農田排水量計算器

重點速覽：農田排水量（drainage discharge）指的是一片農田或集水區在單位時間內需要排除的多餘水量，是設計排水溝渠、暗管、集水管與泵站容量最核心的數字。理解它要先明白農田為什麼要排水：作物根區需要適當的水氣平衡，土壤孔隙裡若長期充滿水（漬水、淹水），空氣被排開、根系與土壤微生物缺氧，會導致根系呼吸受阻、養分吸收下降、生長停滯甚至爛根死亡；在乾旱與半乾旱灌區，排水不良還會使地下水位上升、鹽分隨毛細作用累積到表層造成鹽鹼化。因此當降雨過多、灌溉過量或地下水位偏高時，必須把多餘水分及時排走，維持根區良好的通氣與適宜的地下水位。要設計排水系統，就得知道『每天要排走多少水』，這由兩個因素決定：其一是『排水系數（drainage coefficient）』——它定義為每天每單位面積需要排除的水深，以 mm/day 表示，代表這塊地的排水強度需求。排水系數不是隨便訂的，而是綜合考量作物的耐濕性（水稻等耐濕作物可容忍較高地下水位、排水系數低；蔬菜、果樹等對漬水敏感、需較高排水系數）、土壤質地與滲透性、當地設計降雨（多大重現期的暴雨要能排掉而不成災）、以及可容許的短期淹水時間等而定；田間常用值大致在 10–25 mm/day，敏感高值作物或多雨區取較大。其二是『農田面積』——面積愈大、要排的總水量愈多。把兩者相乘就得排水量，但要注意單位換算：排水系數是水深（mm）、面積常用公頃（ha），而 1 mm 的水深鋪在 1 公頃（10,000 m²）上，體積 = 0.001 m × 10,000 m² = 10 m³。所以每 1 mm/day × 1 ha 相當於 10 m³/day。於是排水量公式為：Q(m³/day) = 排水系數(mm/day) × 面積(ha) × 10。若要換算成常用的流量單位 L/s（設計管渠斷面用），把 m³/day 乘以 1000（L）再除以 86,400（一天的秒數）即可。舉例，某片農田排水系數取 12.5 mm/day、面積 20 公頃：日排水量 Q = 12.5 × 20 × 10 = 2,500 m³/day；換算成 L/s = 2,500 × 1000 ÷ 86,400 ≈ 28.9 L/s。這代表排水系統（溝渠或泵站）在設計工況下要能穩定排走約每天 2,500 立方米、約 29 公升/秒的水，才能把這 20 公頃田的多餘水在一天內排掉、維持根區通氣。這個結果的用途：其一，決定排水溝渠斷面、暗管管徑與密度——由設計流量搭配坡度、糙率用明渠/管流公式反推所需斷面；其二，設計排水泵站的抽排能力（低地或圩區靠泵站強排時，泵的流量要能匹配 Q）；其三，做排水系統的分級與整體布局（田間集水 → 支溝 → 幹溝 → 出口/泵站，每級累計面積算流量）；其四，評估現有排水能力是否足夠、是否要擴建。使用本模型與工具要注意幾點：一是排水系數的選取最關鍵，應依作物、土壤、設計暴雨與規範（各地農田水利設計標準）審慎確定，取太小則暴雨時淹水、取太大則工程浪費；二是這裡算的是『設計日排水量』（穩態均勻概念），實際暴雨排水是非穩態過程，洪峰瞬時流量可能高於日均，精細設計需用降雨—排水過程模擬或加安全係數；三是要用一致的面積（公頃）與正確的 10 換算係數，避免單位錯誤造成數量級偏差；四是總排水還可能疊加地下水滲入、上游來水等，設計時要一併考量。總之，農田排水量把排水系數與面積結合成日排水量（並換算 L/s），是排水溝渠、暗管與泵站設計的基礎計算。