1、水資源平衡分析 國家投資實施的土地開發整理項目，為了提高耕地質量，絕大多數都規劃了灌溉工程。為此，這樣的項目區地形圖灌區必須進行水資源的平衡分析。灌區的水資源平衡分析，包含著水質、水量和水位等方面內容，水位的來用水平衡分析比較簡單，經過對地形與取用水位相互關系的分析，結合取水工程的設置，劃定出自流區和揚水區（揚程大小）即可。這里側重討論水量平衡分析的內容。灌區的水土資源平衡分析是根據水源來水過程和灌區用水過程進行的，這兩個過程是逐年變化的，在規劃設計時必須先確定用哪個年份的水源來水過程和灌區用水過程進行平衡計算，這個特定的水文年份叫設計典型年，簡稱設計年，而設計年又是根據灌溉設計標準確定的。一

2、、 灌溉設計標準選擇設計年所依據的標準稱為灌溉設計標準。它綜合反映了水源對灌區用水的保證程度，關系到灌溉工程的規模、投資和效益。 國標（GB50288-99）規定，設計灌溉工程時，應首先確定灌溉設計保證率，南方小型水稻灌區的灌溉工程也可按抗旱天數進行設計。（一） 灌溉設計保證率1定義：指灌區用水量在多年期間能夠得到充分滿足的機率，一般用得到滿足的年數占總年數的百分率表示。它綜合反映了用水和來水兩方面的情況。將多年（長系列）的年灌溉用水量按大小順序排列，用數理統計方法計算并繪制年灌溉用水量頻率曲線，在此曲線上選用的頻率值即為灌溉設計保證率值。如灌溉設計保證率P80，則表示頻率P80對應的灌溉用水

3、量出現的機會為P80，意味著每百年中有80年這樣的年灌溉用水量可以得到保證，只有20年供水不足或中斷，換一種說法（用重現期的語言）就是相當于平均每五年出現一次（五年一遇）供水不足或中斷的情況。2灌溉用水保證率的確定國標（GB50288-99）規定：灌水方法地區作物種類灌溉設計保證率（）地面灌溉干旱地區或水資源緊缺地區以旱作為主5075以水稻為主7080半濕潤、半干旱地區或水資源不穩定地區以旱作為主7080以水稻為主7585濕潤地區或水資源豐富地區以旱作為主7585以水稻為主8095噴灌、微灌各類地區各類作物8595注：1、作物經濟價值較高的地區，宜選用表中較大值；作物經濟價值不高的地區，可選用

4、表中較小值。 2、引洪淤灌系統的灌溉設計保證率可取3050。確定原則：低壓管道輸水灌區取大于75 豐水區比缺水區取值高些 提水區比自流區取值高些 大型灌區比小型灌區取值高些 經濟發達地區比經濟后進區取值高些 中遠期（1020年）工程比近期（10年以內）工程取值高些保證率取值過高，雖然保證率強，但是會使水源的灌溉能力不能充分發揮出來。反之，保證率取得過低，雖然可以擴大灌溉面積，但是保證性較差，使工程費用有不必要的增加。應當根據當地的經濟條件、水源條件以及國家對當地農業生產的要求等因素綜合確定。3、保證率用法，指在規劃設計中如何體現選定的保證率值。由于年灌溉用水量值很難具有長系列的數值，所以灌溉設

5、計保證率對應的設計年灌溉用水量值也不能由年灌溉用水量頻率曲線上查得，可以就需要用以下方法選擇設計年，進行年灌溉用水量計算。最常用的方法是按降雨量選擇設計年法。介紹如下：由于：降雨量大，灌溉定額（用水量）就小， 降雨量小，灌溉定額（用水量）就大，而：降雨量頻率愈大，降雨量值愈小，灌溉用水保證率就愈大， 降雨量頻率愈小，降雨量值愈大，灌溉用水保證率就愈小，可見：降雨量與灌溉用水量存在相關關系。可以近似的用降雨量頻率曲線表灌溉用水量頻率曲線。用降雨頻率取代灌溉涉及保證率。即：中等年（降雨頻率P50相當灌溉設計保證率P50）表示平均每兩年中就有一年供水不足或中斷。中旱年（降雨頻率P75相當灌溉設計保證

