1、 节水灌溉综合技术应用系列讲座 中国灌溉排水发展中心 2007 年 12 月 i 目 录 第一部分 工程节水技术措施 . 1 1. 渠道防渗技术 .1 1.1 渠道防渗的节水增效作用 .1 1.2 各种渠道防渗技术 .2 1.3 渠道防渗工程投资与效益 .6 2. 低压管道输水灌溉技术 . 15 2.1 低压管道输水灌溉的节水增效作用 . 15 2.2 低压管道输水灌溉技术及其应用 . 15 2.3 低压管道输水工程投资与效益 . 16 3. 喷灌技术 . 18 3.1 喷灌技术的节水增效作用 . 18 3.2 喷灌技术及其应用 . 18 3.3 喷灌工程投资与效益 . 19 4. 微灌技术
2、. 21 4.1 微灌的节水增效作用 . 21 4.2 微灌技术与应用 . 22 4.3 微灌工程投资与效益 . 24 5. 田间节水地面灌溉技术 . 26 5.1 田间节水地面灌溉技术的节水增效作用 . 26 5.2 田间节水地面灌溉技术及应用 . 26 5.3 田间节水地面灌溉工程投资与效益 . 27 6. 集雨节灌技术 . 30 6.1 集雨节灌技术节水增效的作用 . 30 6.2 集雨节灌技术及应用 . 30 6.3 旱地集雨节灌工程投资与效益 . 31 第二部分 节水灌溉配套农业技术措施 . 36 1. 种植结构优化技术 . 36 1.1 技术原理、要点和适用条件 . 36 1.2
3、各地区应用的种植结构优化技术 . 39 2. 抗旱节水品种筛选应用技术 . 43 2.1 技术原理、要点和适用条件 . 43 2.2 各地区应用的抗旱节水品种筛选应用技术 . 44 3. 耕作保墒技术 . 45 3.1 深松蓄墒技术 . 45 3.2 耙耱镇压保墒技术 . 47 3.3 各地区应用的耕作保墒技术 . 48 4. 覆盖保墒技术 . 50 4.1 技术原理、要点和适用条件 . 50 4.2 各地区应用的覆盖保墒技术 . 54 5. 蒸腾蒸 发抑制技术 . 57 ii 5.1 黄腐酸抗旱剂 . 57 5.2 水面蒸发抑制剂 . 59 5.3 土壤保墒剂 . 61 5.4 各地区应用的
4、蒸腾蒸发抑制技术 . 62 6. 化学制剂保水技术 . 65 6.1 技术原理、要点和适用条件 . 65 6.2 各地区应用的化学制剂保水技术 . 67 7. 水肥耦合技术 . 70 7.1 技术原理、要点和适用条件 . 70 7.2 各地区应用的水肥耦合技术 . 73 第三部分 管理节水技术措施 . 75 1. 节水高效灌溉制度制定 . 75 1.1 充分供水条件下的节水高效灌溉制度 . 75 1.2 供水不足条件下的非充分灌溉制度 . 76 1.3 浅、薄、湿、晒 等为代表的水稻节水灌溉制度 . 77 2. 土壤墒情监测与灌溉预报技术 . 78 2.1 土壤墒情监测方法 . 79 2.2
5、灌溉预报技术 . 80 3. 灌区配水技术 . 81 4. 灌区量水技术 . 82 4.1 各种量水技术的原理和特点 . 82 4.2 灌区量水技术应用实例 . 86 5. 灌溉自动控制技术 . 87 5.1 水力自动闸门 . 87 5.2 自动调压喷灌泵站 . 87 5.3 IC 智能卡灌溉管理系统 . 88 5.4 灌溉遥测遥控技术 . 89 5.5 灌区管理自动化技术 . 91 5.6 灌区水利管理信息化技术 . 92 第四部分 节水灌溉综合技术模式 . 94 1. 井灌区节水灌溉综合技术模式 . 94 1.1 井灌类型区以减少输水损失、提高用水效率为主的综合节水模式 . 94 1.2
6、平原井灌保护生态环境农业节水模式 . 97 1.3 高寒地区井灌水稻节水灌溉综合技术模式 . 98 2. 渠灌类型区节水灌溉综合模式 . 99 2.1 北方以渠道防渗为主结合农艺措施和管理措施的节水灌溉综合模式 . 99 2.2 东、中部地区渠灌区节水高效灌溉综合模式 . 100 2.3 成都平原渠灌区 节水改造 +农艺节水 +管理节水 高效用水模 式 . 101 2.4 海南渠灌区以水稻高产节水控制灌溉技术为主的节水综合模式 . 101 2.5 西北引黄渠灌区水稻节水配套综合技术模式 . 102 2.6 南方渠灌区水稻 湿、晒、浅、间 节水灌溉综合技术模式 . 103 3. 井渠结合灌区节水
