有效利用降雨

一个不足和变量水的供应和极端的温度是两个普遍的农业生产的环境风险。的高温热带气候raybet雷竞技最新限制作物生产的原产于温带,冬季和低温度高纬度是检查本地种植庄稼热带地区。和可变供水不足,然而,有一个对每一个气候地区的作物生产产生负面影响。问题是在热带sutropical半干旱和更明显干旱的气候raybet雷竞技最新在这一水的损失在蒸发和土壤水分蒸发蒸腾损失总量非常高。的管理水资源是一个更大、更普遍的问题比其他任何环境的因素。

不是所有有效降雨落在一个字段用于作物生长,作为由径流损失的一部分,渗透和蒸发。只有部分重和高强度的降雨可以输入并存储在根区,因此这的有效性类型的降雨很低。干燥的土壤表面没有植被,降雨量高达8毫米/天可能都被蒸发了。一个降雨的25到30毫米可能只有60%有效的比例较低植被。频繁的小雨被植物树冠与地面完全覆盖近100%有效(粮农组织,1977年)。

在世界的大部分地区作物生产取决于降雨。知识的可能的开始日期和结束的雨季和间歇干燥和潮湿的法术的持续时间可以是非常有用的规划各种农艺操作如准备苗床、施肥、播种、除草、收割、脱粒、干燥。这导致作物和最小化风险在有限资源的最优化利用包括水、劳动,肥料、除草剂和杀虫剂。有每个作物的生活史的关键时期,从播种到收获。了解湿的出现频率和干旱,农民可以调整播种时期,moisture-sensitive阶段干旱期间不下降。在灌溉农业,灌溉可以计划使用数据连续降雨时期满足要求的关键时期。湿和干燥的法术知识也可以帮助很大提高灌溉用水利用率的效率。

测量的有效降雨

许多研究已经完成在许多国家确定降雨模式和特点,可以用于规划农业操作如播种日期、收雷竞技手机版app获日期、时间和频率的灌溉。这些研究都是基于统计分析的历史降雨记录。研究这些降雨特点,假设每年提供一个观察的事件特征的兴趣,然后总观察分析,假设他们是一个简单的随机样本从一个分布。一个有效降雨事件以各种方式被定义为不同的目的。

1。降雨的开始在尼日利亚北部被定义为第十天时间超过25毫米的降水,前提是降雨在接下来的十天里超过一半的潜在蒸散(Kowal Krabe, 1972)。

2。拉曼(1974),决定开始降雨有利于播种标准操作,必须满足两个基本要求。首先,持续rainspell,这或多或少的代表了从premonsoon过渡到季风条件,应确定。第二,在拼写所以选择,雨落应该渗透到土壤深度和合理也建立一个水分剖面后通过蒸发损失。将针对这些需求,拉曼(1974)选择标准降雨发生有利于播种操作的毕业典礼的法术至少25毫米的雨在七天的时间,与1毫米或更多在任何五个七天,假设一个蒸发损失的18毫米的最后五天。每周拼了兼容的平均生命周期是季风抑郁。根据这一标准,第一个法术的开始日期为每年,选择他们的意思是,中位数,标准差,和四分位范围计算,这些映射。这些值被用来研究空间分布开始播种日期的降雨在印度马哈拉施特拉邦的黑棉土。

3所示。Dastane(1974)推荐两种方法估计有效降雨。在第一种方法中,降雨变化的百分比从50 - 80%被认为是有效的。在第二个方法中,降雨少于6.25毫米或超过75毫米的任何一天,或在10天后降雨量超过125毫米,被认为是无效的。

4所示。美国农业部(USDA)水土保持服务(SCS)方法估计的有效降雨蒸发/降水比方法(粮农组织,1977年)。表给出了平均每月有效降雨量之间的关系显示,月平均降雨量为不同值的月平均作物蒸散值。用于灌溉、净灌溉用水的深度,可以有效地存储在根区被认为是75毫米。修正因素给出可以存储不同的深度。

