灌排新技术常见100问题解答(3)

式中：N为灌区内喷点总数；T为设计周期。

轮灌方案根据每次喷洒的喷头数来确定，其确定原则：第一，轮灌编组要有一定的规律，以方便运行管理，同时应使各轮灌组工作的喷头总数尽量一致，以保证系统流量比较平稳；第二，轮灌编组应有利于提高管道设备的利用率，制定轮灌顺序时，尽量把流量分散到各配水管道，避免流量集中。

35、微灌系统有何特点？如何分类？ （1）微灌系统的特点主要有：

①灌水流量小，水的利用率高。②工作压力低，节省能源。③对土壤及地形适应性强。微灌只是局部湿润土壤，不受地形、土壤条件的限制，灌水均匀，能有效的调节土壤中水、肥、气、热状况，为作物生长提供良好的环境。④可结合灌水施肥，增产明显。因水肥适时，一般较其他灌水方法增产20 %左右。⑤适于咸水地区。实践证明，使用咸水滴灌，灌溉水含盐量在2~4g／L，作物生长正常，这对于干旱和半干旱咸水地区提供了一条增产出路。⑥当前微灌技术存在的主要问题是灌水器易于引起堵塞；由于属局部灌溉，作物根系发展会受到一定影响。

（2）微灌技术可按水流出流方式和管道布置不同形式进行分类。 ①按灌水时水流出流方式分类

滴灌 滴灌是通过安装在毛管上的滴头或滴灌带等灌水器的出水孔使水流成滴状进入土壤的一种灌水形式。滴灌水入渗主要借助毛细管力的作用，在作物根部附近形成饱和区，并向周围扩散。

地表下滴灌 地表下滴灌是将全部滴灌管道和灌水器埋入地表下面的灌水形式。它与地下渗灌和通过控制地下水位的浸润灌溉相比，区别仍然是仅湿润部分土体，故称地表下滴灌。

微喷灌 将水通过微喷头洒在枝叶上或树冠下灌水方法称为微喷灌。它与喷灌的主要区别在于喷头压力低、流量小，一般把水头5~15m、喷嘴孔径0.8~2mm、流量小于240L／h的微喷划在微灌的范围内。

涌泉灌溉 涌泉灌溉是通过安装在毛管上的涌泉器形成的小股水流，以涌泉的方式进入土壤的一种灌水形式。 ②按毛管在田间布置的方式划分

地面固定式微灌系统 毛管布置在地面，在灌水期间毛管和灌水器不移动的系统称为地面固定式系统。其适用于条播作物和果园灌溉。这种系统安装、清洗、拆卸、检查均较方便，但易损坏、老化和影响农业耕作。

地下固定式微灌系统 与地表下滴灌类似，将所有微灌设备与器材埋入地下进行灌溉。优点是不影响耕作，避免了反复的安装、拆卸，延长了设备的使用寿命，缺点是不易检查堵塞状况。

移动式微灌系统 在灌水期间，毛管和灌水器由一个位置灌完后移向另一个位置的灌水系统称为移动式微灌系统。按移动毛管的方式又可分为人工移动和机械移动两种，与固定式系统相比，移动式系统投资较低但运行管理费用较高。

间歇式微灌系统 又称脉冲式微灌系统，工作方式是每隔一定时间喷水一次，此系统的灌水器流量比普通滴头流量大4~10倍。因灌水器孔口较大，减少了堵塞，由于间歇灌水，避免了产生地面径流和深层渗漏损失，但灌水器制造工艺要求高，设备成本也高。 36、微灌系统由哪几部分组成？针对不同的灌水方式有哪些常用的灌水器？ （1）微灌系统通常由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器四部分组成。

水源 河、湖、渠、塘、井都可作微灌的水源，但含污物和含沙大的水体易造成灌水器堵塞，均不宜作微灌水源。为保证微灌的水源，常需要修建专门的水源工程，如蓄水池、引水渠等。

首部枢纽 微灌工程的首部枢纽由水泵、动力机械、控制阀门、过滤器、施肥装置、测量和保护设备等组成。它是全系统控制调度的重要组成部分，也是系统的中心。

输配水管网 微灌系统的管网一般分为干、支、毛三级管道。干、支管两级承担输配水任务，一般均埋人地下，毛管承担田间灌水任务，根据情况可埋入地下也可放在地面，通过比较确定。

灌水器 灌水器安装在毛管上或是通过连接小管与毛管相连，水流通过灌水器进入土壤湿润作物。 （2）灌水器的作用是把末级管道中的压力水流均匀稳定地分配到田间，满足作物对水分的要求。

