第二章 节水灌溉的理论基础

1、主要内容主要内容 1 1、作物与水分及生态关系、作物与水分及生态关系 2 2、水分胁迫对作物生理活动及产量的影响、水分胁迫对作物生理活动及产量的影响 3 3、作物需水量与灌溉制度、作物需水量与灌溉制度 4 4、灌溉用水量与灌水率、灌溉用水量与灌水率 1 作物与水分及生态关系作物与水分及生态关系 1.1 1.1 作物水分生理作物水分生理 .1水对作物的生理作用水对作物的生理作用 水是原生质的重要成分；水是原生质的重要成分； 水直接参与植物体内重要的代谢过程；水直接参与植物体内重要的代谢过程； 水是一切生化反应的介质；水是一切生化反应的介质； 保持作物体处于一定形态；保持作物体处于

2、一定形态； 细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水 .2作物对水的吸收作物对水的吸收 细胞对水分的吸收；细胞对水分的吸收； 根系对水的吸收。根系对水的吸收。 1 作物与水分及生态关系作物与水分及生态关系 1.1.3 1.1.3 作物水分散失作物水分散失 水分从作物体内散失到大气中的方式有两种，一水分从作物体内散失到大气中的方式有两种，一 种是以液态直接逸出体外，例如吐水；另一方式是以种是以液态直接逸出体外，例如吐水；另一方式是以 气态逸出体外，即蒸腾作用，这是作物失水的主要方气态逸出体外，即蒸腾作用，这是作物失水的主要方 式。式。 1 作物与水分及

3、生态关系作物与水分及生态关系 1.2 1.2 作物水分生态作物水分生态 .1水对作物的生态作用水对作物的生态作用 水分对作物生长有一个最高、最适和最低的基点。低水分对作物生长有一个最高、最适和最低的基点。低 于最低点，作物生长停止，甚至枯死。高于最高，根系缺于最低点，作物生长停止，甚至枯死。高于最高，根系缺 氧、窒息、烂根，植株生长困难甚至死亡。只有处于最适氧、窒息、烂根，植株生长困难甚至死亡。只有处于最适 范围内，才能维持作物的水分平衡，保证作物生长发育良范围内，才能维持作物的水分平衡，保证作物生长发育良 好。好。 .2水对作物生境的影响水对作物生境的影响 水

4、分可以调节土壤空气；水分可以调节土壤空气； 水分能够调节土壤温度；水分能够调节土壤温度； 水分可以调节土壤肥力；水分可以调节土壤肥力； 水分能够改善农田小气候；水分能够改善农田小气候； 提高耕作质量和效率。提高耕作质量和效率。 2.1 水分胁迫的有关概念水分胁迫的有关概念 2.2 水分胁迫对作物生理过程的影响水分胁迫对作物生理过程的影响 2.3 水分胁迫对产量的影响水分胁迫对产量的影响 2 2 水分胁迫对作物生理活动及产量的影响水分胁迫对作物生理活动及产量的影响 2.1 水分胁迫的有关概念水分胁迫的有关概念 1）土壤水分亏缺；）土壤水分亏缺； 2）土壤水分胁迫）土壤水分胁迫； 3）作物水分亏缺

5、；）作物水分亏缺； 4）作物水分胁迫。）作物水分胁迫。 2 2 水分胁迫对作物生理活动及产量的影响水分胁迫对作物生理活动及产量的影响 2.2 水分胁迫对作物生理过程的影响水分胁迫对作物生理过程的影响 大量研究证明，水分胁迫对作物生理过程的影响是多大量研究证明，水分胁迫对作物生理过程的影响是多 方面的，即使是轻微的胁迫也会产生不同的反应，但水分方面的，即使是轻微的胁迫也会产生不同的反应，但水分 胁迫的主要影响是生理脱水，形成细胞和组织的低水势，胁迫的主要影响是生理脱水，形成细胞和组织的低水势， 通过低水势影响作物的各种生理过程。水分胁迫对作物产通过低水势影响作物的各种生理过程。水分胁迫对作物产