5。Benoit(1977)定义的开始生长季节在尼日利亚北部的日期超过了蒸发和降雨仍大于零在生长季节的其余部分,提供五天或更多的干旱在本周才开始在这个日期之后。根据这一标准,他决定在尼日利亚北部生长季节的开始。小米在尼日利亚是观察到的种植日期恰逢第一次出现20毫米的雨在为期两天的时期。

6。印度气象部门使用图表显示正常的日期开始的西南季风在印度,以长期积累的五天平均降雨量在180个车站(Ashok Raj, 1979)。正常降雨周期描述突然上升曲线被定义季风的爆发。这个图表有助于整体的到来和季风在整个国家的进步。然而,在小面积的农业规划,这个图表有严重的局限性。这个标准没有关系土壤水分储备的积累,只有开始播种的操作是至关重要的。

7所示。Ashok拉吉(1979)提出了一个预测降雨特征的方法,比如出现一个有效的季风,基于以下标准:

a。第一天下雨在七天的法术,标志着开始的一个有效的季风,不应小于e毫米,e是日均蒸发的地方。

b。在七天总下雨拼写不应少于5 e + 10毫米。

c。至少应该有四个七天降雨,不少于2.5毫米的雨落在每一天。

使用这些标准,Ashok Raj确定一个有效的季风的发病概率各级印度的几个州。

8。斯特恩和科(1982)使用一种通用的定义开始降雨与这些标准:

。这一事件使在赛季开始之前没有考虑规定的日期。

b。一个事件E然后显示一个潜在的开始日期,至少定义为第一次出现连续x毫米的降雨总量超过t天。

c。可能开始可能是一个错误的开始,如果F事件发生之后,F被定义为n的干旱在m天或更多天。

确定开始降雨在卡诺,尼日利亚,D为5月1日x作为连续两天20毫米,和F作为一个为期十天的法术在接下来的30天。通过使用频率分布,他们确定了潜在的启动和错误的开始在不同概率水平。

在所有上述模型,工人事件标志着雨季的开始定义为一个特定的降雨量收到了一段日子。然而,他们忽略了土壤水分特性,这决定水的可用性和可行的土壤条件。土壤的潜在开始下雨必须充分湿润支持种子的萌发。因此,虽然决定开始降雨或季风的爆发,重要的是要考虑土壤的水分特征。

9。Patwardhan和Nieber(1987)提出一种基于工程水土平衡模型的方程保护水在土壤剖面。整个土壤剖面的水平衡被认为是个体的过程:

P是雨,我是灌溉,R是径流,RN截留降水、蒸散等,D是深层排水,是土壤剖面含水量的变化。所有的测量是毫米的水。有效降雨中定义的模型作为部分降雨渗入到土壤和不导致深层渗透。这是表示为

其中EP是有效降雨。有效降雨的时间尺度可以定义可以小至一天;然而,没有上限。

10。在台湾,下巴,Komamura Takasu(1987)开发了一个模型估计的有效降雨,以更有效地使用降雨。的基础模型的平衡方程在稻田水平衡。一个灌溉面积农场的池塘台湾西北部被选为测试模型的准确性,因为它简单的裁剪和自转灌溉,流入和流出很容易测量。平均测量和计算值接近协议,和这个区域的有效降雨率为40 - 65%。

11。修改后的水平衡模型被用来估计有效降雨低地水稻在泰国(弘水谷et al ., 1991)。一个拦截组件是包含在模型。拦截降雨在三个生长阶段的关系建立了从田间试验和在模型中使用。8个站记录30年来选择进行分析。模拟运行与计算作物需水量和各种价值观的渗透率,积水深度,和灌溉间隔来研究其对有效降雨的影响,灌溉需求,和类型的灌溉实践。150毫米积水深度和five-to-six-day灌溉的时间间隔提供最高效的灌溉有效利用降雨水稻。

12。排水浓度计使用Kanber和他的同事(1991)来确定有效降雨Cukurova地区的土耳其。他们得出的结论是,总有效降雨量增加线性的关系。一个方程推导估计每月有效降雨。研究显示,16%的降雨量是失去了深度渗透,84%是保留在植物表面或储存在土壤中。

13。在日本,Komamura(1992)评估有效降雨量小的下限降雨事件。从研究得出结论,(a)拦截的程度随作物类型和(b)的有用的降雨下限土壤含水量增加至少2到3毫米。

