渠系水与田间水利用系数常用的测算方法课件.pptx
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1、 一、几个简单定义一、几个简单定义 二、常用测定方法二、常用测定方法 三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例一、几个简单定义一、几个简单定义l渠道水利用系数 一定时期内某一级渠道供给下级和下段渠道水量(或流量)的总和与进入该级渠道首端的总水量(或流量)的比值。通常以渠道表示。 反映某一级渠道的输水效能和工程质量。 一、几个简单定义一、几个简单定义l渠系水利用系数: 末级固定渠道放出的总水量与渠首引进的总水量的比值。通常用渠系表示。 (由干、支、斗、农四级固定渠道组成,毛渠属田间工程) 它反映各级固定渠道的输水损失情况,是衡量渠道系统的输水效能、它反映各级固定渠道的输水损失情况,是
2、衡量渠道系统的输水效能、工程质量和管理水平的指标。采用防止渠道渗漏和加强管理的措施,工程质量和管理水平的指标。采用防止渠道渗漏和加强管理的措施,可有效地提高渠系水利用系数。可有效地提高渠系水利用系数。 渠系=渠干渠支渠斗渠农 式中干、支分别表示干、支渠的渠道水利用系数。l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。)(田间:此处指田间渠系,由毛渠、灌水沟、畦等组成)通常以田表示。l它是衡量田间工程质量和灌水技术水平的指标。l田间水利用系数的大小主要受深层渗漏和跑水的影响,降低深层渗漏损失和控制跑水发生能显著提高田间水利用系数。深层渗漏和跑水损失的大小又和灌溉系统(灌
3、溉方法、灌溉系统设计、施工、安装)、管理系统(灌溉计划编制、灌溉系统的维修与保护)、土壤特性(入渗特性、空间变异性)、气象条件、作物种类、间距和密度、地形(沟畦规格、地面坡度)等因素密切相关 一、几个简单定义一、几个简单定义一、几个简单定义一、几个简单定义l灌溉水利用系数: 灌入田间的水量(或流量)与渠道引入总水量(或流量)的比值。 水=系田 灌溉水利用系数是指某一时期灌入田间可被作物利用的水量与水源地灌溉取水总量的比值表示。它反映全灌区渠系输水和田间用水状况,是衡量从水源取水到田间作物吸收利用过程中灌溉水利用程度的一个重要指标,能综合反映灌区灌溉工程状况、用水管理水平、灌溉技术水平。 二、常
4、用测定方法二、常用测定方法渠道(系)水利用系数测定方法渠道(系)水利用系数测定方法l动水测定法。根据渠道沿线的水文地质条件,选择有代表性的渠段,中间无支流,观测上、下游两个断面同一时段的流量其差值即为损失水量。在选择典型渠段时,其长度应满足以下要求:1)流量小于lm3/s时,渠道长不小于1km;2)流量为110m3/s时,渠道长不小于3km;3)流量为1030m3/s时,渠道长不小于5km;4)流量大于30m3/s时,渠道长不小于10km。 二、常用测定方法二、常用测定方法静水测定法:选择一段具有代表性的渠段,长度为50100m,两端堵死,渠道中间设置水位标志,然后向渠中充水,观测该渠段内水位
5、下降过程,根据水位的变化可计算出损失水量和渠系水利用系数。 二、常用测定方法二、常用测定方法美国灌溉手册认为灌溉后储存在土壤根系吸水层中的水量即为有效耗水量:reqlqavglqreqlqavgreqtZ Z ZZ Z Z ZZ当当式中:Zreq是田间净灌溉需水深度(mm);Zavg是田间平均灌水深度(mm);Zlq是入渗量最小的1/4田块内的平均入渗水深(mm)。l(1)实际灌水量大大高于净灌溉需水量的条件下,田间水利用系数可由净灌溉需水量与实际灌水量的比求得。净灌溉需水量由下式计算:Zreq=(Fc-b)Dw 式中: Zreq表示净灌溉需水量(mm); Fc是根层土壤平均田间持水量(%);