6、率P75）表示平均每四年中就有一年供水不足或中斷。干旱年（降雨頻率P8590相當灌溉設計保證率P8590）表示平均每610年中就有一年供水不足或中斷。現降雨資料條件情況，具體做法有三：其一：按降雨量選擇。把歷年的年降雨量從大到小排列，進行頻率計算，選擇降雨頻率和灌溉涉及保證率相同或相近的年份作為灌溉用水設計典型年。此法考慮年雨量的年內分配情況及對作物用水的影響，按此年份計算出來的灌溉用水量和作物實際要求的灌溉用水量往往差別較大。其二：按作物生育期雨量選擇。統計歷年主要作物生育期的降雨量，進行頻率計算，選擇設計年。此法能反映主要作物的用水要求，但仍未能解決作物生育期內降雨量的分配及對作物用水的影

7、響，仍與實際有一定的差別。其三：按干旱年份雨量分配選擇。對歷史上出現旱情較重的一些年份雨量年內分配進行分析，選擇對作物生長不利的雨量分配作為設計雨型。再按第一種方法確定設計中降雨量，然后把設計中雨量按設計雨型進行分配，作為設計年的降雨過程。這是一種比較好的方法。除按降雨量選設計年外還有按灌溉定額、按用水來水選擇設計年等方法，限于實用中資料來源困難，就不作介紹了。（二）抗旱天數：1定義：指抗旱期間，每天消耗的水量（騰發量和水田滲漏量）乘以抗旱的天數，作為單位面積上灌溉用水量的計算標準，即單位面積上灌溉用水量W值以下式表示：式中抗旱季節平均日耗水量，mm/d。湖北：稻別早稻中稻單季晚稻雙季晚稻(e

8、+d)( mm/d)6781081067生長天數(d)859513075浙江：土壤粘土壤土沙壤土(e+d)( mm/d)567南方許多省份e值、d值的實驗資料可以對照選用。t抗旱天數，d。2標準：國標（GB50288-99）規定：單季稻灌區可用3050d，雙季稻灌區可用5070d。經濟發達地區，可按上述標準提高1020d。目前我國采用的抗旱天數為50100d。豐水區和水稻為主的南方江蘇、廣東等省，多采用70100d。缺水區和旱作為主的北方陜西、寧夏等省多采用6090d。湖北：3040天不下雨為小旱，約相當于灌溉設計保證率為5070，4070天不下雨為中旱，約相當于灌溉設計保證率為7080，70

9、100天不下雨為大旱，約相當于灌溉設計保證率為8095。3方法：灌溉庫容抗旱期平均每天畝耗水量×灌溉畝數×抗旱天數灌溉定額抗旱期平均每天每畝耗水量×抗旱天數例：某水稻灌區1000畝，連續下雨期為4月16日至6月24日計70天。已知：泡田期耗水量為160mm， 補水天數為抗旱天數減去10天，為60天， 日均騰發量為5.2mm/d， 日均滲漏量為3mm/d。求：所需灌溉定額（凈）和相應庫容（灌溉用水總量）大小。解：生長期降水量492mm 灌溉定額（凈）435m3/畝 需灌溉庫容43.5萬m3二、灌溉用水量： 灌溉用水量的確定應該在灌區土地利用規劃和作物種植結構設計的基

10、礎上進行。這里重點討論總量值計算，基本不涉及用水過程。（一） 灌溉原理：1 旱作物的灌溉定額如下式示： 生育期灌溉定額：式中：m2生育期灌溉定額，m3/畝 E生育期作物田間需水量，m3/畝 中國主要農作物需水量等值成圖研究給出了詳盡的數值可供查用。 P0生育期有效降雨量，m3/畝 P0 這里，對應灌溉設計保證率的生育期內降雨量，（1/畝） 降雨入滲系數一次降雨量（）<55505010010015015020001.00.80.750.70N0，N-播前和生育期末土壤耕作層（計劃層）的儲水量，m3/畝K生育期內作物對地下水的利用量，m3/畝一般情況下，N0、N、K值均較小（占比重小），可忽

