果

表4 灌區夏玉米灌溉制度基本數據成果

表5 灌區花生灌溉制度基本數據成果

3.2 旱作物灌溉制度的制定

3.2.1 制定方法和計算公式

根據灌區歷年降雨資料和當地農戶總結出的灌溉經驗，結合灌溉試驗田得出的相關數據，利用水量平衡圖解的方法進行科學分析，得出旱作物灌溉制度，推求灌區歷年灌溉需水量[1]。

水量平衡方程式如下：

(2)

其中

(3)

(4)

(5)

式中W0——初期土壤計劃濕潤的土層深度內的含水量，m3/畝；

Wt——t時的土壤計劃濕潤的土層深度內的含水量，m3/畝；

WT——因土壤計劃濕潤的土層深度加深而增加的水量，m3/畝；

P0——保持在土壤計劃濕潤的土層深度內的有效雨量，m3/畝；

Kd——從0到t時間段的地下水補給量，該區地下水埋深較大，取Kd=0；

M——從0到t時間段內的灌水量，m3/畝；

E——從0到t時間段內的農作物需水量，m3/畝；

H苗——作物出苗期間土壤計劃濕潤的土層深度，m；

β0——作物出苗期間土壤的最佳含水率;

H2——計算時間段后期的土壤計劃濕潤的土層深度，m；

H1——計算時間段前期的土壤計劃濕潤的土層深度，m；

β——(H2-H1)深度內土層平均含水率(以占土壤體積的%計);

P——設計降雨量，m3/畝，一次降雨超過5mm時才有效；

σ——降雨有效利用系數：夏玉米mσ=0.6；冬小麥σ=0.9；花生σ=0.7；春玉米mσ=0.8。

3.2.2 夏水稻灌溉制度的制定

a.灌水定額的確定。采用水量平衡列表計算法，并結合科學實驗資料制定夏水稻灌溉制度，水量平衡方程式如下：

(6)

式中h1——前一天末的田面水層深，mm；

h2——當天末的田面水層深，mm；

p——當天降雨量，mm；

d——當天排水量，mm；

m——當天灌水量，mm；

e——水稻某生育階段日平均耗水量，mm。

按式(6)逐日進行水量平衡計算，直至生育期末計算完結，即可得到夏水稻生育期的灌溉制度[2]。

b.泡田定額與曬田復水定額的確定。泡田定額與泡田前灌區土壤的含水量、透氣性、泡田期、降雨量、地下水位以及泡田措施有關，考慮到前茬作物收割前的停水落干，若泡田期無足量降雨，則按相同的泡田定額。

泡田定額計算公式：

(7)

式中W飽——飽和土層水量，m3/畝；

W滲——滲層滲漏水量，m3/畝；

W蒸——田間蒸發水量，m3/畝；

W水——田間建立水層的水量，m3/畝。

經計算：泡田定額為80mm，曬田復水定額為60mm。

c.夏水稻灌水方法。灌水方法采用臨沂市小埠東灌區試驗站1986年編制的“水稻淺水濕潤灌水技術試驗成果總結”中的“淺水濕潤灌溉技術”。

d.夏水稻總灌溉定額。計算公式：

(8)

式中M泡——泡田期泡田灌水定額，mm；

M曬——曬田期復水灌水定額，mm；

Mi——生育期灌水定額，mm。

e.灌溉用水計算。灌區綜合灌水定額：

(9)

式中m1、m2、m3——各種作物同一時間的灌水定額，m3/畝；

α1、α2、α3——相應作物的種植比例。

f.作物組成及復種指數見表6。

表6 陡山水庫灌區作物組成及復種指數

4 成果計算

通過以上計算方法和相關數據資料，計算出主要農作物的日灌溉情況，匯總后得每個月每種主要農作物的灌溉情況，根據作物的復種指數，即可計算出陡山水庫灌區的灌溉制度[3]。

5 結 語

陡山灌區末級渠系節水改造工程已經完成，經運行實踐證明，通過科學的灌溉用水分析，建立起針對性的灌溉制度，大幅減少了工程開支，提高了水資源的利用效率，是一種可以大范圍推廣應用的水利方法。

[1] 王兆鵬，徐振宇，張建玲.節水灌溉可行性研究階段水資源平衡分析[J].中國農村水利水電,2003(2):28-29.

[2] 張建玲，尹紀成，王傳英.水庫灌區節水技術改造與水資源平衡分析[J].水利天地,2007(11):34-35.

[3] 成雷.輸水管道水壓試驗的技術總結[J].水利建設與管理,2016,36(7):27-30.

On the application of crop irrigation water consumption calculation in irrigation system establishment

GAO Liyu

(LinyiHedongDistrictWaterAuthority,Linyi276034,China)

In the paper, irrigation modulus is established; local actual situation is combined for introducing calculation and scientific analysis method of water for irrigation. Reference is provided for establishing similar irrigation systems.

water resources; calculation; irrigation system

TV214

A

2096-0131(2017)03- 0045- 04