傳統(tǒng)教科書及參考資料主要集中在農(nóng)業(yè)灌溉工程的規(guī)劃設計階段,，詳細介紹了設計和施工的要求,。因此,，在進行灌溉系統(tǒng)的設計時,，可以輕松找到大量相關資料,、手冊甚至教科書作為參考,。然而，與設計相比,，施工階段的參考資料相對較少;而關于運行管理階段的信息則更加稀缺,。這種情況導致許多新進入該領域的工作者誤將規(guī)劃與設計指南當作運行管理手冊使用，從而產(chǎn)生了一系列問題,。
一,、問題與挑戰(zhàn)
1. 規(guī)劃設計與運行管理的差異：
規(guī)劃設計階段：側(cè)重于系統(tǒng)布局和技術規(guī)范，提供了詳細的灌溉水量計算方法,，但這些方法往往基于最大多數(shù)條件下的假設,。
運行管理階段：需要考慮實際操作中的各種因素，如土壤濕度變化,、氣象條件,、作物生長狀況等。如果直接應用規(guī)劃設計階段的方法,，可能導致水資源浪費或灌溉效果不佳,。
2. 缺乏專門的運行管理說明書：
初入行者難以找到針對灌溉系統(tǒng)運行管理的有效指導材料，這使得他們在管理和維護灌溉設施(如噴灌,、滴灌等)時面臨諸多挑戰(zhàn),。
為了提高灌溉施肥效率并確保作物健康生長，有必要開發(fā)專門的數(shù)字模型來評估灌溉施肥的效果,，并據(jù)此制定合理的灌溉計劃,。
先說說，要科學地計算灌溉用水量,，需要綜合考慮多個因素,，在不同的階段遵循不同的科學決策步驟和方法。
二,、規(guī)劃設計階段
需要選擇合適的灌溉方式,。常見的灌溉方式如滴灌、噴灌,、漫灌等,，其水分利用效率各不相同。滴灌能夠?qū)⑺苯虞斔偷阶魑锔?，減少水分的蒸發(fā)和流失,，相對而言更為節(jié)水;噴灌則可以均勻地濕潤作物區(qū)域;漫灌則往往會造成較多的水資源浪費。在計算時,，可以基于彭曼公式結(jié)合作物系數(shù)來計算作物的潛在蒸散量,，再根據(jù)土壤水分的平衡方程，綜合考慮降雨量,、土壤初始含水量等因素,，計算出實際需要補充的灌溉水量,。更多的內(nèi)容在微灌技術規(guī)范中都有詳細地介紹，一般按照規(guī)范給出的步驟和方法都可以完成設計工作,。
計算灌溉用水量的規(guī)范方法
確定灌溉對象的需水量
灌溉用水量的計算是基于項目所在地的最不利的灌溉方式,、作物生育期最大耗水量、最不利的氣象條件(長期沒有降雨,，即假定降水量=0)等因素進行設計計算的,。首先需要確定作物的生長季節(jié)和生長期內(nèi)的最大灌溉需求量，最不利的氣象條件是作物在夏天時的需水量,，在多種作物輪作時,，選擇夏天種植的需水最大的作物的耗水量。最后,，根據(jù)灌溉系統(tǒng)的設計參數(shù),，如灌溉方式、灌溉效率等,，計算出灌溉用水量,。
在規(guī)劃設計階段，選擇哪個作物生長的時期作為設計的依據(jù),，正確的選擇應當是作物需水量最大時的生長期的耗水量是作物設計需水量,，微灌工程設計規(guī)范，GB/T 50485-2020 《微灌工程技術標準》直接給出了針對作物的設計耗水量的表格,，如關于作物設計耗水強度(mm/d)的下表,。
在設計階段無需考慮，如蔬菜在生長旺季的需水量可能高于成熟期等等,，因為你只需要按照規(guī)范的指引進行計算就行,，因為規(guī)范的數(shù)據(jù)是國內(nèi)的權威部門組織專家進行多方論證后才能出的數(shù)值。
考慮土壤類型和質(zhì)地
土壤的保水能力直接影響灌溉用水量,。沙質(zhì)土壤保水性差,，需要更頻繁地灌溉，但每次灌溉量相對較少;黏質(zhì)土壤保水性好,，灌溉頻率可以降低,，但每次灌溉量可能較大。但是,，在設計階段,，你不需要過多考慮。只需要根據(jù)土壤的質(zhì)地確定的土壤保水能力指標,，常常說的,，田間持水量大小，控制灌溉的水量在60~90%的田間持水量,，即可,。
計算有效降雨量
考慮自然降雨對灌溉用水量的影響,。在計算灌溉用水量時，應減去有效降雨量,。有效降雨量是指能夠被土壤吸收并滿足作物或植被需求的降雨量。