微灌的灌水器有滴头、微喷头、涌水器和滴灌带(管)等多种形式，按其结构和水流的出流形式不同又可分成滴水式、漫射式、喷水式和涌泉式等，其相应灌水方法便称为滴灌、微喷灌和涌泉灌。

①地表滴灌灌水器为滴头，常用形式有管间式滴头、微管滴头和孔口式滴头。此外，还有涡流型滴头和压力补偿型滴头等形式。 ②滴灌的另一类灌水器为滴灌管(带)，常用于地表下滴灌。滴头与毛管制造成一整体，兼具配水和滴水功能的管称为滴灌管(带)。按滴灌管(带)的结构可分为内镶式和薄壁滴灌带两种。

③微喷灌的灌水器为微喷头，微喷头是将压力水流以细小水滴喷洒在土壤表面的灌水器。单个微喷头的喷水量一般不超过250L／h，射程一般小于7m。按照结构和工作原理，微喷头分为射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。 37、滴灌的毛管和灌水器布置有哪几种形式？各适用于什么类型的作物？ 滴灌的毛管和灌水器布置有以下几种形式。

单行毛管直线布置 毛管顺作物行向布置，一行作物布置一条毛管，滴头安装在毛管上，这种布置适用于窄行密植作物，如蔬菜和幼树。

单行毛管带环状布置 对成龄果树滴灌时可沿一行树布置一条输水毛管，然后再转绕每棵树布置一根分毛管并在上面安装3~5个单出水口滴头。这种布置增加了毛管总长度。

双行毛管平行布置 当滴灌高大作物时可采用此种布置。如灌果树可沿树两侧布置两条毛管，每株树的两边各安装2~3个滴头。

单行毛管带微管布置 当使用微管滴灌果树时，每一行树布置一条毛管，再用一段分水管与毛管连接，在分水管上安装4~6条微管。这种布置减少了毛管用量，相应也减少了造价。 38、渗灌有何特点？有哪两种类型？

渗灌，即地下灌溉，是利用地下管道将灌溉水输入田间埋于地下一定深度的渗水管道或鼠洞内，借助土壤毛细管作用湿润土壤的灌水方法。

（1）渗灌的优缺点

渗灌的主要优点是：①灌水后土壤仍保持疏松状态，不破坏土壤结构，不产生土壤表面板结，为作物能提供良好的土壤水分状况；②地表土壤湿度低，可减少地面蒸发；③管道埋入地下，可减少占地，便于交通和田间作业，可同时进行灌水和农事活动；④灌水量省，灌水效率高；⑤能减少杂草生长和植物病虫害；⑥渗灌系统流量小，压力低，故可减小动力消耗，节约能源。

渗灌存在的主要缺点是：①表层土壤湿度较差，不利于作物种子发芽和幼苗生长，也不利于浅根作物生长；②投资高，施工复杂，且

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管理维修困难；一旦管道堵塞或破坏，难以检查和修理；③易产生深层渗漏，特别对透水性较强的轻质土壤，更容易产生渗漏损失。

（2）渗灌的类型主要有以下两种： ①地下水浸润灌溉

它是利用沟渠网及其调节建筑物，将地下水位升高，再借毛细管作用向上层土壤补给水分，以达到灌溉目的。灌溉时关闭节制闸门，使地下水位逐渐升高至一定高度，向上浸润土壤。平时则开启闸门，使地下水位下降到原规定的深度，以防作物遭受渍害，使土壤水分保持在适于作物生长的状态。

②地下渗水暗管(或鼠洞)灌溉

通过埋设于地下一定深度的渗水暗管(鼠洞)，使灌溉水进入土壤，并主要借毛细管作用向四周扩散运移，进行灌溉。 39、渗灌的主要技术要素有哪些？如何确定？

渗灌的技术要素主要包括管道的埋设深度和灌水定额以及管道间距、长度和坡度等。 (1)渗水管的埋设深度

渗水管的埋深，主要取决于土壤性质、作物种类和耕作情况及冻土层深度等因素，应使灌溉水能借毛细管作用上升湿润表层土壤，而深层渗漏又最小。不同土质的渗水管适宜埋深：壤土为50cm，粘土为45cm，砂土为40cm。依各种作物根系的要求，棉花主根系分布在45~65cm，故渗水管埋深以40cm为宜；葡萄和果树等根系分布较深，渗水管宜埋深为40~50cm。依机耕要求，渗水管埋深一般应在40cm以下，以免被深耕机具工作时破坏。

