稻作区田间水利用系数的测定方法探讨

（）文章编号：１６７２３１７２０１５０１００５４３００－－－灌溉排水学报

ｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｅＪ　　　　ｇｇ４卷第１期　　第３

稻作区田间水利用系数的测定方法探讨

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，顾京３，郭杰４，李彧玮１，，仲跃３，钱建中３俞双恩１，

（河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室，南京２１．１００９８；

河海大学水利水电学院，南京２盐城市水利局，江苏盐城２２．１００９８；３．２４７００；

）长江水利委员会水土保持局，武汉４４．３００１０

摘　要：主要分析了稻田田间水利用系数的内涵，介绍了目前稻田田间水利用系数的测定方法及其存在的问题，并提出了测定稻作区田间水利用系数的对比实测法。对比实测法依据田面渗漏是稻田的有效耗水，而格田与沟道之间以及田埂的侧渗则是无效的渗漏。测定时，将一个格田四周田埂内侧由塑料薄膜封闭，防止侧渗，另一格田四周田埂保持原状，通过统计灌入二个格田的单位面积灌水量计算田间水利用系数。该方法避免了中间测定造成的累积误差，理论依据充分，实际操作简单，适用于稻作区田间水利用系数的测定。关　键　词：稻作区；田间水利用系数；测定方法

：／中图分类号：Ｓ２７４．４　　　文献标志码：Ａ　　　　　ｄｏｉ１０．１３５２２．ｃｎｋｉ．ｓ．２０１５．０１．００２ｊｇｇｐ］（）：顾京，郭杰，等．稻作区田间水利用系数的测定方法探讨［灌溉排水学报，俞双恩，Ｊ．２０１５，３４１５８．－对旱作农田，指蓄存在计划湿润层中的灌溉水量；对水　　田间水利用系数是指实际灌入田间的有效水量（

１］

。田间水利用系数的高低不仅反映了稻田，指蓄存在格田内的灌溉水量）与末级固定渠道放出水量的比值［田间水的有效利用程度，而且反映了灌水的技术水平，是衡量田间工程状况和灌水技术水平的重要指标。长期以来，在确定灌溉水利用系数时，总是先计算或测定渠系水利用系数，而田间水利用系数则是根据经验选

［］２８－，）这种做法对合理计算灌溉用水量必然会带来一定的偏差。水稻是水田取０．取（通常是旱作取０．９、９５

我国南方地区灌溉的主要作物，其灌溉用水量占该地区农业灌溉用水量的９因此研究稻作区田间０％以上，水利用系数的内涵，探讨其测定方法，对准确分析南方地区灌溉水有效利用系数，合理评价灌水技术水平，具有重要的科学价值。

１　稻作区田间水利用系数的内涵

稻作区农田水分消耗的途径主要有植株蒸腾、棵间蒸发和田间渗漏。在气象条件、作物特性、土壤性质和农业技术措施等一定的条件下，植株蒸腾和棵间蒸发是维持水稻正常生长的需水量，是田间水分的有效利用；在淹水稻田，适当的渗漏量可以促进土壤通气，改善还原条件，消除有毒物质，有利于水稻生长，是田间水分的有效消耗，但是渗漏量过大，也会造成农田水分的损失。田间渗漏包括田面渗漏和田埂渗漏二部分，田面渗漏决定于土壤、水文地质和水田位置等情况，而田埂渗漏仅决定于田埂的质量及养护状况，对于格田与格田之间的田埂渗漏量只是从一个格田进入另一个格田，水量并无损耗，但是格田与沟道之间的田埂渗漏量则是无效的渗漏。

稻作区田间水利用系数的内涵反映了灌入田间的水量由于无效的田间渗漏而导致田间水量损失的程度。南方稻作区，农田种植水稻历史较长，由于水耕沉积层和犁底层的存在，田面渗漏量普遍较小，一般不超由于犁底层尚未过适宜渗漏量，无效的渗漏主要是来自格田与沟道之间的田埂渗漏量；对于新垦的稻作区，

０００１４８７２　　收稿日期：－－；））国家自然科学基金项目（５１４７９０６３２０１２０７９　　基金项目：江苏省水利科技项目（

：，男，安徽安庆人。教授，博士，主要从事现代灌排理论与技术研究。Ｅ－ｍ９６１ａｉｌｓｅｕ＠ｈｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ１－）　　作者简介：俞双恩（ｙ

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形成，在地下水位较低的情况下，其田面渗漏量经常会大于稻田适宜渗漏量，导致田间水量损失，加之田埂渗漏，无效的渗漏量往往较大。因此，在新垦稻作区，经常通过抬高排水沟的水位来减少田间渗漏量。