7、灌溉综合模式 . 104 iii 3.1 灌区上中下游用水合理调配的井渠结合节水农业技术集成模式 . 104 3.2 不同水源优化调度的节水农业技术集成模式 . 105 3.3 引蓄提井 渠结合节水灌溉技术集成模式 . 107 3.4 引河补源灌区节水灌溉集成技术模式 . 108 4. 天然降水富集区节水高效综合技术模式 . 109 4.1 宁夏模式 . 110 4.2 内蒙模式 . 112 4.3 甘肃模式 . 113 4.4 南方模式 . 115 5. 北方干旱内陆河区节水灌溉综合技术集成模式 . 118 5.1 大田低收益作物低成本降耗简化节水灌溉综合技术模式 . 118 5.2 大田高
8、收益作物 增投增效节水灌溉综合技术模式 . 120 5.3 以膜下滴灌为主的棉花节水综合技术模式 . 122 6. 节水抗旱灌溉工程技术模式 . 123 6.1 坡耕地集雨抗旱灌溉工程集成模式 . 124 6.2 机械化施肥铺膜打孔播种联合作业的节水抗旱灌溉综合技术模式 . 125 6.3 以坐水种节水抗旱灌溉为主的节水模式 . 126 6.4 山丘区 适水种植 +集雨节灌 +农艺措施 “旱作农业节水模式 . 127 7. 设施高效益农业节水综合技术模式 . 128 7.1 北京郊区调整种植结构 +设施农业技术 +先进灌溉技术高新农业节水模式 . 128 7.2 济南郊区高新农业农业节水技术模
9、式 . 129 7.3 东北地区微灌、喷灌、智能卡管理技术集成节水模式 . 129 7.4 西北地区设施 高价值作物高投高效精准节水灌溉综合技术模式 . 130 7.5 中部地区以滴灌自动化灌溉为主的保护地节水高效综合技术模式 . 132 7.6 南方地区果园节水节肥一体化技术模式 . 133 8. 机电提水灌区节水技术模式 . 133 8.1 陕西提水灌区节水技术模式 . 134 8.2 甘肃提水灌区节水技术模式 . 134 8.3 南方小型机电提水灌区节水技术模式 . 135 8.4 丘陵引提灌区 水资源合理利用 +非充分灌溉 +农业节水措施 节水综合模式 . 135 参考文献 . 137
10、 1 第一 期 工程节水技术措施 1. 渠道防渗技术 1.1 渠道防渗的节水增效作用 （ 1）提高渠系水利用系数：目前我国己建渠道防渗工程约 55 万 千米 ，仅占渠道总长的 18%，有 80%以上的渠道没有防渗，仍是土渠输水，渠系水利用系数很低平均不到 0.50。也就是说，从渠首引进的水有 50%以上都在渠道输水过程中通过渠床土壤渗漏损失掉了。因此采用渠道防渗技术对渠床土壤处理或建立不易透水的防护层，如混凝土护面、浆砌块石衬砌、塑料薄膜防渗和混合材料防渗等工程技术措施，可减少输水渗漏损失，加快输水速度，提高灌水效率。 与土渠相比，浆砌块石防渗可减少渗漏损 失 50%60%；混凝土护面可减少渗
11、漏损失60%70%；塑料薄膜防渗可减少渗漏损失 70%80%。 （ 2）节约投资和运行费用：渠道防渗后减少输水损失，与土渠输水相比，从水源取等量的灌溉水可以灌溉更多的农田，即如果灌溉同等数量的耕地，渠道防渗所需建设水源工程的投资比土渠少得多。据新疆的经验，渠道采用防渗技术措施后，用其节省下来的水灌溉，每亩地的投资约为建水库蓄水灌溉每亩地投资的 1/3。由于渠道防渗后，与土渠相比通过同等流量时，可以加大纵比降、缩小断面，因此不但可降低渠道土 方工程投资，而且可减少了渠道占地 40%50%。对于提水灌区节水即节电或节油，据山西调查，提水灌区每平方米渠道防渗工程，每年可节电 2.7千瓦 时 或节油
12、1.2 千克 ，井灌区每平方米渠道防渗工程，每年可节电 5.6 千瓦 时 或节油 3.0 千克 。渠道防渗后还可大幅度节约管理养护费用，一般比土渠减少 70%。 （ 3）防止土壤盐碱化及沼泽化：渠道若不采取防渗技术措施，会因渗漏而补给地下水，不但造成输水损失，而且提高地下水位，在我国北方会导致灌区盐碱化、沼泽化，在南方则会形成冷浸田、反酸田、洋湖田等，造成严重减产，甚至弃耕。更有 甚者，引发房屋倒塌，威胁附近工业与民用建筑和人身安全。而采取了渠道防渗后，因大幅度减少了渗漏，对新建灌区可防止产生土壤盐碱化及沼泽化，对己建灌区则可制止或减少土壤盐碱化及沼泽化。 （ 4）防止渠道冲刷、淤积及坍塌：渠
