农作物灌溉用水量计算公式

农作物用水量预测及智能灌溉方法

摘要

随着水资源供需矛盾的日益加剧，发展节水型农业势在必行。本文首先基于历史数据建立了作物全生育期内水分生产函数模型以及全生育期内各阶段的蒸发蒸腾量与最终产量之间的优化作物水分生产函数模型，并以水分生产函数为理论依据，建立了不考虑降雨量和考虑降雨量的地区水稻的非充分灌溉制度的优化模型，解决供水量在各生育期（从分蘖到乳熟阶段）合理分配的问题，在水分利用效率、产量、经济效益三方面寻求了有效均衡，从而实现经济效益最大化。

针对问题一，结合表1中作物1的实测需水量与产量的对应数据以需水量x 为横轴，产量y 为纵轴拟合散点图图像，通过图像发现需水量x 与产量y 的图像变化规律近似符合二次函数图像，由此假设需水量x 与产量y 符合二次函数，从而以需水量为自变量、产量为因变量建立二次函数模型，并用题目中数据通过eviews8.0软件进行拟合和进一步验证，发现参数检验均显著且函数拟合优度R^2=1,故说明模型建立良好。

针对问题二，根据题设要求选取某类优化算法，寻求最优的作物水分生产函数模型，得到各阶段的蒸发蒸腾量与最终产量之间的关系。同时考虑了在建模、预测、控制、神经网络设计等方面都有成功应用的BP 神经网络模型和遗传程序设计方法重

城市给水工程规划规范

2.2.3 城市给水工程统一供给的用水量预测宜采用表2.2.3-1和表2.2.3-2中的指标。 表2.2.3-1 城市单位人口综合用水量指标(万m3/(万人·d))

区 域 一区 二区 三区 特大城市 0.8-1.2 0.6-1.0 0.5-0.8 大城市 0.7-1.1 0.5-0.8 0.4-0.7 城 市 规 模 中等城市 0.6-1.0 0.35-0.7 0.3-0.6 小城市 0.4-0.8 0.3-0.6 0.25-0.5

注：1、特大城市指市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；大城市指市区和近郊区非农业人口50万及以上不满100万的城市；中等城市指市区和近郊区非农业人口20万及以上不满50万的城市；小城市指市区和近郊区非农业人口不满20万的城市。

2、一区包括：贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆；

二区包括：黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区；

三区包括：新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。

3、经济特区及其他有特殊情况的城市，应根据用水实际情况，用水指标可酌

城市给水工程规划规范

2.2.3 城市给水工程统一供给的用水量预测宜采用表2.2.3-1和表2.2.3-2中的指标。 表2.2.3-1 城市单位人口综合用水量指标(万m3/(万人·d))

区 域 一区 二区 三区 特大城市 0.8-1.2 0.6-1.0 0.5-0.8 大城市 0.7-1.1 0.5-0.8 0.4-0.7 城 市 规 模 中等城市 0.6-1.0 0.35-0.7 0.3-0.6 小城市 0.4-0.8 0.3-0.6 0.25-0.5

注：1、特大城市指市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；大城市指市区和近郊区非农业人口50万及以上不满100万的城市；中等城市指市区和近郊区非农业人口20万及以上不满50万的城市；小城市指市区和近郊区非农业人口不满20万的城市。

2、一区包括：贵州、四川、湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、云南、江苏、安徽、重庆；

二区包括：黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区；

三区包括：新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。

3、经济特区及其他有特殊情况的城市，应根据用水实际情况，用水指标可酌

第三章、作物需水量与灌溉用水量

§3—1 作物需水量

作物需水量——是指作物在适宜的外界环境条件下（包括对土壤水分、养分充分供应）

正常生长发育达到或接近达到该作物品种的最高产量水平所消耗的水量。

作物需水量的作用：

1、是农业用水的主要组成部分，是整个国民经济中消耗水分的最主要部分。 2、是水资源开发利用时的必备资料，也是灌排工程规划、设计、管理的基本依据。 3、作物需水量在农业用水和国民经济用水中的比例 4、作物需水量是农业用水的主要组成部分。

作物需水量以水汽形式散入大气，无法再利用

一、作物田间水分的消耗

(三种途径：叶面蒸腾、棵间蒸发和深层渗漏)

