5非充分灌溉条件下的

2、灌水率图的绘制
对一灌区，多种作物灌水时间是重合的，q净累计 值很大，需要通过灌水率图进行才能够处理。 首先，对某一设计代表年根据灌溉制度由下式计 算出灌区各种作物每次灌水的灌水率：
其次，将所得灌水率绘在方格纸上，称为初步灌 水率图
第三，进行修正。从上图看，有时q净特别大，若按照 这一数值设计渠道，规模太大，供水时间短，使用率 不高，为此要对上图进行修正，使q净大致均匀。
如： A=W源/m综.毛 式中：
W源——水源每年能供给的灌溉水量，m3； m综.毛——综合毛灌溉定额，m3／亩。 对于小型灌区或没有以上这些要求的情况，一般 可用直接推算法计算。
4、多年灌溉用水量的确定与灌溉用水量频率曲线
（1）、多年灌溉用水量的确定
与典型年用水量的计算相同，逐年计算灌溉用水量即可 求得多年的灌溉用水量。 它需要有逐年的相关资料，推算过程很简单。
3、考虑美化环境，游乐和消防用水等等。
三、
灌 水 率
原因：我们前面的计算都是按照水量来计算的，单 位是体积，但是在工程设计中要求用流量来确定工 程的规模，因此，要把灌溉水量转换为流量。
1、灌水率的计算 灌水率：灌区单位面积(例如以万亩计)上所需灌 溉的净流量q净，又称灌水模数。 作用：计算灌区渠首的引水流量和灌溉渠道的设 计流量。单位：m3/s /104×667m2
（1）原因：对一个灌区来说，地下水补给量是比较 稳定的，而降雨量在年际之间变化很大。各年的灌 溉用水量就有很大的差异，因此，灌溉用水量不能 泛泛而言，一般用典型年来处理。 在规划设计灌溉工程时，首先要确定一个特定 的水文年份，作为规划设计的依据。根据设计典型 年的气象资料计算出来的灌溉制度被称为“设计典 型年的灌溉制度”，简称为“设计灌溉制度”，相 应的灌溉用水量称为“设计灌溉用水量”。
此水利工程规划设计、灌溉面积扩大、工业引 水等都涉及到灌溉用水量问题。
灌溉用水量：灌溉土地需从水源取用的水量。 影响因素：灌溉面积、作物种植情况、土壤、水 文地质、气象条件等； 作 用：直接影响着灌溉工程的规模，影响该 地区总的水量平衡。 单 位：104×m3
2、设计典型年的选择
特定的水文年份称为“设计典型年”。
第三节 四、非充分灌溉条件下的灌溉制度
第四节 灌溉用水量与灌水率
四、非充分灌溉条件下的灌溉制度
在缺水地区或时期，由于可供灌溉的水资源不足，不能充 分满足作物各生育阶段的需水量要求，从而只能实施非充 分灌溉条件下的灌溉制度，或称非充分灌溉。 非充分灌溉是允许作物受一定程度的缺水和减产，但仍可 使单位水量获得最大的经济效益。非充分灌溉也称不充足 灌溉、部分灌溉、限额灌溉或经济灌溉等。
1、作物水分生产函数 作物水分生产函数(crop water production function)是指在作物生长 发育过程中，作物产量与投入水量 或作物消耗水量之间的数量关系。 作物水分生产函数可以确定作物在 不同时期遇到不同程度的缺水时对 产量带来的影响。因此，它是研究 非充分灌溉的必需资料之一。 作物水分生产函数是随不同的作物 、地点、年份、灌溉与农业技术条 件而变化，一般应根据当地的具体 条件进行灌溉试验来确定。
由公式可见，灌水延续时间T直接影响着灌水率的大小， 从而在设计渠道时，也影响着渠道的设计流量以及渠 道和渠系建筑物的造价，因此必须慎重选定。 灌水延续时间与作物种类、灌区面积大小及农业生产劳 动计划等有关。 灌水延续时间愈短，作物对水分的要求愈容易得到及时 满足，但这将加大渠道的设计流量，并造成灌水时劳 动力的过分紧张。
广西自治区在1000万亩面积上推广水稻节水灌溉， 主要也是浅水、湿润、晒田相结合的灌溉制度。
此外，南北方灌区还推广“水稻旱种”、“旱育稀 植”技术，取得了更好的节水效果。
五、水稻和旱 作物灌溉制 度电算通用 程序
第四节 一、灌溉用水量 1、概念
灌溉用水量与灌水率
农业用水是大户，占水资源的60%—70%，因
可进行渠道维 护保养
修正后的q净比较均匀，使得渠道供水均匀，工程量适中， 并且每次灌水后可以进行维护，便于渠道管理。
