节水灌溉作业

1 利用试验资料建立水分生产函数过程中，敏感指数出现负值的原因是什么，如何解决这类问题。

2 叙述作物水分生产函数性质及主要类型，并写出模型参数的推求过程（以Jensen 函数为例）。

答：作物产量与水分因子之间的数学关系称为作物水分生产函数。 主要类型有：静态模型和动态模型。静态模型主要有两类：作物全生育期水分的数学模型；作物生育阶段水分的数学模型。

Jensen 模型：1i

n a a i m m i

Y ET Y ET =⎛⎫

= ⎪⎝⎭∏λ

推求过程：两边取对数，

1n

a a i i m m i

Y ET In In Y ET λ=⎛⎫

= ⎪⎝⎭∑ 令，,

,;a a i i

i m m i

Y ET Z In X In K Y ET λ

⎛⎫⎛⎫===

⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 得线性公式，1

n

i i i Z K X ==⋅∑

采用最小二乘法，是估算值与实际观测值之间的误差平方和最小，可求得i K 值。

3 叙述作物充分灌溉制度与节水灌溉制度的制定原理与过程，两种灌溉方式的本质区别。

答：充分灌溉制度的确定有三种方法：

⑴总结群众丰产灌水经验确定管该制度。

⑵根据灌溉试验资料确定灌溉制度

⑶按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度

①水量平衡方程

②基本资料的收集。

③播种前的灌水定额的确定

④根据水量平衡图解法拟定灌溉制度

节水灌溉制度是根据水分生产函数，建立数学模型，求解数学模型得到优灌溉制度。

①建立目标函数

②阶段变量

③状态变量

④决策变量

⑤策略

充分灌溉与节水灌溉的本质区别是灌溉水量是否充足，能否满足作物各生育阶段的要求。充分灌溉追求产量最大，节水灌溉追求效益最高。

4 节水灌溉中最优灌溉制度的含义是什么，试述节水灌溉制度优化设计的模型与计算过程。

答：所谓节水灌溉中最优灌溉制度就是在一定的灌溉水量控制条件下，确定灌水次数、灌水日期、灌水定额及土壤水分的最优组合。由每个阶段的灌水决策所组成的最优策略就是农作物的最优灌溉制度。

⑴阶段变量

根据农作物的生长过程，将其全生长期划分为N个生长阶段。可与生育阶段一致，也可不一致。

⑵状态变量

各阶段初可用于分配的灌溉水量i q 及计划湿润层内可供作物利用的

水量i W 。

⑶决策变量

各阶段实际灌水量i d 。

⑷目标函数 1max max i n a

a i m

m i Y ET F Y ET =⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∏λ ⑸约束条件

①决策约束

0d q i i ≤≤

1N i i d Q ==∑ ②土壤含水率约束

wp i f θθθ≤≤ ⑹系统方程

水量分配方程

1i i i q q d +=- 计划湿润层土壤水量平衡方程

1i i i i i i i W W P K d ET S +=+++-- ⑺初始条件

① 第一阶段初土壤可利用水量

()1010wp W H γθθ=-

②第一阶段初可用灌溉水量

1q Q

5 简述节水灌溉的内涵。从灌区角度论述农业节水的主要途径。 答：节水灌溉是作物需水规律及当地供水条件，为了有效地利用将水和灌溉水，获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态环境而采取的多种措施的总称。更确切的提法应当是“高效用水”，节水是相对的概念。不同的水源条件，不同的自然条件和社会经济发展水平，对节水灌溉有不同的要求。

农业节水的主要途径：

①完善节水灌溉技术体系

②加强全民节水灌溉意识

③对作物实施科学的高校节水灌溉

④因地制宜开展节水农业技术

⑤研究推广新型节水灌溉技术

⑥加强管理，提高水资源的有效利用率

6 试述我国北方地区水资源开发利用中存在的主要问题及实施节水灌溉应采取的主要措施

答：主要问题：

⑴地下水超采，导致地下水位下降，引起地面下沉、地表裂缝，造成海水入侵。

⑵水资源利用效率低，浪费严重。

⑶污染严重，生态环境恶化。

⑷水资源管理制度及相关法规不完善。

节水灌溉的主要措施：

⑴降低渠道水量损失

加强渠道管理，包括渠道配套完善、渠道和建筑物的养护、维修。最根本的措施是采取渠道衬砌。

⑵提高用水管理水平

⑶采用节水型灌水方法和技术

讲课内容

第六章地面节水灌溉理论与技术

6.1 地面节水灌溉系统的分类及评价

6.1.1 地面节水灌溉系统的分类

根据地面灌水方法分类：

1.淤灌

2.淹灌

3.畦灌

4.沟灌

5.膜上灌

6.1.2 田间灌溉系统的评价

6.1.2.1 地面灌溉的灌水过程

1. 推进阶段

2. 成池阶段

3. 消退阶段

4. 退水阶段

6.1.2.2 入渗函数中参数的确定

1. 入渗方程

0a Z Kt f t =+

Z ——入渗时间为t 时，单位狗场内的入渗量 0f ——基本入渗率

,K a ——入渗参数

2．水量平衡方程 0001a y z f tx Q t A x Kt x r =++

+σσ 3．入渗参数的确定

6.1.2.3评价灌溉系统性能的指标

1.灌水均匀度u D 1u D =-Δz/z

2.灌水效率a E a E =

根系贮水层内增加的平均水深灌水至田块的平均水深 深层渗漏率DPR

DPR =

深层渗漏的平均水深灌水的平均水深 尾水率TWR

TWR =田块跑水的平均水深灌水的平均水深