6、b是灌前根层土壤平均体积含水量(%);Dw是计划湿润层深度(mm)。 l(2) 直接由储存在作物根系吸水层中的平均入渗水深Zsto计算, Zsto可根据灌前和灌后根层土壤平均含水量的变化求得:Zsto=(a-b)r 式中: Zsto表示根层储水量的变量(mm);a是灌后根层土壤平均体积含水量(%);b是灌前根区土壤平均体积含水量(%);r是根层深度(mm)。 二、常用测定方法二、常用测定方法 二、常用测定方法二、常用测定方法l选择有代表性的地块,通过测定灌水前后(13 d内)土壤含水量的变化,计算出净灌水定额,按下式算出田间水利用系数。 t=10() 式中:、分别为灌水前后计划湿润层的土壤含水
7、率(以干土重的百分数表示);为土的干容重(t/m3);H为计划湿润深度(m),其它符号意义同前。 二、常用测定方法二、常用测定方法 根据自然条件、作物种类的不同,选择典型灌溉地块,测定每次灌水时,渠道末端引进的水量和作物净灌水定额以及实灌面积,用下式计算每次灌水的田间水利用系数: 式中:i不同作物的净灌水定额;Ai不同作物的实灌面积;作物种植种类;Wm末级固定渠道进入各个田间的总水量。其余符号意义同前。求出每次灌水的田间水利用系数后,可用下式求得灌区该年的田间水利用系数:二、常用测定方法二、常用测定方法n1imiit/wAm式中:ty全年的田间水利用系数;ti某次灌水的田间水利用系数;mi某次
8、灌水渠道末端进入田间的总引水量;全年灌溉次数。 上述方法实质上就是节水灌溉规范推荐的计算法:t=mA/W 二、常用测定方法二、常用测定方法n1imin1imitityw/w 二、常用测定方法二、常用测定方法l生育期内的灌溉定额M2可用下式计算:M2=EP0W=E-P0-(W0-W+K) 式中:E作物需水量;P0作物生育期内的有效降雨量;W生育期内作物自土壤中获得的水量;W0播种前Hmax土层中的原始储水量;Wm作物生育期末Hmax土层中的储水量;K作物在全生育期内所利用的地下水量。淹灌水稻田的总灌溉定额可用下式表示:M=M1+M2+M3 l式中:M1泡田期的灌溉用水量(泡田定额);M2生育期的
9、灌溉定额;M3考虑降低水温所需的换水量。M1、M2、M3的测定和计算方法可参照有关专业书籍。二、常用测定方法二、常用测定方法通过测定渠首末端进入田间的年度总水量,各种作物的实灌面积,即可用下式计算该年度的田间水利用系数:t年度的田间水利用系数;Mi某种作物的总灌溉定额;Ai某种作物的实灌面积;Wj第j条末级固定渠道进入田间的年度总水量;年度种植作物的数目;k区域内末级固定渠道的总数目。 二、常用测定方法二、常用测定方法n1ik1jjiitw/Am 大量的灌溉试验资料表明,旱作物的需水量与产量存在一定的关系,可用下式表示:E=CY 式中:E作物需水量;Y作物产量;C、统计参数。在一个相对较小的区
10、域范围内,由于自然条件,特别是气象条件变化很小,因此,在同一水平年且年内气象因素基本相同,同一种作物在灌区内的E、C、基本相同。据此,可以通过灌溉试验寻求出当年度该种作物总灌溉定额M与产量Y的关系,即灌溉水生产率K,可用下式表示:K=Y/M 确定了不同作物的K值后,则可根据各种作物的总产量推求出该年度的净灌溉用水总量,然后用净灌溉用水总量除以末级固定渠道进入田间的总水量即可求出某一水平年的田间水利用系数。二、常用测定方法二、常用测定方法所谓的传统方法:l测定工作量很大 l测试条件要求严格,难以保证 l要求掌握测试技术的人员较多 l灌溉水利用系数的代表性较差 二、常用测定方法二、常用测定方法二、
