第一章1农田土壤水分状况
农田水分状况
农田水分状况系指农田地面水、土壤水和地下水的多少及其在时间上的变化。
一切农田水利措施，归根结底都是为了调节和控制农田水分状况，以改善土壤中的气、热和养分状况，并给农田小气候以有利的影响，达到促进农业增产的目的。
因此，研究农田水分状况对于农田水利的规划、设计及管理工作都有十分重要的意义。
第一节农田水分状况一、农田水分存在的形式农田水分存在三种基本形式，即地面水、土壤水和地下水，而土壤水是与作物生长关系最密切的水分存在形式。
土壤水按其形态不同可分为汽态水、吸着水、毛管水和重力水等。
（1）汽态水系存在于土壤空隙中的水汽，有利于微生物的活动，故对植物根系有利。
由于数量很少，在计算时常略而不计。
（2）吸着水包括吸湿水和薄膜水两种形式：吸湿水被紧束于土粒表面，不能在重力和毛管力的作用下自由移动；吸湿水达到最大时的土壤含水率称为吸湿系数。
薄膜水吸附于吸湿水外部，只能沿土粒表面进行速度极小的移动；薄膜水达到最大时的土壤含水率，称为土壤的最大分子持水率。
（3）毛管水毛管水是在毛管作用下土壤中所能保持的那部分水分，亦即在重力作用下不易排除的水分中超出吸着水的部分。
分为上升毛管水及悬着毛管水，上升毛管水系指地下水沿土壤毛细管上升的水分。
悬着毛管水系指不受地下水补给时，上层土壤由于毛细管作用所能保持的地面渗入的水分（来自降雨或灌水）。
（4）重力水土壤中超出毛管含水率的水分在重力作用下很容易排出，这种水称为重力水。
在这几种土壤水分形式之间并无严格的分界线，其所占比重视土壤质地、结构、有机质含量和温度等而异。
可以假想在地下水面以上有一个很高(无限长)的土柱，如果地下水位长期保持稳定，地表也不发生蒸发入渗，则经过很长的时间以后，地下水面以上将会形成一个稳定的土壤水分分布曲线。
这个曲线反映了土壤负压和土壤含水率的关系，亦即是土壤水分特征曲线（见图1-1），这一曲线可通过一定试验设备确定。
在土壤吸水和脱水过程中取得的水分特征曲线是不同的，这种现象常称为滞后现象。
农田水分状况
农田水分状况农田水分对于农作物的生长和发展至关重要。
适当的水分状况能够保证农作物的正常生长，高产和优质，而不恰当的水分管理则会导致产量下降和作物质量下降。
本文将介绍农田水分状况的重要性，农田水分的评估方法以及如何进行水分管理。
一、农田水分状况的重要性农田水分是农作物生长中最基本的条件之一。
水分对于作物的光合作用、营养吸收、植物体温调节等生理活动都具有重要影响。
适量的水分可保持农田土壤湿润，为植物提供所需的水分供应。
而不足的水分将导致植物缺水，限制其生长和发育。
二、农田水分的评估方法1.土壤含水量测定法土壤含水量是评价农田水分状况的重要指标之一。
常用的测定方法包括重量法、容积法和电阻法。
重量法是通过称量土壤样品的干重和湿重来计算土壤含水量。
容积法是测量土壤样品的容积以及样品在饱和状态和干燥状态下的容积来计算含水量。
电阻法主要是利用土壤导电率的变化来测定土壤含水量。
2.土壤水势测定法土壤水势是表示土壤水分状况的另一种指标。
常见的测定方法包括压力室法和湿度计法。
压力室法是通过测定土壤样品在不同压力下的含水率来评估土壤水势。
湿度计法则是利用湿度计测定土壤和空气之间的水势差异，进而推算土壤水势。
三、水分管理方法1.合理灌溉合理灌溉是保证农田水分状况的基本手段。