２　稻作区田间水利用系数的常用测定方法

］９

《。／）（节水灌溉工程技术规范》建议的田间水利用系数量测计算方法有平均法和实测法２种［ＢＴ５０３６３Ｇ

计算某次灌水的田间水利用系数。　　平均法的计算原理是以末级固定渠道控制的灌溉面积作为计算单元，平均法的计算式为：

／（）Ｗ，１ｔ＝ｍ·Ａη３２／）；式中：ｍ为某次灌水的净灌水定额（Ａ为末级固定渠道控制的实际灌溉面积ｈｍｍｔ为田间水利用系数；η２３

））；。（Ｗ为末级固定渠道放出的总水量（ｍｈｍ平均法计算公式简单，原理清楚，但实际应用时，除了Ａ获取比较容易以外，实际上Ｗ和ｍ较难确定，都需要通过实测法确定。

通过实测净灌水定额和灌入田间的水量来算出田间水利用系　　实测法是在灌区中选择有代表性的地块，

／）（中只给出旱作物田间水利用系数的计算公式，数。但《节水灌溉工程技术规范》并未给出水稻ＢＴ５０３６３Ｇ田的田间水利用系数的实测和计算方法。

实测法是水稻的田间水利用系数的传统测定方法，其原理是：分泡田期和生长期计算其净灌水定额，根据灌入田间的灌水量与净灌水定额计算田间水利用系数。）泡田期的净灌水定额计算　　１

）泡田期净灌水定额按式（计算：２

３

（）Ｍ泡田＝１Ｅ０ｔ０２γω＋ｈ２Ｈ２（２２）０＋（２）２－Ｐ０ｂ－ω２＋Ｆ２，

；；式中：Ｍ泡田为泡田期的净灌水定额（Ｈ２为稻田犁底层平均深度（ｍｍ）ｍ）γ２为稻田Ｈ２深度内土壤平均体３

）；／积质量（ｈｔｍωω２２为Ｈ２深度内泡田开始时的土壤平均含水率；０为插秧ｂ为Ｈ２深度内土壤饱和含水率；

／）／）；；；时所需水层深度（Ｅ０Ｆ２为泡田期日平均渗漏量（ｔｄｄｍｍ）ｍｍｍｍ２为泡２为泡田期日平均水面蒸发量（

；。）田期天数（Ｐ０ｄｍｍ）２时段内的降水量（２为ｔ土壤含水率的测定：在灌区中选择土地平整、田埂封闭较好的格田作为典型地块，沿水流方向布设测线，在测线的上、中、下游各选３个测点，从地表以下至犁底层分三层取土。采用称质量法测定泡田开始时的土采用浸泡法测定饱和土壤含水率ω壤含水率ω２；２ｂ。

泡田期日平均渗漏量的测定：待耙田结束、水层稳定后，在选择的典型格田内布设高程控制点，用带有“静水”措施的测针观读田间水层的水位变化，同时观测逐日降水量和蒸发量，然后计算渗漏量，即：

（）Ｆ２＝Ｚ３１－Ｚ２＋Ｐ＋Ｅ，

；；；式中：ｍｍ）ＺＺＰ为时段内的降水量（Ｅ为Ｅ６０１蒸ｍｍ）ｍｍ）１为前１天的水层水位（２为当天的水层水位（

。发皿水面蒸发量（ｍｍ））生长期的净灌水定额计算　　２

灌水前田面有水层时，采用水位变化法测定净灌水定额，即：

（）Ｍ生长＝ｈ４ｅ－ｈｓ，

；；。式中：ｍｍ）Ｍ生长为生长期净灌水定额（ｈｈｍｍ）ｍｍ）ｅ为灌水结束后田面水深（ｓ为灌水开始时的田面水深（

以灌水前田面无水层时，在测试格田的适当位置，打入木桩，其上端与地面相平。灌水结束２０ｍｉｎ后，。此木桩上端作为起点，测定水深，该水深即为不考虑入渗补充土壤水的灌水深度（Ｈ１）

，灌水前另外固定某点，插入地面以下至犁将无底的铁筒或者塑料筒（上下直径必须相同且大于３０ｃｍ），筒口高出地面Ｈ（并保持水平，测筒插好后将土壤底层上（不穿透犁底层）Ｈ一般等于大田设计灌水深度）以筒口上端作为标准，与筒壁紧密结合以防止侧渗。迅速加水至筒口齐平，灌水结束２测定筒内水０ｍｉｎ后，。此次灌溉的净灌水定额为：位，此水位与筒口顶端的差值即为灌水过程中的入渗到耕层土壤的水量（Ｈ２）

