农业水文水利学第到章.ppt

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1、农业水文水利学,授课老师：高昌珍教授,本课程简介,课程性质&设置目的 研究对象：水、土、植、气之间存在的各种 内在关系。研究目的：泊水合理利用水土资源提供理论 依据。特点：研究和利用排灌工程，调节农田水分 状况，改变和调节地区水情,本课程简介,两大基本任务（研究内容）：1.调节农田水分状况 2.调节地区水情：采取工程措施（蓄水、保水、调水、排水）如：南水北调（图）,目 录,第0章 绪论第1章 农业水文的基础现象及基础理论第2章 农业水文气象第3章农业水文物理第4章 农业水文化学第5章 径流第6章 土壤水第7章 地下水第8章 植物水分条件第9章 水旱灾害的水文分析 第10章 农业用水水文分析,绪

2、论,教学目的和要求 1.学习要点：农业水文学的研究对象及其应用 2.一般了解：农业水文学的发展史 3.一般掌握：农业水文学的概念 4.熟练掌握：农业水文学的基本原理及重要性课程内容 1.水文学及农业水文学的内涵及特征 2.农业水文学发展史 3.农业水文学的应用（农田水利建设和农业生产活动）,考核知识点 1.水文学研究地球上各种水体的存在、分布、运动及其变化规律的科学，探讨水体物理、化学特点，水体对生态环境的作用。（水体：自然界存在一切水的总称，包括水中动物体及水底土、泥。）2.水文学的范畴 水文气象学、地表水文学、地下水文学 3.水对地球上生命的作用仅次于空气，但也有有害的一面。水文学是人们在

3、生产、生活中为了利用水的有益方面逐渐形成发展的。近代后，不仅需避开有害面，而且要转化它。4.农业水文学的基本原理：物理学原理：农业水文现象是一系列与水-土-植-气系统相联系的物理过程所形成的物理现象，它必然扎根于物理条件。它以能量守恒和质量守恒定理为根据，遵守热力学、流体力学的规律和有关定律，按热量平衡、水量,平衡、水盐平衡的原则和辐射、混和的基本原理，运用数 学法则，列出各项水文现象活动的数学方程，概化为一定 定解条件下的数学模型，说明物理过程的机制，得出定性、定量的求解公式，成为一个系统化的农业水文科学知识，表达为农业水文学。农业水文学与其他科学的联系：水文化学、水文物理、土壤、植物学、生

4、物学以及有关农学；流体力学、数学；气象学、地理学及一些特定科学。农业水文学的实践基础：涉及学科：植物水分生理学、耕作、栽培、灌溉、排水。5.农业水文学的应用：a.防止水灾、旱灾，提供水文依据。b.为农田水利建设提供依据 c.为合理开发及利用水文资源提供依据,第一章 农业水文的基础现象 及基础理论,教学目的与要求 1.学习重点:农业水文学的基础理论、水量平衡 2.一般了解：水文循环 3.一般掌握：流域水量平衡和湖泊、水库的水量平 衡 4.熟练掌握：水文混和理论、水文平衡理论和田间 水量平衡 课程内容 1.水文循环 2.农业水文学的基础理论 3.水量平衡,考核知识点 1.自然界的水文循环 水文循环

5、：从海洋和陆地上蒸发的水汽，被气流输送到大陆上空，在适当的条件下，水汽冷却凝结，成云至雨，又以降水的形式降落至地面，其中大部分暂时下渗到土壤中极小部分为植物截留，最终通过土壤蒸发和植物散发成为水汽返回空中；而另一部分降水则直接沿地表或土壤表层形成地表径流或壤中径流，还有一小部分渗透到地下形成浅层地下径流，甚至有的透过弱透水层而形成深层地下径流，四者以不同的汇流速度注入江河大川，成为河川径流，最终汇入海洋。上述径流在汇入海洋的过程中，有一部分又蒸发到大气中去。这种往复运动变换过程，称之为水文循环或水循环。,农业水文的地质循环：伴随着水文循环产生农业水文上的地质循环，海洋风浪的蒸发把海水中盐分带入