11、常用测定方法二、常用测定方法 首尾测算分析法是指直接测量统计灌区从水源引入(取用)的毛灌溉用水总量,并通过观测得到田间实际净灌溉用水总量,田间实际净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值即为灌溉水利用率(),计算公式如下:二、常用测定方法二、常用测定方法式中:式中: 为灌溉水利用率,;为灌溉水利用率,; 为净灌溉用水总为净灌溉用水总量,量,m3m3; 为毛灌溉用水总量,为毛灌溉用水总量,m3.m3.为了能够反映灌区灌溉水利用状况的整体为了能够反映灌区灌溉水利用状况的整体情况,一般以年作为计算时段。情况,一般以年作为计算时段。 w Wj Wa 通过统计某年灌区的灌溉用水总量、通过统计某年灌区的灌溉用
12、水总量、各种作物的实灌面积,根据典型调查各种作物的实灌面积,根据典型调查与观测、计算分析确定各种作物的实与观测、计算分析确定各种作物的实际净灌溉定额,即可用下式计算灌区际净灌溉定额,即可用下式计算灌区该年度的灌溉水利用率该年度的灌溉水利用率 :二、常用测定方法二、常用测定方法 w二、常用测定方法二、常用测定方法式中式中: : 为灌区第为灌区第 种作物净灌溉用水量,种作物净灌溉用水量,mmmm; 为灌为灌区第区第 种作物实灌面积,亩;种作物实灌面积,亩; 为灌区作物种类总数;为灌区作物种类总数; 为灌区全年毛灌溉用水总量,为灌区全年毛灌溉用水总量,m m3 3。iM %WAM.aNiiiw100
13、66701注意:注意:计算时段以日历年为准,计算时段以日历年为准,0.6670.667为单位为单位换算系数,若亩均净灌溉用水量换算系数,若亩均净灌溉用水量 用用m m3 3/ /亩,则不需要单位换算。亩,则不需要单位换算。 iM iA N Wa iM i i二、常用测定方法二、常用测定方法 毛灌溉用水总量毛灌溉用水总量 是指灌区全年是指灌区全年用于农田灌溉的从水源地引入(取用)用于农田灌溉的从水源地引入(取用)的总水量,其等于从水源地取水总量扣的总水量,其等于从水源地取水总量扣除由于工程保护、防洪除险等需要的渠除由于工程保护、防洪除险等需要的渠道(管路)弃水量。当农田灌溉输水与道(管路)弃水量
14、。当农田灌溉输水与城市、工业或农村生活供水使用同一渠城市、工业或农村生活供水使用同一渠道或管路时,还应扣除相应的城市、工道或管路时,还应扣除相应的城市、工业或农村生活供水量。业或农村生活供水量。 Wa毛灌溉用水总量:毛灌溉用水总量:二、常用测定方法二、常用测定方法 毛灌溉用水总量是根据灌区从水源地实际取水测量值统计取得,而非其它如计收水费等目的收费计量水量数值。 当灌区内结合塘堰坝或其它供水水源灌溉时,需要对灌区毛灌溉用水总量进行修正。二、常用测定方法二、常用测定方法 不同灌区种植结构、灌溉水源、灌溉方式等不同灌区种植结构、灌溉水源、灌溉方式等均有不同,净灌溉用水量测算方法也会有所差均有不同,
15、净灌溉用水量测算方法也会有所差异。异。 如果灌区范围较大,不同区域气候气象条件、如果灌区范围较大,不同区域气候气象条件、灌溉用水实际情况差异明显,则应在灌区内分灌溉用水实际情况差异明显,则应在灌区内分区域进行典型分析测算,再以分区结果为依据区域进行典型分析测算,再以分区结果为依据汇总分析整个灌区净灌溉用水量。汇总分析整个灌区净灌溉用水量。 净灌溉用水量:净灌溉用水量: 测算原则:(1 1)若样点灌区有)若样点灌区有20052005年各类种植作年各类种植作物的净灌溉用水量的试验观测或统计物的净灌溉用水量的试验观测或统计资料,则可直接采用进行净灌溉用水资料,则可直接采用进行净灌溉用水量的计算。量的
