借人工河道自水源充足地区调配水量，我国已建成的引深人津工程和引黄济青工程及拟建 的长江水北调工程等，都是调水工程的典型例子。汛期某一地区水量过多时，则可通过排 水河道将多余水量调送至地区内部的水设施存蓄，或调送至水量较少的其他地区，我国 许多减河和分洪工程，即属此类。 据统计，全国江河正常年径流量有26140亿m，而已建工程可控制的地表水占地面水 资源总量的比例很小，不少地区的地下水尚待开发，故水资源的潜力还很大。但是另方 面，为实现四个现代化，灌溉、发电、航运、养殖、工矿企业等各部门所需要的工农业用 水以及生活用水量也日益增长，因此，研究最有效地利用水资源的科学理论，合理调配水 资源，最大限度地保证各部门用水要求，同时解决好洪涝等灾害，便成为我国水资源工程 现代化的一个重要内容。在这方而需要研究以下一些问题： 1）在深人调查水量供、需情况的基础上，研究制定地区长远的水资源规划及水土资源 平衡措施。 2）研究当地地面水、地下水和外来水的统一开发及联合运用，应用系统工程的理论与 方法，寻求水资源系统的最优规划、扩建和运行方案。 3）研究洪涝规律，来取有效措施，解除洪涝威胁，并同水资源开发利用结合起来统 规划，做到洪涝旱碱综合治理。 4）研究水资源开发、利用和保护等方面的经济效益、生态环境和社会福利间题，探求 符合社会主义市场经济原则的水资源系统规划、管理的经济论证方法。 总之，无论是调节农田水分状况或是地区水情，都是要认识自然规律，总结水利建设 的经验，坚持科学态度，讲究经济效益并从理论和技术上解决农田水利现代化中出现的新 问题，拇农田水利科学技术不断推向前进

第一章农田水分状况和土壤水分运动

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，以改善士壤中的气、热和养分 状况，并给农田小气候以有利的影响住宅标准规范范本，达到促进农业增产的目的。因此，研究农田水分状 说对于农田水利的规划、设计及管理工作都有土分重要的意义

象。这时的含水率称为凋萎系数。不同土质，其 永久凋菱点含水率是不相同的。相应的土壤负 压变化于7~40×10°Pa(105Pa=1巴=0.987 大气压）之间，一般取为15×10"Pa。凋萎菱系数 不仅决定于土壤性质，而耳还与土壤溶液浓度、 根毛细胞液的渗透压力、作物种类和生育期有 关。重力水在无地下水顶托的情况下，很快排 出根系层；在地下水位高的地区，重力水停留 在根系层内时，会影响士壤正常的通气状况，这 部分水分有时称为过剩水。在重力水和无效水 之间的毛管水，容易为作物吸收利用，属于有 效水。一般常将田间持水率作为重力水和毛管 水以及有效水分和过剩水分的分界线。在生产 实践中，常将灌水两天后土壤所能保持的含水 率叫做田间持水率。相应的土壤负压约为0.1 0.3×105Pa。由于土质不同，排水的速度不 同，因此排除重力水所需要的时间也不同。灌

水两大后的土壤含水率，并不能完全代表停正重排水时的含水率。特别是随着土壤水分 运动理论的发展和观测设备精度的提高，人们认识到灌水后相当长时间内土壤含水率在重 力作用下是不断减少的。虽然变化速率较小，但在长时间内仍可达到相当数量。因此，田间持 水率并不是一个稳定的数值，而是一个时间的函数，田间持水率在农田水利实践中无疑是一个「 分重要的指标，但以灌水后某一时间的含水率作为田间持水率，只能是一个相对的概念。 二、旱作地区农田水分状况

当植物根部从土壤中吸收的水分来不及补给叶面 蒸发时，便会使植物体的含水量不断减小，特别是叶 片的含水量迅速降低。这种由于根系吸水不足以致破 坏了植物体水分平衡和协调的现象，即谓之干旱。由 干产生干旱的原因不同，可分大气干旱和土壤干旱两 种情况。在农由水分尚不妨碍植物根系的吸收，但由 干大气的温度过高和相对湿度过低，阳光过强，或 到干热风造成植物蒸腾耗水过大，都会使根系吸水速 度不能满足蒸发需要，这种情况谓之大气干旱。我国 西北、华北均有大气干旱。大气干旱过久会造成植物 生长停滞，甚至使作物因过热而死亡。若土壤含水率 过低，植物根系从土壤中所能吸取的水量很少，无法 补偿叶面蒸发的消耗，则形成所谓土壤干旱的烤况。短 期的土壤干，会使产量显著降低，干旱时间过长，即 会造成植物的死亡，其危害性要比大气干旱更为严重 为了防止土境干旱，最低的要求就是使土境水的渗透