(2)渗水管的间距

渗水管的间距，主要取决于作物行距、土质和供水压力，也与管径和埋深有关，并应满足土壤湿润均匀的要求，对密植作物应使相邻两条渗水管道的湿润曲线有一定的重叠。

一般砂性土中的管距较小，大约为1.5m左右；壤土和粘性土中的管距较大，一般为2.0m左右。有压渗水管间距可达2.4m，无压渗水管间距一般为2~3m。若渗水管下有不透水层时，管距可加大。管径大，供水流量大时，管距亦应加大。

(3)渗水管的长度和坡度

适宜的渗水管长度应使渗水管首尾两端土壤湿润均匀，而渗漏损失最小。它与渗水管的坡度、供水压力、流量大小和渗水情况等有关。目前我国采用的渗水管长度，无压供水时为50~80m，有压供水时为80~120m。

渗水管的坡度应基本上与地面坡度保持一致。无压供水时适宜的渗水管坡度为0.001~0.004；有压供水时，要视地面坡度而定，但要保证沿渗水管长度上各点的土壤湿润均匀，且各点的水流不致溢出地面。

(4)渗水管的工作压力

渗水管有压供水时，管道长度和间距大，土壤湿润速度快，管理方便。因此，一般都采用有压供水方式，但压力不可过大，以免引起深层渗漏或水流溢出地面。一般渗水管的工作压力(压力水头)以控制在0.4~1.2m为宜。

(5)渗灌的灌水定额

渗灌灌水定额主要取决于土壤性质和计划湿润土层深度，一般应使相邻两条渗水管间的土层得到足够的湿润，而又不发生深层渗漏为准。据国内外经验，有压供水时的适宜灌水定额，砂土为210~345m3/hm2；壤土为303~375 m3/hm2；粘土为375~450 m3/hm2。

无压供水时，易产生深层渗漏，灌水定额应适当减小。 (6)渗水管的灌水流量

当灌水定额和渗水管的间距和长度确定以后，则可按下式计算每条渗水管所需要的入管流量 mbLQ? 410?33.6t2

式中：Q为渗水管流量(L/s)；m为灌水定额(m/hm)；b为渗水管间距(m)；L为渗水管长度(m)；t为一次灌水的延续时间(h)，应根据试验确定，一般以不超过24h为宜，若超过36h，深层渗漏严重。 40、水稻薄露灌溉在不同生育时期如何实施灌溉措施？

薄露灌溉是一种稻田灌薄水层、适时落干露田的灌水技术。

根据水稻的生育期，露田程度略有差异，一般可分为三个时期。 （1）前期

从移栽后经返青期和分蘖期至拔节期，主要是营养生长阶段，拔节期转入生殖生长。这阶段首先要明确第一次露田的日期与程度，其最佳时间是移栽后的第5天，如果田间已成自然落干的状况最为理想。若田间尚有水层，则要排水落干，表土都要露面，没有积水，肥力稍好的田还会出现蜂泥，说明表土毛细管已形成，氧气已进入表土，此时要复灌薄水，再让其自然落干，即进行第二次落干露田。这次露田程度要加重，可至表土开始微裂才再灌薄水，如此一直至分蘖后期。在分蘖量(包括主茎)已达450万/hm2，或每丛(有的地方称穴)分蘖已有13~15个，且稻苗嫩绿，还有分蘖长势，要加重露田，可露到田周开裂10mm左右，田中间不陷足，叶色退淡。此时切断了土壤对稻苗根系的水分与养分的供应，使稻苗无能力分蘖，这叫重露控蘖。拔节期仍每次露田到开微裂时灌薄水。

薄露灌溉比淹灌容易长草，应使用除草剂除草。移栽后第4~5天应施除草剂，并要保持4~5天的水层。若不到4~5天的水层，自然落干效果也可以，因落干后药剂粘在土面上，草芽同样会死亡。采用药物除草，先要灌足能维持4~5天的水量，则采用除草剂的稻田第一次露田时间要推迟4~5天，也就是要在移栽后的第9或第10天才可第一次露田。这次露田程度可重一点，与不用除草剂的第二次露田程度一样，即当表土开始微裂再灌薄水。

（2）中期

孕穗期与抽穗期的茎叶最茂盛，是需水高峰期，只要土壤水分接近饱和就能满足此时期的生理需水，所以，落干程度比前期略轻，每次露田到田间全无积水，土壤中略有脱水，尽量不要使表土开裂就复灌薄水。此时期如遇雨，要打开田缺，自然排水，田间不能产生积水。如果遇纹枯病暴发时，除及时用药物防治外，可加重露田，减低田间相对温度，有利于抑制纹枯病等病害。

