【導(dǎo)讀】第109位，現(xiàn)已被列為世界上13個(gè)嚴(yán)重貧水國(guó)家之一。農(nóng)業(yè)作為用水大戶，我國(guó)在。農(nóng)業(yè)水資源利用中，一方面資源短缺，另一方面，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象又十分嚴(yán)重。源供需矛盾將日益嚴(yán)重。因此，通過工程手段和管理手段解決農(nóng)業(yè)水資源緊缺問題更。發(fā)展節(jié)水灌溉與己成為現(xiàn)代節(jié)水型農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)緊要任務(wù)，是解決水資。源危機(jī)的有效途徑，是當(dāng)今建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的重要組成部分。加快節(jié)水灌溉科技知識(shí)。學(xué)校走向社會(huì)，適應(yīng)社會(huì)技術(shù)工作的重要一步。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下。獨(dú)立完成規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真對(duì)待，以鍛煉和提高自已在這方面的能力。計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；結(jié)論、參考文獻(xiàn)、附錄等）；政村，灌區(qū)總?cè)丝谌f人，其中農(nóng)業(yè)人口萬人?？?，排水條件良好，是禹州市主要的高效農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)之一。

　　

【正文】 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 3 灌區(qū)灌溉制度設(shè)計(jì) 農(nóng)作物的灌溉制度是指作物播種前（或水稻插秧前）及全生育期內(nèi)的灌水次數(shù)，每次灌水的灌水日期、灌水定額以及灌溉定額 。 它是灌區(qū)規(guī)劃及管理的重要依據(jù)。 作物灌溉制度隨作物種類、品種、自然條件及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的不同而變化。因此，在確定作物灌溉制度時(shí)，必須結(jié)合地區(qū)與農(nóng)時(shí)的具體情況進(jìn)行具體分析。本設(shè)計(jì)按水量平衡原理 并結(jié)合群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn) 分析制定作物灌溉制度，主要制定典型作物小麥、棉花、玉米、谷子的灌溉制度。 作物布局設(shè)計(jì) 灌 區(qū)主要農(nóng)作物以小麥為主，小麥種植面積約占耕地面積的 70％，早秋作物有旱谷，約占耕地面積的 20％，晚秋作物有晚玉米、棉花等，約占耕地面積的 80％，復(fù)種指數(shù)為 。各種作物的播種面積見表 11。 灌溉保證率的選擇 灌溉設(shè)計(jì)保證率是作物灌溉制度確定的前提，它指灌區(qū)灌溉用水量在多年期間能夠得到充分滿足的機(jī)率。因?yàn)楦鞯氐慕涤曩Y料很多，需要選擇一個(gè)達(dá)到某一灌溉保證率 的年份（即典型年），利用其降雨資料制定灌溉制度。而且，它的選定，直接影響著工程建筑物的規(guī)模（如壩高、庫(kù)容、渠系建筑物的尺寸、抽水站裝機(jī)容量）或 灌溉面積的大小。 灌溉設(shè)計(jì)保證率可用下式計(jì)算： %1001??? nmP （ 31） 式中： P ——灌溉設(shè)計(jì)保證率， %； m ——水源供給灌溉用水的數(shù)量大于或等于灌溉用水量的年份，年； n ——計(jì)算系列的總年份，年。 本設(shè)計(jì)取灌溉設(shè)計(jì)保 證率是 75%，表示平均在 100 年中可能有 75 年滿足設(shè)計(jì)灌水要求，即有 75 年水源供給灌溉用水的數(shù)量大于或等于灌溉用水量。 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 根據(jù) 1971~1980 年系列降水量資料，按式（ 31）計(jì)算，保證率為 75%的年份為 1979年。因此，確定 1979 年為典型年。 灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)就是在這個(gè)保證率前提下，依據(jù)典型年所擁有的基本資料逐步展開。 表 31 灌溉設(shè)計(jì)保證率標(biāo)準(zhǔn)參考值 灌水方法 地區(qū) 作物種類 灌溉設(shè)計(jì)保證率（ %） 地 面 灌 溉 干旱地區(qū)或水資 源緊缺地區(qū) 以旱作為主 50~75 以水稻為主 70~80 半干旱、半濕潤(rùn)地區(qū)或水資 源不穩(wěn)定地區(qū) 以旱作為主 70~80 以水稻為主 75~80 濕潤(rùn)地區(qū)或水資源豐富地區(qū) 以旱作為主 75~80 以水稻為主 80~95 噴灌、微灌 各類地區(qū) 各類作物 85~95 作物需水量的計(jì)算 作物需水量的計(jì)算是作物灌溉制度制定的前提，只有知道作物個(gè)生育期的耗水量（需水量），再結(jié)合降雨資料，才能制定出詳細(xì)合理的灌溉制度。 作物需水量的確定是灌排工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理的基本依據(jù)，它是指生長(zhǎng)在大面積上的無病蟲害作物，在最佳水、肥等土壤條件和生長(zhǎng)環(huán) 境中，取得高產(chǎn)潛力所需滿足的植株蒸騰和棵間蒸發(fā)之和，又稱作物蒸發(fā)蒸騰量或騰發(fā)量。 