6、生的影响以及植物对此所产生的反应与适应是植物生理生生的影响以及植物对此所产生的反应与适应是植物生理生 态学研究的重要课题之一。态学研究的重要课题之一。 1) 对根系生长的影响；对根系生长的影响；2) 叶面积指数；叶面积指数； 3) 光合强度；光合强度； 4) 叶气孔行为叶气孔行为; 5) 呼吸作用呼吸作用; 6) 作物组织含水率及水势。作物组织含水率及水势。 2 2 水分胁迫对作物生理活动及产量的影响水分胁迫对作物生理活动及产量的影响 2.3 水分胁迫对产量的影响水分胁迫对产量的影响 水分胁迫对作物生态性状、生理活动产生的各水分胁迫对作物生态性状、生理活动产生的各 种影响，最终影响到产量。种影

7、响，最终影响到产量。 水分胁迫并非完全是负效应，作物在长期的进水分胁迫并非完全是负效应，作物在长期的进 化历程中，产生了对水分暂时亏缺的适应性，即干化历程中，产生了对水分暂时亏缺的适应性，即干 旱缺水对作物的影响有一个从旱缺水对作物的影响有一个从“适应适应”到到“伤害伤害” 的过程，在某些特定发育阶段经受适度的水分胁迫，的过程，在某些特定发育阶段经受适度的水分胁迫， 往往在复水后可以产生生理、生长和产量形成上的往往在复水后可以产生生理、生长和产量形成上的 补偿效应，不仅不降低作物的产量，反而能增加作补偿效应，不仅不降低作物的产量，反而能增加作 物产量、提高水分利用效率。物产量、提高水分利用效率

8、。 2 2 水分胁迫对作物生理活动及产量的影响水分胁迫对作物生理活动及产量的影响 2.3 水分胁迫对产量的影响水分胁迫对产量的影响 研究还证明，不同作物和品种对水分亏缺的反研究还证明，不同作物和品种对水分亏缺的反 应存在明显差异，在灌水量仅为充足供水一半的干应存在明显差异，在灌水量仅为充足供水一半的干 湿交替条件下，小麦与马铃薯的产量与充分供水的湿交替条件下，小麦与马铃薯的产量与充分供水的 处理无明显差异，但玉米减产严重，仅为充足供水处理无明显差异，但玉米减产严重，仅为充足供水 处理的处理的1/3。这表明，进一步深入研究水分胁迫。这表明，进一步深入研究水分胁迫(水水 分亏缺分亏缺)对作物生长发

9、育和生理机制的影响，有助对作物生长发育和生理机制的影响，有助 于加深对作物节水灌溉原理和技术的认识。于加深对作物节水灌溉原理和技术的认识。 2 2 水分胁迫对作物生理活动及产量的影响水分胁迫对作物生理活动及产量的影响 3.1 作物需水量及影响因素作物需水量及影响因素 3.2 作物需水量计算方法作物需水量计算方法 3.3 农作物的灌溉制度农作物的灌溉制度 3 3 作物需水量与灌溉制度作物需水量与灌溉制度 1、几个概念、几个概念 作物需水量（作物蒸发蒸腾量或腾发量）作物需水量（作物蒸发蒸腾量或腾发量） 作物耗水量作物耗水量 田间渗漏量田间渗漏量 农田耗水量农田耗水量 3.1 3.1 作物需水量及影

10、响因素作物需水量及影响因素 2、作物需水量的定义、作物需水量的定义 水水 分分 消消 耗耗 植株蒸腾植株蒸腾 棵间蒸发棵间蒸发 深层渗漏深层渗漏 或田间渗漏或田间渗漏 地表径流地表径流 组成植株组成植株 体的一部分体的一部分 生理需水生理需水 生态需水生态需水 作物需水量作物需水量 作物需水量作物需水量从理论上说是指生长在从理论上说是指生长在 大面积上的无病虫害作物，土壤水大面积上的无病虫害作物，土壤水 分和肥力适宜时，在给定的生长环分和肥力适宜时，在给定的生长环 境中能取得高产潜力的条件下为满境中能取得高产潜力的条件下为满 足植株蒸腾和棵间蒸发，组成植株足植株蒸腾和棵间蒸发，组成植株 体所需

