1、1浅谈我国节水灌溉技术摘要：本文结合我国现阶段水情，对发展节水灌溉的必要性进行了分析，从粗放到节约的技术发展趋势，畅述了我国不同的节水灌溉技术。关键词：节水；灌溉；技术 Abstract: in this paper, based on the water at the present stage in China, analyzes the necessity of developing water-saving irrigation, from extensive to save technology development trend, chang shu of the differen
2、t water-saving irrigation technology in our country. Key words: water saving; Irrigation; technology 中图分类号：S275 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 一、发展节水灌溉的必要性 经济发展、人口增加、社会进步、工业和城市的快速发展,必将大大压缩农业用水。农业是用水大户,现阶段农业用水量占总用水量的 70%左右,以后将会更低。一方面农业缺水,另一方面用水浪费现象又普遍存在,水资源有效利用率只有 30% 40% ,发达国家已达到 70%80%。我国农业每立方水的粮食生产能
3、力只有 1kg 左右,而先进国家为 2 kg,以色列为22. 35 kg。这一指标,一定程度上反映了一个国家的生产力水平,我国节水事业还有很长的路要走。 采用先进的节水灌溉技术,可以大幅度降低农业用水量,提高灌溉水的利用率和水分生产率,可以方便管理,减少人工投入,既有社会效益,又有经济效益。中国西北大部分地区可以用滴灌技术解决缺水。中国北方如果普及滴灌技术,可节水 800 亿 t,相当于 34 个南水北调工程,但投资只有其 1 /3,还可带来科技、增产、垦荒、节水、环保 等巨大效益。 二、我国节水灌溉技术 现在我国采用过的和正在研究或推广使用的节水灌溉技术有数十种之多。各种技术都各有利弊，各有
4、不同的适用条件。只不过有些技术成熟一些，有些技术还有待进一步研究，有些技术优点更多些，适用范围更广些，而有些技术稍逊而已。 1.地面灌溉 地面灌溉是古老的传统的灌水方法，一般说来它是作为比较是否节水的基点。但是地面灌溉技术也在不断发展不断完善，所以最近也有许多比传统地面灌溉技术更节水的方法。 (1)优化灌水技术 指沟、畦规格、入畦(沟)流量，改水成数。这些灌水技术要素的合理组合就会得到节水的效果，一般经验表明对沟灌和畦灌采用较小的畦、沟尺寸，就可以大大提高灌溉均匀度和灌水效率。至于沟畦尺寸多大为宜，则因不同地形与土质而异，各地要通过试验来确定。 3(2)新的沟畦灌水工具 传统的沟畦灌水是用人工
5、从配水渠开口放水入沟畦，这样既不准确又不方便，而且常因放水口渗漏造成水的田间损失，国外早已采用虹吸管(用于明渠输水的情况)或闸门孔管(用于管道输水的情况)放水，我国已做了一些试验，证明可提高田间水利用率 5%10%，但目前有关的工具尚未批量生产，而且农民也不习惯，推广还有待时日。 (3)波涌灌溉 近代研究出波涌(沟)畦灌或称间歇沟(畦)灌，就是控制放入沟(畦)的流量是间歇的，向田间放一段时间的水然后停止放水一段时间，如此反复，这样可以使沿沟(畦)长度方向的水量分布更加均匀。田间水利用率可达 80%90%。是一种有希望的节水灌溉方法。要生产出工作可靠，价格低廉的间歇放水装置是推广本技术的关键。
6、(4)尾水回收系统 在土壤入渗速度较小时，每条沟的入流量大一些容易灌得均匀一些，但是往往使得水已流到沟尾时，沟首还没有灌够，这样就不可避免地造成沟尾泄水，如将泄水排掉就会浪费灌溉用水，如果此时在沟尾安装集水系统把泄水收集起来用于更低地块的灌溉，或用水泵抽到高处重新灌溉。这也是一种节水的措施。 (5)膜上灌 在地膜上做成沟状，水就在膜上流动，到作物长出孔处才渗入土地，这样灌水效率高，一般可节水 25%35%，增产 15%20%，又不要专门的设施。因此，此法很有推广前途，今后应加强相关农机具与农艺的配套4与完善，在采用地膜的田块上积极推广。 2.喷灌技术 喷灌是通过空中进行喷水，由于需要压力所以常