根据不同农作物的需水量、生育期等不同因素，采取适当的灌溉量和灌溉方式，保证水分能够充分满足农作物的需求。
2.土壤覆盖措施土壤覆盖是一种有效的保持土壤湿润的措施。
通过保持农田土壤表面的覆盖物，如秸秆、草坪等，可以减少土壤水分的蒸散和蒸发损失，提高土壤水分利用效率。
3.积极排水排水是调节农田水分状况的重要手段之一。
在高湿度地区或土壤排水不良的地方，采取排水措施能够有效减少土壤含水量过高对作物生长的影响，提高土壤透气性。
四、总结农田水分状况对于农作物生长和发展至关重要。
通过合理评估土壤水分状况，采取适当的水分管理措施，能够保证农田水分的恰当供应，提高农作物的产量和质量。
灌溉排水工程学第三版课后答案
灌溉排水工程学第三版课后答案一、名词解释(共5小题，每小题2分，共10分)1.农田水分状况:农田土壤水、地面水、地下水的状况及其相关的养分、通气、热状况2.参考作物需水量:土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔(地块的长度和宽度大于200m)矮草地(8- 15cm).上的蒸发量3.多年均衡法:是指将地下水含水层作为-一个多年调节的地下水库，根据水量平衡原理按照与地面水库相似的方法进行多年调节计算,从而确定地下水库的库容和最低静水位的一种方法。
4. SPAC系统:将土壤、植物、大气作为一个连续体，水分通过土壤、植物到大气的传输过程用势能理论来描述。
5.灌溉用水管理:灌溉水量、流量的调配与控制及灌溉时间的安排等。
二、是非题(共10小题，每小题2分，共20分)1. X2. V3. N4. V5. X6. X7. X8. V9. X10. X三、填空题(共5小题，每小题2分，共10分)1.田间持水率、凋萎系数2.孔隙水、裂隙水、溶洞水3.平均排除法、地区经验公式法4.喷灌强度、喷灌均匀度、水滴打击强度5.续灌、轮灌四、简答题(共5小题，每小题8分，共40分)1.答案要点:影响因素:气象因素:日照、风速、气温、湿度、气压等作物:作物种类、种植密度、生育阶段土壤:土壤类别、土壤湿度等农业耕作措施等作物需水量推求方法:经验公式法:水面蒸发为参数、气温为参数、产量为参数水汽扩散理论为基础的半经验公式法:空气湿度法、温度风速法、温度8照法参照作物需水量法:彭曼公式2.答案要点:旱作物对农田水分的要求:1)地面--般不允许有积水2)地下水一-般不允许上升至根系层内3)根系层允许最大含水率不超过田间持水率，最小含水率不小于凋萎系数4)盐碱土地区，土壤水溶液浓度不能超过允许最高值水稻对农田水分的要求:1)田面可以有适宜的淹灌水层2)地下水位要维持适宜的深度3)要维持适宜的渗漏强度3.答案要点:取水方式:无坝取水、有坝取水、抽水取水、水库取水。
《灌溉排水工程学》教学用课件-第一章
it i1t
由于
lg i1 lg i2 tg lg t1 lg t 2
即α为拟合直线与横轴的夹角的正切值 拟和直线与纵轴的截距即为lg i1 则累积入渗量I与入渗时间t的关系
式中i 0为第一单位时间内土壤渗吸的平均速度。 用式（1—10） I t
2) 菲利普入渗公式
式中：S为渗吸系数， i f 为稳定入渗速度[ i f =i (∞)]
3、蒸发条件下土壤水分运动 （1）无地下水位补给条件下的土壤水分蒸发 当地下水位较深时，上层土壤的含水率可以看作不受地 下水补给的影响。蒸发过程可以分为三个阶段：