经验数据：
大面积水稻灌区(万亩以上)的设计净灌水率(q净)一般为 0.45～0. 6[m3／s· 万亩]；
大面积旱作灌区(万亩以上)的设计净灌水率(q净)一般为 0.2～0.35[m3／s· 万亩]； 水旱田均有的大中型灌区，其综合净灌水率可按水旱面 积比例加权平均求得。对于控制灌溉面积较小的斗、农 渠(灌溉面积为几十亩到上千亩)，常要在短期内集中灌 水，故其设计净灌水率远较上述经验数字为大。
浙江省绍兴地区普遍推广的“薄露”灌溉是：除返青期深 灌(早稻保温，晚稻降温)以外，以后一律灌薄水层，水层 越薄越好，只要求达到土壤饱和。每次灌水，包括降雨以 后都要落干晒田。在拔节期以前轻度晒田，至田面表土将 要开裂时，再进行灌水。孕穗期至抽穗期间，晒至田面不 见水层时即复灌。乳熟期至收割以前，逐渐加重晒田程度 ，至田面出现微小裂缝，约为最大田间持水量的60%～ 70%。收割以前7～10天，停止灌水。
乡镇供水的供水量指标： 1、人畜用水可按下述指标设计：
北方农村，每人每天20～25L； 南方农村，每人每天25～40L；在经济发达的郊区，每 人每天70～80L。 大牲畜，每头每天25～35L；中等牲畜，每头每天8～ 25L。
2、乡镇企业的用水标：
制砖1000块，需0.8～1.0m3水；豆制品加工每吨需5 ～15m3水；酿酒每吨需20～50m3水；饴糖加工每 吨需20m3水等。
全灌区某时段内的净灌溉用水量W净，可用 下式求得： W净=m综.净A (m3)
式中： A——全灌区的灌溉：
m综.毛= m综.净/η水 (m3／亩)
全灌区任何时段毛灌溉用水量： W毛= m综.毛A (m3)
计算综合灌水定额的意义
①它是衡量全灌区灌溉用水是否合适的一项重要指标，与 自然条件及作物种植面积比例类似的灌区进行对比，便 于发现m综是否偏大或偏小，从而进行调整、修改； ②若一个较大灌区的局部范围（如一些支渠控制范围）内 ，其各种作物种植面积比例与全灌区的情况类似，则求 得m综后，不仅便于推算全灌区灌溉用水量，同时可利 用它推算局部范围内的灌溉用水量； ③有时，灌区的作物种植面积比例已根据当地的农业发展 计划决定好了，但灌区总的灌溉面积还须根据水源等条 件决定，此时，须利用综合毛灌溉定额推求全灌区应发 展的灌溉面积
（2）计算方法： 根据历年降雨量资料，用频率方法进行统计分 析，确定几种不同干旱程度的典型年份：
中等年(降雨量频率为50％)、 中等干旱年(降雨量频率为75％) 干旱年(降雨量频率为85％～90％)。
以这些典型年的降雨量资料作为推算设计灌溉制 度和灌溉用水量的依据。
3、典型年灌溉用水量及用水过程
3、作物非充分灌溉制度
1）、旱地作物 我国在非充分灌溉实践中，对旱作物有的是采用减少灌 水次数的方法，即减少对作物生长影响不大的灌水，保证 关键时期的灌水；也有采用减少灌水定额的方法，不是使 土壤达到最大田间持水量，而仅是田间持水量的一部分； 另外，也有将削减下来的水量去扩大灌溉面积，以求得总 产量的最高；或是将节省下来的水量去灌溉经济价值较高 的作物，以求得全灌区的作物增产价值量最高。
（1）直接计算法 在某一典型年，对于任何一种作物 i 的某一次 灌水，须供水到田间的灌水量(称净灌溉用水量 )W净i可用下式求得： W净i=miA i (m3) 式中：
mi——该作物某次灌水的灌水定额，m3／亩； Ai——该作物的灌溉面积，亩。
全灌区的灌溉用水量W净 W净= ∑ W净i
（2）间接计算法
2）、水源供水量不足时，应优先安排面临需水临界 期的作物灌水，并适当减少灌溉次数。
3）、水稻采用浅水、湿润、晒田相结合的灌水方法 即以控制水稻田土壤水分为主，不以控制淹灌水层 上下限来设计灌溉制度。
例如，在山东济宁地区大面积推广的水稻灌溉制度 是，插秧以后在田面保持薄水层，约5～25mm，以 利返青活苗。返青以后在田面不保留水层，而是控 制土壤含水量。控制的上限为土壤饱和含水量，下 限为饱和含水量的60%～70%。
图3-5作物水分生产函数
2、非充分灌溉的基本原理（效益和费用函数）