6、空中，送入大陆；大陆的空中含有来自尘埃和工业三废的化学物质，这些物质随同降水回到地上，其中一部分可为土壤截留，一部分随地面、地下径流复归海洋。其中的化学物质的变化；人类的生产生活；土壤中的物质，随水文循环而循环。,人类活动对水文循环的影响水利措施对水文循环的影响 水利措施：蓄水、保水、引水、调水 农林牧措施对水文循环的影响 其他措施对水文循环的影响 城市化（热导效应）；工业化（二氧化 碳含量增高、大量石油的使用）人类活动对水质的影响 大气尘埃；污水；灌溉水,2.农业水文学的基础理论 水文混合理论 a.分子混合理论 层流、紊流区分的标准:雷诺数Rn=VH/v,若Rn500为紊流。V-流体流动平均

7、速度；H-流体平均深度；v-流体粘滞系数。空气:VH710-3 水:VH610-4 质量转移通量:Qc=-C/Z；=Dm Qc-质量通量(单位:克/平方厘米秒)；-分子交换系数(克/厘米秒)；-流体密度；Dm-分子扩散系数(平方厘米/秒)通量:单位时间内,在单位面积上通过的物质。C/Z溶解质，悬依质时间平均相对浓度梯度。(反映的是浓度改变速度),热量转移通量:Qw=-T/Z；=CKtQw热量通量（卡/平方厘米秒）；导热系数（卡/厘米度秒）；C流体比热；流体密度；Kt导热系数（平方厘米秒）；T/Z温度梯度“”表示物质或能量自大浓度向小浓度转移,b.紊动混合理论 质量转移：Qc=-AsC/Z；As

8、=Ks 热量转移：Qw=-CAt T/Z；At=KQc质量转移通量；As质量变换系数；At热量变换系数；Ks紊动扩散系数（平方厘米秒）；K紊动导温系数（平方厘米秒）；Qw热量通量 分子混合：物质浓度随时间变化规律：C/t=Dm2C/Z2物质温度随时间变化规律：T/t=Kt 2T/Z2 紊动混合：物质浓度随时间变化规律：C/t=Ks 2C/Z2物质温度随时间变化规律：T/t=K 2T/Z2,3.水量平衡 流域水量平衡 通用的流域水量平衡 a 闭合流域：分水岭是闭合的 在一段时间内的水量平衡方程：Px=Rs+Eb+Vn Px时段内流域平均降水量（mm）；Rs出口断面处流出的径流量（mm）；Eb时段

9、内流域平均蒸散发量（mm）；Vn时段内流域蓄水量的变化量（mm）；其可正可负，丰水年为正；贫水年为负。，多年平均水量平衡方程：,此方程用途广泛。其中 多年平均径流系数；多年平均蒸散 发系数.,b.不闭合流域：Px=Rs+Eb+Vn+W Vn（多年，0；1年，影响较大；一月，影响很大；一场雨，影响特大）；W 时段t内流域内外的交换水量（mm）这两个方程称为通用的流域水量平衡方程，重点是“闭合流域”。,系统的流域水量平衡：Px=Rd+Rg+Eb 其中：Rd地表径流量（mm）；Rg地下径流量（mm）；Eb 蒸散发量（mm）；注意：Rd和Rg为降雨时形成的。Rj=Px-Rd=Rg+Eb Rj土壤水总收

10、入量（mm）；Eb=El+Et Eb 蒸散发量（mm）；El土壤散发量（mm）；Et 植物散发量（mm）；Rs=Rd+Rg Rs径流量（mm）；Rd地上径流深（mm）Rg地下径流深（mm）,湖泊和水库的水量平衡 湖泊水量平衡方程式：Px+Pdi+Rgi=Es+Rdo+Rgo+q+Z式中 Px 时段内湖面上的降水量（mm）Pdi时段内进入湖泊的地表径流量（mm）Rgi时段内进入湖泊的地下径流量（mm）Es时段内湖面上的水面蒸发量（mm）Rdo时段内流出湖泊的地表径流量（mm）Rgo时段内流出湖泊的地下径流量（mm）q时段内工农业等用水量（mm）Z时段始末湖泊水位差值（mm）,由于湖泊的面积不同，

