水库灌区灌溉制度探讨

叶全胜

摘要：合理可行的灌溉制度，对优化灌溉规模、水资源调度方案优化及灌溉管理中制定最优配水、调水计划都是十分必要的。本文根据灌区实际具体情况，提出了长系列灌溉制度。

关键词：水库灌区；作物需水量；灌溉制度

引言

随着水利水电工程设计要求的逐步提高，长系列灌溉制度作为灌溉制度设计的一种方法，是制定流域规划、灌区水利规划及灌排工程规划设计的重要组成部分，对灌区规模、渠道断面尺寸、工程量及工程投资等具有指导性，使灌区规模及投资的确定更加科学合理。

1.某水库灌区概况

某水库灌区分布在河谷平坝、两岸坡地及分水岭平坝上，海拔2320～2500m，东北高西南低，属于典型的暖温带半湿润气候，区域降雨差异较大，蒸发强烈；多年平均降雨量813mm，多年平均蒸发量2270mm，平均无霜期228d，年日照时数2583h。灌区内布置总干渠2条（左右干渠）、5条分干渠、21条支渠，长度分别为10.93km、93.29km与148.49km，共布置渠系交叉建筑物876座。水库灌区设计灌溉面积36.2万亩，其中自流灌片20.17万亩、提抽灌片16.03万亩。总干渠设计流量17.3m3/s。

2.长系列灌溉制度设计基本资料

本次灌溉制度设计依据GB50288-99《灌溉与排水工程设计规范》，采用时历年法对灌区1961～2013年共计53年不同作物的灌溉制度进行计算。

2.1旱作物土壤水分特性指标

土壤计划湿润层深度是指在旱田灌溉时，计划调节控制土壤水分状况的土层深度，随作物根系活动层深度、土壤性质、地下水埋深等因素而变。在作物生长初期，一般采用30～40cm，至生长末期，一般不超过80～100cm，在地下水位较高的地区，不宜超过60cm。

土壤最适宜含水率是指最适宜作物生长发育的土壤含水率，由作物种类、需水特点和土壤性质等因素决定，为保证作物正常生长，土壤含水率应控制在允许最大和最小含水率之间。根据某县《土壤普查报告》成果，田间持水率β=28.61%；播种前土壤含水量占田间持水的65%。灌溉制度设计中采用的土壤水分特性指标详见表1～2。

2.2有效降雨量

收集某流域1961～2013年共53年逐月降雨资料。因灌区内无降雨有效系数实测资料，采用降雨入渗系数来表示：

P0=α×P（1）

式中，α—降雨入渗系数，其值一般为降雨量小于5mm时，α=0；一次降雨量在5～50mm时，α=0.8～1.0；一次降雨大于50mm时，α=0.7～0.8。

2.3作物需水量

作物需水量是确定作物灌溉制度的基础，其与气象条件、土壤水分状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术措施、灌溉排水措施等关系密切。本次参照试验站作物（冬小麦、夏玉米）需水量资料，并加以整理分析。作物（冬小麦、夏玉米）需水量见表3、表4。

3.长系列灌溉制度设计

水库灌区旱作物灌溉制度设计按照水量平衡原理，利用降雨与蒸发资料进行长系列操作，计算出历年灌溉制度成果。

3.1播前灌水定额设计

播前灌水是保证作物种子发芽和出苗所需的土壤含水量或储水于土壤中以供作物生育后期之用。

作物播前定额按下式计算：

M1=102γH（ωmax－ω0）（2）

式中，M1—播前灌水定额，m3/hm2；γ—H深度的平均土壤容重，t/m3；H—土壤计划湿润层深度，m；ωmax—田间持水率（占干土重%计）；ω0—播前平均土壤含水率（占干土重%计）。

3.2水量平衡法推求生育期作物的灌溉定额

根据对旱作物的生理及土壤水分特性分析，对小麦、玉米2种作物在整个生育期中任何一个时段t，土壤计划湿润层（H）内储水量的变化通过水量平衡方程进行平衡计算，进而分析灌水定额。

水量平衡方程式：

Wt=W0+Wt+P0+K+M－E（3）

式中，Wt—t时间的计划湿润层内的土壤含水量，m3/亩；W0—时段初计划湿润层内的土壤含水量，m3/亩；Wt—计划湿润层增加而增加的水量，m3/亩；P0—有效降雨量，m3/亩；K—t内的地下水补给量，m3/亩；M—时段t内的灌溉用水量，m3/亩；E—时段t内的作物田间需水量。

3.3长系列灌溉制度设计

通过对水库灌区进行长系列供需平衡分析，根据灌区每个年份降雨量不同，对灌区1961～2013年共计53年冬小麦、夏玉米的灌溉制度进行推求，结果见表5。同时在53年长系列灌溉制度中选出设计保证率为P=75%下，冬小麦、夏玉米灌溉定额对应年份分别为1995年、2007年，并将此灌溉定额与邻近地区设计成果进行比较分析，确定冬小麦1995年、夏玉米2007年的灌水分配过程最不利。因此，确定冬小麦1995年份、夏玉米2007年份灌溉制度为设计灌溉制度，则设计冬小麦灌溉定额170.1m3/亩，设计夏玉米灌溉定额94.3m3/亩。

表5冬小麦、夏玉米长系列灌溉定额推求成果表

4.结语

综上所述，在灌区旱作物中采用长系列灌溉制度设计，是进行水资源优化调度方案、制定最佳配水、调水计划，确定渠道设计流量的重要依据，同时，长系列灌溉制度设计应用使灌区规模、投资等更加科学合理。因此，该设计应得到广泛的应用与推广。

参考文献：

[1]冬小麦灌溉需水量适宜估算模式的研究[D].周浩勇.中国农业科学院，2016.

[2]5种冷季型草坪草再生水灌溉适应性分析[J].宫晨，黄撷羽，郝祥祥，等.北京农学院学报，2017，（2

[3]用水量平衡法确定灌区设计灌溉制度的计算——以开都河第二枢纽灌区为例[J].熊夏澜.中国水运（下半月），2013，（4）