（3）后期

水稻进入乳熟期与黄熟期渐渐转入衰老，绿叶面积随之减少，蒸腾量亦慢慢减少。但水稻还需一定的水分，以供最后三片叶的光合作用，制造有机养分，并把土壤中的养分与植株各部位积存的有机养分输送到穗部。这就要根系保持一定的活力，达到养根保叶。该时期要加重露田程度，使氧气更易进入土壤中，减少有毒物的产生，保持根系活力，才能使茎叶保持青绿。

乳熟期每次灌薄水后，落干露田到田面表土开裂2mm左右，直到稻穗顶端谷粒变成淡黄色，即进入黄熟期，落干露田再加重，可到表土开裂5mm左右时再灌薄水。

（4）收割前提前断水

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经多次多处理试验，断水过迟会延迟成熟，尤其早稻收割因晚稻要适时下种，延迟成熟会造成割青而影响产量。断水过早会造成早衰，灌浆不足。所以，断水过迟过早都会造成减产，且米质易碎，整米性不高，出米率低。如果气温高、天晴干燥，早稻宜提前5天断水，晚稻宜提前10天断水。如气温不高，经常阴雨，早稻提前7天、晚稻提前5天断水。 41、水稻“薄、浅、湿、晒”灌溉的田间水分控制标准如何？

南方（广西）具体田间水分控制标准为：①薄水插秧、浅水返青：插秧时为15~20mm的薄水层，插秧后田间保持20~40mm的浅水层。②分蘖前期湿润：每3~5天灌一次10mm以下的薄水，保持土壤水分处于饱和状态。③分蘖后期晒田。④拔节孕穗、抽穗扬花期薄水：拔节孕穗期保持10~20mm薄水层，抽穗扬花期保持5~15mm薄水层。⑤乳熟期湿润：隔3~5天灌水约10mm。⑥黄熟期先湿润后落干：水稻穗部勾头前湿润，勾头后自然落干。

北方地区(辽宁等省)所采用浅湿灌溉的田间水分控制标准为：①插秧和返青期浅水：保持30~50mm浅水层。②分蘖前期、孕穗期、抽穗开花期浅湿交替：每次灌水30~50mm，田面落干至无水层时再灌水。③分蘖后期晒田。④乳熟期浅、湿、干、晒交替：灌水后水深为10~20mm，至土壤含水率降至田间持水率的80％左右再灌水。⑤黄熟期停水、自然落干。 42、雨水集蓄灌溉工程由哪几部分组成？如何对工程进行分类？ （1）雨水径流集蓄灌溉工程的组成

从工程技术的角度分析，雨水径流集蓄灌溉工程基本上是由三大部分组成，即集水工程、蓄水工程和灌溉工程。集水工程是雨水集蓄灌溉工程的基础；蓄水工程是雨水集蓄灌溉工程的“心脏”(起调节作用，类似于调节水库)；灌溉工程则是其目的。

集水工程的作用是，建立集水区，应用工程技术措施处理集水面，以减少渗漏，提高集水效率，尽量聚集天然降水，充分发挥降水作为一种有效的灌溉补充水源和人蓄饮用供水水源的作用，为旱区农业持续发展提供保证。

蓄水工程是蓄存由集水区导引聚集的雨水径流水量，以备灌溉利用的工程技术设施。蓄水工程通常由引水渠沟或管道、入水口、拦污栅、沉沙槽、蓄水设施以及放水装置等部分组成。

灌溉工程：利用集蓄雨水径流灌溉作物，通常都采用最为节水的灌溉方式，目前主要选用滴灌、微喷灌和渗灌。 （2）雨水径流集蓄灌溉工程类型

雨水径流集蓄灌溉工程的分类方法有多种，一般常依据雨水径流微型聚集区域的结构性质划分为以下四种类型： ①田面集蓄灌溉工程类 利用轮作、间作套种或宽窄行种植的休闲田块、暂时性未种植的农田条带以及打谷场等农业用地修建临时性的集水区，配合蓄水设施，进行灌溉的工程类型。集水区集水面常采用塑料薄膜铺垫或原土夯实，用于临时性聚集雨水，一般使用年限较短，最长不超过两年，或采取一季或一年轮换。蓄水设施主要用水窖，靠近农田地头或农田生产路路边修。