11、的水量。体所需的水量。 3.1 3.1 作物需水量及影响因素作物需水量及影响因素 3、作物耗水量的定义、作物耗水量的定义 作物耗水量作物耗水量简称耗水量，则是实际条件下作物获简称耗水量，则是实际条件下作物获 得一定产量时实际所消耗的水量。得一定产量时实际所消耗的水量。 作物需水量是一个理论值，而作物耗水量是一个实际作物需水量是一个理论值，而作物耗水量是一个实际 值，又称实际蒸发蒸腾量。需水量与耗水量的单位一样，值，又称实际蒸发蒸腾量。需水量与耗水量的单位一样， 常用常用m3/hm2或或mm水层表示。作物生产单位产量（如水层表示。作物生产单位产量（如1kg 小麦）的需水量称为小麦）的需水量称为作

12、物需水系数作物需水系数（mm/kg）；反之，）；反之， 作物每消耗单位水量作物每消耗单位水量(mm或或m3)所能生产的产量（所能生产的产量（kg/mm 或或kg/m3），称为），称为作物水分生产率作物水分生产率，又可称为，又可称为作物水分利作物水分利 用效率用效率，常表示为，常表示为WUE）。）。 3.1 3.1 作物需水量及影响因素作物需水量及影响因素 4、田间耗水量的定义、田间耗水量的定义 田间耗水量田间耗水量则是在实际条件下田间所消耗则是在实际条件下田间所消耗 的水量，它等于作物耗水量和渗层渗漏量、泡的水量，它等于作物耗水量和渗层渗漏量、泡 田用水量（旱田没有）、冲洗压盐用水量之和田用水

13、量（旱田没有）、冲洗压盐用水量之和 减去地下水补给量和作物生长期内的土壤水分减去地下水补给量和作物生长期内的土壤水分 变化量。变化量。 3.1 3.1 作物需水量及影响因素作物需水量及影响因素 5、作物需水量的作用、作物需水量的作用 作物需水量作物需水量是农业方面最主要的水分消耗是农业方面最主要的水分消耗 部分，是制定流域规划、地区水利规划、以及部分，是制定流域规划、地区水利规划、以及 灌排工程规划、设计、管理和农田灌排实施的灌排工程规划、设计、管理和农田灌排实施的 基本依据。农田蒸发蒸腾在水量平衡和热量平基本依据。农田蒸发蒸腾在水量平衡和热量平 衡中占有重要地位，是衡中占有重要地位，是SPA

14、C水分运移的关键水分运移的关键 环节，与作物生理活动和产量关系极为密切。环节，与作物生理活动和产量关系极为密切。 农田灌溉管理、作物产量估算和土壤水分动态农田灌溉管理、作物产量估算和土壤水分动态 预报等各项研究和水资源评价及合理开发利用预报等各项研究和水资源评价及合理开发利用 等均需蒸发蒸腾资料。等均需蒸发蒸腾资料。 3.1 3.1 作物需水量及影响因素作物需水量及影响因素 6、作物需水量的影响因素、作物需水量的影响因素 作物需水量取决于作物生长发育和对水分需求的内部作物需水量取决于作物生长发育和对水分需求的内部 因子与外部因子。因子与外部因子。 所谓所谓内部因子内部因子，就是指对需水规律有影

15、响的那些生物，就是指对需水规律有影响的那些生物 学特性，这些特性与学特性，这些特性与作物因素作物因素（作物种类和品种有关，同（作物种类和品种有关，同 时也与作物的发育期和生长状况有关）。时也与作物的发育期和生长状况有关）。 气象因素气象因素（包括太阳辐射、气温、日照、风速和湿度（包括太阳辐射、气温、日照、风速和湿度 等）和等）和土壤因素土壤因素 (包括土壤含水量、土壤质地、结构和地包括土壤含水量、土壤质地、结构和地 下水位等下水位等)属于外部因子。属于外部因子。 各种不同的各种不同的农业技术农业技术措施和灌溉排水措施只对作物需措施和灌溉排水措施只对作物需 水产生间接影响，或者通过改变土壤含水量