14。Alqarawi、Aldoss Assaeed(1997、1998)进行研究调查的影响降雨量(100、200和400毫米)雨量分布(两个降雨之间7和14天)幼苗生存,建立和生长特性的三种群石漠线虫在不同地区在沙特阿拉伯。水相当于指定数量的每7天或14天的降雨是均匀分布在一段时间内的三个月。幼苗被左两个月的增长没有灌溉。结果表明,生存和建立在400毫米降雨量明显高于其他两个平均降雨量(分别为47%和11%)。生存比例增加两个暴雨之间的时期延长14天,虽然不显著。建立从3增加到9%的扩展期两个降雨。

15。汉,Simhadrirao Arumugam(1996)提出了一个模型来确定有效降雨用于估计对水稻灌溉的需求。方法假定稻田可以储存额外的降雨水稻溢洪道。水平衡方程反映了存储时间t的末尾给出

圣= s - 1 + It-ETt + ERt-Pt (4.3)

圣在哪里存储周期t的尽头;承泣是存储周期t的开始;它是灌溉期间应用t;ETt期间实际蒸散t;ERt有效降雨期间t;期间和Pt渗流损失t。

干舷是降雨存储容量。溢洪道高度之间的差异和稻田的水的深度。用水的深度,ET和渗流损失期间添加免费获得可用的存储容量。如果降雨量大于能力,作为径流降雨量过多。一个字段溢洪道采用100毫米的高度。渗流损失是2毫米/天,根据本地数据。水的深度层是50毫米。莫汉,Simhadrirao Arumungam(1996)这个方法的其他方法相比,包括美国农业部(SCS)方法,并发现这是比其他方法更合适。

16。数值模拟模型(E-RAIN)被用来估计长期平均水平和极端值的月度和年度有效降雨渗流(渗透)和全封闭渗流(FES)灌溉系统在佛罗里达(Smajstrla,斯坦利和克拉克,1997年)。模型计算有效降雨,降雨和径流之间的区别。

E-Rain =有效降雨(毫米),降雨=雨深度(毫米),单位土地面积和径流=径流量(mm)。径流计算,

降雨径流= (- 0.2 S) 2 /(降雨+ 0.8秒)

在S =一个分水岭存储系数(mm)。模型用于41年的每日降雨量数据顿佛罗里达,证明菲斯的年平均有效降雨量775毫米和577毫米渗透的灌溉。该模型还模拟发生概率的有效降水极端值。研究人员声称,这个模型应该有用的水管理地区这个问题使用允许在概率的基础上和灌溉系统设计者和管理者需要估计的有效降雨量作物用水作为一个组成部分。

蒸发和蒸发蒸腾蒸发

水从固体状态的变化和液体蒸汽及其扩散到大气中被称为蒸发。在再分配中起着重要作用地球和大气之间的热能,是水文循环的重要组成部分。

的蒸发的过程涉及的能源供应汽化潜热和转移过程。转移过程是由动荡。蒸发是一个持续的过程,只要有一个供应能量,可用性的水分和蒸汽压力梯度和水面之间的气氛。

水蒸气扩散到大气中从不同的表面如湖泊、河流、池塘、云滴,雨滴,潮湿的土壤,动物和植物,但是没有根本的区别的物理过程。蒸发也会发生直接从固态,从雪和冰,提供了一个适当的蒸汽压力梯度的存在。

蒸腾作用

大部分的水被植物吸收大气中。这损失的水从植物叫做蒸腾。它可以是气孔、表皮或透镜状。通过气孔蒸腾发生被称为气孔蒸腾。透过树叶最大气孔蒸腾发生。表皮细胞外的一片叶子是一个薄层称为角质层。有时存在差距或表皮毛孔。通过这些漏洞被称为表皮蒸腾失水。毛孔或根或茎的缺口被称为微透镜,通过微透镜和损失的水叫做透镜状蒸腾。蒸腾速率取决于气象因素和作物特性。

