作物需水量数据，可取自实测成果。但是，在灌溉工程的规划设计中，往往需要需水量资料的地区或典型年份缺乏实测资料，在用水管理及灌水预报中，又要事先确定未来时期中的需水量。这样，无论是规划设计或是管理运用灌溉工程，都需要用估算的方法来确定作物需水量。此外，农业技术和灌水方法不断革新，已有的实测成果往往不能完全代表新条件下的需水量，这也要求通过分析计算来确定新条件下的作物需水量。

在生产实践中，有两类估算需水量的方法：一类是直接计算出作物需水量；另一类是先计算潜在需水量，再依据它计算出需水量。前者方法较简易，后者理论上较完备。

都是经验公式法。根据影响需水量的主要气象要素与作物产量或土壤含水率等实测成果，用回归分析方法确定需水量随这些因素变化的经验公式。在中国采用较多的有以下几种：

水面蒸发量法（蒸发器法）

作物需水量估算

式中 E为作物某阶段（生长阶段或月、旬）内或全生长期内的需水量（毫米或米³/亩）；E₀为与计算E相同时期内的水面蒸发量（E₀系80厘米口径蒸发器或601型蒸发器测定值），单位与E一致；α为系数，为需水量与水面蒸发量的比值，由分析实测资料确定，一般条件下，水稻α＝0.9～1.3，旱作物α＝0.3～0.7，此法应用简便，由于蒸发蒸腾与水面蒸发都是水汽扩散，故用水面蒸发推算需水量是合理的。若水面蒸发器的规格与安装方式统一，对于水稻和土壤水份充足的旱作物，此法的误差一般小于20～30%。对于土壤水分不充分的旱作物，其需水量显著地受土壤含水率的影响，而此法未予考虑，误差较大。

产量法

作物需水量估算

式中 E为作物全生育期内总需水量（毫米或米³/亩）；Y为作物单位面积产量（斤/亩）；K为系数，对于E＝KY公式，K代表单位产量的需水量（米³/斤）；n及C为经验指数及常数，一般n＝0.3～0.5。K及n、C的数值，均由试验确定。此法简便，只要确定了产量，便可算出此产量条件下的需水量，同时，将需水量与产量相连系，有助于进行灌溉经济分析计算，实用价值大。根据理论分析及试验成果，旱作物在土壤水分不足，从而影响高产的条件下，需水量随产量的提高而增大，用此法推算较可靠，误差多在30%以下。但在土壤水分充足的旱田以及水稻田，需水量主要受气象条件控制，产量与需水量关系不明显，用此法推算的误差较大。

多因素法

根据两个以上的因素推算需水量，中国采用的主要有以下两种：

水面蒸发 产量法

作物需水量估算

式中 E、Y意义及单位同公式（2）；E_o同公式（1）；a、d、f为经验系数，n、m为经验指数，b、g为经验常数，均由试验确定。此法以水面蒸发量及产量代表气象及非气象因素的综合条件，考虑影响因素比以上两法全面，计算的误差可以减少。

水面蒸发，土壤含水率法

E＝a′E_oω_e＋b′

式中 E、E₀的意义及单位同式（1）；ω_e为某阶段或全生长期内的平均土壤有效含水率（有效含水率等于含水率与凋萎系数之差）；a′、b′根据试验确定。此法同时考虑了气象条件（E₀为代表）以及影响旱作物需要的土壤水分，比较合理，适用于旱作物。缺点是分析与取得a′、b′数据以及确定计划的ω_e比较困难。

潜在需水量（potential evapotranspiration）指土壤水分充分，能完全满足作物蒸发蒸腾耗水要求条件下的需水量，这一条件，通常是土壤含水率为田间持水率的80～85%以上。潜在需水量不受土壤含水率和作物种类的影响，故可以只根据气象因素，用经验的或半经验的方法先算出潜在需水量，再考虑作物及土壤因素，将它修正为实际需水量。

潜在需水量的计算

潜在需水量可根据当时的气象条件分析阶段（月、旬）进行计算。

经验公式法 国内外的公式很多，常用的且较简易的有以下几种：

用水面蒸发量推算：计算的公式同公式（1），式中的系数α应根据潜在需水量的资料确定。由于计算的结果是潜在需水量，撇开了作物及土壤水分的影响，对水稻及旱作均适用，计算误差约为20%。

