农田水分状况与土壤水分运动
(完整版)农田水利学
第一章§1 农田水分状况农田水分：指农田中的地表水、土壤水和地下水。
地表水：地表积水。
土壤水：包气带中的水分。
地下水：饱水带中的水分（可自由流动的水体）。
与作物生长最密切的是土壤水。
一、土壤水（一）土壤水分形态土壤水又可分为吸着水、毛管水和重力水等几种水分形态。
1．吸着水（1）吸湿水分子力、紧紧束缚在土粒表面、不能移动、分子状态水吸湿水达到最大时的土壤含水率称为吸湿系数。
（2）膜状水分子力、束缚在土粒表面、可沿表面移动但不能脱离土粒表面、液态水膜膜状水达到最大时的土壤含水率称为最大分子持水率。
2．毛管水对于单个土粒,只能依靠分子力吸附水分, 但对于由许多土粒集合而成的土壤,其连续不断的孔隙相当于毛细管,因此还存在一种毛管力,依靠毛管力保持在土壤中的水分称为毛管水。
按水份供给情况不同，分悬着毛管水和上升毛管水。
（1）悬着毛管水灌溉或降雨后，在毛管力作用下保持在上部土层中的水分。
土壤储存水的主要形式。
悬着毛管水达到最大时的土壤含水率称为田间持水率。
（2）上升毛管水在地下水位以上附近土层中，由于毛细管作用所保持的水分。
上升毛管水达到根系，则可被作物吸收利用，但地下水位不允许上升到根系，以防渍害。
盐碱地区应严格控制地下水位，发防发生次生盐碱化。
3．重力水土壤中超过田间持水率的那部分水为重力水。
重力水以深层渗漏的形式进入更下的土层，或地下水。
旱地应避免深层渗漏，以防止水的浪费和肥料的流失。
水田保持适宜的深层渗漏是有益的，会增加根部氧分，有利于根系发育。
（二）土壤水分的有效性土壤对水分的吸力：1000MPa—0.0001MPa作物根系对水分的吸力： 1.5 MPa左右(1 MPa=9.87大气压=100m水柱)如果水分受土壤的吸力小于1.5 MPa, 作物可吸收利用;如水分受土壤的吸力大于1.5 MPa, 则作物不能吸收利用。
1.5 MPa是有效水和无效水的分界点。
土壤水分的有效性可以用下图来说明：（图：土壤水分有效性图）二、农田水分状况(一)旱田适宜的农田水分状况不允许地表积水土壤适宜含水率: 凋萎系数~田间持水率凋萎系数=0.6β田地下水水质较好,则地下水位可较高, 但一下水位不能达到根系层。
农田水利学问答题精华版
1、简述农田水利学得研究对象与内容。
研究对象:（1)调节农田水分状况（2） 改变与调节地区水情1)调节农田水分状况得水利措施一般有：(1）灌溉措施:补充水分不足(2）排水措施：控水,排盐 ； 调节农田水分状况需要研究得内容:(１）农田水盐运动规律（２)节水灌溉理论与技术（３）灌排系统布置（4）灌排系统管理2）地区水情：地区水资源得数量、分布情况及其动态。
调节地区水情得工程措施:蓄水保水措施与地区间调水、排水措施.改变与调节地区水情需要研究得内容:(１）制定水土资源规划（2）水资源合理配置（３)洪涝规律第一章 农田水分状况与土壤水分运动5、何谓吸湿系数、凋萎系数与田间持水率?凋萎系数与田间持水率两者各有什么用途?一般常将田间持水量作为重力水与毛管水以及有效水分与过剩水分得分界线。
凋萎系数与田间持水量就是农田作物根系层土壤得含水量下限与上限。
据此决定灌水时间与定额。
７、何谓作物田间需水量与田间耗水量？作物需水量：植株蒸腾量与株间蒸发量之与,又称为腾发量田间耗水量:作物整个生育期中,农田消耗得总水量。
稻田：作物需水量＋田间渗漏量=田间耗水量、 旱地：作物需水量＝田间耗水量 ９、什么就是作物需水临界期？了解作物需水临界期有何意义?需水临界期:在作物全生育期中,对缺水最敏感，影响产量最大得时期。
了解作物需水临界期得意义:（１）合理安排作物布局,使用水不至过分集中；（2)在干旱情况下,优先灌溉正处需水临界期得作物.1０、计算作物田间需水量常用方法有哪些？个适合于什么情况？各自如何计算某生育阶段作物需水量?(详见课件第二章P9—21）一类就是根据田间试验直接测定得作物需水量（作物需水量得田间测定方法主要包括器测法、田测法、坑测法等)与其影响因素之间经验关系，直接计算出作物需水量得方法； 在我国采用较多得有蒸发皿法、产量法与多因素法.另一类就是先计算参照作物得蒸发蒸腾量或潜在蒸发蒸腾量,再根据不同作物得实际情况及土壤实际含水率状况计算实际作物得需水量得半经验方法。
农田水分状况和土壤水分运动 PPT课件
一、农田水分存在形式
农田水分状况：指农田地表水、土壤水 和地下水的多少及其在时间上的变化。
•地表水：地表积水。
•土壤水：存在于包气带中的水分。 •地下水：饱水带中的重力水。
汽态水、吸着水 汽态水、吸着水、薄膜水 毛细带表面 毛细水为主 地下水面（潜水面） 潜水土壤水分形态
质地 名称
重 吸湿 系数 — 1~2 1~2 2~3 2~3 — — — 凋萎 系数 — 4~6 4~9 6~10 6~13 15．0 12~17 —
量(%) 田间持 水量 16~22 22~30 22~28 22~28 22~28 28~32 25~35 30~35
紧沙土 沙壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
0.1-0.3个大 气压
吸湿系数（Ws）：干土壤在水汽
相对饱和的环境中（相对湿度 100%）吸持水分子可达到最大量 ，此时土壤的含水量称为最大吸湿量 或吸湿系数（大概有15—20层水分 子）。
31个大气压
不同土壤吸湿系数不一样： 一般，粘土 >壤土>砂土， 另外吸湿系数大小还 与测定时温度有关，温度高，吸湿系 数小。
土壤三相体示意图
2、土壤水分常数
（2）土壤水分常数
土壤饱和含水率(θs) ：当土体孔隙完全被 水充满时的土壤含水 率叫饱和含水率（也 称全持水量）。
VW s V
土壤三相体示意图
2、土壤水分常数
田间持水率（θfc）：悬着毛管水
达到最大时的土壤含水率叫田间持水 率。生产实践中，常将灌水两天后土 壤所能保持的含水率叫田间持水率。 一般为饱和含水率的50%左右。
土粒
2、土壤水分常数
凋萎系数(wp)：当作物产生 永久凋萎时的土壤含水率叫 凋萎系数。
第七章 土壤水水分移动与循环
干土重为50克，吸湿水含量为2.5%，则干土重量为多少克?