16、，或者改变农水产生间接影响，或者通过改变土壤含水量，或者改变农 田小气候条件，或者最后改变作物的生长状况。田小气候条件，或者最后改变作物的生长状况。 3.1 3.1 作物需水量及影响因素作物需水量及影响因素 概括起来主要有两类。概括起来主要有两类。 一是一是直接计算需水量直接计算需水量 根据田间试验直接测定作物需水量根据田间试验直接测定作物需水量（作物需水量的（作物需水量的 田间测定方法主要包括田间测定方法主要包括器测法、田测法、坑测法器测法、田测法、坑测法等）与等）与 其影响因素之间经验关系，直接计算出作物需水量的方其影响因素之间经验关系，直接计算出作物需水量的方 法，属经验公式类。法，属经

17、验公式类。ET=EET=E0 0（ ET=EET=E0 0+b+b） 直接法是先从影响作物需水量的诸因素中，选择直接法是先从影响作物需水量的诸因素中，选择 一个或几个主要参数，找出它们与作物需水量之间的关一个或几个主要参数，找出它们与作物需水量之间的关 系，并以经验公式表示。当已知影响因素的参数值时，系，并以经验公式表示。当已知影响因素的参数值时， 便可算出其需水量。在我国采用较多的有便可算出其需水量。在我国采用较多的有蒸发皿法、产蒸发皿法、产 量法和多因素法。量法和多因素法。 3.2 3.2 作物需水量的计算方法作物需水量的计算方法 二是先计算参照作物蒸发蒸腾量二是先计算参照作物蒸发蒸腾量E

18、TET0 0，再根，再根 据不同作物的实际情况及土壤实际含水率状况，据不同作物的实际情况及土壤实际含水率状况， 确定作物系数确定作物系数K Kc c和土壤水分修正系数和土壤水分修正系数K K （充分 （充分 供水条件下供水条件下K K =1 =1）来计算实际作物需水量的半）来计算实际作物需水量的半 经验方法。由于直接法中经验公式有较强的区经验方法。由于直接法中经验公式有较强的区 域局限性，其使用范围受到很大限制。目前，域局限性，其使用范围受到很大限制。目前， 国际上较通用的作物需水量计算方法是通过参国际上较通用的作物需水量计算方法是通过参 考考作物蒸发蒸腾量作物蒸发蒸腾量来计算作物需水量。来计

19、算作物需水量。 3.2 3.2 作物需水量的计算方法作物需水量的计算方法 1、灌溉制度的定义、灌溉制度的定义 灌溉制度是指特定作物在一定的气候、土壤、供水灌溉制度是指特定作物在一定的气候、土壤、供水 等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产或等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得高产或 高效、实现节约用水，所制定的适时适量的农田灌水方高效、实现节约用水，所制定的适时适量的农田灌水方 案，包括作物播种前（或水稻栽秧前）及全生育期内的案，包括作物播种前（或水稻栽秧前）及全生育期内的 灌水次数灌水次数，每次灌水的，每次灌水的灌水日期灌水日期、灌水定额灌水定额以及以及灌溉定灌溉定 额额。灌水

20、定额是指一次灌水单位面积上的灌水量。作物。灌水定额是指一次灌水单位面积上的灌水量。作物 全生育期各次灌水定额之和，叫灌溉定额。灌水定额及全生育期各次灌水定额之和，叫灌溉定额。灌水定额及 灌溉定额常以灌溉定额常以m3hm2或或mm表示。农作物在整个生育表示。农作物在整个生育 期中实施灌溉的次数即为灌水次数。灌水时间以作物生期中实施灌溉的次数即为灌水次数。灌水时间以作物生 育期或年、月、日表示。育期或年、月、日表示。 3.3 3.3 农作物的灌溉制度农作物的灌溉制度 2、灌溉制度的标准、灌溉制度的标准 灌溉制度随作物种类、品种和自然条件及农业技术灌溉制度随作物种类、品种和自然条件及农业技术 措施的