效 益 Ed Em Ey
在一定范围内， Wd<W<Wy进 行灌溉，虽然获 得的作物产量不
费用
y
d
是最高，但其净
效益都始终大于 在最高产量时获
得的净效益，所
Wd Wm Wy W0
以非充分灌溉又 称经济灌溉。
图3-6 水量-效益-费用关系曲线
非充分灌溉制度设计依据： 降低适宜土壤含水率下限指标 作物对土壤水分降低的适应性有较宽的伸缩度，如我国北 方：在田间良好的农业技术措施配合下，土壤适宜含水率 下限可以从田间持水率60-70%降至60-55%，作物仍能正常 生长，并获得理想产量，这样可使田间耗水量减少30-40% ，灌水次数和灌水定额减少一半或更多。可以说，采用适 宜的土壤水分指标是非充分灌溉制度的核心。
修正灌水率图原则：
在修正灌水率图时，不影响作物需水要求； 尽量不要改变主要作物关键用水期的各次灌水时间，若必 须调整移动，以往前移动为主，前后移动不超过三天； 调整其它各次灌水时，要使修正后的灌水率图比较均匀、 连续。 为了减少输水损失，并使渠道工作制度比较平稳，在调整 时不应使灌水率数值相差悬殊。一般最小灌水率不应小于 最大灌水率的40％。修正后的灌水率图见下图。
二、乡镇供水量
乡镇供水主要包括农村人畜用水、乡镇企业和 工业用水等。根据统计，农业灌溉用水是农村用 水中的大户，约占总用水量的90％，其余10％ 左右为农村人畜用水、乡镇企业和工业用水等。 为了满足乡镇供水的要求，通常采用两种方式 ：一是在工程许可条件下，扩大渠道的供水能力 ；二是压缩农业用水的比例，增加乡镇供水量。 如有的灌区是开展农业节水灌溉，或是调整作物 种植结构，即减少需水量大的作物种植面积，改 种需水量少的作物等。 乡镇用水应与灌溉用水一并考虑。
灌水率q净应分别根据灌区各种作物的每次灌水定 额，逐一进行计算。
作物种植 比例系数
作物灌水定额
（m3/667m2）
q净
1m1
86400T1
10000
1m1
8.64T1
凈灌水率
m3/s /104×667m2
作物灌水周期 （天以24h计）
q净 86400T1 10000 8.64T1
我国各地主要作物灌水延续时间大致如下：
水稻 小麦 棉花 玉米 泡田期灌水7—15昼夜，生育期灌水3—5昼夜。 播前酒10一20昼夜；拔节后灌水10—15昼夜。 苗期、花铃胡8—12昼夜，吐絮期8一15昼夜。 拔节抽德l0—15昼夜；开花期8一13昼夜。
对于灌溉面积较小的灌区，灌水延续时间要相应减小，例 如，一条农渠的灌水延续时间一般约12—24h。
有时灌区的作物种植面积比例已根据当地的农业发展计划决定好了但灌区总的灌溉面积还须根据水源等条件决定此时须有时灌区的作物种植面积比例已根据当地的农业发展计划决定好了但灌区总的灌溉面积还须根据水源等条件决定此时须利用综合毛灌溉定额推求全灌区应发展的灌溉面积利用综合毛灌溉定额推求全灌区应发展的灌溉面积如
第二章 作物需水量与灌溉原理
（2）、灌溉用水量频率曲线 将以上计算的多年灌溉用水量进行统计计算，即可制作 灌溉用水量频率曲线（方法参见水文知识部分）。 理论灌溉水量频率曲线可采用皮III形曲线，具有一定 的统计规律性，一般为Cv=0.15-0.45， Cs=（1.0-3.0）Cv 用灌溉用水量频率曲线即可推求代表年的灌溉用水量。
灌溉用水量过程线还可用综合灌水定额所综求得。任 何时段内全灌区的综合灌水定额，是该时段内各种作物 灌水定额的面积加权平均值，即
m综，净=a1m1+a2m2+a3m3+…
式中：
m综，净——某时段内综合净灌水定额，m3／亩； m1、m2 、m3…——第1种、第2种、第3种…作物在该时段内 灌水定额，m3／亩； a1 、a2 、a3…——各种作物灌溉面积占全灌区的灌溉面积的比 值。
上述灌水率计算公式中: T1-灌水延续时间，以天计。对于自流灌区，每天 灌水延续时间一般以24h计；对于抽水灌区， 则每天抽灌时间以20～22h计，式中系数 8.64应相应改为7.2～7.92。 a1为该作物的种植面积比例
1m1
1m1
q净
1m1
86400T1
10000
1m1
8.64T1