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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(shè)計(jì)階段,，詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)和施工的要求,。因此，在進(jìn)行灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時,，可以輕松找到大量相關(guān)資料,、手冊甚至教科書作為參考。然而,，與設(shè)計(jì)相比,，施工階段的參考資料相對較少;而關(guān)于運(yùn)行管理階段的信息則更加稀缺。這種情況導(dǎo)致許多新進(jìn)入該領(lǐng)域的工作者誤將規(guī)劃與設(shè)計(jì)指南當(dāng)作運(yùn)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(shè)計(jì)與運(yùn)行管理的差異：

規(guī)劃設(shè)計(jì)階段：側(cè)重于系統(tǒng)布局和技術(shù)規(guī)范,，提供了詳細(xì)的灌溉水量計(jì)算方法,，但這些方法往往基于最大多數(shù)條件下的假設(shè)。

運(yùn)行管理階段：需要考慮實(shí)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(yīng)用規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的方法,，可能導(dǎo)致水資源浪費(fèi)或灌溉效果不佳。

2. 缺乏專門的運(yùn)行管理說明書：

初入行者難以找到針對灌溉系統(tǒng)運(yùn)行管理的有效指導(dǎo)材料,，這使得他們在管理和維護(hù)灌溉設(shè)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(jì)劃。

先說說,，要科學(xué)地計(jì)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(xué)決策步驟和方法,。

二,、規(guī)劃設(shè)計(jì)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(fèi)。在計(jì)算時,，可以基于彭曼公式結(jié)合作物系數(shù)來計(jì)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(jì)算出實(shí)際需要補(bǔ)充的灌溉水量。更多的內(nèi)容在微灌技術(shù)規(guī)范中都有詳細(xì)地介紹,，一般按照規(guī)范給出的步驟和方法都可以完成設(shè)計(jì)工作,。

計(jì)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(jì)算是基于項(xiàng)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(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)參數(shù)，如灌溉方式,、灌溉效率等，計(jì)算出灌溉用水量,。

在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,，選擇哪個作物生長的時期作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，正確的選擇應(yīng)當(dāng)是作物需水量最大時的生長期的耗水量是作物設(shè)計(jì)需水量,，微灌工程設(shè)計(jì)規(guī)范,，GB/T 50485-2020 《微灌工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》直接給出了針對作物的設(shè)計(jì)耗水量的表格，如關(guān)于作物設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度(mm/d)的下表,。

在設(shè)計(jì)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?yàn)槟阒恍枰凑找?guī)范的指引進(jìn)行計(jì)算就行,，因?yàn)橐?guī)范的數(shù)據(jù)是國內(nèi)的權(quán)威部門組織專家進(jìn)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(shè)計(jì)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(biāo),，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(jì)算有效降雨量

考慮自然降雨對灌溉用水量的影響,。在計(jì)算灌溉用水量時,，應(yīng)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(dāng)?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(diǎn),，計(jì)算出有效降雨量,。

在設(shè)計(jì)階段無需考慮降雨影響，原因是這個時候,，設(shè)計(jì)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(shè)條件來設(shè)計(jì)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(shí)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(shè)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(dá)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(yùn)行管理階段

在灌溉系統(tǒng)運(yùn)行管理階段,，需要構(gòu)建作物灌溉用水量計(jì)算模型,。需要深入了解農(nóng)作物的特性至關(guān)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(dāng)前所處的生長階段,，以便準(zhǔn)確評估其基本的需水情況。其次，對土壤的性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)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(guān)注當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,。降雨量、氣溫,、濕度,、風(fēng)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(jìn)而改變灌溉需求,。為了科學(xué)地計(jì)算灌溉用水量,，構(gòu)建一個適用于運(yùn)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(zhǔn)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(dāng)?shù)氐臍鉁?、降水,、蒸發(fā)量、風(fēng)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(shè)定：

生長周期開始的時間點(diǎn)：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(shè)定初始生長速度和其他相關(guān)參數(shù)。

3. 模型驗(yàn)證與優(yōu)化：

模擬結(jié)果與實(shí)地測量數(shù)據(jù)對比：通過比較模型模擬的灌溉需求與實(shí)際田間測量的數(shù)據(jù),，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性,。

反饋與改進(jìn)：根據(jù)反饋不斷調(diào)整模型參數(shù)，直至模型能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況,。

4. 應(yīng)用實(shí)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(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中,，輔助做出灌溉決策。

持續(xù)監(jiān)控與調(diào)整：在實(shí)際應(yīng)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(shí)際情況適時作出相應(yīng)調(diào)整。

在設(shè)計(jì)階段,，灌溉用水量按照規(guī)范,，GB/T 50485-2020 《微灌工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》指引就可以完成設(shè)計(jì)工作。在運(yùn)行管理階段科學(xué)計(jì)算灌溉用水量是一個復(fù)雜但關(guān)鍵的任務(wù),，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(shí)現(xiàn)水資源的高效利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,。應(yīng)用作物孿生數(shù)字模型可以有效提升灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平,，減少水資源浪費(fèi)，提高灌溉效率,，促進(jìn)農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展,。