16、计算。旱作灌区充分灌溉旱作灌区充分灌溉三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例(2 2)若样点灌区缺乏)若样点灌区缺乏20052005年各类种植作物年各类种植作物的净灌溉用水量的试验观测或统计资料,可的净灌溉用水量的试验观测或统计资料,可依据依据20052005年的水文气象资料,通过计算分析年的水文气象资料,通过计算分析得出各类作物的净灌溉定额和灌溉制度,并得出各类作物的净灌溉定额和灌溉制度,并对当年实际灌溉情况进行调查,根据调查结对当年实际灌溉情况进行调查,根据调查结果对净灌溉定额进行适当调整,以此为依据果对净灌溉定额进行适当调整,以此为依据测算实际净灌溉用水量(在充分灌溉条件下
17、,测算实际净灌溉用水量(在充分灌溉条件下,作物实际净灌溉用水量应能达到净灌溉定作物实际净灌溉用水量应能达到净灌溉定额)。额)。三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例 某灌区以旱作为主,灌区主要作物包括春小麦、某灌区以旱作为主,灌区主要作物包括春小麦、春玉米、棉花三种,春玉米、棉花三种,20052005年实灌面积分别为年实灌面积分别为2121、1515和和5 5万亩。该年度灌区降雨和水源来水情况接近万亩。该年度灌区降雨和水源来水情况接近一般年份。经过分析计算,一般年份。经过分析计算,20052005年灌区各种作物年灌区各种作物全生育期的净灌溉定额分别为全生育期的净灌溉定额分别为37
18、2mm372mm、532mm532mm和和547mm547mm。经过统计,已知。经过统计,已知20052005年灌区的毛灌溉用水年灌区的毛灌溉用水总量为总量为2.532.53亿亿m m3 3,试计算灌区,试计算灌区20052005年的灌溉水利年的灌溉水利用率。用率。三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例 计算过程: 在充分灌溉的情况下,作物净灌溉定额即作为作物净灌溉用水量,因此先通过作物的实灌面积和作物的净灌溉定额的乘积计算灌区净灌溉用水总量,计算过程如下表所示。 三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例计算得灌区净灌溉用水总量为12351万m3。 表表 2 灌区灌区
19、 2005 年年净灌溉用水净灌溉用水总量总量计算表计算表 作物种类 实灌面积(万亩) 净灌溉定额(mm) 净灌溉用水总量(万 m3) 春小麦 21 372 5208 春玉米 15 532 5320 棉花 5 547 1823 合计 41 12351 三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例根据首尾法的测算原则,灌区2005年的灌溉水利用率计算结果为: 10.667()/100%0.667(37221532 155475)/25300 100%(520853201823)/25300 100%12351/25300 100%49%NaiiaiM AW三、首尾测算分析法计算示例三、首尾
20、测算分析法计算示例旱作非充分灌溉分为两种情况:旱作非充分灌溉分为两种情况:1 1、在每次灌水期间都达不到作物的净、在每次灌水期间都达不到作物的净灌水定额;灌水定额;2 2、灌水次数不足,仅能保证个别生育、灌水次数不足,仅能保证个别生育期的充分灌溉。期的充分灌溉。非充分灌溉非充分灌溉三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例测算原则:测算原则: 应对作物灌水情况进行典型调查,有条件应对作物灌水情况进行典型调查,有条件的灌区可以对各次灌水进行实测,估算进入的灌区可以对各次灌水进行实测,估算进入田间的实际灌水量,并与根据气象资料计算田间的实际灌水量,并与根据气象资料计算的净灌水定额和灌溉制
