高立玉

(臨沂市河?xùn)|區(qū)水務(wù)局， 山東 臨沂 276034)

淺談農(nóng)作物灌溉用水計(jì)算在灌溉制度建立中的應(yīng)用

高立玉

(臨沂市河?xùn)|區(qū)水務(wù)局， 山東 臨沂 276034)

本文通過(guò)建立灌水模數(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，介紹了灌溉用水進(jìn)行計(jì)算和科學(xué)分析方法，為類似灌溉制度的建立提供借鑒。

水資源； 計(jì)算； 灌溉制度

1 工程概況

陡山灌區(qū)位于臨沂市西部，為確保糧食生產(chǎn)安全，提高水資源利用效率，現(xiàn)對(duì)四支渠下游末級(jí)渠系進(jìn)行節(jié)水改造，支渠采用漿砌石襯砌，襯砌長(zhǎng)度5.1km，矩形斷面，斗農(nóng)渠襯砌長(zhǎng)度65.24km。本文選擇有代表性，地形平坦、形狀規(guī)則的東支1支作為典型設(shè)計(jì)。四支東支1支渠位于道口鄉(xiāng)曹家莊村南部，以西干渠為水源，設(shè)計(jì)流量 0.46m3/s，灌溉面積 4060畝，渠道為東西走向，設(shè)計(jì)比降為1/2000，渠道斷面形式為矩形，渠寬1.0 m，設(shè)計(jì)水深0.64 m，灌溉設(shè)計(jì)保證率P=75%。為充分利用當(dāng)?shù)赜邢薜乃Y源，對(duì)灌溉用水科學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)最大效益。

2 灌水模數(shù)確定

采用《灌溉與排水設(shè)計(jì)規(guī)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(xù)時(shí)間，d。

從上面參數(shù)，確定出相應(yīng)的灌溉制度和種植比例，計(jì)算初擬灌水模數(shù)。對(duì)初步制定的灌水模數(shù)圖進(jìn)行必要的調(diào)整，嚴(yán)禁對(duì)作物需求造成影響，對(duì)于主要作物的關(guān)鍵灌溉期要保證每次灌溉時(shí)間不發(fā)生變化。灌溉中間日向前提前不應(yīng)超過(guò)3日，向后推遲也不應(yīng)超過(guò)3日，優(yōu)先選擇前移。最小值應(yīng)大于1/3的設(shè)計(jì)灌水模數(shù)，根據(jù)修正后的灌水模數(shù)圖，取設(shè)計(jì)灌水模數(shù)為0.46m3/(s·萬(wàn)畝)。

3 作物灌溉用水計(jì)算

3.1 作物灌溉制度基本數(shù)據(jù)的確定

灌區(qū)土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)大部分為砂壤土，占農(nóng)田面積的85%，少部分為黏土。選用砂壤土為灌區(qū)代表性土壤。灌區(qū)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(qū)夏水稻灌溉制度基本數(shù)據(jù)成果

注1.夏水稻灌溉制度基本數(shù)據(jù)參考臨沂市小埠南灌區(qū)實(shí)驗(yàn)站《水稻淺水濕潤(rùn)灌水技術(shù)實(shí)驗(yàn)成果總結(jié)》，并結(jié)合本次規(guī)劃灌區(qū)情況而定。
2.夏水稻灌水田間水層標(biāo)準(zhǔn)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(qū)內(nèi)調(diào)查情況，綜合考慮而定。

表2 灌區(qū)冬小麥灌溉制度基本數(shù)據(jù)成果

表3 灌區(qū)春玉米灌溉制度基本數(shù)據(jù)成果

表4 灌區(qū)夏玉米灌溉制度基本數(shù)據(jù)成果

表5 灌區(qū)花生灌溉制度基本數(shù)據(jù)成果

3.2 旱作物灌溉制度的制定

3.2.1 制定方法和計(jì)算公式

根據(jù)灌區(qū)歷年降雨資料和當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶總結(jié)出的灌溉經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合灌溉試驗(yàn)田得出的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用水量平衡圖解的方法進(jìn)行科學(xué)分析，得出旱作物灌溉制度，推求灌區(qū)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(jì)劃濕潤(rùn)的土層深度內(nèi)的含水量，m3/畝；

