农田水利应用软件application software for agricultural water conservancy engineering

为农田水利工程规划设计、运行管理和评估等所编制的计算机程序。主要分为四类软件：❶农田水利单一任务软件，是为某个专门任务所编制的程序，如农作物生育期灌溉制度的计算机软件。
❷农田水利单项综合性软件，是为解决某项综合性的问题而编制的程序，如灌排工程规划设计和运行管理的优化软件。
❸农田水利专项软件包，是为解决专项任务所编制的一组农田水利应用软件，如用水计划软件包。
❹农田水利仿真软件，是为模拟灌溉排水试验研究而编制的程序，如灌溉作物生长的仿真模型软件。
农田水利单一任务软件 农作物生育期灌溉制度的计算机软件可以准确迅速地制定出各地不同年份、各种作物生育期的灌溉制度。它是根据水量平衡方程式编制的程序。水稻生育期田面的水量平衡方程式为： H(Q) =H(Q-1)+P-E₁。式中，H(Q)为时段末的田面水层深（毫米）;H(Q-1)为时段初的田面水层深（毫米）;P为时段内的降雨量（毫米）;E₁为时段内的耗水量（毫米）。从插秧期以后逐时段进行水量平衡计算。当水面的水层深度H降到适宜水深下限H₁时，则需灌水，灌水定额M（毫米）为： M=H₂-H₁，这里H₂为适宜水深上限； 降雨后水层深度H大于水稻田允许蓄水深度H₃时，则需排水，排水定额C（毫米）为：C=H-H₃。旱作土壤计划湿润层的水量平衡方程式为：H(Q)=H(Q-1)+P+HK+HT-E₁。式中，H(Q)为时段末土壤计划湿润层的储水量（毫米）; H(Q-1)为时段初土壤计划湿润层的储水量（毫米）; P为时段内土壤计划湿润层的有效降水量（毫米）; HK为时段内地下水利用量（毫米）;HT为时段内计划湿润层增加所提供的水量（毫米）; E₁为时段内的需水量（毫米）。从生育期开始，逐时段进行平衡计算。当时段末土壤计划湿润层储水量H小于或等于土壤允许最小储水量时，则需灌水，灌水定额为： M=H₂-H，这里H₂为该时段计划湿润层土壤允许的最大储水量（毫米）; 当时段末土壤计划湿润层储水量H（毫米）大于H₂（毫米）时，则要排水，其排水量为： C=H-H₂。作物生育期灌溉制度的计算程序的流程框图，如图1所示。该软件是用FORTRAN语言编写而成的，能按用户的需要计算水稻和旱作物各时段的灌水量或排水量，并将计算结果用表格形式打印出来。

图1 作物生育期灌溉制度的计算流程框图

农田水利单项综合性软件 灌排工程规划设计和运行管理的优化软件是采用系统分析方法设计而编制的程序。它能建立最优化的数学模型，然后选用线性规划、非线性规划或动态规划等算法，求解数学模型输出结果。属于这类软件还有： ❶用于中国北方灌区的地面水和地下水优化调度的计算机软件。可根据灌区的条件和要求，确定灌区增产效益最大的配水方案；
❷用于南方圩区的除涝排水系统优化规划的计算机软件。在满足各种约束条件(如水量平衡约束、最小河网水面率约束等)的前提下，确定截流沟、湖泊、河网、抽排站和排水闸等排水工程的最优布局和规模，以达到总投资最小的目的。
农田水利专项软件包 在灌区运行管理中，用水计划软件包是一个功能齐全的综合性软件包，包括11个独立的功能模块：❶ETP 80程序按Jensen和Penman公式，根据气象因子计算蒸发力ETP;
❷RET80程序根据ETP值求参照作物的腾发值ET;
❸FSS80程序编制参照作物田间腾发值ET的表；
❹GUI80程序根据ET表列出参照作物的灌水指南；
❺WAT80程序按作物种植比例计算需水量，输出需水量结果；
❻FLD80程序安排灌水先后顺序表；
❼IMS80程序按田地分析土壤水分消耗，预测灌水日期，编制配水表；
❽PRT80程序提出农户灌水方案；
❾WRK80程序编写田间操作员灌水图表；
❿SYS80程序按农渠和斗渠编制配水计划；(11)CON80程序按农渠和斗渠编制耗水情况表。该软件包主要模块的结构框图，如图2所示。

图2 水计划软件包主要模块的结构框图

农田水利仿真软件 灌溉作物生长的仿真模型软件，包括土壤含水量变化程序和植物生长程序。程序运行时，输入土壤特性参数、植物特性参数、灌水资料和逐日的气象资料，就可确定： ❶最适宜的土壤水分消耗和补给量；
❷作物不同生育阶段的灌水时间和灌水量；
❸作物预定产量与用水量的关系等。该仿真软件的流程图，见图3。应用该软件可求得在一定的土壤、气象和作物条件下，达到“谷物水利用率”和“全部干物质水利用率”为最高值的灌溉制度。与田间的实际试验相比，它具有显著的节省试验周期和费用的优点。

图3 灌溉作物生长的仿真模型软件的流程图

20世纪80年代以来，随着微型计算机的普遍使用，用各种高级程序设计语言编写的农田水利应用软件相当丰富，可供用户自由选用。