3、用土水势研究土壤水的优点是什么?土壤水总是从含水
多的地方向含水少地方运动，这种说法正确否?为什么 ?
4、冻后聚墒和夜潮作用的机理是什么? 5、在农业生产上，一次灌足比分次灌好，为什么?
三水动力弥散机械弥散和扩散在土壤中都引起了溶质浓度的混合和分散而且微观流速不易测定弥散与扩散结果也不易区分所以在实际应用中常将两者联合起来称为水动力弥散dzdcdzdc三土壤溶质的动态特性一土壤溶液的总浓度二土壤溶液中的养分浓度三土壤溶液中其它元素浓度一般情况下主要元素的浓度为102104moll微量元素浓度则在106moll以下
H q Ks L
饱和流导水率
(Saturated hydraulic conductivity) 土壤所有的孔隙都充满了水时，水分向土壤 下层或横向运动的速度。 影响饱和导水率的因素 • 质地 水通量与孔隙半径
4次方呈正比。
•结构 土壤结皮对土壤饱和 导水率有显著的影响。
饱和导水率的特点
田间蒸腾和蒸发很难截 然分开，常合在一起，统称 蒸散ET。 (evapotranspiration)-一定时 间内一定面积上土壤蒸发和 植物蒸腾的总和。
土壤水分平衡简化式为
W=P+I-ET-D
二、土壤水分有效性
（一）土壤—植物—大气连续体 (Soil-plant-atmosphere continuum)
由水势引起水由土壤进入植物体，再向大气扩散的体系。
沙漠植物 在—200 ～—800 万帕时仍 能生存。
（二）土壤水的有效性
土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利 用及其难易程度。 不能被植物吸收利用的水称为无效水，能被 植物吸收利用的水称为有效水。 通常把土壤萎蔫系数看作土壤有效水的下限， 当植物因根无法吸水而发生永久萎蔫时的土壤含 水量， 称为萎蔫系数或萎蔫点。
灌溉排水工程学习题集
灌溉排水工程学习题集编辑：迟道才夏桂敏张旭东孙仕军王丽学绪论思考题1.试述灌溉排水工程的基本任务。
2.试述我国水资源的特点。
3.试述我国灌溉排水分区特点。
4.排水工程学的主要研究内容有那些？5.什么叫农田水分状况和地区水情？第一章农田水分状况与土壤水分运动思考题1.土壤是由哪几部分物质组成的？2.农业土壤的剖面一般有哪几层？各层性质有何不同？3.什么是水分常数？常用的水分常数有哪几种？并分别说明其含义。
4.什么叫土壤的有效水？各类质地的土壤有效水范围是什么？5.如何确定土壤有效水的最大贮量？生产实践中灌水时，为什么不能以凋萎系数作灌水下限？6.分别说明土水势及各分势的基本概念。
7.什么是土壤水分特征曲线？在实践中如何应用？如何测定？8.作物体内水分存在的状态有哪两种、有何区别？它们在作物生理活动中起何作用？9.什么是渗透作用？10.作物吸收和运输水分的动力是什么？影响根系吸水的因素有哪些？11.作物是通过什么途径进行蒸腾的？气孔的开闭与水分状况的关系？12.水分不足和水分过多时对作物产生什么危害？13.根区土壤水分平衡方程有什么作用？计算题1.某农田1m深以内土壤质地为壤土，其孔隙率为47%，悬着毛管水的最大含水率为30%，凋萎系数为9.5%（以上各值皆按占整个土壤体积的百分数计），土壤容重为1.403 ，地下水面在地面以下7m处，土壤计划湿润层厚度定为0.8m。
要求：计算土壤计划湿润层中有效含水量的上、下限，并分别用m3/亩，m3和水深三种单位表示有效含水量的计算结果。
2.某土壤经试验测定，第一分钟末的入渗速率i1=6 ，α=0.4 。
要求：运用土壤入渗经验公式计算30 内的入渗水量及平均入渗速率，以及第30 分钟末的瞬时入渗速率。
3.土壤蒸发计算某质土壤1m土层内初始含水率θ 0=19%（体积，下同），小于临界含水率θc，蒸发处于强度递减阶段。
测得风干含水率θ6%，饱和含水率θ 48.9%。
农田水利复习题
绪论◇名词解释①农田土壤水分状况②地区水情③涝灾④渍灾⑤旱灾⑥洪灾◇问答题①农田水利学的性质和研究任务是什么？②我国的农田水利建设有何特点？③今后世界灌溉发展的趋势是什么？第一章农田水分状况和土壤水分运动◇名词解释①凋萎系数②田间持水率③吸湿水④薄膜水⑤吸湿系数◇选择题①土壤水分中与作物关系最密切的是（）A、膜状水B、毛管水C、重力水D、吸湿水②作物因缺水而产生凋萎，当作物产生永久性凋萎时的土壤含水率称（）A、吸湿系数B、田间持水率C、最大分子持水率D、凋萎系数③吸湿水最大时的土壤含水率称之为（）A、吸湿系数B、田间持水率C、毛管持水率D、凋萎系数④悬着毛管水达到最大时的土壤含水率称之为（）A、最大分子持水率B、毛管持水量C、田间持水率D、饱和含水率⑤由于降雨过大或降雨连绵造成地下水位抬高、土壤含水量过大，形成的灾害称（）A、洪灾B、涝灾C、渍灾D、洪涝灾害◇问答题①什么是旱作地区的适宜农田水分状况？②什么是水稻地区的适宜农田水分状况？③为什么要调节农田水分状况？第二章作物需水量和灌溉用水量◇名词解释①植株蒸腾②株间蒸发③深层渗漏④作物需水量⑤田间耗水量⑥作物需水临界期⑦灌水定额⑧灌溉定额⑨灌溉用水量⑩灌溉设计保证率○11灌水率○12灌水率图◇问答题①什么是农作物灌溉制度？其主要内容是什么？如何制定农作物灌溉制度？制定农作物灌溉制度有何意义？②什么是灌溉设计保证率？常用的灌溉设计标准有哪些？③什么是设计典型年？如何确定设计典型年？◇计算题①用“水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻耗水量。
