水量平衡法是将作物根系活动区域以上土层视为一个整体系统，输入项有降雨量、灌水量、侧向补给量、地下水补给量；输出项有作物蒸腾蒸发量、地面径流量、侧向流出量和深层渗漏量。在任意时刻系统的水量应保持平衡，数学表达式为
式中 Wi-1、Wi——第i-1、i日计算土层内的蓄水量；
Pi——第i日总降雨量；
Ii——第i日灌水量；
Vi——第i日土层侧向补给量；
Ki——为第i日地下水补给量；
ETci——为第i日作物需水量；
Roi——为第i日地面径流量；
Qi——为第i日侧向流出量；
Gi——为第i日深层渗漏量。
在旱作物灌溉中，一般不允许有深层渗漏。若忽略土层侧向补给量和侧向流出量，即认为在土层内，其水平面上不发生土壤水流动，并将上式中的降雨和径流项用径流系数法概括，则上式可简化为
式中 Pei——第i日有效降雨量，mm。
有效降雨量计算公式为
其中α为降雨入渗补给系数，其值与一次降雨量、降雨强度、降雨延续时间、土壤性质、地面覆盖及地形等因素有关，取值如下
地下水补给量与地下水埋深、土壤质地、作物需水强度等有关，计算模型为(www.xing528.com)
式中 σ——经验系数，对砂土、壤土、黏土可分别取值为2.1、2.0、1.9；
H0——地下水埋深，m。
若将土层蓄水量换算为相应时刻的土壤含水率，式（5-10）可变形为
式中 θi-1、θi——第i-1、i日土壤含水率，旱作物为田间持水率的百分数，%；
θf——田间持水率（占土壤孔隙率%）；
ETi-1——第i-1日作物需水量，mm；
Pe，i-1——第i-1日有效降雨量，mm；
Ii-1——第i-1日灌水量，mm；
Ki-1——第i-1日地下水补给量，mm；
H——作物根系深度，m；
A——土壤孔隙率，%。
当地下水位在3m以下时，可不考虑地下水补给量，因而在非灌水日的土壤水量平衡计算公式为
利用上式推求θi，应在递推起始日实测一次土壤含水率，或者选择生育期以前的一次降透雨，或者灌水之后1～2天作为初始日。每次灌水或降透雨都将改变θi的变化趋势，在进行逐日土壤水量平衡时应作为新的初始状态，进行新的递推。
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