21、不同而变化。由于拟建灌区规划设计或已建灌区措施的不同而变化。由于拟建灌区规划设计或已建灌区 管理工作的需要，灌溉制度一般都需在灌水季节之前加管理工作的需要，灌溉制度一般都需在灌水季节之前加 以确定，带有部分估算（预报）性质。因此，必须以作以确定，带有部分估算（预报）性质。因此，必须以作 物需水规律和气象条件（特别是降水）等作为主要依据，物需水规律和气象条件（特别是降水）等作为主要依据， 从当地具体条件出发，从当地具体条件出发，针对不同水文年份，拟定湿润年针对不同水文年份，拟定湿润年 （频率为（频率为25%）、一般年（频率为）、一般年（频率为50%）和中等干旱年）和中等干旱年 （频率为（频率为7

22、5%）及特旱年（频率为）及特旱年（频率为95%）四种类型的灌）四种类型的灌 溉制度溉制度。也就是说同一种作物在不同水文年有不同的灌。也就是说同一种作物在不同水文年有不同的灌 溉制度。一般在灌溉工程规划、设计中溉制度。一般在灌溉工程规划、设计中多采用中等干旱多采用中等干旱 年的灌溉制度作为标准。年的灌溉制度作为标准。 3.3 3.3 农作物的灌溉制度农作物的灌溉制度 3、灌溉制度制定的条件和方法、灌溉制度制定的条件和方法 包括充分供水条件下和非充分灌溉条件下两种情包括充分供水条件下和非充分灌溉条件下两种情 况，下面主要介绍的是充分灌溉条件下灌溉制度的制况，下面主要介绍的是充分灌溉条件下灌溉制度的

23、制 定。定。 在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法在灌区规划、设计或管理中，常采用以下几种方法 来确定灌溉制度。来确定灌溉制度。 （1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度；）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度； （2）根据灌溉试验资料制定灌溉制度；）根据灌溉试验资料制定灌溉制度； （3）根据作物的生理、生态指标制定灌溉制度；）根据作物的生理、生态指标制定灌溉制度； （4）按水量平衡原理分析制定灌溉制度。）按水量平衡原理分析制定灌溉制度。 3.3 3.3 农作物的灌溉制度农作物的灌溉制度 4、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度、水量平衡法确定旱作物的灌溉制度 农田水量平衡方程农田水量平衡

24、方程 Wt-W0=WT+P0+K+M-ET 式中：式中：Wt、W0分别为时段末与时段初的土壤计划湿润分别为时段末与时段初的土壤计划湿润 层内的储水量（层内的储水量（mm或或m3/hm2）；）；W 为由于计划湿润层增 为由于计划湿润层增 加而增加的水量（加而增加的水量（mm或或m3/hm2）；）；P 为土壤计划湿润层 为土壤计划湿润层 内保存的有效降雨量（内保存的有效降雨量（mm或或m3/hm2）；）；K为时段为时段t内的地内的地 下水补给量（下水补给量（mm或或m3/hm2），即），即K=kt，k为为t时段内平均时段内平均 每昼夜地下水补给量（每昼夜地下水补给量（mm/d或或m3/hm2/d）

25、；）；M为时段为时段t内内 的灌溉水量（的灌溉水量（mm或或m3/hm2）；）；ET为时段为时段t内的作物需水量内的作物需水量 （mm或或m3/hm2），即），即ET=et，e为为t时段作物需水强度时段作物需水强度 （mm/d或或m3/hm2/d）。）。 EMKPWWW Tt 00 3.3 3.3 农作物的灌溉制度农作物的灌溉制度 4.1 灌溉用水量灌溉用水量 4.2 灌水率灌水率 4 4 灌溉用水量与灌水率灌溉用水量与灌水率 1、概念、概念： 灌溉用水量是指某一灌溉面积上需要从水源提供灌溉用水量是指某一灌溉面积上需要从水源提供 的水量，其大小及其在多年和年内的变化情况，与各种的水量，其大小及