叶面蒸腾：作物植株内水分通过叶面气孔散发到大气中的现象； 棵间蒸发：植株间土壤或水面（水稻田）的水分蒸发；

深层渗漏：土壤水分超过了田间持水率而向根系以下土层产生渗漏的现象。

解释：棵间蒸发能增加地面附近空气的湿度，对作物生长环境有利，但大部分是无益的消耗，因此在缺水地区或干旱季节应尽量采取措施，减少棵间蒸发（如滴灌<局部灌溉>、水田不建立水层）和地面覆盖等措施。

深层渗漏对旱田是无益的，会浪费水源，流失养分，地下水含盐较多的地区，易形成次生盐碱化。但对水稻来说，适当的深层渗

矿井涌水量的计算与评述

钱学溥

（国土资源部，北京 100812）

摘 要：文章讨论了矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字。文章推荐了反求影响半径、作图法求解矿井涌水量的方法。

关键词：矿井涌水量；勘查；计算；精度级别；允许误差；有效数字

根据1998年国务院“三定方案”的规定，地下水由水利部门统一管理。水利部2005年发布了技术文件SL/Z 322-2005《建设项目水资源论证导则（试行）》。该技术文件6.7款规定，地下水资源包括地下水、地热水、天然矿泉水和矿坑排水。6.1.2款规定，计算的地下水资源量要认定它的精度级别。我们认为，认定计算的矿井涌水量的级别和允许误差，不仅是水利部门要求编写《建设项目水资源论证》的需要，而且有利于设计部门的使用。在发生经济纠纷的情况下，也有利于报告提交单位和报告评审机构为自己进行客观的申辩。下面，围绕这一问题，对矿井涌水量的勘查、计算、精度级别、允许误差和有效数字等方面，作一些论述和讨论。

1 矿井涌水量与水文地质勘查

矿井涌水量比较大，要求计算的矿井涌水量精度就比较高，也就需要投入比较多的水文地质勘查研究工作。表1，可以作为部署水文地质工作的参考。

（1）解析法

根据井田水文地质条件和矿井主要充水因素，利用解析法进行矿坑涌水量预测时，直接充水含水层太原组灰岩岩溶水。

1）太原组灰岩岩溶水预测

2(2S?M)M?h0 Q ?BK （5-1）R R ?10SK （5-2）式中：Q——预测矿坑涌水量，m3/h；

B(m) 3200 K(m/d) 0.4427 M(m) 9.5 S(m) 169 R(m) 1124.45 Q(m3/h) 163.82

S——水位降低值，m； K

——渗透系数，m/d；

M——含水层厚度，m； B——进水廊道长度，m； R——影响半径，m；

K取抽水实验资料0.4427

K2、10+11号煤层矿井涌水量预算(大井法)

开采10+11号煤层布置一个工作面，工作面宽180 m，推进长度1200m，因此，将矩形工作面（长a=1200m,宽b=180m）看做一个大井，使用大井法预算矿井涌水量：

(2H?M)M计算公式为：Q?1.366K

Lg

系统日热水量计算 （1）用水人数

按照76个标间，每个标间以2个床位计算，共152个床位。 （2）日热水量计算，按50℃水温计算；

Q=0.85·q·m 式中 Q=日热水总量；

q=单位日用热水定额，120L/床位；

m=用水计算单位数，152个床位； 则 Q=15504L 主机选型

考虑到在最差工况下应满足用户的热水需求，应以冬季的自来水进水温度计算热量需求。参照给水排水规范，西安地区冷水进水温度冬季参考值为10℃。将水从10℃加热到50℃，所需机组选型计算公式为：

表1 主机选型计算公式 主 机 选 型 Q1= Q总/COP/ H 主机台数N= Q1/P 计算公式 Q总=1.163·V（t1-t) 备注 Q—所需热负荷， 单位kwh，V—所需水量，单位T， 该计算中V=15，（t1-t)—温升40，单位℃ Q1为所需主机总功率，本系统冬季平均能效比ＣＯＰ为3.5，按照最冷月主机每天工作14小时，即Ｈ＝14 P=4.6kw 按上表公式计算得： Q总=697.8kwh Q1=14.2kw N=3