第一阶段： 稳定蒸发阶段：指灌水、降雨入渗刚结束，土壤含水量 高，向上输送水分的能力强，此时土壤水分的蒸发强度 ε主要取决于大气的蒸发力，其接近于水面蒸发强度， 与土壤含水率无关，当土壤含水率降至某一临界值θk， 时，稳定蒸发阶段结束，该阶段又称为大气蒸发力控制 阶段。 ε≈E
S：根系土层中易溶于水的盐分含量（占干土%）； C：允许的盐类溶液浓度（占水重%） ； θmin：为按盐类溶液浓度要求所规定的最小含水率 结论：旱作物根系吸水层含水率 最大：田间持水率 最小：作物适宜的土壤含水率下限
2、水稻地区的农田水分状况要求
水稻喜湿好水
田间经常需要水层
生理上要求土壤水分达到饱和（除萌芽和成熟期） 水稻的灌溉以保证田间有适宜的浅水层。 为水分、养分的供应提供良好条件 适宜的 浅水层
dt时间内，流入和流出单元体的土壤水分质量差总计为 dt时间内单元体内土壤水分质量的变化量为 由质量守恒定律知两者在数值上相等，即：
将（1—2）式代入（1—4），得：
即为非饱和土壤水运动的基本方程式。
D(θ)称为扩散度，表示单位含水率梯度下通过单位面积 的土壤水流量。
农田水分状况和土壤水分运动
2、压力势（ψp） 、压力势（ψ
毛管上升水的高度与孔隙的半径成反比。 但当孔隙过细时，管壁对水份运动的阻 力增加，因而上升高度反而变小。
4、重力水
当土壤水份超过田间持水量时，多余的水份不 能为毛管所保持而在重力作用下沿着大孔隙向 下渗漏，这部分水就称为重力水。 重力水对作物是有效的，但由于它渗漏很快， 不能被保持，所以对旱作而言是无效的。 当重力水达到饱和，即土壤孔隙全部充满水份 时，土壤的含水量就称为饱和持水量。
4、重力势（ψg） 、重力势（ψ
土壤水由于其所处的位置不同，因重力 影响而产生的势能也不同，有此而产生 的水势称为重力势。 重力势可正可负，它是与参照面相对而 言的。参照面以上的土壤水重力势为正 值，参照面以下的为负值。 通常选择剖面内部或底面边界。
土水势代表土壤水分总的能量水平。土 水势的绝对值越小，土壤水分的能量水 平就越高。 土壤水总是从土水势高（即绝对值）低 处移动。 如果只考虑土壤水分运动，而不考虑植 物对水的吸收，溶质势可以忽略。其余 三个分势和称为水力势： ψh = ψm+ ψp+ ψg
（1）水深（Dw） 指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所 含水量相当于同面积水层的厚度。 Dw= θv.h 单位可以用cm或mm，
（2）绝对水体积（容量）
指一定面积一定厚度土壤所含水量的体 积，量纲为L3。 V方/公顷，
V方/亩
二、土壤水的能态
农田水利学
绪论1.《农田水利学》是一门研究利用灌溉排水工程措施来调节农田水分状况及改变和调节地区水情，以消除水旱灾害，合理而科学地利用水资源，为农业生产服务的科学。
2.农田水利学研究对象：①调节农田水分状况【灌溉措施和排水措施】②改变和调节地区水情。
【蓄水保水措施和调水排水措施】第一章：农田水分状况和土壤水分运动1.农田水分三种基本形式：地面水，土壤水【吸着水，毛灌水和重力水】和地下水。
2.凋萎系数：作物产生永久凋萎时的土壤含水量，其数量包括全部的吸湿水和部分薄膜水。
3.田间持水量：土壤中悬着毛管水达到最大时的土壤含水量。
4.田间持水率：常将灌水两天后土壤所能保持的含水率。