②坡面集蓄灌溉工程类

利用坡面人工营造集水区聚集雨水径流，并在靠近集水区适当位置处修筑蓄水设施，利用蓄水设施内贮存的雨水，进行灌溉的类型。坡面集水区，我国旱区目前最常用的集水面处理措施是铺砌素混凝土板，也有少数采用水泥土板、沥青混凝土板等材料处理集水面的形式，通常均为固定式集水区，其使用年限大多都可在10年以上。也可利用塑料薄膜、三七灰土等材料铺砌集水面，但其使用年限很短。

③路面集蓄灌溉工程类

利用村内、村间道路以及交通大路和公路作为集水区。沿道路一侧或两侧开挖导引雨水径流进入蓄水设施的截水沟渠或暗管，并修筑蓄水设施群，以分段集蓄径流而进行灌溉的工程类型。

④屋面庭院集蓄灌溉工程类

在干旱严重缺水或水质极劣的地区，往往利用屋面和庭院集蓄天然降水，主要为人畜饮用提供水质良好的水源，多余的水量则可适当灌溉房前屋后庭院作物。近年来，由于屋面、庭院集蓄灌溉工程的发展，已可以利用其集蓄的水量滴灌、渗灌温室瓜果蔬菜，对当地农民生活质量的改善和健康水平的提高，起到了很好的作用。 43、集水面的处理措施有哪些？集水量如何确定？ （1）集水面的处理

对集水面的处理，国外主要采用：植被管理、地表处理、化学处理三类方法。我国常用的集水面材料及其处理措施有：混凝土集水面、水泥土夯实处理、塑料薄膜、三七灰土夯实处理、原土夯实处理、水泥瓦青瓦屋面、沥青喷洒处理等。

（2）集水量的计算

集水量的计算有多种形式的经验、半理论半经验的计算方法和公式。其中有些过于简单，计算结果误差较大，如降雨量~径流量的线性回归计算方法；有些方法，虽然在理论上比较完善，但实际应用时，又不得不作一些假定，加上降水事件本身的不确定性，也就削弱了它的实用价值，如流域超渗~蓄满兼容的产流模型等。

对于次降水集水量，其与次降水量和次降水强度关系密切，在设计计算时，应充分考虑它们的影响。因此，若已知集水效率和次降水量，进行集水量的计算方法可采用：1）先依据试验资料，在一般性产流理论的指导下，得出次降水的集水效率Ehi；2）用公式Poi=EhiPi可计算出该次降水的集水量；式中，Pi、Ehi、Poi分别为次降水量、次降水集水效率，次降水集水量；3）累加各次集水量∑Poi即得到该时段

n内的总集水量；4）考虑到集水面积的影响，实际集水量为：Q?a?Poii?1，式中：0

第4章 灌区水资源优化管理

本章主要介绍灌区水资源优化管理的方法与技术，重点讲述了灌区水资源优化决策及地面水与地下水联合运行系统优化调度的数学模型。

44、什么是灌溉水资源优化管理？灌溉水资源优化管理包括哪些内容？

灌区水资源优化管理是指在灌溉水源比较紧缺的地区，采用系统优化方法，合理利用灌溉水源，提高灌溉水资源的经济效益，提高灌区的总体产量。灌区水资源优化管理包括两方面的内容：①灌溉水量在空间上的合理分配，即在同一大型灌区内各个分灌区全年用水量分别分配多少。各分灌区灌溉水量的分配，应以全灌区总体经济效益最高为准则，同时兼顾各分灌区经济效益。②灌溉水量在时程上的合理分配，即根据各种不同来水过程，考虑灌区土质、气候特点和农作物布局等条件在时程上进行优化配水，使有限的灌溉水源获得最大的经济效益。

45、在进行灌区水资源优化配置时应遵循哪些原则？ 在进行水资源优化管理配置时，应遵循以下原则：

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（1）可承载原则 可持续发展首先要求不允许破坏地球上生命支撑系统（如空气、水、土壤等），即处在可承载的最大限度之内，以保证人类福利水平至少处在可生存状态。

（2）综合效益最大原则 可持续发展鼓励经济增长，但它不仅重视增长数量，更追求改善质量。它以保护自然环境为基础，以改善和提高生活质量为目标，与资源、环境的承载能力相协调，追求经济效益、社会效益、环境效益的综合效益最大。