21、度进行比较,依此确的净灌水定额和灌溉制度进行比较,依此确定作物的净灌水定额和净灌溉定额。定作物的净灌水定额和净灌溉定额。三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例1 1、当进入田间的实际亩均灌水量小于分析、当进入田间的实际亩均灌水量小于分析计算的净灌溉定额时,认为进入田间的实际计算的净灌溉定额时,认为进入田间的实际灌水量就是净灌溉用水量,可对作物不同生灌水量就是净灌溉用水量,可对作物不同生育期的实际灌水次数进行典型样点调查,统育期的实际灌水次数进行典型样点调查,统计得到相应生育期的净灌溉用水量。若无观计得到相应生育期的净灌溉用水量。若无观测条件,则可用作物净灌溉定额乘以折减系测条件,
22、则可用作物净灌溉定额乘以折减系数,计算得出非充分灌溉时的亩均净灌溉用数,计算得出非充分灌溉时的亩均净灌溉用水量。折减系数根据各地实际灌水情况或非水量。折减系数根据各地实际灌水情况或非充分灌溉资料,由专家经验确定。充分灌溉资料,由专家经验确定。三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例2 2、当进入田间的实际亩均灌水量大于、当进入田间的实际亩均灌水量大于计算的净灌水定额时,以计算的净灌计算的净灌水定额时,以计算的净灌水定额作为实际净灌水定额,调查相水定额作为实际净灌水定额,调查相应作物生育阶段实际灌水次数,据此应作物生育阶段实际灌水次数,据此计算作物的亩均净灌溉用水量。计算作物的亩均净
23、灌溉用水量。 三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例非充分灌溉第一种情况计算示例:非充分灌溉第一种情况计算示例: 某灌区以旱作为主,灌区主要作物包括春小麦、某灌区以旱作为主,灌区主要作物包括春小麦、春玉米、棉花三种,春玉米、棉花三种,20052005年各作物的实灌面积分别年各作物的实灌面积分别为为2121、1515和和5 5万亩。经过统计,已知万亩。经过统计,已知20052005年灌区的年灌区的毛灌溉用水量为毛灌溉用水量为2.1542.154亿亿m m3 3。调查研究表明,由于该。调查研究表明,由于该灌区农业用水缺乏,灌溉方式采用非充分灌溉进行,灌区农业用水缺乏,灌溉方式采用非充
24、分灌溉进行,即基本上在作物不同的生育期都给予灌溉,但是每即基本上在作物不同的生育期都给予灌溉,但是每次的灌溉水量都小于充分灌溉的灌水定额。次的灌溉水量都小于充分灌溉的灌水定额。 三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例假设经过对灌区典型田块进行田间灌溉试验观测,得出2005年灌区各种作物的各次田间实际灌溉水量都小于计算的作物需水量,得到三种作物全生育期的灌溉水量分别为316mm、467mm和479m。试算灌区2005年的灌溉水利用率。三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例计算过程: 将观测的各次实际田间灌水量和计算的净灌水定额进行比较,若每次实际的田间灌水量均小于计算
25、的相应时段的净灌水定额,在这种灌溉情况下,认为田间水利用系数为1,进入田间的水量全部被作物利用,非充分灌溉水量即为净灌溉用水量。根据作物实灌面积和相应的净灌溉用水量计算灌区的净灌溉用水总量,计算过程如下表所示。三、首尾测算分析法计算示例三、首尾测算分析法计算示例计算得灌溉净灌溉用水总量为10691万m3。 表表 4 灌区灌区 2005 年净灌溉年净灌溉用用水总量水总量计算表计算表 作物种类 实灌面积(万亩) 净灌溉水量(mm/亩) 净灌溉用水总量(万 m3) 春小麦 21 316 4424 春玉米 15 467 4670 棉花 5 479 1597 合计 41 10691 三、首尾测算分析法计
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