11、也可以用体积单位表示：Vpx+VRdi+VRgi=VEs+VRdo+VRgo+Vq+V水库水量平衡方程式：Px+Rsi=E+Sv+q+Vy+E 式中：Px 水库水面上的降水量（mm）Rsi进入水库的全部径流量（mm）E水库水面的蒸发量（mm）Sv水库渗漏损失的水量（mm）q工农业等用水量（mm）Vy废泄水量（mm）E水库时段始末水位的差值（mm）,田间水量平衡 水田的田间水量平衡 H2=H1+Px+mi-（Eb+Rf）灌溉条件：当H2=H1+Px-（Eb+Rf）Hmin时，时段灌溉水量为：mi=Hmax-H2 排水条件：当H2=H1+Px-（Eb+Rf）H时，时段排涝水量为：M=H2-H 式中

12、：H1 时段初的田间水层深（mm）H2时段末计算所得的田间水层深（mm）H最大允许蓄水深度（mm）Px时段内降水量（mm）mi 时段内灌溉水量（mm）M时段排涝水量（mm）Eb时段内水稻田蒸散发量（mm）Rf时段内水稻田的下渗量（mm）,旱地的田间水量平衡 田间持水量：土壤中小孔隙中所含水量 呈饱和状态，经过3天后测量得到土壤表尺 的含水量。旱作物的生长需要求耕作层土壤内保持适宜的含水量。（上限：田间持水量；下限：田间持水量的50%60%）旱地的田间水量平衡的方程式：eH=iH+Px-Rd-（Eb+Rf）,灌溉的条件是：如遇无雨或小雨，Rd=0，Rf=0 eH=iH+Px-Eb（）fH 时，时

13、段所需灌溉水量为：mi=fH-eH=(f-e)H排水的条件是：如遇降雨过大，地下水面上升到耕作层以上，甚至到达地面，此时地下水埋深小于耕作层厚度H，则时段内排渍水量为耕作层以上的重力水量，即 M=(H-)w,式中:H耕作层厚度（mm）e时段末土壤含水量（土壤容积的%）i时段初土壤含水量（土壤容积的%）f土壤的田间持水量（土壤容积的%）Px时段内降雨量（mm）Rd时段内降雨产生的径流量（mm）Eb时段内的蒸散发量（mm）Rf时段内渗入耕作层以下的水量（mm）mi时段内灌溉水量（mm）M时段内排渍水量（mm）地下水埋深（mm）w给水度。,第二章农业水文气象,教学目的与要求.学习重点：农田小气候.一

14、般了解：我国主要天气过程.一般掌握：辐射平衡、农田小气候的物理基础.熟练掌握：辐射基本定律、农业气候资源的三 要素、影响农田小气候的因素 课程内容 1.辐射 2.我国主要天气过程 3.农业气候资源 4.农田小气候,考核知识点 农业水文现象：是从农业气象资源上研究太阳辐射在地球上形成的农业水文气象现象，探求光、热、水的时空分布规律，三者在构成农业资源的整体上的相互联系，分析在我国特定地理条件下水文气象资源的条件，四大天气过程所产生的水旱等自然灾害，阐明我国水文循环的气候成因。常识：自然界中的一切物体只要它们的温度在-273以上，都能不断地放出辐射能和吸收辐射能。一般投射到物体表面上的辐射又分为：