压力不小于根毛细胞液的渗透压力，萎系数便是这样的土壤含水率临界值。 土壤含水率减小，使土壤溶液浓度增大，从而引起土壤溶液渗透压力增加，因此，土 壤根系吸水层的最低含水率，还必须能使土壤溶液浓度不超过作物在各个生育期所容许的 最高值，以免发生凋菱。这对盐溃土地区来说，更为重要。土壤水允许的含盐溶液浓度的 最高值视盐类及作物的种类而定。按此条件，根系吸水层内土壤含水率应不小于

8.m=%×100%

由于水稻的裁培技术和灌溉方法与旱作物不同.因此农田水分存在的形式也不相。我 国水稻灌水技术，传统采用田面建立一定水层的藩方法，故田而经常（除烤由外）有水层 存在，并不断地向根系吸水层中入渗，供给水稻根部以必要的水分。根据地下水埋藏深度， 不透水层位置，地下水出流情况（有无排水沟、天然河道，人工河网）的不同，地面水、土 镶水与地下水之间的关系也不同。

当农田水分过多时，应针对其不同的原因，采取相应的调节措施。排水（排除多余的地 面水和地下水）是解决农田水分过多的主要措施之一，但是在低注易涝地区，必须与滞洪 滞涝等措施统筹安排，此外还应注意与其它农业技术措施相结合，共同解决农田水分过多 的间题。

K(h) =Thr+b

单位时间土壤体积中忙水量的变化率

aK(e) ah aK() m a9 ar zJ aK() a ar ax az x丽a a2 一丽丽 D() =K() ah 4

D(0) aD(8) o 4 2 aK(0) a2 A

式中，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，其值为土壤 含水率的函数。 由于土壤含水率与土壤压力水头之间存在着函数关系，渗透系数K也可写成压力水 头（非饱和土壤中h为负值）的函数，因此，土壤水运动基本方程也可写成另一种以为 变量的形式。 土壤水在工、方向的渗透速度为

jK(h) a K(h) ah aK(h) C(h) a ar az az

二、人潜条件下土填水分运动

降雨和灌水入渗是补给农田水分的主要来源。人渗速度、总量和入渗后韵面上土壤含 水率的分布，对拟定农田水分状况的调节措施有重要意义。兹以地下水埋深较大，剖面土 接含水率均匀分布，地表形成薄水层这一简单的情况为例，说明入渗速度和土壤含水率的 计算方法。在垂直入渗的情况下，坐标轴2=0取在地表，取之向下为正，位置水头之为负 值，一维土壤水运动的基本方程可写成：

降雨或藻水前剖面上各点初始含水率为6，则初

D(0) T aK(0) 32 az

在地表有薄水层时，表层含水率等于饱和含水率6，在相当大（→α）时，含水率不 变，即=，则边界条件为

6(0,t) =0, 9(80. t) =8]

采用拉氏变换求解。经变换后8的象函数6为

由拉氏变换逆变换表！

+eTerfcl 42VDt

式中，erfc(）=

式中，erfc(）=

由于在有水层人渗时，地表处含水率达到饱和+ K(8）二K,等于土壤饱和时的水力传导度。D(8)仍采用

N 4万， 2 D 力

VpD 逆变换表： Vri

间t内的入渗总量（以水层厚度表示）的计算式之

在生产中水利图纸、图集，常直接采用经验公式计算入渗速度和入渗量1。在农田水利工作中常用考 斯加可夫经验公式：

质土壤α值较小，重质土壤α值较大；初始含水率愈大，α值愈小，

[= [idt= ]

D (0) +K(9) =p(t)

一临界含水率，即土壤鞘水能 力等于外界蒸发能力时的土 壤含水率，其值视土壤性质 和外界蒸发条件而定：

α、b一经验系数。 在干草季节的初始含水率较低，且蒸 发强烈（e很大）的情况下，有时表上可能 很快降低至风王十含水率，用

面初始含水率分布和地下水埋深有密切关系。兹针对以下几种常见情况研究蒸发过程。

的情况下，采用平均D(9）=D(9)和龄=N，根据线性化方程牛奶标准，可以得到含水率的计算式：

在时间+内蒸发总量为：