四、测定方法

田间水利用系数的田间测试内容包括田间入畦流量的测试、田间土壤含水量的测试、田间土壤剖面及其相关信息数据测定、田间灌水的其他信息数据测定等。

（一）田间入畦流量的测定

田间入畦流量采用薄壁三角堰和薄壁梯形堰量测。

（二）田间土壤含水率的测定

田间土壤含水率的测定包括灌前土壤含水率和灌后土壤含水率的测定，据此计算由灌水而引起的土壤储水量的增量。

田间土壤含水率测定断面数对计算土壤储水量增量的精度有较大影响，一般来说，测定断面数越多，精度越高，测定断面数越多，其田间测定工作量就越大。因此，田间土壤含水率的测定断面数要予以合理确定。

根据山西省畦块长度的规格（一般畦长在200m以下），田间土壤含水率的测定断面数确定为5个。5个测定断面的分布为距畦首、畦尾10m各一个，其余3个在上述两断面间均匀内插。

田间含水率的测定深度主要由灌水前后土壤含水率的变化深度来确定。灌水定额较大时，田间土壤含水率的变化深度大，因而其测定深度亦应较大；反之灌水定额较小时，田间土壤含水率测定深度可确定的小一些。本次工作所选测试地段中，汾河灌区灌水定额较大，其田间土壤含水率的测定深度确定为2.2m；其他测试地段，因灌水定额一般不大，故其田间土壤含水率测定深度确定为1.6m。

测点位置的多少也会影响到灌水后土壤储水量增量的计算精度。本次工作中，确定每个测点所代表的土层厚度为20cm，因此，其测点位置为10cm、30cm、50cm、…、210cm。

土样的含水率以重量百分数表示时用下式计算

式中：θg为以重量百分数表示的土壤含水率；w w、w s为意义同前，g。

土样含水率以容积百分数表示时用下式计算

式中：θv为以容积百分数表示的土壤含水率；rd为土壤容重，g/cm3；其他符号意义同前。

土壤含水率的测定多采用环刀法。

（三）田间灌水的其他信息数据测定

田间灌水的其他信息数据主要是指用于田间水利用系数的数值模拟的必要的数据，如土壤的入渗特性、田间灌水水流的推进与消退、田面坡度、田块规格、田面粗糙程度、土壤水分运动参数等。

1.土壤入渗特性测定

对于所选择的试验田块，在灌水前用双套环法进行土壤入渗特性的田间实测。为了提高测定精度，双套环的供水采用马里奥特筒供水，并在内环中加了内膜。入渗测定时间为90min。

2.田间灌水水流推进与消退曲线的测定

对于田间灌水水流的测定主要进行田间水流的推进曲线和退水曲线。灌水前在畦埂上插标号小旗，每10m一个标号小旗，以便于测定时测记田间水流前锋或尾锋的位置。以畦田进水时刻为起始时刻，用秒表计时，记录水流前锋到达某一位置时的时间，以便于绘制田间水流的推进曲线。当畦首封口停止供水时，测记田间水流的退水过程，记录水流尾锋到达某一位置的时刻，以便于绘制退水曲线。退水曲线的时间记录与推进曲线时间连续记录，这样推进曲线与退水曲线可绘于一张图上，可清晰地了解田间各断面的受水入渗时间。

3.田面坡度、田块规格及田面粗糙程度的测定

（1）田面坡度采用水准仪测量。

（2）田块规格指田块的长与宽，用测绳量测。

（3）田面的粗糙程度主要指田面的凹凸深度、根茬占畦宽的比例，用小钢尺测量。确定田面的粗糙程度主要是为了确定相应的田面糙率。

4.土壤水分运动参数的测定

土壤水分运动参数的测定在室内进行。

（1）土壤水分特征曲线。

式中：s为土壤吸力，cm；θ为土壤体积含水率，cm3/cm3；λ为物理性黏粒含量，%；rd为土壤容重，g/cm3。

（2）扩散率。

式中：D（θ）为当土壤含水率为θ时的扩散率，cm2/min；G为饱和度；其他符号意义同前。

（3）导水率K（θ）。由土壤水分特征曲线可求得比水容重C（θ），又由

可求得导水率K（θ）。(https://www.daowen.com)

（四）田间水利用系数测试结果分析

1.田间水利用系数的计算

根据田间实测的灌前、灌后含水率分布，结合实测土壤剖面的土壤容重分布，计算所测试田块的田间水利用系数。计算式如下：

式中：ηf为田间水利用系数；B为田面宽度，m；hi为田间沿土壤深度方向第（i，j）测点所代表的土层厚度，m，脚标i代表第i层土体（i=1，2，…，n），本次研究工作中每个测点所代表的土层深度均为0.2m；l j为田间沿畦长方向第（i，j）测点所代表的地段长度，m，脚标j代表第j段土体（j=1，2，…，m），本次研究工作中，每个田块分成五段来计算，各段长度按所确定的测试断面的均分点计算；为第i层土体的土壤容重，t/m3；w为田块的进畦水量，m3；θ1，θ2为灌前、灌后含水率，占重量的百分比。

按上述方法计算各田块的不同计划湿润层深度（0.8m和1.0m）的田间水利用系数，并记录各田块的田间工程规格、土壤质地、灌水定额等。

2.影响田间水利用系数的主要因素分析

根据实测资料分析，认为土壤质地、灌水定额、畦幅数及计划湿润层深度是田间水利用系数的主要影响因素，而且这些因素对田间水利用系数的影响是相互作用、交织在一起的。只有将其他因子保持不变，才能进行某一单因子的分析。土壤质地从砂土到黏土，田间水利用系数依次增大；田间水利用系数随灌水定额的增大而减小，随畦幅数的增大而增大；土壤计划湿润层深度越大，田间水利用系数越高。

根据土壤质地、灌水定额、畦幅数及土壤计划湿润层深度对田间水利用系数的相互影响，依据田间实测资料，确定了以土壤计划湿润层深度定水平，以土壤质地分类，以畦幅数为参数，来建立田间水利用系数与灌水定额的相关关系的分析方法，并进行了关系拟合，关系式为