参照太阳能异聚态主机性能参数，配PRTC460主机3台。 每台PRTC460主机配备8块2.0m*0.8m聚

污水处理厂剩余污泥排放及用药计算

城关污水处理厂剩余污泥排放及用药计算

设计每天产泥量2.9吨。（进水20000m3，BOD进水200mg/l，出水20mg/l。）

PAM投配比3‰至5‰，取中间值4‰。 则PAM用量每天为2.9*4=11.6kg。

剩余污泥浓度7000mg/l。

则每天排放的剩余污泥体积为2.9*1000/7=414.28m3。

设计脱水机单台进泥量每小时40m3。 脱水机运行时间为414.28/40=10.357h，取11h。

则PAM溶液浓度为11.6/（1.2*11）=0.8787kg/m3。（设计说明书上推荐1kg/m3。）

实际运行情况

产泥系数按照0.85kgDS/kgBOD计算。

每天产生剩余污泥量：0.85*（41.48-5.36）*15106=463.78kg。（41.48、5.36为09年1

月至8月进出水平均浓度，15106为平均进水量。）

目前厂内剩余污泥平均浓度3500mg/l左右。 排放的剩余污泥体积：463.78/3.5=132.5m3 脱水机单台进泥量不高于20m3每小时。

脱水机每天运行时间132.5/20=6.625，实际运行8小时。

PAM溶液浓度为

逆流对数平均温差公式逆流对数平均温差计算计算结果热量公式热量计算计算结果

Δt=[(T1-t2)-(T2-t1)]/LN[(T1-t2)/(T2-t1)]

T1

40

T2

20

t1

0

t2

5

Δt26.8041

并流对数平均温差公式逆流对数平均温差计算

Q=Cp*M*Δt

Cp(Kcal/

M(Kg)Δt(°C)Q(Kcal)

Kg.°C)

0.459180026.804122145.55

蒸汽热量

公式热量计算计算结果换热面积公式面积计算计算结果冷却水量水量计算计算结果

换热面积公式A=Q/(K*Δt)面积计算计算结果冷却水量水量计算计算结果

2

K(Kcal/m.Δt(°C)Q(Kcal)A(m2)h.°C)

22145.5580026.80411.03275

M=Q/(Cp*Δt)

Cp(Kcal/K

Q(Kcal)Δt(°C)M(Kg)

g.°C

22145.55154429.11

Δt=[(T1-t1)-(T2-t2)]/LN[(T1-t1)/(T2-t2)]

算数平均

Δt=[(T1-t2)-(T2-t1)]/2

温差公式逆流算数平均温差T1公式

40T2

30

T1

40

T2

30

t1

5

t2

10

Δt26.8041

Q=r*M(表压4Kg/cm2)r(Kcal/K

M(Kg)

g)

5051000A=

公式： V=1/3h(S 上+√(S 下*S 上)+S 下)

S 上=140 S 下=60

V=1/3*3*（140+60+√140*60）=291.65m2

基坑下底长 10m， 下底宽 6m 基坑上底长 14m ， 上底宽 10m 开挖深度 3m ， 开挖坡率1： 0.5 求基坑开挖土方量 。

圆柱体： 体积=底面积×高

长方体： 体积=长×宽×高

正方体： 体积＝棱长×棱长×棱长．

锥 体: 底面面积×高÷3

台 体: V=[ S 上+√(S 上 S 下)+S 下]h÷3

球缺体积公式＝πh2(3R-h)÷3

球体积公式： V＝4πR3/3

棱柱体积公式： V＝S 底面×h＝S 直截面×l （l 为侧棱长,h 为高)

棱台体积： V=〔S1＋S2＋开根号（S1*S2） 〕 ／ 3*h

注： V： 体积； S1： 上表面积； S2： 下表面积； h： 高。

几何体的表面积计算公式

圆柱体:

表面积:2πRr+2πRh 体积:πRRh (R 为圆柱体上下底圆半径,h 为圆柱体高) 圆锥体:

表面积:πRR+πR[(hh+RR)的平方根] 体积: πRRh/3 (r 为圆锥体低圆半径,h 为其高, 平面图形

名称 符号 周长 C 和面积 S

正方形 a—边长 C＝4a S＝a2