11、略不計，則上式變為：對于一種作物而言，其豐產的作物需水量（E）可以視為是固定的。如此，M值的大小隨P0而變。 播前灌水定額：播前灌水定額如下式示：式中：m1-播前灌水定額，m3/畝 土壤干密度，t/m3 水的密度，t/m3 H計劃濕潤層，取0.81m ,田間持水率和播前土層內土壤含水率（占干土質量百分數）如此，旱作物的灌溉定額（M）如下式示： M=m1+m2我國北方地區幾種主要旱作物的灌溉制度（調查）：作物生育期灌溉制度備注灌水次數灌水定額灌溉定額小麥364080200300干旱年份棉花24304080150玉米344060150250 2水稻的灌溉定額如下式示：生育期灌溉定額： 式中：m2生

12、育期灌溉定額，mm p對應灌溉設計中保證率的生育期降雨量，mm c生育期內排水量，mm e水稻的騰發量，mm/d d水田的滲漏量，mm/d t生育期累計時間，d t(e+d)生育期內田間水量泡田定額如下式示： 式中：m1泡田定額，mm ，土壤飽和含水率和泡田前土壤含水率（以干土質量百分數計） ，飽和土層土壤干密度和泡田水的密度，t/m3 h插秧時要求的田面水層深度，mm；一般為3050mm s1泡田開始時至插秧時稻田滲漏強度，mm/d t1泡田期日期，d e1泡田期水田田面的蒸發強度，mm/d p1泡田期降雨量，mm泡田定額可參考下表給出數值。 單位：m3/畝土壤類別地下水埋深<2>

13、;2粘土和粘壤土5080中壤土和沙壤土7010080120輕沙壤土80130100160如此，水稻的灌溉定額（M）如下式示：湖北省水稻泡田定額及生育期灌溉定額調查成果表（中等干旱年） 單位：m3/畝項目早稻中稻一季晚稻雙季晚稻泡田定額70808010070803060灌溉定額200250250350350500240300總灌溉定額270330330450420580270360 這部分灌溉原理主要是講述了灌溉制度及作物灌溉的有關概念。在計算灌溉定額時，注意不要漏掉播前灌水定額和泡田定額值。（二）灌溉用水量 1各種作物（水稻、小麥、玉米、棉花）年灌溉用水總量（W）如下式示： = = =式中：M

14、1，M2，M3單種作物（水稻、小麥、玉米）的灌溉定額，m3/畝 A1，A2，A3單種作物（水稻、小麥、玉米）的種植面積，畝 ，單種作物（水稻、小麥、玉米）的種植比 A灌區耕地面積，畝 M綜各種作物的綜合灌溉定額，m3/畝 灌溉水利用系數 強制性規范規定：渠道（管道）系統水利用系數系統大型灌區（>30萬畝）中型灌區（<30萬畝）小型灌區（<1萬畝）井灌區渠道防滲管道輸水>0.55>0.65>0.75>0.9>0.95田間水利用系數灌區種植作物水稻旱作物>0.95>0.9灌溉水利用系數灌區類型大型灌區中型灌區小型灌區井灌區噴灌、微灌區滴灌

15、區>0.5>0.6>0.7>0.8>0.85>0.9井渠結合灌區：這里：，井灌水利用系數和地下水用量，m3 ，灌溉水利用系數和地表水用量，m3 井渠灌區總用水量，m3提示：A、上述系數內容是國務院通令要各設計單位強制性執行的指標。 B、井灌區低壓管道輸水灌溉符合 水稻：0.95×0.95=0.9025 旱作物：0.95×0.9=0.8552 問題討論： 計算年灌溉用水總量還有一種方法：式中，Q灌溉引水流量，m3/s T灌溉引水歷時，s由于此法須借助于灌溉用水過程線等資料，實際操作比較麻煩，較少采用。 在土地開發整理規劃設計中，曾出現過如下