已知：（1）根据某地气象站观测资料，设计年4月至8月80cm口径蒸发皿的观测资料见表1；（2）水稻各生育阶段的需水系数α值及日渗漏量见表2。
要求：根据上述资料，推求该地水稻各生育阶段及全生育期的耗水量。
②用列表法推求南方某灌区晚稻灌溉制度。
已知：（1）晚稻各生育阶段水面蒸发量和需水系数见表1（稻田渗漏量为3.01mm/d）；表1 1963年晚稻逐日耗水量计算表（2）晚稻生育期降雨量见表2；表2 1963年7月～10月逐日降雨量表（mm）（3）晚稻各生育阶段设计水层见表3。
农田排水与土壤水分管理技术
农田排水与土壤水分管理技术农田排水与土壤水分管理技术是农业生产中至关重要的一项技术，它对于保证农作物的正常生长和提高农田产量具有重要作用。
本文将为您介绍农田排水与土壤水分管理技术的相关内容，并探讨其在农业生产中的应用。
一、农田排水技术农田排水技术是指通过合理的排水措施来调节农田内的水分状况，确保农作物的正常生长。
农田排水主要分为表面排水和地下排水两种类型。
1. 表面排水表面排水是指通过构建排水沟、排水沟渠等措施，将地表的多余水分导入排水系统中。
这样可有效防止农田积水和降低农田土壤含水量，避免水分过多对农作物生长的不良影响。
表面排水技术中，一种常见的方法是构建排水沟。
排水沟可根据农田地势和排水需求的不同进行设计，以确保排水效果最佳。
此外，还需注意排水沟的定期清理和维护，以保证其通畅。
2. 地下排水地下排水是指通过设置排水管道等设施，将土壤中过多的地下水引导出来，以维持农田的适宜水分环境。
地下排水技术通常适用于土壤渗透性差的情况下，帮助土壤排出多余的水分。
地下排水系统的设计和布局应根据具体农田的情况来确定，以确保排水的有效性和经济性。
排水管道的铺设应注意合理的坡度和排水口的设置，以便有效地引导地下水流动。
二、土壤水分管理技术土壤水分管理技术是指通过合理的水分供应和调控手段，使土壤中的水分处于适宜的状态，以满足作物的需水量。
土壤水分管理技术主要包括灌溉技术和保墒技术两方面。
1. 灌溉技术灌溉技术是指根据作物需水情况，通过供给合适数量的水分来满足农作物生长的需要。
灌溉技术分为传统灌溉和现代化灌溉两种类型。
传统灌溉是指利用渠道、池塘等方式将水分直接引入农田中。
现代化灌溉则主要依靠灌溉设备和技术，如喷灌、滴灌等，来实现对农田的精确供水。
灌溉技术的应用还需结合农作物的需水特点和土壤的水分状况来确定具体方案。
合理的灌溉方式和时间选择可以避免水分浪费和土壤盐碱化的问题。
2. 保墒技术保墒技术是指通过覆盖物、土壤改良等手段，减少土壤表面水分的蒸发和土壤内部水分的流失。
农田水分状况和土壤水分运动
2、压力势（ψp） 、压力势（ψ
毛管上升水的高度与孔隙的半径成反比。 但当孔隙过细时，管壁对水份运动的阻 力增加，因而上升高度反而变小。
4、重力水
当土壤水份超过田间持水量时，多余的水份不 能为毛管所保持而在重力作用下沿着大孔隙向 下渗漏，这部分水就称为重力水。 重力水对作物是有效的，但由于它渗漏很快， 不能被保持，所以对旱作而言是无效的。 当重力水达到饱和，即土壤孔隙全部充满水份 时，土壤的含水量就称为饱和持水量。
4、重力势（ψg） 、重力势（ψ
土壤水由于其所处的位置不同，因重力 影响而产生的势能也不同，有此而产生 的水势称为重力势。 重力势可正可负，它是与参照面相对而 言的。参照面以上的土壤水重力势为正 值，参照面以下的为负值。 通常选择剖面内部或底面边界。
土水势代表土壤水分总的能量水平。土 水势的绝对值越小，土壤水分的能量水 平就越高。 土壤水总是从土水势高（即绝对值）低 处移动。 如果只考虑土壤水分运动，而不考虑植 物对水的吸收，溶质势可以忽略。其余 三个分势和称为水力势： ψh = ψm+ ψp+ ψg
（1）水深（Dw） 指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所 含水量相当于同面积水层的厚度。 Dw= θv.h 单位可以用cm或mm，
（2）绝对水体积（容量）
指一定面积一定厚度土壤所含水量的体 积，量纲为L3。 V方/公顷，
V方/亩
二、土壤水的能态
武汉大学水利水电学院农田水利学灌溉排水工程学复试(version1)
1.土壤水分状况及土壤水分运动1.1.农田水分状况1.农田水利学的主要研究内容：1.调节农田水分状况2改变和调节地区水情》》》》1.控制农田水分状况2.改善土壤气热养状况3.满足农业的需水要求2.农田水分状况：指农田地面水、土壤水、地下水的多少在空间和时间上的分布。
3.农田水分存在的基本形式：地面水，土壤水（汽态水，吸着水（薄膜水，吸湿水），毛管水（悬着毛管水，上升毛管水），重力水），地下水4.土壤含水量：体积含水量（常用），重量含水量5.吸湿水：空气相对湿度接近饱和时，吸湿水达到最大时对应的土壤含水率。
6.凋萎系数：当土壤含水率低至吸湿系数的1.5-2倍时，植物发生永久性凋萎，此时的土壤含水率称为凋萎系数。
7.田间持水率：土壤中的水能客服重力作用而保持在土壤中的最大含水量。
（一般认为灌水后两天土壤所能保持的含水量为田间持水率）8.土壤水分有效性：是指土壤水分能否被作物利用及其被利用的难易程度。
取决于：形态、数量、作物吸水力和土壤持水率之差。
9.有效水：凋萎系数~田间持水率10.土水势：一个平衡的土水系统所具有的能够做功的能量。
重力势、基质势（负）、压力势、溶质势（负）、温度势。