15、吸收辐射、反射辐射和投射辐射。辐射的基本定律：黑体辐射定律、位移辐射定律和选择吸收定律。,第一节 辐 射,一.辐射基本定律1.黑体辐射定律：又称斯蒂芬波兹曼定律。它描述黑体辐射能力（ET）与其表面绝对温度（T）之间的关系。根据实验和理论研究，得出它们之间的定量关系为：ET=sT4 式中：s斯蒂芬波兹曼常数（0.81710-10卡厘米-2 分-1 度-4）上式表示黑体辐射能力与其表面绝对温度的四次方成正比。,2.位移辐射定律：又称维恩定律。它说明物体辐射能力不仅决定于它的表面温度，还与辐射波长有关。同一物体在不同温度下，辐射波长是不同的。当温度升高时，辐射波长就要向短波方面移动。据研究，黑体辐射

16、能力最强的波长w与辐射体的绝对温度T成反比，即位移辐射定律的关系式为：w=C/T 式中：C常数（2884）。如果波长w以微米（）为单位，则w=C/T可改为：wT=2884（微米度）,3.选择吸收定律：又称基尔荷夫定律。实验证明，自然界的一切物体对辐射的吸收和放射都具有选择性。物体对某种波长的吸收能力与辐射能力成正比，表示如下：eT/kT=ET 上式说明，在一定温度（T）下，任何物体对于一定 波长（w）的辐射能力（eT）和吸收率（kT）的比 为一常数。对所有的波长的总辐射来说，相应有下列关系：eT/kT=ET，因为黑体吸收率kT=1，所以黑体的选择吸收定律应是：eT=ET ET这一常数就是黑体的

17、辐射能力。因此，黑体不仅是 好的吸收体，而且也是最好的辐射体。,二.太阳辐射 提高光能利用率应该进行的基本工作：分析太阳总辐射能在各地区的空间分布，找出地形高度不同的地区太阳总辐射的分布规律，掌握本地区太阳总辐射的时空分布状况等等。1.太阳辐射在大气中的衰减 大气吸收：大气中吸收太阳辐射的物质主要是臭氧、水气和水滴。大气散射：通过大气的太阳辐射，遇到空气分子、尘粒和云滴等 质点时，都要改变方向，并以质点为中心向各个方 向辐射出去。这种现象称为光的散射。散射对太阳 辐射强度的衰减是主要的。大气反射：云层不仅能大量吸收和散射太阳辐射，而且还能强 烈地反射太阳能，它对太阳辐射的衰减作用非常显。著。一

18、般来说，大气的吸收作用主要削弱太阳辐射 的紫外线和红外线部分；而散射作用则削弱可见光 能。,2.到达地面的太阳辐射 到达地面的太阳辐射有两部分：一是太阳直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射（Qd）；另一部分是散射的形式到达地面上的，称为散射辐射（qc）。两者之和就是到达地面的太阳辐射总量，称为总辐射。,三地球与大气的辐射 1地面辐射 地面具有一定的温度，它在不断地向外射着能量，这种由地面（包括陆地和水面）发出的辐射，称为地面辐射。2大气辐射 大气吸收太阳辐射和地面辐射而获得能量。同时，又向四周放射辐射，即大气辐射。3地面有效辐射 地面一方面放射辐射，同时又吸收大气逆辐射。地面辐射和大气逆辐射被

19、地面所吸收的部分之差，称为地面有效辐射。,四辐射平衡 地面辐射平衡式：Br=（Q+qC）（1-a0）-F 式中 Q太阳直接辐射 qC 散射辐射 a0 地面对太阳辐射的总反射率 F 地面有效辐射 地气系统辐射平衡式：Bs=（Qd+qC）（1-a0）+q-F q大气吸收的太阳辐射量 Fd地气系统放出的长波辐射,第二节 我国主要的天气过程,我国主要天气过程有寒潮、大型降水、台风和雷暴。一.寒潮 1.寒潮警报 2.冷空气南下路径 入侵我国的冷空气，主要源于亚欧大陆北方的北冰洋和西伯利亚大雪原。由于源地不同，入侵我国的冷空气分别由西北方、北方、西方和东北方进入我国境内，入境后又由中、东、西三条路径南下。