7、用压力管道输水。一般说来，其明显的优点是灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。主要缺点是受风影响大，设备投资高。其优缺点也就有很大差别。在我国用得较多的有以下几种： （1）固定管道式喷灌 干支管都埋在地下(也有的把支管铺在地面，但在整个灌溉季节都不移动)，这样管理更省人力，可靠性高，使用寿命长，只是设备投资很高，目前使用塑料管道的系统单位造价也有 1200018000 元/hm2 之间，有的甚至达到 22500 元/hm2。 （2）半移动式管道喷灌 干管固定，支管移动，这样可大大减少支管用量，从而使得公顷投资仅为固定式的 50%70%，但是移动支管需要较多人力，并且如管理不善，支管容
8、易损坏。近代发明了以下一些由机械移动支管的方式，可以部分克服这一缺点。 （3)滚移式喷灌支管 将喷灌支管(一般为金属管)用法兰连成一个整体，每隔一定距离以支管为轴安装一个大轮子。在移动支管时用一个小动力机推动，使支管滚到下一个喷位。每根支管最长可达 400m。这种机型我国已有产品，适用于矮杆作物(如蔬菜、小麦等)要求地形比较平坦。 (4)时针式喷灌机 5将支管支撑在高 23m 的支架上，全长可达 400m，支架可以自己行走，支管的一端固定在水源处，整个支管就绕中心点绕行，像时针一样，边走边灌，可以使用低压喷头，灌溉质量好。自动化程度很高。 (5)大型平移喷灌机 为了克服时针式喷灌机只能灌圆形面
9、积的缺点，近代在时针式喷灌机的基础上研制出可使支管作平行移动的喷灌系统。这样灌溉的面积就成矩形的。但其缺点是当机组行走到田头时，要专门牵引到原来出发地点，才能进行第二次灌溉。而且平移的准直技术要求高。 (6)纹盘式喷灌机 用软管给一个大喷头供水，软管盘在一个大绞盘上。灌溉时逐渐将软管收卷在绞盘上，喷头边走边喷，灌溉一个宽为两倍射程的矩形田块。这种系统，田间工程少，机械设备比时针式简单，从而造价也低一些，工作可靠性高一些。但一般要采用中高压喷头，能耗较高。 3.滴灌技术 是用小塑料管将灌溉水直接送到每棵作物根部的附近，水由滴头慢慢滴出，是一种精密的灌溉方法，只有需要水的地方才灌水，可真正做到只灌
10、作物而不是灌土地。而且可长时间使作物根区的水分处于最优状态，因此既省水又增产，但其最大缺点就是滴头出流孔口小，流速低，因此堵塞问题严重。对灌溉水一定要认真地进行过滤和处理。目前我国还都只注意到防止物理堵塞，而同样严重的生物堵塞和化学堵塞问题尚未引起足够的重视。 （1）固定式地面滴灌 6一般是将毛管和滴头都固定地布置在地面(干、支管一般埋在地下)，整个灌水季节都不移动，毛管用量大，造价与固定式喷灌相近，其优点是节省劳力，由于布置在地面，施工简单而且便于发现问题(如滴头堵塞、管道破裂、接头漏水等)，但是毛管直接受太阳曝晒，老化快，而且对其他农业操作有影响，还容易受到人为的破坏。 （2）半固定式地面
11、滴灌 为降低公顷投资只将干管和支管固定埋在田间，而毛管及滴头都是可以根据轮灌需要移动。投资仅为固定式的 50%70%。这样就增加了移动毛管的劳力，而且易于损坏。 （3）膜下灌 在地膜栽培作物的田块，将滴灌毛管布置在地膜下面，这样可充分发挥滴灌的优点，不仅克服了铺盖地膜后灌水的困难，而且大大减少地面无效蒸发。 （4)地下滴灌 是将滴灌干、支、毛管和滴头全部埋入地下，这可以大大减少对其他耕作的干扰，避免人为的破坏，避免太阳的辐射，减慢老化，延长使用寿命。其缺点是不容易发现系统的事故，如不作妥善处理，滴头易受土壤或根系堵塞。 4.微喷灌技术 有的地方称之为雾灌，与滴灌相似，只是为了克服滴头太易于堵塞