5.旱作物对农田水分状况的要求：大气干旱；土壤干旱；作物生理干旱。
6.农田水分过多的原因：①大气降水补给农田水分过多；②洪水泛滥、湖泊漫溢、海潮侵袭或坡地地面径流汇集等使低洼地积水成灾；③地下水位过高，上升毛管水不断向上补给；或因地下水从坡地溢出，大量补给农田水分；④地势低洼，出流条件不好。
7.农田水分不足的原因：降雨量不足；降雨入渗量少，径流损失较多；土壤保水能力差，渗漏及蒸发损失水量过大。
8.SPAC系统：土壤、作物、大气构成的水循环系统。
第二章：作物需水量和灌溉用水量1.农田水分消耗的途径：植株蒸腾；棵间蒸发；深层渗漏或田间渗漏；地表径流；组成植株体的一部分。
2.作物需水量：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、棵间蒸发、组成植株体所需要的水量。
【作物需水量就等于植株蒸腾量和棵间蒸发量之和，即所谓的“蒸发蒸腾量”】3.作物耗水量，简称耗水量：就某一地区而言，指具体条件下作物获得一定产量时实际所消耗的水量。
4.作物需水临界期：作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期。
5.水面蒸发量法（蒸发皿法或α值法），一般水稻用α值法比旱作物用此法好。
农田土壤墑情类型的划分状况
农田土壤墑情类型的划分状况
发布者：李向春发布时间：2013-12-06 14:08:32
1、汪水（黑墑以上），表土汪水，手握湿土有水下滴，土壤含水量（23%以上）达田间持水量或更多。
这种情况是水分过多，氧气不足，不宜整地播种，应排水散墒。
2、黑墒（饱墒），土色深暗，手握成团，扔在地上不宜散开（沙土除外），这种墒情水分充足，补给容易，但春播时可能土壤温度偏低，它是适宜播种的墒情上限。
这种情况可稍散墒，适时播种，夏季作物需水多时正适合。
土壤含水量20%～23%。
3、黄墒土色发黄，手握成团，落地易碎。
此时宜于耕作和播种，但因水分已少，补给较困难，春季要加强保墒措施，抢墒播种。
夏季中午前后作物可能暂时打蔫。
土壤含水量12%～20%。
4、潮干土（灰墒）土色灰黄，握不成团，手捏无湿印，微有湿暖的感觉。
这种墒情水分不足，除高粱、谷子等耐旱作物可勉强抢墒播种外，一般作物不易保苗，应浇水补墒再种。
土壤含水量8%～12%。
5、干土面。
含水很少，种子不能出苗，必须先浇水后播种。
土壤含水量8%以下。
灌溉排水工程学习题集
灌溉排⽔⼯程学习题集灌溉排⽔⼯程学习题集编辑：迟道才夏桂敏张旭东孙仕军王丽学绪论思考题1.试述灌溉排⽔⼯程的基本任务。
2.试述我国⽔资源的特点。
3.试述我国灌溉排⽔分区特点。
4.排⽔⼯程学的主要研究内容有那些？5. 什么叫农⽥⽔分状况和地区⽔情？第⼀章农⽥⽔分状况与⼟壤⽔分运动思考题1.⼟壤是由哪⼏部分物质组成的？2. 农业⼟壤的剖⾯⼀般有哪⼏层？各层性质有何不同？3. 什么是⽔分常数？常⽤的⽔分常数有哪⼏种？并分别说明其含义。
4. 什么叫⼟壤的有效⽔？各类质地的⼟壤有效⽔范围是什么？5. 如何确定⼟壤有效⽔的最⼤贮量？⽣产实践中灌⽔时，为什么不能以凋萎系数作灌⽔下限？6. 分别说明⼟⽔势及各分势的基本概念。