作物需水量的大小與氣象條件（溫度、日照、濕度、風(fēng)速）、土壤含水狀況、作物種類及其生長(zhǎng)發(fā)育階段、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、灌溉排水措施等有關(guān)，而且各因素對(duì)需水量的影響相互聯(lián)系，錯(cuò)綜復(fù)雜。 因項(xiàng)目區(qū)資料有限，本設(shè)計(jì)參照陳玉民等所編的《中國(guó)主要農(nóng)作物需水量與灌溉》選取與灌區(qū)自然條件較接近地區(qū)的作物需水量，作為本區(qū)作物需水量。各作物各生育期的需水量見表 32,33,34,35。 表 32 冬小麥各生育期的需水量 （ mm） 生育期 播種 ~越冬 越冬 ~返青 返青 ~拔節(jié) 拔節(jié) ~抽穗 抽穗 ~成熟 全期 需水量 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 表 33 棉花各生育期需水量 （ mm） 生育期 苗期 蕾期 花鈴期 絮期 全期 階段需水量 模系數(shù) 日需水量 表 34 玉米各生育期需水量 (mm) 生育期 播種 ~出苗 出苗 ~拔節(jié) 拔節(jié) ~抽雄 抽雄 ~灌漿 灌漿 ~成熟 全生育期 需水量 日需水量 表 35 谷子各生育期需水量 (mm) 生育期 播種～拔節(jié) 拔節(jié)～抽穗 抽穗～灌漿 灌漿～收獲 全期 需水量 模系數(shù) 日需水量 作物灌溉制度的制定 灌溉制度制定的方法 作物的灌溉制度隨作物種類、品種、自然條件及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的不同而變化。因此，在制定作物灌溉制度時(shí)，必須結(jié)合地區(qū)與農(nóng)時(shí)的具體情況進(jìn)行具體分析。在灌區(qū)規(guī)劃、設(shè)計(jì)或管理中，常采用以下三種方法來制定灌溉制度。 （ 1）根據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)，確定作物灌溉制度。在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)作物生長(zhǎng)的特點(diǎn)，廣大勞動(dòng)人民已積累了適時(shí)適量的進(jìn)行灌水和奪取作物高產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)。 （ 2）根據(jù)灌溉試驗(yàn)資料制定灌溉制度。我國(guó)各地的灌溉試驗(yàn)站以從事多年灌 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 溉試驗(yàn)工作，積累了一大批相 關(guān)的觀測(cè)試驗(yàn)資料，為我們制定灌溉制度提供了重要的依據(jù)。 （ 3）按水量平衡原理分析制定作物的灌溉制度。在用此原理分析制定灌溉制度時(shí)，一定要參考群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn)和田間試驗(yàn)資料，這樣制定的灌水制度才是比較完善的。 本設(shè)計(jì)按水量平衡原理 并結(jié)合群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗(yàn) 分析制定作物灌溉制度 。 灌溉制度的制定 本設(shè)計(jì)采用旱作物水量平衡方程來制定 作物 的灌溉制度 ，尋找并計(jì)算水量平衡方程式中的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而推求灌水量。 旱作物 依靠其主要根系從土壤中吸取水分，滿足其正常生長(zhǎng)發(fā)育需要。因此水量平衡主要分析其主要根系吸水層的儲(chǔ)水 量變化范圍是否適合作物生長(zhǎng)要求，所以 旱作物 灌溉要以主要根系吸水層作為灌溉時(shí)計(jì)劃濕潤(rùn)的深度，并使計(jì)劃濕潤(rùn)層 的土壤水分變化保持在土壤允許最大與允許最小儲(chǔ)水量范圍之間，使土壤的水、氣、熱狀態(tài)適合作物生長(zhǎng)。 所以，時(shí)段 計(jì) 劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量、有效降雨量、計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量以及計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)允許的上限、下限貯水量是本設(shè)計(jì)重點(diǎn)討論的 4 個(gè)部分。 小麥播前灌水定額的確定 播前灌水的目的在于保證作物種子發(fā)芽和出苗所必須的土壤含水量或儲(chǔ)水于土壤中以供作物生 育后期之用。播前灌水定額可按下式計(jì)算： AHM )(667 0m a x1 ?? ?? （ 32） 式中： 1M ——播前灌水定額， 3m/畝； H ——土壤計(jì)劃層深度 m ，本設(shè)計(jì)取 ； max? ——允許最大的含水率，以占孔隙率的 %計(jì)， max? =?田 =50%； 0? ——H 土層內(nèi)的平均含水率，占孔隙率 %，本設(shè)計(jì) 0 m ax = 70 % = 35 %?? ； A——土壤孔隙 率，占土體 %， A =40%。 經(jīng)計(jì)算， 1M = m3/畝 = m3/hm2=。 取 50mm。 