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第三讲 灌溉排水概论 清华大学 水利系 尚松浩 Email: shangsh@tsinghua.edu.cn 要求： 熟悉北方主要作物需水规律，掌握灌溉制度的方法 熟悉农田土壤水分特征参数及基本运动规律 掌握灌溉排水工程类型及适用条件 掌握灌溉系统（渠道、管道）的组成、渠系建筑物的分类及其作用 熟悉不同灌水方法及其技术特点 了解排水系统及特点 掌握灌溉、排水管理基本内容 参考教材 郭元裕主编. 农田水利学（第3版）. 北京：中国水利水电出版社. 1997 1 土壤水分特征参数及基本运动规律 要求：熟悉农田土壤水分特征参数及基本运动规律 主要内容： 农田土壤水分特征参数 土壤水分基本运动规律 1.1 农田水分状况与水分特征参数 农田水分状况(Field water regime)： 农田中地表水、土壤水和地下水的状态、变化规律及对作物生长影响的总称 农田水分调控(Regulation of field water regime)：利用农田水利措施对农田水分状况进行调节与控制，以改善土壤中的气、热、养分状况及农田小气候，达到农业增产的目的。 土壤含水量（soil water content）：105℃烘干至恒重时失去的水量。以单位质量干土中水的质量或单位土壤总容 积中水的容积表示（质量含水量、体积含水量） 主要测定方法 称重法（烘干法） 核技术测量：中子仪， γ射线仪 电磁测量：时域反射仪(TDR) 核磁共振测量 热脉冲测量 遥感测量：大面积地表含水率 土壤水的形态与水分常数 土壤水分常数（soil water constant）：根据土壤水分形态不同而定义的土壤特征含水量，如田间持水量、凋萎系数等 田间持水量（field (moisture) capacity）：农田土壤某一深度内保持吸湿水、膜状水和毛管悬着水的最大水量 凋萎系数（wilting coefficient）：植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率，也称凋萎含水率或萎蔫点 土壤有效含水量（available water content of soil）：土壤中能被作物吸收利用的水量，即田间持水量与凋萎系数之间的土壤含水量 土壤含水率与水分常数的应用： 估计水分对植物生长的影响 计算灌溉水量 根据土壤水分的动态变化估算腾发量（地面蒸发＋植物蒸腾） 华北平原不同质地土壤的水分常数 1.2 土壤水分运动 入渗条件下的土壤水分运动 土壤水分再分布 蒸发条件下的土壤水分运动 1.2.1 降水/灌溉入渗 入渗：水分进入土壤的过程 入渗类型： 一维垂直入渗：降水、灌溉入渗 二维垂直、水平入渗：河道、渠道入渗 三维垂直、水平入渗：水库、湖泊入渗 入渗条件下土壤水分运动 非饱和土壤水运动 饱和－非饱和土壤水运动 积水条件下的干土入渗： 分区： 饱和区 过渡区 传导区 湿润区 饱和区、过渡区 一般不存在 1.2.2 土壤水分再分布 再分布：降水、灌溉之后，水分在土壤剖面中的运动 表层水分由于蒸发、继续向下运动而减小 深层水分继续向下运动，湿润锋下移 1.2.3 蒸发 陆面蒸发： 土面蒸发：soil evaporation 植物蒸腾（散发）：plant transpiration 腾发（蒸散）：evapotranspiration 2 作物需水量与灌溉制度 要求：熟悉北方主要作物需水规律，掌握灌溉制度的方法 主要内容： 作物需水量及其确定方法 北方主要作物需水规律 作物灌溉制度的确定方法 2.1 作物灌溉制度及其确定方法 农田水分消耗： 植株蒸腾(Transpiration) 颗间蒸发(Evaporation) 深层渗漏(Percolation) 腾发(Evapotranspiration)：蒸发＋蒸腾 ET 作物需水量(Crop water requirement) 影响因素：气象、土壤水分状况、作物类型及生育阶段… 确定方法：试验测定，计算 需水量的直接计算方法 全生育阶段：需水系数法 α值法（水面蒸发）： ET=αE0 ET=αE0+b K值法（产量）： ET=KY ET=KYn+c 生育阶段：模系数法 ETi=Ki ET/100 根据参考作物腾发量计算ET ETc=kc ET0 Kc：作物系数 ET0：参考作物腾发量，计算以往常用FAO（1978）的修正Penman法，最新FAO（1998）Penman-Monteith法 华北地区主要作物的作物系数： 2.2 北方主要作物需水规律 冬小麦需水强度变化规律： 播种－越冬（10月－11月）：较小 越冬期（12月－2