可以通過查詢當?shù)氐臍庀筚Y料,，了解不同時間段的降雨量分布情況,，并結(jié)合土壤的滲透能力和作物的需水特點，計算出有效降雨量,。
在設計階段無需考慮降雨影響,，原因是這個時候，設計灌溉系統(tǒng)是為了保證灌溉過水大小的需求的,，在沒有降雨是最不利的條件,，故這時用多日沒有降雨的假設條件來設計系統(tǒng)，一定比過多考慮降水的系統(tǒng)更加保險,。
確定灌溉效率
灌溉效率是指實際灌溉到作物根系層的水量與灌溉系統(tǒng)輸出水量的比值,。不同的灌溉方式和設備具有不同的灌溉效率。
例如,，滴灌系統(tǒng)的灌溉效率通常較高,，可以達到 90% 以上;而噴灌系統(tǒng)的灌溉效率則相對較低，一般在 70% ~ 80% 左右,。
三,、運行管理階段
在灌溉系統(tǒng)運行管理階段，需要構(gòu)建作物灌溉用水量計算模型,。需要深入了解農(nóng)作物的特性至關重要,。不同的農(nóng)作物在不同的生長階段，其需水量存在顯著差異,。因此,，需要明確種植的農(nóng)作物種類，以及其當前所處的生長階段,，以便準確評估其基本的需水情況,。其次，對土壤的性質(zhì)進行詳細分析,。包括土壤的質(zhì)地,、孔隙度、持水能力等,。
這些特性直接影響著水分在土壤中的存儲和滲透情況,，從而對灌溉用水量產(chǎn)生重要影響。再者,，密切關注當?shù)氐臍夂驐l件,。降雨量,、氣溫、濕度,、風速以及日照時長等氣候因素都會影響農(nóng)作物的蒸騰作用和土壤水分的蒸發(fā)量,，進而改變灌溉需求。為了科學地計算灌溉用水量,，構(gòu)建一個適用于運行管理階段的決策數(shù)字模型是必要的,。以下是構(gòu)建此類模型的步驟：
1. 數(shù)據(jù)準備：
土壤特性：收集土壤質(zhì)地、滲透性,、持水能力等信息,。
氣候條件：獲取當?shù)氐臍鉁亍⒔邓?、蒸發(fā)量,、風速等氣象數(shù)據(jù)。
農(nóng)作物種類：明確種植的作物種類,、種植面積,、生長周期、需水規(guī)律等,。
2. 參數(shù)設定：
生長周期開始的時間點：確定作物播種或移植的具體時間,。
植物發(fā)育的不同階段劃分：根據(jù)作物的生長周期，將其劃分為不同的發(fā)育階段,，如萌芽期,、生長期、開花期,、結(jié)果期等,。
初期生長速度：根據(jù)不同作物的生長特性，設定初始生長速度和其他相關參數(shù),。
3. 模型驗證與優(yōu)化：
模擬結(jié)果與實地測量數(shù)據(jù)對比：通過比較模型模擬的灌溉需求與實際田間測量的數(shù)據(jù),，檢驗模型的準確性。
反饋與改進：根據(jù)反饋不斷調(diào)整模型參數(shù),，直至模型能夠準確反映實際情況,。
4. 應用實踐：
輔助灌溉決策：一旦模型經(jīng)過充分調(diào)試后，即可將其運用于現(xiàn)實世界中,，輔助做出灌溉決策,。
持續(xù)監(jiān)控與調(diào)整：在實際應用過程中，需要持續(xù)監(jiān)控灌溉系統(tǒng)的性能,，并根據(jù)實際情況適時作出相應調(diào)整,。
在設計階段，灌溉用水量按照規(guī)范，GB/T 50485-2020 《微灌工程技術標準》指引就可以完成設計工作,。在運行管理階段科學計算灌溉用水量是一個復雜但關鍵的任務,，需要綜合考量農(nóng)作物、土壤,、氣候,、灌溉方式、系統(tǒng)效率和地形等多方面因素,，以實現(xiàn)水資源的高效利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,。應用作物孿生數(shù)字模型可以有效提升灌溉系統(tǒng)的運行管理水平，減少水資源浪費,，提高灌溉效率，促進農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展,。