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 生育期灌溉制度的制定 （ 1）水量平衡方程 在旱作物整個(gè)生育期中任何一個(gè)時(shí)段 t，土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層 H 內(nèi)儲(chǔ)水量的變化可用水量平衡方程式表示： ETMKPWWW Tt ?????? 00 （ 33） 式中： 0W 、 tW ——分別為時(shí)段初和任一時(shí)間 t 時(shí)的土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)的儲(chǔ)水量，mm； TW ——由于計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量， mm； 0P——計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)保存的有效雨量， mm； K——t 時(shí)段內(nèi)的地下水補(bǔ)給量， mm。本設(shè)計(jì)不予考慮； M——t 時(shí)段內(nèi)的灌溉水量， mm； ET ——t 時(shí)段內(nèi)的作物田間需水量， mm。本設(shè)計(jì)不考慮滲漏， ET 即冬小麥的需水量。 （ 2）相關(guān)參數(shù)的確定 ① 時(shí)段初劃濕潤(rùn)層內(nèi)的貯水量 0W 時(shí)段初劃濕潤(rùn)層內(nèi)的貯水量 0W 取 80% maxW ，故 0W =80%? 400? 50%? 40%=64mm。 ② 計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量 TW 在作物生育期內(nèi)，計(jì)劃濕潤(rùn)層是變化的，由于它的增加，可以利用深層 土壤原有的儲(chǔ)水量 TW ,可按下式計(jì)算： ?AHHWT )(667 12 ?? (34) 式中： 1H ——時(shí)段初計(jì)劃濕潤(rùn)層深度， m； 2H ——時(shí)段末劃濕潤(rùn)層深度， m； TW ——計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量， m3 /畝； A——土壤孔隙率，占土體 %， A =40%； 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ?—— 12 HH? 深度土層內(nèi)的平均含水率，取 90% 田? =45%。 冬小麥各生育期土壤的計(jì)劃濕潤(rùn)層深度依據(jù) 《灌溉排水工程學(xué)》第 39 頁(yè)表 113，具體數(shù)據(jù)見表 36。 表 36 冬小麥各生育期土壤的計(jì)劃濕潤(rùn)層深度 生育期 計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（ cm） 幼苗期 30~40 分蘗期 40~50 拔節(jié) 期 50~60 抽穗 期 60~80 灌漿期 60~100 ③ 有效降雨 0P 降雨有一部分會(huì)隨著地面徑流而損失，剩下的入滲到土壤中，有效降雨可用下式入滲系數(shù)法來計(jì)算： PP ??0 (35) 式中： P ——降雨量， mm； 0P——有效降雨量， mm； ?——降雨入滲系數(shù)；其值與一次降雨量及雨型、雨前地下水埋深、前期降雨、降雨延時(shí)、土壤性質(zhì)、地面覆蓋、田間工程情況及地形等因素有關(guān)。一般認(rèn)為一次降雨量小于 5mm 時(shí)， ? 為 0；一次降雨量在 5~50mm 時(shí)， ? 約為 ~，本設(shè)計(jì)取 ；一次降雨量大于 50mm時(shí)， ? 約為 ~，本設(shè)計(jì)取 。 冬小麥生育期為 10 月 10 日至 5 月 25 日，其有效降雨量見表 37。 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 表 37 冬小麥各生育期的有效降雨量 日期 降雨量 P(mm) 入滲系數(shù) 有效降雨量 P0（ mm） 12 月 8 日 5． 00 12 月 15 日 1 月 28 日 1 月 30 日 2 月 21 日 2 月 22 日 3 月 22 日 3 月 29 日 3 月 31 日 4 月 6 日 4 月 7 日 4 月 18 日 4 月 25 日 5 月 11 日 5 月 14 日 11． 4 注：表中數(shù)據(jù)為全生育期內(nèi)各天的有效降雨量，有效降雨為零時(shí)數(shù)據(jù)略。 ④ 時(shí)段 t 內(nèi)的灌溉水量 M 若階段末計(jì)劃層內(nèi)貯水量小于計(jì)劃層內(nèi)允許貯水量下限，則需 灌水；若階段末計(jì)劃層內(nèi)貯水量大于計(jì)劃層內(nèi)允許貯水量上限，則需排水。 冬小麥各個(gè)生育期有不同的計(jì)劃濕潤(rùn)層，因此在各生育期計(jì)劃層內(nèi)所允許的上、下限貯水量也不同。為了使作物正常生長(zhǎng)，土壤含水率應(yīng)控制在土壤允許最大及最小含水率之間，土壤允許最大含水率 max? 本通常以不致造成深層滲漏為原則，所以采用田?? ?max ， 田? 為土壤田間持水率，本設(shè)計(jì)取 50%。 土壤允許最小含水率 min? 應(yīng)大于凋萎系數(shù)，本設(shè)計(jì)取 60% max? 計(jì)劃層內(nèi)所允許的上、下限貯水量可用下式計(jì)算： ma xma x 667 ?AHW ? （ 36） mi nmi n 667 ?AHW ? （ 37） 式中： maxW ——計(jì)劃層計(jì)劃層內(nèi)所允許的上限貯水量， m3/畝； 華北水利水電學(xué)院 2021 年本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16