26、其在多年和年内的变化情况，与各种 作物的作物的灌溉制度灌溉制度、灌溉面积灌溉面积、作物种植结构、土壤、水、作物种植结构、土壤、水 文地质、气象条件以及文地质、气象条件以及渠系输水渠系输水和和田间灌水田间灌水的水量损失的水量损失 等因素有关。因此，确定灌溉用水量，须先取得以上这等因素有关。因此，确定灌溉用水量，须先取得以上这 些基本资料。若为已建工程的管理运用而确定灌溉用水些基本资料。若为已建工程的管理运用而确定灌溉用水 量，如制定水库调度计划，渠系配水计划等，则需要以量，如制定水库调度计划，渠系配水计划等，则需要以 该运用年份内各种作物灌溉的基本资料，如灌溉制度、该运用年份内各种作物灌溉的基本

27、资料，如灌溉制度、 灌溉面积和水量损失等情况为依据。若为新建工程的规灌溉面积和水量损失等情况为依据。若为新建工程的规 划设计而确定灌溉用水量，则需要多年系列或设计年份划设计而确定灌溉用水量，则需要多年系列或设计年份 内的上述资料。内的上述资料。 4.1 4.1 灌溉用水量灌溉用水量 2、灌溉用水量的确定、灌溉用水量的确定 灌溉用水量及其在年内的分配影响灌溉工程规模的灌溉用水量及其在年内的分配影响灌溉工程规模的 大小。水库兴利库容、灌溉渠道横断面大小、渠道建筑大小。水库兴利库容、灌溉渠道横断面大小、渠道建筑 物的尺寸；灌区作物的灌溉制度、作物种植结构和灌溉物的尺寸；灌区作物的灌溉制度、作物种植结

28、构和灌溉 水利用系数。水利用系数。 灌溉制度的设计可根据灌溉试验或采用水量平衡法灌溉制度的设计可根据灌溉试验或采用水量平衡法 等方法制定。在缺少足够试验资料的情况下，水量平衡等方法制定。在缺少足够试验资料的情况下，水量平衡 法是灌溉制度设计的主要方法。对于特定灌区，在土壤法是灌溉制度设计的主要方法。对于特定灌区，在土壤 和管理制度变化不大的情况下，灌溉制度主要取决于气和管理制度变化不大的情况下，灌溉制度主要取决于气 象因素。由于气象因素的变化，每年的灌溉制度是不同象因素。由于气象因素的变化，每年的灌溉制度是不同 的。的。 4.1 4.1 灌溉用水量灌溉用水量 2、灌溉用水量的确定、灌溉用水量的

29、确定 因此，在规划设计中，需要首先确定因此，在规划设计中，需要首先确定灌溉设计标准灌溉设计标准， 然后根据灌溉标准选定然后根据灌溉标准选定典型水文年典型水文年，即，即“设计典型年设计典型年”。 以以 该年的气象资料、作物资料作为灌溉用水量及其用水过程该年的气象资料、作物资料作为灌溉用水量及其用水过程 规划设计的依据。设计典型年一般采用规划设计的依据。设计典型年一般采用水文频率统计法水文频率统计法确确 定。定。 按照按照灌溉与排水工程设计规范灌溉与排水工程设计规范(GB50288-99)，灌，灌 溉制度确定应当遵循一些原则溉制度确定应当遵循一些原则 。 4.1 4.1 灌溉用水量灌溉用水量 灌溉