11.滞后作用：同一土质，吸湿和脱湿过程土壤水势和数量关系不同，瓶颈效应，土壤孔隙的不规则性12.干旱：大气干旱（大气温度过高，相对湿度过低，阳光过强，有时伴有干热风，造成植物蒸腾耗水过大，而使根系吸水速度不能满足蒸腾需要）、土壤干旱（土壤含水率过低，根系从土壤中所能吸取水量很少，无法补偿叶面蒸发的消耗）、生理干旱（由于植物生理方面原因造成植物不能吸收土壤中水分而出现干旱现象。
如：土壤溶液浓度过高，土壤温度过低，严重缺氧）13.旱作物对农田水分状况的要求：1.根系层最大含水量不超过田间持水率，最小含水量不低于凋萎系数2.地面一般不允许有积水3.地下水一般不允许上升至根系层内4.盐碱地区土壤水溶液浓度不能超过最高值，最低含水率应满足土壤含盐量的要求14.水稻对农田水分状况的要求：1.田面有适宜的淹灌水层2.维持适宜的渗漏强度3.地下水维持在适宜的深度。
农田水利学
绪论1.《农田水利学》是一门研究利用灌溉排水工程措施来调节农田水分状况及改变和调节地区水情，以消除水旱灾害，合理而科学地利用水资源，为农业生产服务的科学。
2.农田水利学研究对象：①调节农田水分状况【灌溉措施和排水措施】②改变和调节地区水情。
【蓄水保水措施和调水排水措施】第一章：农田水分状况和土壤水分运动1.农田水分三种基本形式：地面水，土壤水【吸着水，毛灌水和重力水】和地下水。
2.凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水量，其数量包括全部的吸湿水和部分薄膜水。
3.田间持水量：土壤中悬着毛管水达到最大时的土壤含水量。
4.田间持水率：常将灌水两天后土壤所能保持的含水率。
5.旱作物对农田水分状况的要求：大气干旱；土壤干旱；作物生理干旱。
6.农田水分过多的原因：①大气降水补给农田水分过多；②洪水泛滥、湖泊漫溢、海潮侵袭或坡地地面径流汇集等使低洼地积水成灾；③地下水位过高，上升毛管水不断向上补给；或因地下水从坡地溢出，大量补给农田水分；④地势低洼，出流条件不好。
7.农田水分不足的原因：降雨量不足；降雨入渗量少，径流损失较多；土壤保水能力差，渗漏及蒸发损失水量过大。
8.SPAC系统：土壤、作物、大气构成的水循环系统。
第二章：作物需水量和灌溉用水量1.农田水分消耗的途径：植株蒸腾；棵间蒸发；深层渗漏或田间渗漏；地表径流；组成植株体的一部分。
2.作物需水量：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、棵间蒸发、组成植株体所需要的水量。
【作物需水量就等于植株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的“蒸发蒸腾量”】3.作物耗水量，简称耗水量：就某一地区而言，指具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。
4.作物需水临界期：作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期。
5.水面蒸发量法（蒸发皿法或α值法），一般水稻用α值法比旱作物用此法好。
灌溉排水工程
灌溉排水工程一．名词解释1.灌溉排水工程学：灌溉排水工程学是研究农田水分状况和有关地区水情的变化规律及其调节措施，消除水旱灾害，并利用水利资源为发展农业生产而服务的科学。
2.农田水分状况：农田水分状况一般是指农田土壤水、地面水和地下水的状况及其相应的养分、通气、热状况3.凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水率，4.田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土壤含水率，5.干旱：是指因天气、土壤、生理等原因导致作物体内水分亏缺的现象，或指作物由根吸水不足而导致其体内水分失去平衡和协调的现象。
6.大气干旱：指农田水分尚不妨碍植物根系的吸收，但由于大气温度过高（T=30°C）和相对湿度过低（≤30%），阳光过强或遇旱风（≥3m/s），造成植物蒸腾耗水过大，使根系吸水速度不能满足蒸发的需要。
7.土壤干旱：土壤含水率过低，作物根系从土壤中所能吸收的水量很少，无法补偿叶面蒸发的消耗。
8.渍害：因降雨、灌溉水量太多，或因地下水补给水量太多，使土壤长期过湿，危害作物生长的灾害。
9.土壤盐害：盐害:指土壤含盐过多，土壤溶液渗透压过高影响植物生长发育的现象。
10.SPAC系统：田间水分运动是在水势梯度的作用下产生的，各环节之间是相互影响和相互制约的，为了完整地解决农田水分运动问题，必须将土壤-植物-大气看作一个连续体统一考虑。
这一连续体即为SPAC系统11.作物需水量：植株蒸腾和株间蒸发两者的腾发量（蒸发蒸腾量）。
12.作物耗水量：土壤在任何水分条件下实际消耗的植株蒸腾、土壤蒸发和植物体含水量之和。
13.需水量模比系数：作物某一生育阶段的需水量占全生育期的百分比。
14.需水临界期或关键期：水分亏缺对作物产量影响最敏感最严重的生育时期。
15.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，为了获得高产或高效，实现节约用水，所指定的适时适量的农田灌水方案。
16.灌水定额：一次灌水单位面积上的灌水量。
第一章1-农田土壤水分状况
二、农田水分状况
（二）水稻地区适宜的农田水分状况 n 传统采用淹灌法. 缺水地区应推广控制灌溉等节水
灌溉技术。 n 除晒田期，地面维持适宜的水层深度或湿润度； n 地下水位不宜过高, 应保证一定的深层渗漏.