（3）可持续性原则 通过水资源配置，以维持自然生态系统的更新能力和持续利用。实现水资源可持续利用，不仅考虑到当代人，而且顾及到后代人，体现可持续原则。

（4）水资源利用和水患防治相结合原则 在配置水资源的同时，也要注意与历史、现在和将来出现的水患治理相结合。在实际确定水资源规划方案时，既要考虑水资源的分配需要，也要兼顾可能的水患防治需要。

（5）水资源利用和水资源保护相结合原则 在面向可持续发展的水资源优化配置过程中，实际上已经考虑到水资源的保护问题，这里需要强调的是：在制定水资源配置方案时应尽可能将废污水的排放减小到最低程度，以保持在水资源承载能力允许范围内。

（6）开源与节流并重原则 这里主要针对：在建立水资源优化模型时，要兼顾考虑“开源”途径和“节流”途径。“开源”和“节流”是解决水资源需求的两条基本途径。过去，人们对“开源”比较重视，常常靠兴修水利工程和设施，开发新水源，来增加水源的供水能力。但是，在水资源相对贫乏、水资源利用率已很高的地区，增大水源供水能力已没有多大潜力，特别是在供水能力已经超过水资源可承载能力的地区，“开源” 已经不可能。这时，主要靠节水技术方法，实施节水措施，提高人们节水意识，建立节水型社会。 46、灌区用水量计算时，应包括哪些内容？

灌区用水是指工农业、城镇生活及其他部门的具体用水要求。

农业用水包括农业、林业、牧业、渔业、农村人畜生活饮用水及不纳入城市工业产值部分的乡镇企业。

农业灌溉用水计算步骤大致如下：(1)估算灌区净灌溉用水量(2)确定渠系水利用系数(3)计算地下水净灌溉水量(4)计算灌区需用地表水毛水量(5)计算灌区总毛用水量。

林业用水主要指苗圃育苗及果树灌溉用水。根据苗圃、果树的面积和灌溉定额估算用水量。 农村畜牧业用水主要指大小牲畜和家禽的用水。根据牲畜或家禽的头数和用水定额估算用水量。 渔业用水系指坑塘养鱼的水面蒸发和渗漏所消耗水量的补充值，其计算式为Wfh ＝ω（αE－P＋S），式中：Wfh为渔业用水量；ω为养殖水面面积；E为蒸发器所测的水面蒸发量；α为蒸发器折算系数；P为年降水量；S为年渗漏量。渔业用水量也可用调查补水定额与养殖水面面积的乘积进行估算。

乡镇企业用水量指产值不列入城市工业产值内的乡镇企业用水量的，估算可通过典型调查进行，计算时可参考《中国农村给水工程设计水册》中的乡镇企业用水量标准。对于这部分用水量的发展预测，可参考工业用水产值法或趋势法进行。

农村居民生活用水量的估算应根据典型调查，按不同类别居民的人均用水标准进行估算，估算公式为：Win ＝ ∑ ni mi ，式中：Wni为农村居民生活用水；ni为某种用水标准的人数；mi为某种用水标准。 47、灌区可利用水资源有哪些类型？如何确定？

灌区可利用水资源系指通过工程措施具有一定保证率的可利用水的水量。包括地表水资源可利用量和地下水可利用量。 （1）地表水资源可利用水量

广义的地表水资源是指存在于地球表面不同形态的水体总量，包括河流水、湖泊水、冰川水、沼泽水和海洋水等。狭义的地表水资源是指从大气降落下来的水，扣除陆面、水域、植物等的蒸散发以及补给层地下水后的地表产水量。当区域内蓄、引、提水量较大，即水利化程度较高时，可以根据工程的类别和大小采用分类、分级分析法计算可利用水量。

①蓄水工程可供水量

蓄水工程包括大、中、小型水库及塘坝工程。

大、中型水库和重点水库，一般都有实测资料。实测放水系列能反映水库下游的需水量，因此在推算这类工程的可利用地表水资源时，应根据水库入库水量进行水库径流调节，确定不同保证率的可供水量。推求多年调节水库的调节水量，可根据资料分别采用时历法和数理统计法。求得水库可供水量以后，再按灌溉用水过程确定可供水量的月分配。

对小型水库及塘坝工程，缺少实测资料时，一般采用“复蓄指数”法来估算可利用地表水资源量。“复蓄指数”是水库每年放水量与水库库容的比值。可根据调查确定。对丰、平、枯水不同代表年分别调查小型水库及塘坝的有效容积和复蓄指数n，进而求得不同代表年的塘坝可供水量，即W＝nV（V为有效库容）。