7. 什么是⼟壤⽔分特征曲线？在实践中如何应⽤？如何测定？8. 作物体内⽔分存在的状态有哪两种、有何区别？它们在作物⽣理活动中起何作⽤？9. 什么是渗透作⽤？10. 作物吸收和运输⽔分的动⼒是什么？影响根系吸⽔的因素有哪些？11. 作物是通过什么途径进⾏蒸腾的？⽓孔的开闭与⽔分状况的关系？12. ⽔分不⾜和⽔分过多时对作物产⽣什么危害？13. 根区⼟壤⽔分平衡⽅程有什么作⽤？计算题1.某农⽥1m深以内⼟壤质地为壤⼟，其孔隙率为47%，悬着⽑管⽔的最⼤含⽔率为30%，凋萎系数为9.5%（以上各值皆按占整个⼟壤体积的百分数计），⼟壤容重为1.403，地下⽔⾯在地⾯以下7m处，⼟壤计划湿润层厚度定为0.8m。
要求：计算⼟壤计划湿润层中有效含⽔量的上、下限，并分别⽤m3/亩，m3和⽔深三种单位表⽰有效含⽔量的计算结果。
2.某⼟壤经试验测定，第⼀分钟末的⼊渗速率i1=6，α=0.4。
要求：运⽤⼟壤⼊渗经验公式计算30内的⼊渗⽔量及平均⼊渗速率，以及第30分钟末的瞬时⼊渗速率。
3. ⼟壤蒸发计算某质⼟壤1m⼟层内初始含⽔率θ0=19%（体积，下同），⼩于临界含⽔率θc，蒸发处于强度递减阶段。
测得风⼲含⽔率θ6%，饱和含⽔率θ48.9%。
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防洪——整治排洪河道，兴修水库，加固堤防 等。 防涝——开挖排水河道，修建排涝闸、站等。 防渍——开挖田间排水沟，防止过量灌溉等。
6
二、农田水分状况
包气带
饱水带
21
1．吸着水
① 吸湿水：不能移动的分子状态水。 吸湿系数：吸湿水达到最大时的土壤含水率。
② 膜状水：可作微小移动的液态水膜 最大分子持水率：膜状水达到最大时的土壤含水 率。 凋萎系数：作物开始发生永久凋萎时的土壤含水 率。
22
2．毛管水
① 悬着毛管水：灌溉或降雨后，在毛管力作用下 保持在上部土层中的水分。 田间持水率：悬着毛管水达到最大时的土壤 含水率。 土壤有效持水量：土壤中能被作物吸收利用 的水量，即田间持水量与凋萎系数之间的土 壤含水量。
2. SPAC是一个物质和能量的连续系统。 3. 影响植物吸水的因素：大气状况、土壤含水率及
其导水能力、作物输水能力及根系的吸水能力等 4. 凋萎系数并不是一个固定不变的土壤特性常数
19
结束
20
农田水分
气态水、吸着水 气态水、吸着水、薄膜水 毛细带表面
毛细水为主
地下水面（潜水面） 潜水——重力水
lgi
1
0.8
y = -0.351x +
0.8668
0.6
0.4
0.2
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 lgt
设：y kx b
k 0.351
lg i1 b 0.8668
17
考斯加可夫经验公式应用——例
积水或径流
18
五、SPAC系统的概念
1. 定义：在水势梯度作用下，土壤水分被作物吸收、 传输，并转化成水汽从叶面扩散进入大气的连续 过程，这样一个过程形成了一个统一的,动态的 系统,即土壤-作物-大气连续体（Soil-PlantAtmosphere Continuum)。
之间； • 地下水位应维持在根系吸水层以下一定距
离处，以免发生渍害或盐碱化。
4
二、农田水分状况
（二）水稻地区适宜的农田水分状况 • 传统采用淹灌法. 缺水地区应推广控制灌溉等节水
灌溉技术。 • 除晒田期，地面维持适宜的水层深度或湿润度； • 地下水位不宜过高, 应保证一定的深层渗漏.