20、3.寒潮天气（1）大风；（2）低温冻寒；（3）雨雪天气,二.大型降雨过程 与极锋季节活动伴随的大型降雨过程，出现在夏半年。适值农事活动的关键时期，又是地表各种水体继冬半年枯水期之后水量主要补给期，这时期也就是水文循环中大气水变为地表水、土壤水、地下水的关键时期。三.台风 1.台风源地和路径 影响我国的台风源地主要有：一是菲律宾以东直到加罗林、马里亚纳等群岛附近洋面，这是台风发生最多的区域；二是我国南海；三是东海和琉球群岛附近洋面。路径：一是西进；二是西北路径；三是东北路径。,2.台风形成的基本条件：（1）要有海水温度很高的、足够广阔的洋面（2）台风源地科里奥利参数必须大于一定的数值（3）基本气

21、流的风速切变要小 3.台风天气（1）狂风（2）暴雨（3）波浪四.雷暴“雷暴”是积雨云中发生的雷电交织的放电现象,是历时极短、但十分猛烈的地方性灾害天气。雷暴天气主要有：雷暴大风、暴雨、雷电以及冰雹和龙卷风。,第三节 农业气候资源,农业气候资源三要素：1.光能资源 日照时数：气象观测记录的实照时数。埃斯特棱姆公式：Qs/Qst=c+bn/N Qs：太阳总辐射量 Qst：不受空气层影响到达地面的太阳总辐射理论 值 n：实测日照时数 N：最大可能日照时数 b与c：常数。一般c=0.23,b=0.48,2.热能资源 生物学最底温度:植物开始发育的最底温度。活动温度:高于某个发育期或者全部生长期的生物学

22、 最底温度的日平均温度。一般,春天,日平均气温10为大部分作物开始生长的下限温度.秋天,日平均气温10为大部分作物停止生长的上限温度。把日平均气温10期间的逐日平均温度累加起来,其总和就是活动积温。有效温度=活动积温生物学最低温度 有效积温：作物某个发育时期有效温度的总和，称 为其在该期内的有效积温。3水分资源 农作物生长仅有充足的光、热资源还不够，还必须有充足的水分保证。,第四节 农田小气候,小气候：由于地形和下垫面结构不均匀的影响 而引起近地面层的热量、水分状况和 其他气象因素的差异，从而形成的局 部特殊气候。农田小气候：指农田地面以上1.52.0m内贴 地气层和土壤表层的光、热、水、风的

23、综合状况。,一农田小气候的物理基础 活动面辐射平衡是农田小气候的物理基础。活动面的热量平衡方程：Brt=Wb+Wc+WT+We 式中：Br 热通量 t 时段长 Wb活动面与土壤间的热交换量 Wc活动面与空气的热交换量 WT因植物生理过程吸收或释放的热量 We消耗于散发或凝结时所释放的热量 当Wb Wc为正时，表示土壤内层、贴地层的空气获得热量 We为正时，表示水分状态变化时吸收热量 WT一般很小，略去。所以热量平衡方程常见的形式为：Brt=Wb+Wc+We,二影响农田小气候的因素 1反射率 2植被 3作物田块中的热量分配（生长期）4接近地表的风速三灌溉对农田小气候也有一定的影响,第三章农业水文

24、物理,教学目的与要求1学习重点：热量平衡和各要素的确定以及诸多蒸发2一般了解：水分化气运行的一些过程3一般掌握：水文与农业生产的因素4熟练掌握：影响诸多蒸发因素以及它们之间的联系课程内容1热量平衡（物理基础）2水温3水面蒸发、土壤蒸发、植物蒸发、潜水蒸发和流域蒸 散发,考核知识 蒸发是农业水文物理的主要现象。热量平衡：一个水体单位面积上的水柱或农田单位面积上的柱体，在一定时段，收入的热量，减去支出的热量，等于体内蓄热变量。,第一节 热量平衡,通用热量平衡方程：水体：BrtWeWeWc+W1-W2+W1+W2+WPWbWi=W 农田:BrtWeWeWcWP=W 式中：Br辐射平衡或称辐射通量；t

