浅谈农作物灌溉用水计算在灌溉制度建立中的应用

高立玉

(临沂市河东区水务局， 山东 临沂 276034)

浅谈农作物灌溉用水计算在灌溉制度建立中的应用

高立玉

(临沂市河东区水务局， 山东 临沂 276034)

本文通过建立灌水模数，结合当地实际情况，介绍了灌溉用水进行计算和科学分析方法，为类似灌溉制度的建立提供借鉴。

水资源； 计算； 灌溉制度

1 工程概况

陡山灌区位于临沂市西部，为确保粮食生产安全，提高水资源利用效率，现对四支渠下游末级渠系进行节水改造，支渠采用浆砌石衬砌，衬砌长度5.1km，矩形断面，斗农渠衬砌长度65.24km。本文选择有代表性，地形平坦、形状规则的东支1支作为典型设计。四支东支1支渠位于道口乡曹家庄村南部，以西干渠为水源，设计流量 0.46m3/s，灌溉面积 4060亩，渠道为东西走向，设计比降为1/2000，渠道断面形式为矩形，渠宽1.0 m，设计水深0.64 m，灌溉设计保证率P=75%。为充分利用当地有限的水资源，对灌溉用水科学分析，实现最大效益。

2 灌水模数确定

采用《灌溉与排水设计规范》(GB 50288—1999)中公式：

(1)

式中αi——第i种作物种植比例；

qik——第i种作物第k次灌水的灌水率，m3/(s·100hm2)；

mik——第i种作物第k次灌水的灌水定额，m3/hm2；

Tik——第i种作物第k次灌水的持续时间，d。

从上面参数，确定出相应的灌溉制度和种植比例，计算初拟灌水模数。对初步制定的灌水模数图进行必要的调整，严禁对作物需求造成影响，对于主要作物的关键灌溉期要保证每次灌溉时间不发生变化。灌溉中间日向前提前不应超过3日，向后推迟也不应超过3日，优先选择前移。最小值应大于1/3的设计灌水模数，根据修正后的灌水模数图，取设计灌水模数为0.46m3/(s·万亩)。

3 作物灌溉用水计算

3.1 作物灌溉制度基本数据的确定

灌区土壤计划湿润层内大部分为砂壤土，占农田面积的85%，少部分为黏土。选用砂壤土为灌区代表性土壤。灌区土壤干容重取1.6g/cm3，田间持水量占干容重的24%，占土壤体积的33.8%。

表1 灌区夏水稻灌溉制度基本数据成果

注1.夏水稻灌溉制度基本数据参考临沂市小埠南灌区实验站《水稻浅水湿润灌水技术实验成果总结》，并结合本次规划灌区情况而定。
2.夏水稻灌水田间水层标准按“浅水插秧不飘秧，返青后四天一灌”的原则制定。
3.生育阶段起止日期按小埠南灌区内调查情况，综合考虑而定。

表2 灌区冬小麦灌溉制度基本数据成果

表3 灌区春玉米灌溉制度基本数据成果

表4 灌区夏玉米灌溉制度基本数据成果

表5 灌区花生灌溉制度基本数据成果

3.2 旱作物灌溉制度的制定

3.2.1 制定方法和计算公式

根据灌区历年降雨资料和当地农户总结出的灌溉经验，结合灌溉试验田得出的相关数据，利用水量平衡图解的方法进行科学分析，得出旱作物灌溉制度，推求灌区历年灌溉需水量[1]。

水量平衡方程式如下：

(2)

其中

(3)

(4)

(5)

式中W0——初期土壤计划湿润的土层深度内的含水量，m3/亩；

Wt——t时的土壤计划湿润的土层深度内的含水量，m3/亩；

WT——因土壤计划湿润的土层深度加深而增加的水量，m3/亩；

P0——保持在土壤计划湿润的土层深度内的有效雨量，m3/亩；

Kd——从0到t时间段的地下水补给量，该区地下水埋深较大，取Kd=0；

M——从0到t时间段内的灌水量，m3/亩；

E——从0到t时间段内的农作物需水量，m3/亩；

H苗——作物出苗期间土壤计划湿润的土层深度，m；

β0——作物出苗期间土壤的最佳含水率;

H2——计算时间段后期的土壤计划湿润的土层深度，m；

H1——计算时间段前期的土壤计划湿润的土层深度，m；

β——(H2-H1)深度内土层平均含水率(以占土壤体积的%计);

P——设计降雨量，m3/亩，一次降雨超过5mm时才有效；

σ——降雨有效利用系数：夏玉米mσ=0.6；冬小麦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.灌水定额的确定。采用水量平衡列表计算法，并结合科学实验资料制定夏水稻灌溉制度，水量平衡方程式如下：

(6)

式中h1——前一天末的田面水层深，mm；

h2——当天末的田面水层深，mm；

p——当天降雨量，mm；

d——当天排水量，mm；

m——当天灌水量，mm；

e——水稻某生育阶段日平均耗水量，mm。

按式(6)逐日进行水量平衡计算，直至生育期末计算完结，即可得到夏水稻生育期的灌溉制度[2]。

b.泡田定额与晒田复水定额的确定。泡田定额与泡田前灌区土壤的含水量、透气性、泡田期、降雨量、地下水位以及泡田措施有关，考虑到前茬作物收割前的停水落干，若泡田期无足量降雨，则按相同的泡田定额。

泡田定额计算公式：

(7)

式中W饱——饱和土层水量，m3/亩；

W渗——渗层渗漏水量，m3/亩；

W蒸——田间蒸发水量，m3/亩；

W水——田间建立水层的水量，m3/亩。

经计算：泡田定额为80mm，晒田复水定额为60mm。

c.夏水稻灌水方法。灌水方法采用临沂市小埠东灌区试验站1986年编制的“水稻浅水湿润灌水技术试验成果总结”中的“浅水湿润灌溉技术”。

d.夏水稻总灌溉定额。计算公式：

(8)

式中M泡——泡田期泡田灌水定额，mm；

M晒——晒田期复水灌水定额，mm；

Mi——生育期灌水定额，mm。

e.灌溉用水计算。灌区综合灌水定额：

(9)

式中m1、m2、m3——各种作物同一时间的灌水定额，m3/亩；

α1、α2、α3——相应作物的种植比例。

f.作物组成及复种指数见表6。

表6 陡山水库灌区作物组成及复种指数

4 成果计算

通过以上计算方法和相关数据资料，计算出主要农作物的日灌溉情况，汇总后得每个月每种主要农作物的灌溉情况，根据作物的复种指数，即可计算出陡山水库灌区的灌溉制度[3]。

5 结 语

陡山灌区末级渠系节水改造工程已经完成，经运行实践证明，通过科学的灌溉用水分析，建立起针对性的灌溉制度，大幅减少了工程开支，提高了水资源的利用效率，是一种可以大范围推广应用的水利方法。

[1] 王兆鹏，徐振宇，张建玲.节水灌溉可行性研究阶段水资源平衡分析[J].中国农村水利水电,2003(2):28-29.

[2] 张建玲，尹纪成，王传英.水库灌区节水技术改造与水资源平衡分析[J].水利天地,2007(11):34-35.

[3] 成雷.输水管道水压试验的技术总结[J].水利建设与管理,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