气孔开放和关闭在黑暗中,气孔的开放在白天蒸腾。降低湿度导致较高的蒸腾。增加大气和叶子湿度的区别导致增加蒸腾。湿度或蒸汽压是温度的函数。一个降低温度增加环境中的蒸汽压,降低饱和亏缺。相反的是在更高的温度。由此可见,在更高的温度将增加蒸腾。在有风条件下,新鲜干燥的空气将取代植物周围的饱和空气,导致增加的蒸腾。

如果根/射击比率高,将会有更多的吸收,减少蒸腾,反之亦然。以更大的可用性的水植物,蒸腾将上升,而下水的压力条件,蒸腾作用是有限的。

叶特征也影响蒸腾作用。如果叶面积大,蒸腾作用将会很高。一个厚的角质层会导致降低表皮蒸腾。叶上表皮的头发限制向大气中水汽的损失。

蒸发和蒸腾作用

基本从自由水面蒸发和蒸腾的区别从植物在蒸腾作用发生扩散阻力由于内部叶片几何形状,包括气孔。没有这样的阻力存在于从自由水面蒸发。因为晚上气孔关闭,蒸腾速率下降5 - 10%发生在白天,但蒸发率仍相对较高,因为晚上的能源存储的可用性。

蒸散和潜在蒸散

地表植被覆盖,蒸发涉及以下过程:

1。流动的水在土壤对土壤表面或对植物的根系活跃;

2。运动的水到根部,然后在整个植物叶表面组织;

3所示。改变土壤表面的水变成蒸气或植物的气孔;

4所示。改变雨水或雪从植物的外表面气化;和

5。的物理删除从边界层的水蒸气。

整个过程,涉及这些活动称为蒸散(ET)。

蒸散是合并后的损失的水从vegetation-both从植物的蒸腾作用和土壤蒸发。流程基本上是相同的和涉及改变状态从液体蒸汽。当水充分可用的网站转换(即。、土壤或植物表面)的蒸散速率主要是由气象因素控制,包括太阳辐射、风、温度和大气的蒸发能力。

蒸散的依赖在给定的地方气象因素导致潜在蒸散(PET)的概念。蒸散的上限。的概念假设有一个充足的供应水的蒸发和网站的速度是由大气的蒸发能力。然而,作物的空气动力特性和气孔行为可能修改气象因素对蒸散的影响。潜在蒸散因此被定义为从一个广泛的表面蒸散率8到15厘米的绿草覆盖的统一的高度,积极成长,完全遮蔽地面,而不是缺水(Doorenbos和电台1977;史密斯,2000)。

当经验方法确定潜在蒸散校准的条件下无限的水供应,它们提供了合理的定量估计。这是由于潜在蒸散的稳当,因为潜在蒸散的平均值的方差与方差的气候变量的意思。经验公式,在一般情况下,与蒸散与空气温度,入射太阳辐射、风能、大气湿度,或两者结合。

蒸散在正常情况下的测量是非常重要的在现在和未来的评估和管理水资源和解决许多理论问题领域的水利和气象。在规划灌溉、土壤水分蒸发蒸腾损失总量数据作为依据估算各种作物的种植面积或组合的作物灌溉与给定供水或为基础估计所需的水,将灌溉给定区域。有一个巨大的蒸散数据的使用增加调度灌溉。土壤水分蒸发蒸腾损失总量数据也使用为基础评估灌溉领域的整体效率。作为一个农业气候指数已经广泛用于评估供水的影响作物的生长和产量。

测量蒸发和蒸散

有几个简单的设备和经验估算蒸发的方法。不同类型的小容器可以测量蒸发相当准确。然而,出于实用目的,测量从大型水体的表面蒸发,农田,裸露的土壤,或集水盆地具有更大的意义。蒸发表面的大小之间的关系和失水率如图4.1所示。蒸发率是相当独立的大小测量盘在高湿度条件下。然而,当空气干锅的大小会极大地影响蒸发率。因此,利用测量取自这些盘子和其他机构,他们需要建立之间的关系。有五种主要类型的蒸发计或锅用于测量蒸发。这些都是平底锅放在地上,锅沉没在土壤中,浮动的锅,浓度计,Piche蒸发计。

