渠系水利用系数测量(1)程力学毕业论文(3)

2  田间水利用系数

2.1 田间水利用系数计算的基本方法

田间水利用系数净灌水定额与末级固定渠道放出的单位面积灌水量的比值。对于稻田来说，灌区灌溉水可分为水田泡田期水稻生育期两个阶段，由于泡田期和生育期水田的灌水规律和耗水方式差异很大，因此应分别测定田间水利用系数，采用水量加权的方法计算全灌区整个灌溉期的田间水利用系数。

                            （16）

                             （17）

          （18）

式中：η_田间、η_泡田、η_生育——全灌区田间水利用系数、泡田期田间水利用系数、生育期田间水利用系数；

m_泡田、m_生育——泡田期和生育期设计灌溉定额；

w_泡田、w_生育——泡田期和生育期的灌水量。

2.2 参数的测定

(1)泡田期净灌溉定额

泡田期净灌溉定额可采用计算法（计算设计灌水定额）或实测法确定，本文仅介绍后一种方法。采用实测法时，泡田期的净灌溉定额按如下方法计算：                                              （19）

式中：m_泡田——泡田期的净灌溉定额（mm）；

——稻田犁底层深度(m);

——稻田h₂深度内土壤平均容重（t/m³）；

——深度内土壤饱和含水率；

——深度内泡田开始时的土壤含水率；

——插秧时所需水层深度；（mm）；

——泡田期日平均渗漏量（mm/d）；

       ——泡田期日平均水面蒸发量（mm/d）；

——泡田期天数(d)；

——时段内的降水量（mm）。

1)土壤含水量的测定：在灌区中选择土地平整、田埂封闭较好的格田作为典型地块，沿水流方向布设测线，在测线的上、中、下游各选3个测点，从地表以下10cm、20cm、30cm处取土。采用称重法测定泡田开始时的土壤含水量，采用浸泡法测定饱和土壤含水量，分别进行算术平均后即可求得和。

2)泡田期日平均渗漏量的测定：待耙田结束、水层稳定后，在选择的典型格田内布设高程控制点，用带有“静水”措施的测针观读田间水层的水位变化，同时安装普通雨量计和20cm口径蒸发皿观测逐日降水量和蒸发量，然后用下列公式计算渗漏量：

                   （20）

式中：——前一天的水层水位（mm）；

      ——当天的水层水位（mm）；

——时段内的降水量（mm）；

——20cm口径蒸发皿水面蒸发量（mm）；

——20cm口径蒸发皿对e₆₀₁蒸发皿的折算系数。

(2)泡田期灌水量

进入田间的水量，流量小、水位变化大，用流速仪测流不能保证精度，推荐采用v型量水堰测流，用水力学公式法计算进入田间的灌水量。具体方法是：首先对进水口进行休整，然后安装量水堰和自计水位计，观测整个灌水期的水位变化过程，最后根据水深和灌水时间计算出进入田间的灌水量w_泡田。

(3)生育期净灌水定额

我省水田大都实施淹灌，整个生育期除水稻黄熟期和晒田期水层落干外，田面上始终留有一定深度的水层，在保持水层的淹灌阶段，水的消耗表现为淹灌水层的变化，从前一次灌水结束到下一次灌水开始这一阶段，稻田的水量平衡方程为：

                 （21）

             （22）

式中：——生育期阶段净灌水定额（mm）；

——日平均田间耗水量（mm）；

——下一次灌水开始时田间剩余的水层深度(mm)，当h₄大于设计水层深h_设计时取h₄ 等于h_设计；

₁——前一天的水层深度（mm）；

——当日的水层深度（mm）；

h₃——时段内的排水深度（mm）；

——时段内的降水量（mm）。

由上述水量平衡方程可知，只要我们在水稻生育期选择一次（多次）完整的灌水过程（本次灌水与下一次灌水间隔时间较长），通过连续观测代表地块水深和降水量的变化（当有排水时可通过观读排水前和排水后的水深计算排水量），即可计算出生育期某一阶段的净灌水定额。我们在测定建三江农科所灌区和七星农场种子站灌区灌水定额时采用了上述方法，取得了较好的效果。

(4)生育期灌水量

田间灌水量采用水深法测定。在返青期和晒田后期，选择土地平整、田埂质量好、田间无水层的格田作为代表地块，布设2～3处水深观测点，用有防风浪措施的水深观测仪器观测灌水结束时田间的水层深度，同时记录本次灌水所需要的时间，然后用下列方法计算进入田间的水量：

                    （23）

式中：w_生育——进入田间的灌水量（mm）；

e_单位——单位时间耗水量（mm/h），由e_日耗换算求得；h₅——灌水刚结束时田间水层深度（mm）；

t₃——本次灌水从开始至结束的时间（h）。

2.3 田间水利用系数计算

用泡田期的净灌溉定额除以泡田期的灌水量求得泡田期的田间水利用系数，将生育期的净灌溉定额除以生育期的灌水量求得生育期的田间水利用系数，将其一并代入公式（18）后即可求得全灌溉期的田间水利用系数。按上述方法计算了七星农场种子站灌区田间水利用系数，计算结果：泡田期田间水利用系数为0.93，生育期田间水利用系数为0.96，灌区整个灌水期的田间水利用系数为0.95。

3  灌溉水利用系数

灌区灌溉水利用系数的大小体现了灌区水利用效率的整体水平，其数值等于渠系系数与田间水利用系数的乘积。上述渠系系数和田间水利用系数的计算成果表明，灌区的水量损失主要来源于渠道的输水损失。因此，加强灌区的防渗工作，提高渠道的管理水平，对提高灌溉水的利用效率，促进水资源的可持续利用具有非常重的意义。本文对灌区水利用系数这一反映灌溉工程质量、灌溉技术和灌区用水水平的一项综合指标的测定方法进行了分析和探讨，方法简单实用，可操作性较强，可供有关人员在今后开展此类工作时参考。笔者水平有限，望有关专家能对文中的不足之处给予批评指正。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部，《节水灌溉规范》sl207-98

[2]国家质量技术质量监督局、中华人民共和国建设部，《灌溉与排水工程设计规范》gb50288-99

[3]中华人民共和国水利部，《灌溉试验规范》sl13-2004

[4]朱庭芸主编，《水稻灌溉的理论与技术》，中国水利电力出版社，1998

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