②引水工程可供水量

引水工程可供水量系指通过引水工程直接从江河、湖泊中自流引用的水量。一般大型引水工程的引水口都有实测引水记录，无引水纪录时，可根据下游用水资料反推引水量，或根据引水工程的设计过水能力估算引水量。

③提水工程可供水量

提水工程可供水量则指通过动力机械设备提取的水量。用提水工程的保灌面积，乘以综合毛定额，得其利用量。如提水工程在水库放水渠道上，在计算水库可利用水量时，就不要计入提水工程内，以避免重复计算。

通过以上计算，最后按水资源分区，提出各流域（片）、各市、县、区和分区的各种保证率的可利用地表水资源量，供水资源规划使用。

（2）地下水可利用水量

地下水的用水部门一般包括农业、牧区草场、林业苗圃以及部分工业、城镇生活用水等。在特定区域内，根据地下水的补给来源，通过对上述各部门地下水实际开采量的调查，分析不同地区单井出水量、井灌面积与定额、渠系有效利用系数等，进而确定地下水的可开采量和实际开采量。

在浅层地下水开发利用程度不高的地区，通常直接以农业、工业和生活用水量作为可供水量；而在地下水开发利用程度较高的地区，则需考虑补给量与用水量之间的平衡关系，计算有一定补给保证率的可开采量，以此作为该地区的地下水可供水量或可利用地下水量。

48、水库灌区优化决策数学模型的目标函数如何确定？

优化决策的数学模型主要由目标函数和约束方程两部分组成，目标函数有单目标与多目标、极大化与极小化以及物理量与经济量之分，选用哪类目标函数，则视决策问题的任务要求及其资料条件而定。

(1)以物理量来表达：以灌区的灌溉面积最大或粮食产量最高为目标。这种目标可用于灌溉工程的规划设计或水量调度的课题中，常常在灌溉来水量一定或灌溉库容一定情况下，寻求灌溉面积最大或粮食产量最高的方案，这种课题往往是确定性的。

(2)以经济量来表达：用经济量作目标有较多优点，例如，不同计量单位可以通过货币转换为同一计量单位，于是用物理量表达

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的某些多目标课题，就能转化为单目标的课题。可以把灌溉工程的投资、年运行费用、效益等联系在一起来考虑，使研究的问题更为全面和合理；也可以用动态经济分析的方法进行研究，把货币的时间价值考虑进去。

以经济量来表达的几种典型表达式如下：

1）以净效益现值最大为目标 这种目标主要用于优化规划课题中。

2）以费用现值最小为目标 当灌溉效益资料不足或效益是一个定值时，常采用费用现值最小作为择优准则。

如果水库灌区中还有电站、泵站等工程项目，则以这些项目的规模（或发电量、流量等）作为决策变量，写出其相应的效益、投资及运行费用的函数表达式，乘以现值因子后，综合到相应的目标函数式中即可。

此外，还可采用年运行费用最小和效益费用比最大等作为目标函数。

（3）多目标问题的目标函数 对于多目标问题，其目标函数表示方式与单目标问题目标函数表达方式是类同的。多个目标一般可用权重系数处理成单一目标，或把次要目标放入约束条件中，在目标函数中只体现一个主要目标。前者称为权重法，后者称为约束法。

49、动态规划数学模型中有哪些变量？如何选择？

动态规划数学模型主要包括阶段变量、状态变量和决策变量。

（1）阶段变量的选择 表明研究课题在发展过程中所处的时间或空间的变量。在灌溉管理运行课题中，常以时间作为阶段变量，一般可选择年、月或旬，在规划设计课题中，常可以空间概念来划分阶段，一般取工程类型如水库甲、水库乙、泵站甲、泵站乙作为阶段变量，也可以用分灌区1、分灌区2等作为阶段变量，此外也可以用灌区种植的作物类型作为阶段变量，如作物A、作物B、作物C等等。

（2）状态变量的选择 在多阶段决策过程中，说明过程演变状况的变量就称为状态变量。对于确定灌溉水库最优运行策略或灌溉水量分配的问题，一般可以选择水库水位、水库蓄水量或供给作物的有效水量等作为状态变量，在灌溉工程的规划设计课题中，可用泵站开机台数、闸门开启高度、水库水位等作为状态变量，并常以累计水量进行状态的转移。

（3）决策变量的选择 从一状态演变到下一阶段状态的选择就称为决策，描述这个决策的变量就称为决策变量，在灌溉工程的系统分析中，一般常以流量或水量作为决策变量，在某些情况下，也可以进水闸尺寸、泵站装机等工程规模作为决策变量，因为它们都可以通过物理关系方程式转化为水量和流量。