12、的缺点，将滴头改为微喷头，由于微喷头出流孔口大一些，流量大一些，流速快一些，所以不像滴头那么容易堵塞，但流量加大了，毛管相应也7要加粗些，在每棵作物或树下装 12 个微喷头一般即可满足灌溉的需要。微喷头仍有堵塞问题，因此也要对过滤问题给予足够的重视，每公顷造价与固定式滴灌相仿。 5.渗灌技术 渗灌与地下的滴灌相似，只是用渗头代替滴头全部埋在地下，渗头的水不像滴头那样一滴一滴地流出，而是慢慢的渗流出来，这样渗头不容易被土粒和根系所堵塞。但是微孔渗流管的堵塞是一个严重的问题，未经长时间试验检验不宜贸然推广。 6.地下灌溉技术 地下灌溉是用控制地下水位的方法进行灌溉。在要灌溉时把地下水位抬高到水可以
13、进入根系活动层的高度，地面仍保持干燥，所以非常省水，不灌溉时把地下水位降下去。这种方法的局限性很大，只有在根系活动层下以有不透水层时才行。因此不适于普遍推广。 三、我国节水输水技术 几千年来，我国都是用土渠将灌溉水从水源输送到田头。这样有大量的水在还没送到田头就已浪费掉了。我国现有灌溉渠道水利用系数很低，一般为 0.30.5。因此在输水过程中节约水的潜力很大。常用的方法有渠道防渗和管道输水两种。 1.渠道防渗 渠道防渗所采用的材料有很多种类，常用的有干砌块石，浆砌块石(或卵石)，混凝土预制块，现浇混凝土护面，塑料薄膜，土工膜等，最近国内比较普遍推广的“三面光”渠道就属这一类。当采用混凝土护面8
14、时，如渠道不大还可用 U 形混凝土渠，这样还可以提高输水流量，减少过水断面。 2.管道输水 渠道输水除了渠床渗漏之外，还有水面蒸发与渠床上杂草的蒸腾。而用管道输水则可基本避免这些输水损失。对于喷灌、滴灌和微灌要求高压输水(3001200kPa)，而对于地面灌溉则可用低压输水管(小于200kPa)。 （1）高压输水管道 要求管道能承受较高的压力，这样对管材强度的要求较高，常用的有钢管、铸铁管、铝管、塑料管、预应力钢筋混凝土管和石棉水泥管等，要注意吸取过去采用玻璃、素混凝土管、石管及一些不能承高压的管道的经验教训。高压输水管由于对承压要求高，造价就必然要高一些，如用于低压输水是不经济的。因此没有明
15、确要在短期内改建为喷微灌的低压管道输水系统中不要选用可以承受高压的管道，以免积压资金。 （2）低压输水管道 由于承压要求低，就可采用专门的低压管，单位造价即可大大降低。这主要用于地面灌溉的输水系统，即用低压管道输水的地面灌溉。在无力发展喷灌和微灌的地方，采用管灌是一个方向，在井灌区，应逐步用低压管来代替所有的中小型渠道。也可以取得显著的节水效果。在渠灌区，如果渠系配套完整仍以采用防渗措施节水为宜，如果地形有一定坡度，且渠系配套不完整，则应考虑直接采用输水管道进行配套。但是在非常平坦的自流灌区要采用管道输水则应慎重斟酌。 9目前有些地方，管灌只用管道将水送至地头，没有直接送入灌水沟，田间还得布置
16、输水沟，为了进一步节水，就应当生产闸门孔管，使得从水源直到引入灌溉沟(或畦)，水都在管内流动。 结束语 节水灌溉技术是一个系统工程，逐步向适时适量、按需灌溉方向发展，在充分利用灌溉水效率基础上，按需精量灌溉策略成为节水灌溉的重要内容。在今后的研究中，我们应将目光延伸到自动化领域，采用现代化的科学技术，在深化资源的合理配置基础上，发展节水、节能、高产、高品质、高效益、高集约化的可持续发展道路，为节水型社会和新农村建设做出更大的贡献。 参考文献： 1 杨培岭、任树梅：发展我国设施农业节水灌溉技术的对策研究 ，节水灌溉，2001，2. 2 程先军、许迪、张昊：地下滴灌技术发展及应用现状综述 ，节水灌溉，1999，8. 3李英能，吴景社，黄修桥，等 节水农业新技术 南昌：江西科学技术出版社，1998 4水利部农村水利司，中国灌溉排水发展中心 农业节水探索北京：中国水利水电出版社，2001作者简介： 王荣，男，汉族，陕西延安人， （1985-） ，现就职新疆水利水电科学研究院，先后参加南疆环塔里木盆地林果业节水技术研究，水利普查，水中长期规划等工作，在参与完成的南疆环塔里木盆地林果业节水技术10研究中获得自治区水利厅科技进步三等奖。