Ｍ生长＝Ｈ１＋Ｈ２。（）５

）田间水利用系数的计算　　３

，灌水量观测位置应为格田进水口，利用量水堰测定进入格田的水量，即灌入田间的灌水量（水量进Ｗ）入格田的过程中无任何渠道输水。６

则全生育期的田间水利用系数为：生长期灌入田间的灌水量分别为Ｗ泡田、Ｗ生长，　　泡田、

Ｍ泡田＋Ｍ生长。

ｔ＝ηＷ泡田＋Ｗ生长

）实测法存在的问题　　４

实测法存在的问题主要体现在净灌水定额的测量上。

（）６

①泡田时犁底层的处理与实际不符

）利用式（计算水稻泡田净灌水定额，未考虑犁底层土壤的蓄水作用。犁底层作为弱透水层，其土壤也２有蓄水的功能，泡田之前，犁底层土壤含水率并非饱和，泡田时犁底层土壤也会吸收部分水分，只有超过田间持水率并接近饱和后才可能产生田间渗漏量。

②田间土壤含水率空间变异性较大）利用式（计算水稻泡田净灌水定额，需要测定耕作层土壤含水率，尽管土壤含水率监测点布设科学、合２理，但在测试的田块中选择３个点进行观察还是很难得到整个田块耕作层的真实含水率，由此而带来的误差可能很大。

③观测田块土壤结构也有一定的空间变异

水稻生长期，田面无水层并持续一段时间后，土壤表层会存在不同程度的开裂，无底测筒插入点的随机必须进行多点观测，性，会导致Ｈ２的不确定性，要获得测定田块满意的Ｈ２，观测工作量较大。

３　田间水利用系数对比实测法

针对实测法在净灌水定额测量时存在的问题，结合稻作区田间水利用系数内涵的分析，提出了泡田期田——对比实测法。间水利用系数实测新方法—

）测定前的准备１

地形选择不少于３个条田开展测定工作，在每个条田的上、中、下３个位置选①在样点灌区内根据土壤、择地面高度相同、前茬作物一致、相邻的２个格田进行对比实测试验。

安装水位测针，以便测定２个格田的水位。②在２个格田共用的田埂中部设定一个稳定的高程点平台，

地上部分覆盖到田埂上；另一格田四周田埂保持０ｃｍ，③其中一个格田四周田埂内侧将薄膜埋入地下４原状。测定封闭格田、原状格田的面积，分别用Ａ１、Ａ２表示。

。通常用三角量水堰）④分别在２个格田进水口安装量水设备（

）测定方法２

；即２个田块灌水结束时的水位完全相同）①在灌水前利用水位测针标定２个格田灌水的上限（

从水流开始过堰作为记录的起始时刻，达到设计水位时立即停止灌水，记下封②同时对２个格田灌水，

单位精确到ｍｍ。则折算出２个田块单位面积灌水量分别为：闭田块、原状田块的灌水量分别为Ｗ１、Ｗ２，　　封闭田块的单位面积灌水量：

／ｗ１＝Ｗ１Ａ１。

　　原状田块的单位面积灌水量：

／ｗ２＝Ｗ２Ａ２。

　　③计算田间水利用系数

根据测定时２个试验田块的单位面积灌水量，可以计算该次测定的田间水利用系数：

／（）ｗ２。９η＝ｗ１

田面渗漏是稻田的有效耗水，格田与沟道之间的田埂渗漏量则是无效的渗　　对比实测法的理论依据为：

漏。该方法测定简便，避免了中间测量造成的误差，减少了测定工作量和不确定因素，提高了测量的准确性，适用于现场观测。

（）８（）７

４　结　论

提出的田间水利用系数对比实测法与实测法相比，避免了中间测定造成的累积误差，理论依据充分，实际操作简单，适用于稻作区田间水利用系数的测定。

对比实测法假定了田面渗漏量不超过稻田适宜渗漏量，对于新垦的稻作区，由于犁底层尚未形成，在地

７

下水位较低的情况下，其田面渗漏量经常会大于稻田适宜渗漏量，产生田面无效渗漏量，在这种情况下，应加测田面渗漏量，同时确定田面适宜渗漏量，超过适宜渗漏量的水量作为无效渗漏量，以此修正田间水利用系数。

参考文献：

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ｉｓｃｕｓｓｏｎＭｅａｓｕｒｉｎＭｅｔｈｏｄｏｆＦｉｅｌｄＷａｔｅｒＤ　　　　　ｇ　

ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒＲｉｃｅＲｅｉｏｎ　　　　ｇ

１２３４１２３３，，，ＱＹＵＧＵＧＵＯＬＺＳｈｕａｎｅｎＪｉｎＪｉｅＩＹｕｗｅｉＨＯＮＧＹｕｅＩＡＮＪｉａｎｚｈｏｎ　　　　　，　　ｇｇ，ｇ

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（１．ｅｏｆＨｉｈＬａｂｏｒａｔｏｒＫｅｆｆｉｃｉｅｎｔＩｒｒｉａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｅａｎｄＡｒｉｃｕｌｔｕｒｅＷａｔｅｒａｎｄＳｏｉｌ－　　　　　　　　　ｇｙｙｇｇｇ　　，Ｎ；，Ｈ，Ｍ２１００９８，ＣｈｉｎａｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔａｎｉｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＳｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａｉｎｉｓｔｒ　　　　　ｊｇｙｙ　　；，Ｎ，Ｈａｎｉｎ２１００９８，ＣｈｉｎａａｎｄＨｄｒｏｏｗｅｒｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔ２．ＣｏｌｌｅｅｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃ　　　　　ｊｇｇｙｙｐｙ　　

；，Ｙ２２４７００，ＣｈｉｎａａｎｃｈｅｎＢｕｒｅａｕｏｆＹａｎｃｈｅｎＣｉｔ３．ＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃ　　　ｇｙｇｙ　　　

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，ａｄｄａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｅｅａｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂａｓｉｎａｎｄｔｈｅｌｅａｋａｅｉｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎｏｆｒｉｃｅ　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｙｐｇｇｐ，ｔｒｅｎｃｈａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｒｉｄｅｉｓｔｈｅｉｎｖａｌｉｄｌｅａｋａｅ．Ｗｈｅｎｃｏｎｃｒｅｔｅｌｍｅａｓｕｒｉｎｔｗｏｎｅｉｈｂｏｒｉｎｂａｓｉｎｓｏｆ　　　　　　　　　　　　ｇｇｙｇｇｇ　　

，ｍｔｈｅｓａｍｅｌｏｃａｔｉｏｎｒｏｕｎｄｌｅｖｅｌａｎｄｆｒｏｎｔｓｔｕｂｂｌｅｃｒｏｓｗｅｒｅｃｈｏｓｅｎｉｎｕｅｒｉｄｄｌｅａｎｄｌｏｗｅｒｆｏｒｔｈｒｅｅ　　　　　　　　　　　　　　　　ｇｐｐｐ，ｓｔｒｉｅｌａｎｄｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｓｏｔｉｒｒｉａｔｉｏｎａｒｅａｓａｎｄａｌｌｒｏｕｎｄｒｉｄｅｉｎｓｉｄｅｏｆｏｎｅｂａｓｉｎｗａｓｓｅａｌｅｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｐｐｇｇ

，ｂｔｈｅｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｔｏｒｅｖｅｎｔｔｈｅｓｉｄｅｉｎｆｉｌｔｒａｔｅｓａｎｄｔｈｅａｌｌａｒｏｕｎｄｒｉｄｅｏｆｔｈｅａｎｏｔｈｅｒｂａｓｉｎｗａｓｍａｉｎ－　　　　　　　　　　　　　　　　　ｙｐｐｇ　，ｔａｉｎｅｄｔｈｅｓｔａｔｕｓｕｏ．Ｔｈｅｗａｔｅｒｖｏｌｕｍｅａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄａｆｔｅｒｉｒｒｉａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｗａｔｅｒｕｔｉ－　　　　　　　　　　　　　　　ｑｇｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｓｔａｔｉｓｔｉｃｉｒｒｉａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｅｒｕｎｉｔａｒｅａｏｆｔｗｏｂａｓｉｎｓ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａ－　　　　　　　　　　　　　　ｙｇｐ　

，，ｖｏｉｄｅｄｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｅｒｒｏｒｗｈｉｃｈｗａｓｃａｕｓｅｄｂｔｈｅｍｉｄｄｌｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｈａｄｆｕｌｌｔｈｅｏｒｂａｓｉｓａｎｄ　　　　　　　　　　　　ｙｙ　　ｔｈｅａｃｔｕａｌｏｅｒａｔｉｏｎｗａｓｓｉｍｌｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｒｉｃｅｆｉｅｌｄｗａｔｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉ－　　　　　　　　　　　　　ｐｐｇ　ｃｉｅｎｔ．

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