灌溉用水量计算,让人头痛的难题

2023-07-19 11:30 Irripro
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科学计算灌溉用水量成为了农业灌溉工程设计中必不可少的一环。如何科学计算灌溉用水量是个让人头痛的难题。在灌溉系统的建设和运行管理中,设计规划阶段和运行管理阶段对灌溉用水量的要求和计算方法有所不同。这是因为两个阶段考虑的角度不同,所依据的计算标准不同。图是在设计阶段需要考虑采用的计算公式及所来自的标准规范

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在设计规划阶段,灌溉用水量的计算是基于项目所在地的最不利的灌溉方式、作物生育期最大耗水量、最不利的气象条件(长期没有降雨,即假定降水量=0)等因素进行设计计算的。首先需要确定作物的生长季节和生长期内的最大灌溉需求量,最不利的气象条件是作物在夏天时的需水量,在多种作物轮作时,选择夏天种植的需水最大的作物的耗水量最后,根据灌溉系统的设计参数,如灌溉方式、灌溉效率等,计算出灌溉用水量。

在规划设计阶段,选择哪个作物生长的时期作为设计的依据,正确的选择应当是作物需水量最大时的生长期的耗水量是作物设计需水量,微灌工程设计规范,GB/T 50485-2020 微灌工程技术标准直接给出了针对作物的设计耗水量,见表1 设计耗水强度(mm/d)设计作物需水量只用于计算设计灌水周期。

表1 设计耗水强度(mm/d)

     

滴灌

微喷灌

   

滴灌

微喷灌

葡萄、树、瓜类

3~7

4~8

蔬菜(露地)

4~7

5~8

粮、棉、油等植物

4~7


冷季型草


5~8

蔬菜(保护地)

2~4


暖季型草


3~5

这是因为对于灌溉方式对应的作物来说,无需过多考虑生育期和天气变化,在设计阶段也许这些要求都是不可完成的任务。常规的灌溉用水量,也就是一次灌溉的用水量,即设计灌水定额(灌水定额是指一次灌水的水层深度或一次灌水单位面积水量)。

一次最大灌水量:md= 0.1zp/η(βmax-βmin

式中:β’max体积比计算的适宜土壤含水率上限(%);

β’min体积比计算的适宜土壤含水率下限(%;

η—灌溉水利用系数。不同的灌水方式,灌溉利用系数不一样,一般地,滴灌:η=0.9;喷灌:η=0.85 。

βmax=95%田间持水量, βmin=70%田间持水量。

设计阶段计算灌水周期可按照喷灌技术标准GB/T 50085-2007,公式4.3.4。灌水周期和灌水次数应根据当地试验资料确定。缺少试验资料时灌水次数可根据设计代表年,按水量平衡原理拟定的灌溉制度确定;灌水周期可按下式计算:

T=md/ETa

式中 T—设计灌水周期,计算值取整(d);

ETa 作物设计耗水强度,从上表中选取或取设计代表年灌水高峰期平均值(mm/d);

md设计灌水定额(mm)

常见的灌溉用水量计算公式:

I=ETc + W- P

其中,I为灌溉水量,单位为mmETc设计耗水强度,单位为mm/dP表示降水量,单位为mmW表示土壤中的土壤水分缺失量单位为mm公式常见用于灌溉系统设计时的灌溉用水量计算。计算的思路是灌溉水量只需要满足补充作物的耗水量就行了。

而在运行管理阶段,灌溉用水量的计算则是基于灌溉系统每天的,实际的灌溉需求和供水情况进行的。在灌溉系统运行开始前(开机灌水前),需要根据作物的生长情况、气象条件等因素,确定灌溉需求量。再根据土壤目前的含水量和上次灌水到此次确定灌水前的净降水量,计算此次灌水需要补充作物从上次灌水到此次灌水已经消耗掉的水分,考虑利用土壤储存部分水量,即考虑设计灌水周期,这个计算的值是:灌溉用水量=作物耗水量-(净降水量+土壤可补充的水量)。

土壤可补充的水量=田间持水量-当前土壤含水量。

在不考虑灌水周期时,这个计算就是:灌溉用水量=作物耗水量-净降水量。

在灌溉过程中,需要监测土壤含水量和作物生长情况,及时调整灌溉量,确保作物得到足够的水分。同时,还需要根据实际情况,每天都计算调整灌溉时间或灌溉水量,以达到最佳的灌溉效果。

总之,在灌溉系统的设计和运行管理中,理解并合理计算灌溉用水量是非常重要的。