25、 计算时段长，一般以日计；We时段内表面凝结与蒸发收支的潜热量，凝结为正，蒸发为负；We时段内随凝结或蒸发收支的热量。蒸发为负，凝结为正 Wc 柱体表面通过对流、紊动扩散与分子传导与大气交换的 热量。气温高于柱体表面温度为正，反之为负；,W1时段内流入水体的地面径流带来的热量；W2时段内流出水体的地面径流带来的热量；W1时段内流入水体的地下径流带来的热量；W2时段内流出水体的地下径流带来的热量；WP时段内降落在水面或地面的降水带来的热量；Wb时段内水团与水体底部土壤交换的热量，流入为 正，流出为负；Wi时段内水体的融冰结冰吸放热量，融冰为负，结 冰为正；W时段内水体或农田土柱体储热量的变值，增

26、温为 正，降温为负。,第二节 水 温,一.河水温度（一）变化 河水温度的变化，主要由河段热量平衡方程收支项变化所引起。如 收入项的热量超过支出的热量，则河水温度上升；反之，收入项 的热量 小于支出项热量，则河水温度下降。水温有日变化、年变化与多年变化。(二)水温的分布 1.水温的垂向分布 水温的垂直分布：有成层的特性。67时，表面低，接近河底高，形成逆温现象；1314时，则表面高，接近河低，形成正温现象；19时又转为水面低于河底。2.水温的横向分布：春夏增温期，接近岸边的水温高于河中的水温，而在秋冬冷却期则相反。3.水温的纵向分布：水温沿河程的变化，视河流流向河流经地区而定。,二.湖泊的水库温

27、（一）水温的变化 1.水温的日变化：湖、库表面最低水温出现在 67时，最高水温出现在 1516时，表层吸热、放 热均多，日差较大。2.水温的年变化：春季增温期；夏季增温期；秋季冷却期；冬季冷却期。,（二）水温的分布1.水温的垂直分布：平静无风时，服从对数定律，如：Qsz=Qsoe-kz 式中：Qsz射入水深度Z处的太阳辐射；Qso射入水面的太阳辐射；K消散系数；e自然对数的底数。在刮风或由于其他原因引起扰动式，水的紊动混和，促使上、下 层热量交换。如略去水中热量的水平交换，则在浅水湖泊中不考虑时 间的变化，可从热量转移方程求得水温的垂直梯度与热通量之间的关 系，如下式：T/Z=Qw/K 式中：

28、T/Z深度Z处的水温垂直梯度；Qw深度Z处水平面上单位面积的垂直紊动热通量；K深度Z处紊动导温系数。实际上，由于增温或冷却作用，水温沿垂线的分布，有两种情况：正温成层；逆温成层,2.水温的水平分布 淡水湖、库中水温的平面分布，在冬季前后，由于水深的差别，水温的差异较大。因水的热容量大，岸滨浅水地带比中部深水地带，不论增温或冷却都较早。在春季增温时，岸滨浅水地带的水温高于深水地带的水温。,三.地下水温（一）自然地下水温 水在地下流动的速度缓慢，故在地层内停留时间较长，再由于地下水所处的环境往往不能直接吸收太阳辐射及与大气中热量对流，只能与地层中热量交换。因此，具有该地层同样的温度。(二)回灌对地

29、下水温的影响 有些地区，抽取地下水作为工业上冷却水源，并将使用过的水回灌于地下，这些回灌水的平均温 度，较之抽取的地下水温高出112，这样将引起 地下水温的上升。解决的方法，一般是将供水井与 回灌井的井距尽量加大。,四.水温与农业生产的关系（一）农业生产要求的适宜水温 农业生产的丰歉，从水土植的关系而论，不但 要有适宜的水量，而且还需要有适宜的水温。（二）水温的调整 水温过高或过低，应采取调温措施，以保证灌 溉用水符合作物的需要。其有关措施分述于下：1.采用不同高度的取水口调温2.采用渠道调温3.采用化学药剂调温4.改进灌溉方式调温,第三节 水面蒸发,一水面蒸发的机制有两个过程,即水分化气 与