50、地面水和地下水联合运用系统由哪几部分组成？有何特点？

地面水与地下水联合运用系统的组成在不同地区不尽相同，但都包括以下各部分：

（1）地面水供水系统 主要包括地面水源工程和地面水输配水渠道及建筑物等，其中地面水源工程可以是拦蓄调节地面水的河流水库，也可以是无调节措施的河流引水或扬水工程。有些情况下还包括防洪、排沙等辅助工程。

（2）地下水供水系统 主要包括地下水含水层（又称地下水库）和大量分散的管井建筑和抽水设备。

（3）灌区田间灌水系统 该系统是将地面水或地下水输送分配到田间的灌溉沟渠及渠系上的建筑物和设备。 （4）灌区排水系统 排泄暴雨径流或多余的引水量。 （5）其余组成部分 如回灌地下水的设施等。

当灌区情况复杂，其不同部位的联合运用方式有较大差别时，一般需根据灌区的地形地貌、水文地质条件和地面水的供水特点，将其分成若干子区分别研究。子区按其组成分三种类型，特点分别如下：

（1）井渠结合区 这类子区既有地面水供水系统，也有井灌系统，供水比较可靠，但是工程投资大，年运行费用高。有些井渠结合区采取井渠插花布局，井灌区既可利用本区的地下水，同时也可利用周围渠灌区的地下水（包括渠灌区的回归水）。井渠结合不仅提高了灌区的供水保证程度，还能起到降低地下水位的作用，有利于除渍和防治次生盐碱化。但是这种交叉布置的形式中，井灌和渠灌的投资及管理费用不同，井灌的土建费用小而机电维修费用大，渠灌则相反。因此，在管理策略上要使井灌区和渠灌区的投资负担和管理费用相近，否则很难调度两种资源的合理使用，以至导致偏向其中一种水资源的开发。

（2）渠灌区 这类子区一般没有适合于开发的地下含水层，其农业用水全部由地面水系统供水。由于这类灌区的渗漏水量难于使用，故防渗是渠灌区节水的重要措施。

（3）井灌区 也称纯井灌区，一般建设在地下水丰富或地面水引取十分困难的地方，是完全依靠地下水供水的灌区。 51、灌排系统模拟模型的运行规则如何？

在灌排系统的模拟研究中，运行规则是模拟模型的重要组成部分，引入运行规则正是模拟技术与数学规划的主要区别之一。 灌排系统模拟决策中的运行规则，略举如下几类：

水库运行规则 即水库运行操作的基本依据，根据水库的蓄水状态、来水量以及用户用水要求，按照运行规则实施水库的放水和供水分配。

用水规则 是指在不同水源状态下的用水次序和分配方式及原则。减少供水时，需根据农业、工业、生活等用水量按规定的次序依次确定供水量。用水区的划分，实际上包含了用水的优先次序，即首先为生活用水，其次为工业用水，最后为农业用水。有时尚应对供水地区确定供水次序。同一个用水部门也有分配规则，是同比例供水还是重点保证，也应在模型中予以规定。

地下水管理规程 水文地质条件与农业生产、城镇建筑、社会环境等都有极其密切的关系，在开发利用地下水的地区，必须有效控制地下水的动态。因此，对地下水位的最大和最小埋深必须有所限制，对深层地下水的开采量有所制约，同时对地面水和地下水的用水次序、用水比例等都应有所规定。对地下水进行人工回灌的地方，还应在回灌时间和回灌地点的安排顺序方面做出规定。

社会和生态环境约束 灌排工程可以改善发展农业的环境，同时也可能产生负面影响，这是必须防范的。其防范措施反映在上述运行规则中去，其他社会约束也应体现在运行规则中。

对于确定灌排系统的运行策略研究，则常将运行的参数作为变量，通过不同参数组合的产出变化，研究最优运行规则。同样，灌溉水的分配比例及优先供水次序等配水策略，也可以作为变量进行研究。少数复杂的水资源模拟模型则将规划设计的决策和运行决策都作为变量进行研究。

第5章 低洼涝渍区治理技术

本章主要介绍了我国低洼涝渍区的类型与分布，低洼涝渍区的排涝排渍标准和水利工程技术。 52、我国北方低洼易涝区有哪些类型？如何分区？

北方低洼易涝耕地，主要分布在黄淮海平原、松辽平原和三江平原等地区，在西北干旱地区也有较大面积，可概括为2个分区和3种类型。

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