30、设计标准灌溉设计标准是指预期灌溉用水量在多年灌溉中能够得到充分满足的是指预期灌溉用水量在多年灌溉中能够得到充分满足的 年数出现的机率。又称灌溉设计保证率。它是灌溉工程设计标准的一项重年数出现的机率。又称灌溉设计保证率。它是灌溉工程设计标准的一项重 要指标，以百分率表示。要指标，以百分率表示。 由于各年降雨量、蒸发量、气温、湿度等气象和水文条件的不同，水由于各年降雨量、蒸发量、气温、湿度等气象和水文条件的不同，水 源供水量和灌溉用水量都有差异。在设计灌溉工程时源供水量和灌溉用水量都有差异。在设计灌溉工程时,如按最干旱年份情况如按最干旱年份情况 计算供需水量计算供需水量,则可供取用的来水量少，相应

31、确定的设计灌溉面积小，在这则可供取用的来水量少，相应确定的设计灌溉面积小，在这 种情况下虽然工程运行期间农田受旱缺水的机遇较少，但在不太干旱的年种情况下虽然工程运行期间农田受旱缺水的机遇较少，但在不太干旱的年 份，可以利用的水源得不到充分利用，这样的设计是不经济的。相反，如份，可以利用的水源得不到充分利用，这样的设计是不经济的。相反，如 按水源较丰富年份进行设计，确定的灌溉面积大；但农田受旱缺水的机遇按水源较丰富年份进行设计，确定的灌溉面积大；但农田受旱缺水的机遇 较多；这样的设计也不合理。为了要挑选一个适当年份作为设计灌溉工程较多；这样的设计也不合理。为了要挑选一个适当年份作为设计灌溉工程

32、供需水量的依据，采用数理统计方法，根据以往若干年份的气象、水文等供需水量的依据，采用数理统计方法，根据以往若干年份的气象、水文等 观测资料，通过统计分析，选出有一定机率的水文年份，作为灌溉设计标观测资料，通过统计分析，选出有一定机率的水文年份，作为灌溉设计标 准。准。1984年年,中国规定在大、中型灌区设计中中国规定在大、中型灌区设计中,统一采用灌溉设计保证率作为统一采用灌溉设计保证率作为 灌溉设计标准，并规定灌溉设计保证率系指设计灌溉用水量的保证程度，灌溉设计标准，并规定灌溉设计保证率系指设计灌溉用水量的保证程度， 用设计灌溉用水量全部获得满足的年数占计算总年数的百分率表示用设计灌溉用水量全

33、部获得满足的年数占计算总年数的百分率表示 。 （50%，75%） 4.1 4.1 灌溉用水量灌溉用水量 灌溉设计标准灌溉设计标准 灌水次数灌水次数 灌水日期灌水日期 灌水定额灌水定额 灌溉定额灌溉定额 灌溉制度灌溉制度 灌溉用水量灌溉用水量 4.1 4.1 灌溉用水量灌溉用水量 水净毛 /MM= iii mM= 净 i i i m i 式中： 为第 式中：式中：i为第种作物的灌溉面积（为第种作物的灌溉面积（hm2）；）；mi为为 第第i种作物某次灌水的灌水定额（种作物某次灌水的灌水定额（m3/hm2）；）；M净 净为全 为全 灌区任何一个时段内的净灌溉用水量（灌区任何一个时段内的净灌溉用水量（

34、m3）；）； 水 水为灌 为灌 溉水利用系数，作为衡量灌溉水利用效率或反映灌溉溉水利用系数，作为衡量灌溉水利用效率或反映灌溉 水损失情况的指标。水损失情况的指标。 为第 ii n i mM 1= = 净 1、概念：、概念：灌水率是指灌区单位面积上所需要的灌溉净灌水率是指灌区单位面积上所需要的灌溉净 流量，是确定灌区渠首的引（抽水）水流量和渠道设计流量，是确定灌区渠首的引（抽水）水流量和渠道设计 流量的重要参数，计算公式如下：流量的重要参数，计算公式如下： 2、公式：、公式： 式中：式中：qi,k为第为第i种作物第种作物第k次灌水的灌水率次灌水的灌水率 （m3/s100hm2）；）；i为第为第i