30、水气扩散过程。水分化气过程需能：水由液体变为气需要的热量。由于体积膨胀需要作的功。克服化气分子的内聚力和外部压力。水分子蒸发后另一水分子补充它的位置所作的功。这些能量来源：太阳辐射，汽水交换热量，地表水、地下水带来的热量及其底部交换的热量。,二影响水面蒸发的因素 水气压差 当风速稳定时，在相同的实验表面上，蒸发量与水气压差成正比。E=K（eo-ez）式中 E蒸发量；K系数，在空气静止的情况下等于0.298；eo水面温度的饱和水气压；ez水面上高度Z处，空气实际气压。风 风速的大小，体现着紊动扩散的强弱。风速愈大，水分子扩散愈快，蒸发率也愈大。温度 水温决定着水分子的活跃程度，也是据以确定水面饱

31、和水气压；气温决定着空气里水气压和水气传播的快慢。高程或气压 有的认为，蒸发随高程的增加而减少。有的认为恰好相反。各家的意见不一致。水质 浑浊的水与清水比较，在受相同的热量情况下，温度较高，因此比清水蒸发得 快些。,三确定水面蒸发的方法 器测法 我国气象站所用的蒸发器多为小型蒸发器和 套盆式蒸发器。根据水量平衡原理，应用下式推求器内蒸发量。E=P+（H1-H2）式中 E一日蒸发量（mm）；P一日累计降水量（mm）；有蒸发场 上所设雨量计测得；H1上次观测得的蒸发器水面平均高度（mm）H2本次观测得的蒸发器水面平均高度（mm）,水量平衡法 E=Px+（R1-R2）+（Rg1-Rg2）+（Dr-C

32、o）V式中：E水面蒸发量（mm）；Px水体上的降雨量（mm）；R1地表流进的径流量（mm）；R2地表流出的径流量（mm）；Rg1地下流进的径流量（mm）；Rg2地下流出的径流量（mm）；Dr水体附近工农业及城市的排水量（mm）；Co水体附近工农业及城市的用水量（mm）；V时段始末水体内水量变值（mm）。,两个方法比较：器测法适用于水体附近具有蒸发观测资料的地区。水量平衡法适用于具有实测径流、取水排水、降水等资料水体。四.水面蒸发的抑制 抑制水面蒸发的途径：水库调度程序；选择适当库址；撇取表层温水，减少水气压差，以控制蒸发 应用地下蓄水库 应用化学剂形成水面单分子薄膜,第四节 土壤蒸发,一.土壤

33、蒸发机制 土壤蒸发过程 根据蒸发率的变化过程，可分为三个阶段：定常蒸发率阶段 影响因素：气象条件 蒸发率下降阶段 影响因素：土壤含水量 蒸发率微弱阶段 影响因素：下层土壤含 水量和土壤中水气压梯度 根据土壤水分运行过程，也可分为三个阶段：毛管运行阶段；薄膜运行阶段；扩散运行阶段。,土壤蒸发的物理实质 在上述蒸发过程的第一阶段，土壤蒸发强度决定于质量交换系数及土壤表层水气压力与土壤表面大气中水气压力之差。如下式所示：E=As（eo-ez）式中：E表层土壤水分蒸发率；As质量交换系数，与气温、湿度、风速等 外界条件有关；eo土壤表层水气压力，与土壤含水量，土壤 中毛管水输送能力等因素有关；ez土壤

34、表层大气中水气压力，决定于气象条 件。,二.影响土壤蒸发的因素 土壤因素 是内在因素和决定蒸发发展的根本原因。土壤含水量；地下水埋深；质地及结构；色泽和地表特性。气象因素 是外部因素和决定蒸发变化的条件。辐射和温度；湿度；风速；降水方式 三.确定土壤蒸发的方法 器测法 经验公式法 四.土壤蒸发的抑制 方法：松土掩护；有机物覆盖；控制灌水量；清除杂草；化学措施。,第五节 植物散发,一.影响散发的因素 植物性质；土壤含水量；辐射；温度；饱和差；风 二.确定散发的方法 自然条件下散发的观测实验 散发量的确定方法 器测法 实验期内，植物散发量如下式所示：Et=Gx+（G1-G2）式中：Et散发量；Gx