Wt——t時(shí)的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)的土層深度內(nèi)的含水量，m3/畝；

WT——因土壤計(jì)劃濕潤(rùn)的土層深度加深而增加的水量，m3/畝；

P0——保持在土壤計(jì)劃濕潤(rùn)的土層深度內(nèi)的有效雨量，m3/畝；

Kd——從0到t時(shí)間段的地下水補(bǔ)給量，該區(qū)地下水埋深較大，取Kd=0；

M——從0到t時(shí)間段內(nèi)的灌水量，m3/畝；

E——從0到t時(shí)間段內(nèi)的農(nóng)作物需水量，m3/畝；

H苗——作物出苗期間土壤計(jì)劃濕潤(rùn)的土層深度，m；

β0——作物出苗期間土壤的最佳含水率;

H2——計(jì)算時(shí)間段后期的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)的土層深度，m；

H1——計(jì)算時(shí)間段前期的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)的土層深度，m；

β——(H2-H1)深度內(nèi)土層平均含水率(以占土壤體積的%計(jì));

P——設(shè)計(jì)降雨量，m3/畝，一次降雨超過(guò)5mm時(shí)才有效；

σ——降雨有效利用系數(shù)：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(jì)算法，并結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(dāng)天末的田面水層深，mm；

p——當(dāng)天降雨量，mm；

d——當(dāng)天排水量，mm；

m——當(dāng)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(jìn)行水量平衡計(jì)算，直至生育期末計(jì)算完結(jié)，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(fù)水定額的確定。泡田定額與泡田前灌區(qū)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(guān)，考慮到前茬作物收割前的停水落干，若泡田期無(wú)足量降雨，則按相同的泡田定額。

泡田定額計(jì)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(fā)水量，m3/畝；

W水——田間建立水層的水量，m3/畝。

經(jīng)計(jì)算：泡田定額為80mm，曬田復(fù)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(qū)試驗(yàn)站1986年編制的“水稻淺水濕潤(rùn)灌水技術(shù)試驗(yàn)成果總結(jié)”中的“淺水濕潤(rùn)灌溉技術(shù)”。

d.夏水稻總灌溉定額。計(jì)算公式：

(8)

式中M泡——泡田期泡田灌水定額，mm；

M曬——曬田期復(fù)水灌水定額，mm；

Mi——生育期灌水定額，mm。

e.灌溉用水計(jì)算。灌區(qū)綜合灌水定額：

(9)

式中m1、m2、m3——各種作物同一時(shí)間的灌水定額，m3/畝；

α1、α2、α3——相應(yīng)作物的種植比例。

f.作物組成及復(fù)種指數(shù)見表6。

表6 陡山水庫(kù)灌區(qū)作物組成及復(fù)種指數(shù)

4 成果計(jì)算

通過(guò)以上計(jì)算方法和相關(guān)數(shù)據(jù)資料，計(jì)算出主要農(nóng)作物的日灌溉情況，匯總后得每個(gè)月每種主要農(nóng)作物的灌溉情況，根據(jù)作物的復(fù)種指數(shù)，即可計(jì)算出陡山水庫(kù)灌區(qū)的灌溉制度[3]。

5 結(jié) 語(yǔ)

陡山灌區(qū)末級(jí)渠系節(jié)水改造工程已經(jīng)完成，經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐證明，通過(guò)科學(xué)的灌溉用水分析，建立起針對(duì)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(yīng)用的水利方法。

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

[2] 張建玲，尹紀(jì)成，王傳英.水庫(kù)灌區(qū)節(jié)水技術(shù)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(yàn)的技術(shù)總結(jié)[J].水利建設(shè)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