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        灌區(qū)田間水利用系數(shù)試驗(yàn)研究

        2022-12-05 03:12:20達(dá)
        水利科學(xué)與寒區(qū)工程 2022年11期
        關(guān)鍵詞:平均法利用系數(shù)田塊

        程 達(dá)

        (江蘇省常熟市辛莊鎮(zhèn)農(nóng)村工作局,江蘇 常熟 215500)

        為提高田間水資源利用效率,優(yōu)化田間管理,田間水利用系數(shù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)話題。盛泰瑋[1]通過新型模型,測(cè)算田間水利用系數(shù)。侯裕生等人[2]研究某地區(qū)田間水利用系數(shù),分析其受時(shí)間的影響趨勢(shì),探究影響田間水利用系數(shù)的因素。趙鵬濤等人[3]基于水量平衡原理,提出一種新型測(cè)算田間水利用系數(shù)的方法。楊玫等人[4]對(duì)比分析不同類型管區(qū)的田間水利用系數(shù),分析水源因素對(duì)系數(shù)的影響。高峰等人[5]提出計(jì)算田間水利用系數(shù)的方法,并將此方法用于實(shí)際工程中進(jìn)行分析。周恒[6]對(duì)各因素對(duì)田間水利用系數(shù)的影響進(jìn)行敏感性分析,探究影響田間水利用系數(shù)的關(guān)鍵因素。

        本研究通過三種方法計(jì)算田間水利用系數(shù),分析不同計(jì)算方法對(duì)于田間水利用系數(shù)的影響。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

        本研究試驗(yàn)區(qū)位于江蘇省中部,與田間道距離較近。此地區(qū)年均降雨量為1023 mm,降雨主要集中于4—10月。此地區(qū)溫度情況如表1所示。

        表1 該地區(qū)溫度情況

        1.2 試驗(yàn)方法

        本研究田間水利用系數(shù)測(cè)定方法主要為平均法、實(shí)測(cè)法和對(duì)比實(shí)測(cè)法。

        (1)平均法。依據(jù)相關(guān)理論計(jì)算田間水利用系數(shù)ηt,其計(jì)算公式如式(1):

        (1)

        式中:m為凈灌水定額,m3/hm2;A為灌溉面積,hm2;W為灌溉總水量,m3。

        (2)實(shí)測(cè)法。通過在田間測(cè)定的實(shí)際數(shù)據(jù),得出田間水利用系數(shù)。首先,測(cè)定稻田平均深度,含水率、降雨量等相關(guān)數(shù)據(jù)得出凈灌水定額(M泡田)。通過測(cè)定稻田水位變化,得出生長(zhǎng)期的凈灌水定額(M生長(zhǎng))。通過水表測(cè)量田區(qū)水量,分別得出泡田、生長(zhǎng)灌水量W泡田、W生長(zhǎng)。實(shí)測(cè)法計(jì)算公式如式(2)。

        (2)

        (3)對(duì)比實(shí)測(cè)法。通過測(cè)定原狀和封閉田塊面積(A原狀、A封閉)及其灌水量(W原狀、W封閉),得出田間水利用系數(shù),計(jì)算公式如式(3)。

        (3)

        式中:ω封閉為封閉田塊的單位面積灌水量,m3/m2;ω原狀為原狀田塊的單位面積灌水量,m3/m2。

        ω封閉與ω原狀的計(jì)算見式(4)、式(5):

        (4)

        (5)

        式中:W封閉、W現(xiàn)狀為封閉田塊、現(xiàn)狀田塊的灌水量,m3;A封閉、A現(xiàn)狀為原狀和封閉田塊面積,m2。

        1.3 試驗(yàn)田間布設(shè)

        本研究試驗(yàn)區(qū)取水水位為102.3 m,總面積為0.96 hm2,分為10個(gè)田塊。對(duì)比分析三種測(cè)試方法得出的田間水利用系數(shù)。試驗(yàn)區(qū)相關(guān)參數(shù)如表2所示。

        表2 試驗(yàn)區(qū)相關(guān)參數(shù)

        2 結(jié)果與分析

        2.1 平均法

        根據(jù)上述試驗(yàn)方案可得,編號(hào)為1的試驗(yàn)田為平均法。收集相關(guān)數(shù)據(jù),依據(jù)相關(guān)理論計(jì)算田間水利用系數(shù)ηt,其計(jì)算如式(1)。根據(jù)平均法得出ηt為0.903。

        2.2 實(shí)測(cè)法

        根據(jù)上述試驗(yàn)方案可得,編號(hào)為2、3、4的試驗(yàn)田為實(shí)測(cè)法。根據(jù)實(shí)測(cè)法試驗(yàn)步驟,測(cè)得其田間水利用系數(shù)如表3所示。

        表3 實(shí)測(cè)法田間水利用系數(shù)