5
二、农田水分状况
5. 中子水分仪法
10
四、土壤水分运动方程
K ——水力传导度，当土壤饱和时称为渗透系数，
表征土壤对水分流动的传导能力，在数量上等
于单位水力梯度下，单位时间内通过单位土壤 断面的水流量。
D ——称为扩散度，表示单位含水率梯度下通过
单位面积的土壤水流量。
土水势：由重力势、压力势、基质势、溶质势和温度
（三）农田水分状况的调节 2．农田水分过少的原因及调节措施 • 原因：降雨少，土壤持水能力差等。 • 措施：
灌溉——主要措施； 疏松土层——减少土壤蒸发； 地表覆盖——阻止土壤蒸发； 化学抗旱——减少叶面蒸腾。
7
三、土壤含水率的测定和表示方法
（一）土壤含水率的表示方法 1. 以水重占干土重的百分数表示（即重量含水率）
重
湿土重量 烘干土重量 烘干土重量
100 %
2. 以水体占土壤体积的百分数表示（即体积含水率）
体
土壤水分体积 土壤体积
100 %
重
土壤干容重 水的容重
100 %
8
三、土壤含水率的测定和表示方法
（一）土壤含水率的表示方法
3. 以水体占土壤孔隙体积的百分数表示
孔
土壤水分体积 孔隙体积
100 %
重 土壤干容重
1
7.4
2 5.81
3 5.04
4 4.56
5
4.2
10 3.3
15 2.87
20 2.59
30 2.25
50 1.88
100 1.48
200 1.16
lgt lgi 0.0 0.87 0.3 0.76 0.48 0.70 0.60 0.66 0.70 0.62 1.00 0.52 1.18 0.46 1.30 0.41 1.48 0.35 1.70 0.27 2.00 0.17 2.30 0.06
13
入渗条件下的土壤水分运动
i f ——稳定入渗率，相当于渗透系数
s ——吸水率，与土壤含水率有关, 系。
5、土壤水分入渗规律（图）：
入渗初期：
iSBiblioteka 1t221
1
I St 2 S It 2
当 t ， i i f
14
入渗条件下的土壤水分运动
6、考斯加可夫经验公式
i i1t
t
I idt
0.0001 重力水
饱和含水率 过剩水 土
0.05 悬着毛管水
田间持水率
壤
有效水 有
0.625
膜状水 1.5
吸湿水 3.1 1000
最大分子持水率
效
难有效水 凋萎系数
持
无效水 水
吸湿系数 含水率为0 无效水
率
3
二、农田水分状况
（一）旱作地区适宜的农田水分状况 • 不允许地表积水； • 土壤适宜含水率为凋萎系数到田间持水率
第一章 农田灌溉原理
第一节 农田土壤水分状况
1
第一节 农田土壤水分状况
农田水分：指农田中的地表水、土 壤水和地下水（图）。 •地表水：地表积水。 •土壤水：存在于包气带中的水分。 •地下水：饱水带中的重力水。
2
一、土壤水分形态及其有效性
土壤对水分 含水率及土 水分形态 的吸力(MPa) 壤水分常数 有效性
i1
t1
0 1
0.3 ~ 0.8 ——经验指数
i1 ——第一个单位时间末的入渗速度
15
入渗速度i i1 it
导出思想
lgi
lgi1
θ
lgi t
1t
时间T lg1
lgt
lgT
tg lg i1 lg it
lg t lg1
it i1t
16
入渗试验——例
t(min) i(mm/min)
势组成。
达西定律：
vz
K
z
11
入渗条件下的土壤水分运动
1、公式的推导
vz
dz
vz
vz z
dz
dx
12
入渗条件下的土壤水分运动
2、方程
z
D
z
K
z
t
3、初始条件、边界条件
4、菲利普求得：
入渗速度： i
S 2
1
t2
i（f 单位：mm/h）
入渗总量：
1
I St 2 i f t
（单位：mm）
水的容重 土壤孔隙率
100 %
4. 以土壤实际含水量占田间持水量的百分数表示
相
重
田间持水率
100 %
9
三、土壤含水率的测定和表示方法
（二）土壤含水量的测定方法
1．感观法 2. 烘干称重法 土壤含水率=（盒（ +湿盒土+干 重土 ）重 -（）盒-盒 +干重土重）100 00 3．张力计（负压计）法 4. 时域反射仪法 （TDR法）