二、农田水分状况
（三）农田水分状况的调节 1．农田水分过多的原因及措施 • 原因: 降水量大; 洪水泛滥; 地下水位过高等. • 形成的灾害：洪灾；涝灾；渍害 • 措施：
入渗条件下的土壤水分运动
2、方程
zD zK z t
3、初始条件、边界条件
4、菲利普求得：
入渗速度：
i
S 2
1
t2
i（f 单位：mm/h）
入渗总量：
1
I St2 i f t
（单位：mm）
入渗条件下的土壤水分运动
i f ——稳定入渗率，相当于渗透系数
s——吸水率，与土壤含水率有关, 系。
5、土壤水分入渗规律（图）：
防洪——整治排洪河道，兴修水库，加固堤防 等。 防涝——开挖排水河道，修建排涝闸、站等。 防渍——开挖田间排水沟，防止过量灌溉等。
二、农田水分状况
（三）农田水分状况的调节 2．农田水分过少的原因及调节措施 • 原因：降雨少，土壤持水能力差等。 • 措施：
灌溉——主要措施； 疏松土层——减少土壤蒸发； 地表覆盖——阻止土壤蒸发； 化学抗旱——减少叶面蒸腾。
膜状水 1.5
吸湿水 3.1 1000
饱和含水率
过剩水 土
田间持水率
壤
有效水 有
最大分子持水率
效
难有效水 凋萎系数
持
无效水 水
吸湿系数 含水率为0 无效水
率
农田水利实验
所以，苗期需水量=1/100×411×13=53.4 m3/亩
现蕾期需水量=1/100×411×20=82.2 m3/亩
开花结铃期需水量=1/100×411×49=201.39m3/亩
吐絮期需水量=1/100×411×18=73.98m3/亩
M1=0.667 (h0+S1+e1t1-P1) 式中：M1－水稻的泡田定额，m3/亩
h0－插秧时田面所需的水层深度，mm，取 30mm； S1－泡田期的渗漏量，mm； e1－泡田期内水田的田面平均蒸发量，mm/d； t1－泡田期的日数,d； P1－泡田期的降雨量，mm。 根据彭水县国土局提供的资料，项目区土壤为小黄泥和大土黄泥，土壤中含 沙，属中粘含沙土，取其渗漏强度为 1.4mm/d。
θ′——按重量比计的土壤含水率，即土壤中的水分重量不干土重量的比值；
γ土——土壤容重(t／m3)，已知土壤容重为 1．40 t／m3；
γ水——水的容重，在一般情冴下，纯水的容重为 l t／m3；
������
θ’max=������水 θmax= 1 ÷ 1.40 × 30% ≈21.4% 土 ������
������
第 30min 末的瞬时入渗速度 i30=i1t-a=6×30-0.4≈1.539mm/min
综上所述
I= 76.96mm
=2.565mm/min
i30= 1.539mm/min
3、某均值土壤 1m 土层内初始含水率θ0=19%（占土壤体积%，下同），小于临界含水
率θc，土壤水的蒸发处于蒸发强度递减阶段。经测定风干含水率θa=6%，饱和含水率θ
1 θ″max=������θmax=30% ÷ 47%≈63.8%
农田水利学考试重点
农田水利重点绪论《农田水利学》是一门研究利用灌溉排水工程措施来调节农田水分状况及改变和调节地区水情，以消除水旱灾害，合理而科学地利用水资源，为农业生产服务的科学。
1. 调节农田水分状况农田水分状况一般是指农田土壤水、地面水和地下水的状况及其相应的养分、通气、热状况。
农田水分的不足或过多，都会影响作物的正常生长和产量。
调节农田水分状况一般措施：1）灌溉措施灌溉措施即按照作物的需水要求，通过灌溉系统有计划地将水量输送和分配到田间，并采用一定的灌溉技术以补充农田水分的不足。
2）排水措施通过修建排水系统将农田内多余的水分(包括地面水和地下水)排入容泄区(江、河或湖泊等)，使农田处于适宜的水分状况。
在易涝易碱地区，排水系统还有控制地下水位和排盐的作用。
调节农田水分状况需要研究的问题：1）把土壤—作物—大气作为一个连续体来研究农田水分的微循环过程和水、盐运动规律，探求以土壤水和作物关系为中心的农田水分调控机理及水分、盐分和水肥耦合之间的内在联系，为节水农业提供理论和实际应用的依据，并指导灌排实践和中、低产田的改造。
2）研究节水灌溉的实用技术。
3）研究不同地区灌排系统的合理布置，做到山水田林路综合治理，既便于灌排和控制地下水位，又适应机耕。
4）研究灌排系统管理5）研究和重视灌排工程对水环境的影响及经济评价。
2.改变与调节地区水情(1)改变与调节地区水情措施：（1）蓄水保水措施(2)调水、排水措施需要研究的科学问题：1)在深入调查水量供、需情况的基础上，研究制定地区长远的水资源规划及水土资源平衡措施。
2)研究当地地面水、地下水和外来水的统一开发及联合运用。
寻求水资源系统的最优规划、扩建和运行方案。
3)研究洪涝规律，采取有效措施，解除洪涝威胁，并同水资源开发利用结合起来统一规划，做到洪涝旱碱综合治理。
4)研究水资源开发、利用和保护等方面的经济效益、生态环境和社会福利问题。
第一章 农田水分状况和土壤运动入渗过程的一般规律：干旱类型：大气干旱、土壤干旱、作物生理干旱 （大气干旱和土壤干旱都会造成作物生理干旱）田间持水率：在生产实践中，常将灌水两天后土壤所能保持的含水率叫做田间持水率。
农田水利学问答题精华版
1、简述农田水利学的研究对象与内容。