        由上述計(jì)算結(jié)果可得,由實(shí)測(cè)法得出的田間水利用系數(shù)為0.94。6月20日有田間水利用系數(shù)最小值,為0.90。7月29日和8月10日有田間水利用系數(shù)最大值,為0.98。當(dāng)灌水定額減小時(shí),土體中的水不易流失,留存于田內(nèi),以保持田內(nèi)土體的水分。當(dāng)灌水定額增大時(shí),土體吸收大量水分,達(dá)到飽和狀態(tài),此時(shí)土體難以吸收更多的水分,導(dǎo)致多余的水分向下層土體滲透,造成水分的流失。此時(shí)試驗(yàn)區(qū)的田間水利用系數(shù)較小。

        2.3 對(duì)比實(shí)測(cè)法

        根據(jù)上述試驗(yàn)方案可得,編號(hào)為5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6的試驗(yàn)田為對(duì)比實(shí)測(cè)法。根據(jù)對(duì)比實(shí)測(cè)法試驗(yàn)步驟,測(cè)得其田間水利用系數(shù)如表4所示。

        表4 對(duì)比實(shí)測(cè)法田間水利用系數(shù)

        續(xù)表4

        由上述計(jì)算結(jié)果可得,由對(duì)比實(shí)測(cè)法得出的田間水利用系數(shù)為0.922,其值小于實(shí)測(cè)法得出的田間水利用系數(shù),大于平均法得出的田間水利用系數(shù)。隨灌溉時(shí)間的增大,田間水利用系數(shù)逐漸增大,當(dāng)灌溉時(shí)間為5月27日—6月1日時(shí),有最小田間水利用系數(shù)為0.897,當(dāng)灌溉時(shí)間為8月10日時(shí),有最大田間水利用系數(shù),為0.943。當(dāng)試驗(yàn)區(qū)田塊面積較大時(shí),其田間水利用系數(shù)較大,當(dāng)試驗(yàn)區(qū)田塊面積較小時(shí),其田間水利用系數(shù)較小。當(dāng)灌水定額減小時(shí),土體中的水不易流失,留存于田內(nèi),以保持田內(nèi)土體的水分。當(dāng)灌水定額增大時(shí),土體吸收大量水分,達(dá)到飽和狀態(tài),此時(shí)土體難以吸收更多的水分,導(dǎo)致多余的水分向下層土體滲透,造成水分的流失。

        對(duì)比三種方法得出的田間水利用系數(shù)可得,當(dāng)采用平均法時(shí),有最小田間水利用系數(shù),當(dāng)采用實(shí)測(cè)法時(shí),有最大田間水利用系數(shù)。三種方法測(cè)得的田間水利用系數(shù)大小差距在4%以內(nèi)。由于平均法基于理論對(duì)田間水利用系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,缺少對(duì)實(shí)際情況的考慮,與實(shí)際情況有一定的偏差。實(shí)測(cè)法通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),測(cè)得田塊間的相關(guān)數(shù)據(jù),基于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果計(jì)算田間水利用系數(shù)。而試驗(yàn)過程存在一定的試驗(yàn)誤差,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)各種因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較大,且試驗(yàn)過程較為煩瑣。實(shí)測(cè)法的誤差及不確定性較大。對(duì)比實(shí)測(cè)法得出的田間水利用系數(shù)為三種方案中的中間值。相較于實(shí)測(cè)法,對(duì)比實(shí)測(cè)法平衡了實(shí)測(cè)法試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的誤差,所以其田間水利用系數(shù)為三種方案中的中間值,誤差較小。

        3 結(jié) 論

        本研究通過三種方法計(jì)算田間水利用系數(shù),結(jié)果表明:

        (1)根據(jù)平均法計(jì)算公得出田間水利用系數(shù)為0.903。由實(shí)測(cè)法得出的田間水利用系數(shù)為0.94。6月20日有田間水利用系數(shù)最小值,為0.90。7月 29日和8月10有田間水利用系數(shù)最大值,為0.98。當(dāng)灌水定額減小時(shí),土體中的水不易流失,留存于田內(nèi),以保持田內(nèi)土體的水分。

        (2)由對(duì)比實(shí)測(cè)法得出的田間水利用系數(shù)小于實(shí)測(cè)法得出的田間水利用系數(shù),大于平均法得出的田間水利用系數(shù)。田間水利用系數(shù)與試驗(yàn)區(qū)田塊面積呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)灌水定額減小時(shí),土體中的水不易流失,以有效水的形式留存于田內(nèi),此時(shí)試驗(yàn)區(qū)的田間水利用系數(shù)較大。當(dāng)灌水定額增大時(shí),土體吸收大量水分,達(dá)到飽和狀態(tài),導(dǎo)致多余的水分向下層土體滲透,造成深層滲漏,此時(shí)試驗(yàn)區(qū)的田間水利用系數(shù)較小。

        (3)對(duì)比三種方法得出的田間水利用系數(shù)可得,當(dāng)采用平均法時(shí),有最小田間水利用系數(shù),當(dāng)采用實(shí)測(cè)法時(shí),有最大田間水利用系數(shù)。三種方法測(cè)得的田間水利用系數(shù)大小差距在4%以內(nèi)。相較于實(shí)測(cè)法,對(duì)比實(shí)測(cè)法平衡了實(shí)測(cè)法試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的誤差,誤差較小。

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