35、种作物的种植比例，其值为种作物的种植比例，其值为 该作物的灌溉面积与灌区灌溉面积之比；该作物的灌溉面积与灌区灌溉面积之比；mi,k为第为第i种作种作 物第物第k次灌水的灌水定额（次灌水的灌水定额（m3/hm2）；）；Ti,k为第为第i种作物第种作物第 k次灌水的灌水延续时间（次灌水的灌水延续时间（d）。）。 4.2 4.2 灌水率灌水率 ki kii ki T m q , , 864 = ， 4.2 4.2 灌水率灌水率 表表1 万亩以上灌区作物灌水延续时间万亩以上灌区作物灌水延续时间(d) 3、灌水延续时间：、灌水延续时间：可以看出，某种作物的灌水率与灌水可以看出，某种作物的灌水率与灌水 定

36、额、面积种植比例和灌水延续时间有关。当作物种植比定额、面积种植比例和灌水延续时间有关。当作物种植比 例和灌水定额一定时，例和灌水定额一定时，灌水延续时间灌水延续时间是影响灌水率的主要是影响灌水率的主要 影响因素。作物灌水延续时间应根据当地作物品种、灌水影响因素。作物灌水延续时间应根据当地作物品种、灌水 条件、灌区规模与水源条件以及前茬作物收割期等因素确条件、灌区规模与水源条件以及前茬作物收割期等因素确 定。灌水延续时间愈来短，作物对水分要求将愈容易及时定。灌水延续时间愈来短，作物对水分要求将愈容易及时 满足，但渠道的设计流量加大，渠系工程量增加。满足，但渠道的设计流量加大，渠系工程量增加。 4

37、.2 4.2 灌水率灌水率 4、灌水率图、灌水率图 设计设计灌水率灌水率是渠首取水流量和渠道设计的依据。对是渠首取水流量和渠道设计的依据。对 于灌区规划设计而言，为了确定设计灌水率，一般先针于灌区规划设计而言，为了确定设计灌水率，一般先针 对某一设计代表年计算出灌区各种作物每次灌水的灌水对某一设计代表年计算出灌区各种作物每次灌水的灌水 率，并将所得灌水率绘成直方图，称为灌水率图。率，并将所得灌水率绘成直方图，称为灌水率图。 由于各时期作物需水量悬殊，灌水率差异较大，造由于各时期作物需水量悬殊，灌水率差异较大，造 成渠道输水流量和水位变化较大，影响渠道安全运行。成渠道输水流量和水位变化较大，影响

38、渠道安全运行。 而且渠道输水断断续续，不利于管理。为此必须对初步而且渠道输水断断续续，不利于管理。为此必须对初步 算得的灌水率图进行必要的修正，尽可能消除灌水率高算得的灌水率图进行必要的修正，尽可能消除灌水率高 峰和短暂停水现象。灌水率图修正遵循以下原则：峰和短暂停水现象。灌水率图修正遵循以下原则： 4.2 4.2 灌水率灌水率 灌水率图修正原则：灌水率图修正原则： （1）修正后的灌水率图应与水源供水条件相适应；）修正后的灌水率图应与水源供水条件相适应； （2）尽量保证作物需水临界期的灌水不变。若需要提）尽量保证作物需水临界期的灌水不变。若需要提 前或推迟灌水日期，前后不得超过前或推迟灌水日期，前后不得超过3d，且以前提为主。若，且以前提为主。若 同一种作物连续两次灌水均需变动灌水日期不应一次提前同一种作物连续两次灌水均需变动灌水日期不应一次提前 一次推后。一次推后。 （3）修正后的灌水率应当比较均匀，使得渠道水位和）修正后的灌水率应当比较均匀，使得渠道水位和 流量不发生剧烈变化。一般取累积流量不发生剧烈变化。一般取累积30d以上的最大灌水率以上的最大灌水率 为设计灌水率，短期的峰值不应大于设计灌水率的的为设计灌水率，短期的峰值不应大于设计灌水率的的 120