研究对象：（1）调节农田水分状况（2） 改变和调节地区水情1)调节农田水分状况的水利措施一般有：（1）灌溉措施：补充水分不足（2）排水措施：控水，排盐 ； 调节农田水分状况需要研究的内容：（1）农田水盐运动规律（2）节水灌溉理论与技术（3）灌排系统布置（4）灌排系统管理2)地区水情：地区水资源的数量、分布情况及其动态。
调节地区水情的工程措施：蓄水保水措施和地区间调水、排水措施。
改变和调节地区水情需要研究的内容：（1）制定水土资源规划（2）水资源合理配置（3）洪涝规律第一章 农田水分状况和土壤水分运动5、何谓吸湿系数、凋萎系数和田间持水率？凋萎系数和田间持水率两者各有什么用途？一般常将田间持水量作为重力水和毛管水以及有效水分和过剩水分的分界线。
凋萎系数和田间持水量是农田作物根系层土壤的含水量下限和上限。
据此决定灌水时间和定额。
7、何谓作物田间需水量和田间耗水量？作物需水量：植株蒸腾量与株间蒸发量之和，又称为腾发量田间耗水量：作物整个生育期中,农田消耗的总水量。
稻田：作物需水量＋田间渗漏量＝田间耗水量. 旱地：作物需水量＝田间耗水量9、什么是作物需水临界期？了解作物需水临界期有何意义？需水临界期：在作物全生育期中，对缺水最敏感，影响产量最大的时期。
了解作物需水临界期的意义：（1）合理安排作物布局，使用水不至过分集中；（2）在干旱情况下，优先灌溉正处需水临界期的作物。
10、计算作物田间需水量常用方法有哪些?个适合于什么情况?各自如何计算某生育阶段作物需水量？（详见课件第二章P9-21）一类是根据田间试验直接测定的作物需水量（作物需水量的田间测定方法主要包括器测法、田测法、坑测法等）与其影响因素之间经验关系，直接计算出作物需水量的方法; 在我国采用较多的有蒸发皿法、产量法和多因素法。
另一类是先计算参照作物的蒸发蒸腾量或潜在蒸发蒸腾量，再根据不同作物的实际情况及土壤实际含水率状况计算实际作物的需水量的半经验方法。
农田水力学
据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mm／d，灌水周期可取5～7天。该地属半干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为2．5m／s，且风向多变。该地冻土层深度0．6m。
基本资料
已知某喷头流量为4m3／h，射程为18m，喷灌水利用系数取0.8。
要求
（1）求该喷头作全圆喷洒时的平均喷灌强度；
（2）求该喷头作240°扇形喷洒时的平均喷灌强度；
（3）若各喷头呈矩形布置，支管间距为18m，支管上喷头间距为15m，组合平均喷灌强度又是多少？
【题3—4】喷灌均匀系数计算
基本资料
要求
运用土壤入渗（渗吸）经验公式计算30min内的入渗水量及平均入渗速度，以及第30min末的瞬时入渗速度。
第二章作物需水量和灌溉用水量
复习思考题：
１．农田水分消耗的途径主要是哪些，各自特点
２．直接主算需水量的方法
３．惯用法的计算
４．了解修正的彭曼公式
５．作物灌溉制度的内容及确定方法
６．水稻的水量平衡方程
解：因为该试验果园土壤为砂壤土，查各类土壤允许喷灌强度值表的砂壤土的
【题3—7】滴灌设计
基本资料
某蔬菜地拟建滴灌系统，已知滴头流量为4L/h，毛管间距为1m，毛管上滴头间距为0.7m，滴灌土壤湿润比为80%，土壤计划湿润层深度为0.3m，土壤有效持水率为15%（占土壤体积的%），需水高峰期日平均耗水强度为6mm/d。
（2）土壤平均孔隙率n=41.3％(占土体)。
（3）土壤田间持水率θmax=75.0％(占孔隙体积的百分比)。
灌排工程学第一章农田水分状况
（3）土壤最大分子持水率：薄膜水达到最大时的土壤含水率。
二、土壤水分特性曲线
1.概念：表示土壤基质势和含水率的关系曲线。
基质势：是土壤颗粒对水分子的吸附力和毛管现象产 生的毛管力共同形成的，饱和土壤中基质势为零。通 俗地说，是土壤对水的吸力，但对于水来说，所具有 的能量是负值。
2. 影响土壤水分特性曲线的因素
土壤质地：土壤越粘重，含水能力越强。 土壤结构：同一种土壤，孔隙率越小，饱和含水率越小， 但在高吸力时，土壤水分主要受颗粒吸附力的影响， 因而压实程度对含水率的影响很小。
1.土壤水分特性曲线图
二、土壤水分特性曲线
3. 各种土壤水分特性曲线的区别 （1） 土壤越粘，在含水率相同的情况下，吸力越大，表 明粘性土比砂性土排水不易。 （2） 土壤越粘，在相同吸力下，含水量越大，表明孔隙 较多，可持有更多水分，但有效水分不一定大。 （3） 砂土在大孔隙水分排除后。只能保留很少水分，曲 线变化大，而粘土曲线变化比较均匀。 4.滞后现象 同一种土壤，在吸水和释水时，在同一含水率情况下， 吸水比释水吸力小，这种现象叫滞后现象。
思考题
1、土壤水按其形态是如何分类的？ 2、绘图并用文字说明砂、壤、粘 三种土壤水 分特性曲线及差异。 3、当地下水位据地面较深、土壤上层干燥时， 如果有一次较大降雨，试说明降雨过程中和雨 后一段时间内土壤剖面上水分的动态变化 。
六、土壤含水量的计算
六、土壤含水量的计算
孔隙率：
n V孔 / V总
空气 Va
Vv
含水率 q ： 土壤中能容纳水的体积 和土壤总体积之比
水 Vw 骨架 Vs
V
Vs
饱和度 S： 土壤中能容纳水的体积和 土壤孔隙体积之比
土中水的运动规律