35、注水重量；G1试验开始时的重量；G2试验结束时的重量 坑测法 气量计法 棵枝称重法 水量平衡法,散发模型 散发深度三.散发的抑制 抑制散发可用化学药剂，例如十六烷醇或十八烷醇阻止水分消耗，它与抑制水面蒸发不同之处在于将药剂应用于根带。将药剂混合于土壤中，药剂随水分吸入植物根系，并通过植物根茎沉淀在气孔与水气交界面上。,第六节 潜水蒸发,潜水蒸发，指蒸发的水源直接来自潜水。潜水蒸发量的大小，反映在地下水位下降的幅度上。一它与土壤蒸发的区别和联系：区别：非饱和土壤蒸发的水源，得之于土壤水分，土壤蒸发强度的大小，反映在土壤含水量减少的多寡。联系：当土壤含水量减少时，通过土壤的非饱和渗透作用，潜水又补

36、充土壤水分。二影响潜水蒸发的因素 地下水埋深 气象因素 植物因素 土壤因素,三确定潜水蒸发的方法 器测法 测定潜水蒸发量的仪器，称为蒸渗仪，或称地中渗透仪。水量平衡法 有限差分法 经验公式法,第七节 流域蒸散发,一.流域蒸散发机制 一个流域或一个区域的下垫面情况，极其复杂。以地貌分，有山地、丘陵与平原；以地物分，通常包括河流、湖泊、沼泽、积雪、冰川、水田、旱田、荒地、草原、森林与赤裸岩石等。这些下垫面上所有的水面蒸发，土壤蒸发与植物蒸发，统称为流域蒸散发或流域总蒸发。二.蒸散发力的概念 蒸散发力也称潜在总蒸发，或最大可能蒸散发量，系指在植物生长期内，土壤水分充分供应的情况下，从一个植物被覆盖的

37、表面消耗水分的数量。,第四章 农业水文化学,教学目的与要求 1学习重点：各种水的化学成分以及农田灌溉用水水 质标准 2一般了解：其他一些用水水质标准 3一般掌握：各种水的发展动态 4熟练掌握：农田灌溉用水水质标准 课程内容 1各种水的化学成分以及发展动态 2一些用水水质标准 3农田灌溉用水水质标准,考核知识点 农田水文化学是从水土植关系上研究农业生态环境中的水体内溶质的组质、地理分布、影响因素、动态规律极其理化特性对土壤、植物的利害作用的。运用农业水文化学原理，鉴定农业水文化学条件，评价农业用水水质标准，对于保证人畜饮水卫生，防止水、土、植污染有重要意义。,一各种水的化学成分以及发展动态 天然

38、水的化学成分及其动态 天然水的化学成分主要是在地壳和土壤中形成的。由于水与岩石、土壤接触，使水富集了岩石中的某些成分。世界人口的增长和现代工农业的出现，人类活动对水质也产生了影响。湖水极其库水的化学成分及其动态 在淡水湖中，主要以钙离子、镁离子及重碳酸根离子占优势，而钠离子、钾离子、硫酸根离子、氯离子的含量则往往较低。随着湖水中硫酸根离子、氯离子、钠离子、钾离子含量的增加，淡水湖即向咸水湖演化。咸水湖矿化度甚高。,地下水的化学成分及其动态 地下水中分布最广、含量较多的离子共7种：氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、钠离子、钾离子、钙离子及镁离子。氯化物的溶解度比较大，因此，随着水的矿化度的增高，氯离子含量不断增加，在矿化度高的水中氯离子占优势。硫酸根离子的含量仅次于氯离子。而钙离子和镁离子的相对含量就很快地减少。,二.用水水质标准：农田灌溉用水水质标准 如图41 农村居民生活用水水质标准 如图42,