1。锅放在地上:美国气象局类一锅广泛应用在世界上大多数国家。雷竞技手机版app类一个蒸发锅

01 01一

低猕

中猕

高猕

低猕

中猕

高猕

Piche小锅蒸发计

大潘小型灌溉大型灌溉领域领域

Piche小锅蒸发计

大潘小型灌溉大型灌溉领域领域

图4.1。蒸发表面,蒸发率的大小是圆形,直径121厘米、25.5厘米深度。它是由镀锌(22日计)。平底锅是安装在一个木制框架平台底部离地面15厘米高。锅必须水平。下面是装满水的边缘,水位下降不应超过7.5厘米以下rim(粮农组织,1977年)。这个锅的主要缺点是显热通量的两侧和底部导致增加蒸发,蒸发和它给膨胀值。

2。沉没的锅:许多国家使用沉测量蒸发锅。雷竞技手机版app美国植物产业局和英国水工程师学会使用不同尺寸的锅水表面保持接近地球表面的。最常见的是科罗拉多沉没的平底锅。这是92平方厘米,46厘米深。glavanized铁,设置在地面上的边缘离地面5厘米(粮农组织,1977年)。锅内的水是维持在或略低于地面。沉锅遭受一些操作困难包括清洗和热泄漏。

3所示。浮动锅:这些锅,漂浮在水体与合适的木筏。从这些锅水损失类似于水从周围的水面损失。的安装和操作这些锅在水体是昂贵的。此外,当风强他们的操作变得困难。

4所示。浓度计:Lysimetry被定义为垂直输出通量的计算使用的数量和浓度溶滤水从一个定义卷在一段时间内的土壤(穆勒,1995)。浓度计是坦克,充满了土壤和埋在地上,从土壤中测量水的损失。它们通常用于测量作物蒸散。然而,他们也可以用来测量从裸露的土壤蒸发。浓度计的排水和重类型,后者最常用的。

称重浓度计可以测量蒸发蒸散,很短的时间间隔。除了测量蒸发蒸散,重量浓度计可以给信息,比如蒸发的昼夜模式变化能源分区、蒸腾和土壤水分张力之间的关系。浓度计的最大缺点是他们的安装和固定的高成本。

5。Piche蒸发计:Piche蒸发计由一个倒毕业管装满水和滤纸夹在嘴里。仪器在史蒂文森的屏幕。Piche蒸发器不是很可靠。它高估了风的影响,低估了太阳辐射的影响。

实证的方法

没有结束的实证方法,提出了测定蒸散。本节中列举的方法只有一个样本的人口。这些是常用的在灌溉的职业。简要描述这些方法计算的参考作物蒸散(毫米/天)。

1。哈格里夫斯法:此法(哈格里夫斯和萨马尼,1985)估计grass-related参考蒸散。根据这种方法,

ra .4TR ET0 = 0.0023。(T + 17.8) (4.6)

ET0是参考作物蒸散在mm /天;Ra是额外的地面辐射在等效蒸发mm /天;TR温度范围在°C, T是指每日气温°C。

因为这基本上是一个temperature-based方法,不太准确。然而,当地该方法的校准提供合理准确的ET0估计。它只需要测量的最大和最小的空气温度。方法建议等估计在十天或更长时间(史密斯,1992)。

2。里奇法:此法,援引迈耶,史密斯和壳牌(1995),主要是基于辐射能概念。它可以表示为

Eeq = Rs (0.00488 - 0.00437) * (Td + 29) (4.7)

在Eeq平衡蒸散(毫米/天);反照率,等于0.23;Td调整意味着每天温度,定义为(最高温度0.6 + 0.4 Tmin);和E0每日潜在蒸发(毫米/天)。

3所示。类一锅法(FAO-24 pan): Doorenbos和普瑞特(1977)提供了一个简单的比例关系来估计等,从美国类锅里蒸发

Kp是潘系数,这取决于锅环境与附近的表面,障碍,和气候本身。raybet雷竞技最新Kp值可以获得FAO-24表18 (Doorenbos普瑞特,1977)。

4所示。Penman-Monteith方法(如援引卫生et al ., 1995):

等_ 0 - 408 a (R - g) + Yu (ea升

5。FAO-24笔者方法(如援引卫生et al ., 1995):