16、做法，請判別一下對錯，為什么。 A = B M1指一種主要作物的灌溉定額 C D 如果項目區分成n片，則灌溉用水量也應對n片分別計算。 同一項目區內的不同水源類型區或不同灌水方式區亦應分別計算其灌溉用水量值。 灌溉用水量中一般不計入果園、林地、蔬菜（大棚）的用水量。三、水源來水量 可以作為灌溉水源的有地上水和地下水，主要水利設施有水庫、河流、塘壩、井等。（一） 地上水：1、水庫：類型中型水庫小（一）型水庫小（二）型水庫庫容（萬m3）100010000100100010100主要接受庫區上游的來水，由水利部門的管理，可以通過協議確定可供水源數量。 2河流水源來水主要是區外的河川徑流量，也可能有部

17、分當地地表徑流量。 式中：W河作物生育期內可以引用的河流水量，m3 Q作物生育期內渠道引用的河流流量，m3/s T作物生育期內渠道實際引水時間，d 提示：從河流的引水是個過程線，并且應該和用水過程線相匹配。 從河流引水的歷時不是全年的天數，而是渠道引水的實際天數。 北方一些中小河流春季經常斷流，徑流資料極少，此水源不夠穩定可靠；南方一些中小河流全流經常不斷，水量雖少，但是比較穩定可靠，是主要水源。 3塘壩：水源來水是當地地表徑流，塘壩容積一般小于10萬m3。 復蓄次數法： 式中：W塘塘壩在作物生育期內可提供的水量，m3 V有效塘壩有效容積（指扣除墊底庫容水深1m的庫容），m3 v復蓄次數，即一

18、年中蓄滿次數，干旱年v1.0，中等干旱年v=1.5。塘壩類型湖南湖北孤立塘壩豐水或平水年中等干旱年干旱年結瓜塘壩比孤立塘大0.5-1.0倍按集雨面積估算法： 式中：塘壩可提供的水量，m3 P設計年的年降雨量，mm F塘壩集雨面積，畝（1mm0.667m3/畝）例：某灌溉區種水稻1200，棉花200畝，干旱年的年降雨量為500mm，年徑流系數為0.4，已分析計算確定水稻的總灌溉定額為435m3/畝，棉花灌溉定額為120 m3/畝，現狀水庫工程協議供給50萬m3水量，問：還需要新建塘壩工程嗎？新建多大集雨面積的塘壩？解：灌溉凈用水量為：W凈435×1200120×20054.6

19、萬m3尚缺水量：取干旱年復蓄次數N1，則有54.6-50×1=4.6萬m3（須新建塘壩凈容積）須新建塘壩容積：估取從塘壩至田間的輸水損失為20，則有：萬m3新建塘壩集雨面積：估取徑流利用系數為0.6，則有 F畝（0.48km2）提示：新建塘壩容積與用水量、設計年、降雨量和徑流系數、灌溉水利用系數、集雨面積等有關。 根據塘壩容積（集雨面積）選好具備條件的壩址。 抗旱天數法： 式中：須要塘壩提供的水量，m3 抗旱季節平均日耗水量，mm/d t抗旱天數，d A灌溉面積，畝（二） 地下水：1、原理：地下水的水源來水量取決于以下兩點： 地下水可開采的資源量，即允許開采量。 開采地下水的技術條件指單井出水量、井數及開采歷時等，即實際開采量。 實際開采量V實允許開采量V允 上述兩個條件應同時滿足。 2、方法： 實際開采量，取灌區的年灌溉用水量值。 允許開采量，按系統方法及計算多項補給排泄量用到大量公式和參數，既繁瑣又不準。 實踐表明：單井出水量值是可以集中