用气温推算：在中国多采用积温法，在国外常采用布莱尼——克雷多法。

积温法：

作物需水量估算

式中 E_p为计算时段内潜在需水量（毫米）；T为计算时段内的积温（℃）；S为经验系数；C_t为经验常数。

布莱尼——克雷多法：

作物需水量估算

式中 E_p为月平均潜在需水量（毫米/日）；t为月平均气温（℃），P为月内日平均昼长小时占全年昼长小时的百分比，可根据纬度、月分查表确定；C为根据最低相对湿度、日照小时数、白天风速确定的修正系数，有表可查出。

以上两式所需气象因素易于获得，计算简易，计算误差约为25%，主要适用于干旱、半干旱地区。

水汽扩散法 根据水汽扩散原理，可以列出以下推算潜在蒸发蒸腾量的半经验公式：

不考虑风的影响

作物需水量估算

考虑风的影响

作物需水量估算

式中 E_p为某阶段内平均潜在需水量（毫米/日）；e_b为相应阶段内大气观测点（地面上1.5米高处）饱和水汽压平均值（帕）；e_d为相应阶段内大气观测点实际水汽压平均值（帕）；u为大气观测点高程处平均风速（公里/日）；K、a、b为经验系数或常数，由试验确定。此法有一定理论基础，计算误差约为20～25%。

能量平衡法 根据农田能量平衡原理，水汽扩散原理以及空气的导热定律，可以列出以下计算潜在需水量的半经验公式（改进后的彭曼公式）。

作物需水量估算

式中 E_p为计算时段内潜在需水量（毫米·日^-1）；P₀与P为海平面平均气压和当地平均气压（帕）；R_n为到达农田的净辐射总能量，以所能蒸发的水层深度计（毫米），可取自实测资料，也可根据纬度、月份、日照小时数及气温用经验公式求出；u₂为地面以上2米高处的风速（公里/日）；e_b为大气饱和水汽压（帕）；e_d为大气实际水汽压（帕）；γ为湿度计常数，⊿为饱和水汽压与气温关系曲线上的斜率，随气温而变，可根据气温从饱和水汽压斜率～温度曲线上查出；a与b为当地的经验系数与常数。在各类实用方法之中，此法的理论依据最为完备，且计算误差较小（10～20%），国际上广泛采用，缺点是测定与计算比其他方法繁杂。

实际需水量的计算

适宜水分条件下的计算方法 这种条件主要指土壤在适宜含水率上、下限之间，作物不会因缺水或水分过多而影响生长发育。在此条件下，已知潜在需水量后，采用“作物系数”法计算需水量。

作物需水量估算

式中 E为某阶段内的实际需水量；E_p为该阶段内的潜在需水量；K_C为作物系数，即某阶段内实际需水量与潜在需水量的比值，K_C随作物及其所处的阶段而变，由试验确定。

缺水条件下的计算方法作物全生长期内有些阶段的土壤含水率低于适宜的下限而造成减产，在此条件下，可以根据获得资料的情况，采用以下两类方法计算蒸发蒸腾量：

土壤湿度系数修正法

作物需水量估算

式中 E为缺水条件下，某阶段的实际需水量；K_C、E_p的意义与式（9）同K_cE_p代表不缺水条件下的需水量；K_ω为土壤湿度修正系数，为缺水条件下需水量与不缺水条件下需水量的比值。K_ω随土壤含水率而变，多采用詹森（M.Jensen）的经验公式确定：

作物需水量估算

式中 AW为土壤水分不足（减产）条件下的土壤有效含水率占适宜有效土壤含水率下限（不减产）的百分比。例如，某作物在某阶段内适宜土壤含水率下限为14%（重量比），实际土壤含水率仅为10%（造成减产），枯萎系数为4%。

则

作物需水量估算

此法直接用缺水条件下影响需水量的最主要因素——土壤含水率来确定需水量，比较合理，国际上采用较普遍，缺点是未与产量相连系，不便于进行经济分析。

产量系数修正法

作物需水量估算

式中 K_c、E_p意义同前；K_y为产量修正系数。根据受旱试验成果，可用以下两种方法确定K_y：

利用相对产量与相对需水量关系计算：

作物需水量估算

式中 K_y为产量修正系数；Y、Y_m为缺水条件下与不缺水条件下的作物产量；C₁、C₂为经验系数、常数，均由受旱试验确定。

利用需水量下降率与减产关系计算：

作物需水量估算

式中 C、n亦为用受旱试验成果确定的系数及指数，其余符号同公式（13）。这类方法使需水量与产量相联系，有利于进行经济分析计算，缺点是确定C₁、C₂、C及m、n，要具有系统的受旱试验资料，否则无法采用。