土中水的运动规律以土中水的运动规律为标题，我们来探讨一下土壤中水分的运动方式和规律。
土壤中的水分运动与土壤的物理性质、水分状况以及外部环境等有关，它对农田的灌溉和排水、水资源的利用和保护具有重要意义。
我们来讨论土壤中水分的来源。
土壤中的水分主要来自降水和地下水的补给，其中降水是土壤水分的主要补给来源。
雨水透过土壤表层，渗入土壤中形成入渗水，这部分水分被土壤颗粒吸附和保持，为土壤中的毛细水。
当土壤中的毛细水达到饱和状态时，超过土壤毛细水能力的雨水将向下渗透，形成深层水。
我们来看土壤中水分的运动方式。
土壤中的水分主要有三种运动方式：入渗、上升和下渗。
入渗是指降水透过土壤表层，渗入土壤中的过程。
土壤的入渗性取决于土壤的质地、结构、含水量以及降雨的强度等因素。
质地较粗糙的土壤，如砂土，入渗速度较快；而质地较细腻的土壤，如黏土，入渗速度较慢。
此外，土壤的结构也对入渗有影响，土壤结构疏松的入渗性较好，而结构紧密的土壤入渗性较差。
上升是指土壤中的水分通过毛细力向上运动的过程。
土壤中的毛细水能够被土壤颗粒吸附和保持，形成毛细管系统。
当土壤中的毛细力大于重力时，水分就能够向上运动，这种现象称为毛细上升。
毛细上升对植物的根系吸收水分起到了重要的作用。
下渗是指土壤中的水分向下运动的过程。
当土壤中的毛细水达到饱和状态时，超过土壤毛细水能力的雨水将向下渗透。
下渗速度取决于土壤的质地、结构、含水量以及渗透层的下边界等因素。
土壤质地较粗糙、结构疏松的下渗速度较快，而质地较细腻、结构紧密的下渗速度较慢。
我们来讨论土壤中水分的分布规律。
土壤中的水分分布主要取决于土壤的水分势差和地形。
水分势差是指土壤水分与周围环境之间的差异，它决定了水分的运动方向和速度。
一般情况下，水分势差大的地方水分运动较快，水分势差小的地方水分运动较慢。
地形对土壤中水分的分布也有一定的影响，比如山坡上部水分相对较多，容易形成积水，而山坡下部水分较少，容易出现干旱现象。
农田水分运动的基本原理
农田水分运动的基本原理农田水分运动的基本原理是指农田内水分在土壤中的垂直和水平方向上的运动规律。
农田水分运动是水分从高水势向低水势移动的过程，其主要受到土壤物理性质、植被、气候、施肥、灌溉等因素的影响。
一、土壤水分的来源和去向：1. 来源：土壤水分的主要来源是降雨水和灌溉水，其中降雨水是自然降水，而灌溉水是人工进行补给。
在降雨和灌溉时，水分进入土壤，经过一系列过程被土壤储存，形成土壤水分。
2. 去向：土壤中的水分主要有三个去向，即向下渗排出土壤、向上蒸发成为大气中的水蒸气、植物通过根系吸收水分。
二、土壤水分运动的机理：1. 土壤含水率和水势：土壤含水率指单位体积土壤中所含的水分量，其大小决定土壤含水量的多少。
水势是表示水分在土壤中自由运动能力的指标，高水势表示水分自由运动，低水势表示水分受到约束。
2. 土壤水分运动方式：土壤水分运动主要有三种方式，即重力下渗、毛管上升和根系吸收。
重力下渗是指地下水位高于土壤表面时，水分通过重力作用向下运动。
毛管上升是指土壤中细小毛细管的作用，使得水分由低水势区域向高水势区域运动。
根系吸收是指作物根系通过渗透作用和根压效应主动吸收土壤中的水分。
3. 影响土壤水分运动的因素：（1）土壤物理性质：土壤的质地、结构、密实度和通透性等因素对土壤水分的运动具有重要影响。
质地越粘土含量越高的土壤，其通透性较差，水分运动速度较慢。
（2）植被：植物的根系能够破坏土壤结构，增加土壤的通透能力，从而促进水分的运动。
植物的蒸腾作用可以形成较低的水势，在根系附近产生较高的水势，反过来推动土壤水分向植物根系输送。
（3）气候：气候因素，如降雨量、蒸发散和气温等，影响着土壤水分的供应和需求。
大气中的相对湿度、风力和辐射等对土壤水分的蒸发和蒸腾有一定影响。
（4）施肥和排水：适当的施肥可以提供植物生长所需的水分，并通过改变土壤质地、结构和通透性等，影响土壤水分的运动。
而排水系统的设计和经营管理可以调整土壤中的水分含量和水势分布，提高土壤水分运动的效率。
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二、土壤水分含量的表示方法
（一）质量含水量（θm）
θn
=
W1 − W2 W2
×100
（二）容积含水量（ θv）
θV=θn·ρ
（三）相对含水量（%）
土壤相对含水量＝ 土壤含水量 田间持水量
（三）土壤贮水量
1、水深（DW）
n
∑ DW=θV·h 或 Dw,100 = θ1 • h
指标。
在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛管 悬着水。
田间持水量的大小，主要受质地、有机 质含量、结构、松紧状况等的影响。
灌水2－3天后，土壤所能保持的水量。量，也称为土壤全持水量。
• 重力水
– 土壤中超出毛管含水率的水分， 在重力的作用下易排除（根系活 动层）。
水。
从土壤水的能态来分析
土壤 A
砂土 10%
水
土壤 B
流 向 何
粘土
方
15%
嗧
从土壤水的能态来分析
• 土壤水的能量概念：
¾自然界的物体都具有能量，而且普遍的趋势是自发地 由能量高的状态向能量低的状态运动，最终达到能量 平衡。