ET o = c [0.408 ^ ^ 2.7 (Rn - G) + 0.864 (1 + u) (ea - ed)) (4.11)

c取决于短波辐射,最大相对湿度,白天风速,白天比夜间的风。

6。FAO-24辐射方法(如援引卫生et al ., 1995):

ET0 = c(0.408采用(4.12)

W取决于温度和海拔高度;c取决于白天平均相对湿度和风速。

7所示。FAO-24 Blaney-Criddle方法(如援引卫生et al ., 1995):

解释使用的符号,不是解释以及4 - 7的方法如下:

p是单日百分比每年总白天的时间,只取决于纬度和时间。c是一个校正因子,取决于最低相对湿度,阳光小时,白天风速。它可以计算过程oulined FAO-24。Rn在作物表面净辐射(MJ m - 2 /天)。Rs是短波辐射(MJ m - 2 /天)。G是土壤热通量(MJ m - 2 /天)。T是每日平均温度(°C)。你在2米以上地面风速(m-s1)。ea是饱和蒸汽压在空气温度(kPa)。ed是实际空气蒸汽压(kPa)。

一个是饱和蒸汽压力/温度曲线的斜率(kPa /°C)。Y是湿度恒定(kPa /°C)。

8。电脑作物用水模拟:计算机程序开发参考作物蒸散估算的气候数据和允许发展的标准化信息和标准旱作和灌溉农业的规划和管理。粮农组织CROPWAT程序(史密斯,1992)包含程序参考作物蒸散和作物水分需求,并允许作物用水的模拟在不同气候、作物和土壤条件。raybet雷竞技最新

9。等的估计国家海洋和大气管理局(NOAA)意象:Di贝拉,Rebella Paruelo(2000)使用多元回归分析与蒸散计算从水平衡技术数据来自NOAA卫星图像。这种方法,基于遥感数据只提供了一个可靠的估计在阿根廷的潘帕斯草原地区等。是有用的方法来估算蒸散在区域范围内,而不是在一个特定的点。

正如本节开始时提到的,没有缺乏方法可用在文献中提出测量土壤水分蒸发蒸腾损失总量。人们进行了无数次研究地点世界不同的地方与各种气候条件比较各种方法的相对性能评估(詹森,缅甸人,艾伦,1990;McKenny和罗森博格,1993;卫生et al ., 1995;卡和熊猫,2001)。从这些研究有一些共同的结论。

•组合方法(基于参数的数量)通常提供更准确的估计等,因为他们是基于物理定律和理性的关系。

•根据特定站点的气候情况,本地校准,有限的数据输入,简单等评估方法可能产生更好的结果比数据广泛,复杂的方法。

•气候数据的可用性就不应该的唯一标准以来,选择一种方法所需的一些数据可以从其他变量估计有足够的精度,允许使用一个更好的估计方法。

•笔者估计持续20到40%高于Penman-Monteith估计。鉴于Penman-Monteith当前标准方法建议由粮农组织、ET值计算FAO-24笔者应该小心使用。

•FAO-24辐射,FAO-24 Blaney-Criddle, Penman-Monteith给类似的估计每月等。Blaney-Criddle方法,该方法只使用温度数据和一些长期平均气候的信息,对应用程序来说是足够的,只需要每月的估计等。raybet雷竞技最新辐射的方法给Penman-Monteith日报等估计相似。与Penman-Monteith,还需要风数据,FAO-24辐射方法估计从温度和日照时间等,气候变量rela有效保守在空间维度。raybet雷竞技最新FAO-24辐射方法可以被用作代理Penman-Monteith估计每天等地区风力数据不可用。

•一锅的使用方法估算等是有争议的。一些研究人员不赞成这种方法的使用,需要极端的保健在一锅的操作相比其他气候的乐器。另一方面,另一些人喜欢使用这种方法由于长期蒸发记录的可用性和易用性。

•有满意的类一锅数据之间的相关性和Pen-man-Monteith蒸发总数超过三个或更多天。然而,数据是有用的只有一个精确平移系数用于联系潘数据Penman-Monteith等。潘系数在很大程度上取决于当地条件,应该由与Penman-Monteith等估计比较盘数据。

继续阅读:在灌溉用水和损失

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