¾任一物体所具有的能量由动能和势能组成，由于水分 在土壤孔隙中的运移速度很慢，其动能一般可忽略不 计。因此，土壤水分所具有的能量即只考虑势能－用 土水势来表示。 土水势决定了土壤水分的能态和运动！！
膜状水的移动方式：
• 毛管水
9在毛管作用下土壤所能保持的水分，或 在重力作用下，不易排除的水分超出吸 着水的部分
¾上升毛管水（地下水位的影响） ¾悬着毛管水（灌水入渗）
水
沿
毛管作用力范围：
着
0.1-1mm
毛
有明显的毛管作用
0.05-0.1mm
管
毛管作用较强
上
0.05-0.005mm
升
毛管作用最强
一、农田土壤水分存在的基本形式
从土壤水的形态来分析 • 汽态水：存在于土壤孔隙中的水汽，有利于
微生物的活动，数量少，可以忽略。
•吸着水：束缚于土壤表面，不能自由移动 或干土从空气中吸着水汽所保持的水。
吸湿系数
薄膜水：在吸湿水外部，沿土粒表面作极 小的移动。
最大分子持水率
B
C
A
水膜薄的土粒 水膜厚的土粒
– 重力势：由重力引起的水势，其正负与基准线有 关。
– 压力势：为静水压力引起，为正值。地下水位以下 才有压力势
– 渗透势（或溶质势）：由土壤溶液中的溶质所引 起。为负值。
水分子可通过，溶质离子不能通过 在盐碱土壤中，即是土壤很湿，作物任会因缺水而枯萎
或位能
负
正
基准线
水分运动达到稳定，所以各点得总势均为0
土壤水的能态与形态的关系
• 或土水势与土壤含水率之间的关系：
用土壤水分特征曲线表示 或称作PF曲线
• 用土壤水吸力表示土壤水分的方便性 （相同含水率，但土壤不同，土壤水分的
有效性不同）
• 几个关键含水率相应的土水势值：
永久凋萎点:－15bar 田间持水量：--0.3bar
土壤水的有效状态
15
干旱的原因
饱和土壤中水分的能量（水压）
• 水可从土壤中排 20cm
出，说明饱和土
10cm
壤中的水势（或
水压）大于大气
压，其水压或土
排水
水势为正值
非饱和土壤中水分的能量
• 非饱和土壤中水分不能自由排除，但可将自由 水吸取。说明非饱和土壤中的水压小于大气 压，其能量（土水势）为负值或负压，
• 或称为吸力（土水势的绝对值）。
面
(地下水位距地面较深时)
水
降雨或灌溉
与 地
土壤表层逐渐饱和
下
下层土壤含水率增加
水 的
超出田持的水在重力的 作用下向下移动
转
换
降雨停止后土壤水分再 分布
原
理
地 面
降雨或灌水后不同深度土层的湿润过程 （地下水埋深较小时）
水
与
地
下
水
的
转
换
原
理
可使地下水位上升，可能使耕层毛管水增加，
也可能造成渍害
二、旱作物对农田水分状况的要求 （续）
〈0.001mm
毛管作用消失
土粒 地下水位
毛管 上升 水示 意图
毛管悬着水
借助于毛管力保持在上层土壤的毛管 孔隙中的水分，它与来自地下水上升的 毛管水并不相连，好像悬挂在上层土壤 中一样，故称之为毛管悬着水。
悬着毛管水
田间持水量
毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量称 为田间持水量，通常作为灌溉水量定额的最高
• 土壤含水率越低，吸力越大（土水势越低）
土水势的单位：
• 可用压力的单位表示，即： 巴(bar)，千帕(KPa)，兆帕(MPa)
1巴(bar)＝0.987个大气压=10m＝100KPa 1MPa=1000KPa=10(bar)
土水势的构成
• 总水势＝基质势＋渗透势＋重力势＋压力势
– 基质势：由土壤基质的吸附力和毛管力所引起，为 负值。饱和土壤中的基质势为零，即只有非饱和土 壤中才存在。
i =1
i
2、水方（ m3） mm
V方 / 公顷 = 10 D w
V方/亩＝2/3Dw
土壤水的有效性
• 无效水
– 小于最大分子持水率的水分，即汽态水与吸 着水为无效水
– 凋萎系数：当土壤含水率降至吸湿系数的 1.5-2.0倍时，作物吸水很困难，将会凋 萎。此时的含水率称为凋萎系数
• 有效水：介于凋萎系数和田持之间的毛管
第二章 农田水分状况与土壤水分运动
T P＋M E
根区 ± ∆W
D
K
中国农业大学 李光永 黄兴法编
第一节 农田土壤水分状况
• 什么叫农田水分状况： 是指农田地面水、土壤水和地下水数量的多少、 存在的形式及其在时空上的变化。
• 农田水分状况是农田灌排系统规划、设计和管理 的基础
• 农田水利措施的目的： 通过使用各种手段，调节农田水分适应作物耗水 的要求。
0.3- 0.5
土壤水分特征与土壤质地的关系
二、旱作物对农田水分状况的要求
• 特点：
9根系层土壤的含水率要保持适当； 9允许的平均最大(不是适宜)含水率，一般
为根系吸水层土壤的田间持水率，最小含 水率不应低于作物适宜的土壤含水率下限 指标； 9通常地面不允许积水。
地
降雨或灌水后不同深度土层的湿润过程
¾ 地下水位不允许上升至根系吸水层内 ¾ 农田的地面水和地下水必须适时适量地转化为作物
根系吸水层的土壤水分，才能被作物吸收利用。 ¾ 因此地下水位必须维持在根系吸水层以下一定深度
处，此时地下水可通过毛细管作用上升至根系吸收 层，供作物利用。
干旱
• 当植物根部从土壤中吸收的水分来不及 补给叶面蒸腾时，便会使植物体内水分 不断减小，特别是叶片的水分迅速降 低，而影响植物体水分平衡和协调，这 种现象称为干旱