13、道防渗后，渠床得到加固，抗冲刷、2 抗坍塌能力得到很大提高，对稳定渠道，保障输水安全起到重要作用。特别是塬边或傍山渠道、湿陷性黄土地区，渠道防渗对防止在输水过程中发生决口、滑坡等事故起到很大作用。渠道防渗后由于纵比降增大，糙率减小、流速加快，因此在输水过程中不易发生淤积，特点在浑水灌区，其防淤的优点尤 其显著。 1.2 各种渠道防渗技术 1.2.1 土料防渗 （ 1）技术原理：在渠床表面铺上一层适当厚度的粘性土、粘砂混合土、灰土、三合土和四合土等材料，经夯实或碾压形成一层紧密的土料防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。 （ 2）技术要点： 首先清除渠底和渠坡含有机质多的表层土和草皮、树根等
14、杂物； 选用合符要求的土料、石灰、砂石和渗合料， 土料的原材料应粉碎、过筛，素土粒径不应大于 2 厘米 ，石灰不应大于 0.5 厘米 ； 试验选定适宜的土料防渗配合比，严格撑握土料的最优含水量， 拌和后含水率与最佳含水率的偏差值不大于 1%； 确定防渗层厚度，根据不同土料种类，渠底厚度 1040 厘米 ，渠坡 1060 厘米 ； 严格控制土料的配料、拌和、铺料和夯实或碾压， 防渗层厚度大于 15 厘米 时，应分层铺筑 ； 铺筑时应边铺筑，边夯实，夯实后土料的干容重不得小于设计容量， 铺筑完成后，应加强对防渗层的养护，保持充分的湿度和较高的温度。 （ 3）适用条件： 流速较低的渠道； 气候温暖无
15、冻害地区； 小型渠道及农、毛渠等田间渠道； 经济条件较差地区。 （ 4）应用效果： 一般可减少渗漏量的 60%90%； 能就地取材； 技术简单，农民容易掌握； 造价低，投资少 ； 可以充分利用现有的碾压机械设备。 （ 5）推广前景：因其投资少、见效快，在今后较长一段时间内，仍将是我国中、小型渠道的一种较简便可行的防渗措施。但目前由于我国经济实力增强、防渗新材料和新技术不断问世，应用传统的土料防渗技术正在逐年减少。但是，随着大型碾压机械的应用、土的电化学密实和防渗技术的发展以及新化学材料的研制，也可能会给土料防渗带来生机。 1.2.2 水泥土防渗 （ 1）技术原理：将土料、水泥和水按一定比例配合
16、拌匀后，铺设在渠床表3 面，经碾压形成一层紧密的水泥土防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。 （ 2）技术要点： 所用土料应风干、粉碎、过 5 毫米 筛； 水泥土现场铺筑应做到配料准确，搅拌均匀、摊铺平整、浇捣密实。拌和水泥土时先干拌、后湿拌，铺筑水泥土前应洒水湿润渠基，半小时左右，将拌好的水泥土按先渠坡后渠底的顺序均匀铺筑。初步抹平后，宜在表面撒一层厚 2 毫米 的水泥，随即揉压抹光，每次抹和料从加水至铺筑宜在 1.5 小时内完成； 设置保护层的塑性水泥土应在塑性水泥土初凝之前铺设完毕。当保护层为水泥砂浆时，应在水泥砂浆上刷一层水泥浆，用钢板压光，并且养护两周以上； 注意留引缩缝，一般
17、1.52.0米 留一条，并用适 宜材料填缝止水； 如采用预预制板、块铺设施工时，应按现场铺筑要求拌制水泥土，然后将其装入模具中压实成型后拆模，放在阴凉处静置24 小时，洒水养护，最后将渠床修整后，按设计要求铺设预制板、块。 （ 3）适用条件：气候温和的无冻害地区。 （ 4）应用效果： 一般可减少渗漏量的 80%90%； 能就地取材； 技术简单，农民容易掌握； 造价低，投资少； 可以充分利用现有的拌和及碾压机械设备。 （ 5）推广前景：因其投资少、见效快，在今后较长一段时间内，仍将是我国中、小型渠道的一种较简便可行的防渗措施。但是，因其早期强度及抗 冻性较差，随着效果更优的防渗新材料和新技术不断
18、涌现，水泥土防渗大面积推广应用的前景较差。 1.2.3 砌石防渗 （ 1）技术原理：将石料浆砌或干砌勾缝铺设在渠床表面，形成一层不易透水的石料防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。 （ 2）技术要点： 采用浆砌块石防渗时，首先将石料用水洗刷干净；砌石应分层砌筑，基础第一层应选用较大块石，每层厚度约 2530 厘米 ，选用的块石面高度尽可能一致，两边面石砌好后，在其中倒入砂浆，砂浆厚度为每层厚度的1/41/3，然后填塞碎石块进行灌浆；砌筑块石或片石时，应注意将模缝与纵 缝相互错开，砌体应洒水养护 7 天；地下水位较高的地区，应在砌体下设排水孔；浆砌块石砌体每隔 2050 米 留一条伸缩缝，约
19、宽 3 厘米 ，用沥青水泥沙浆灌注。 采用干砌块石防渗时，先将渠床清理，平整和夯实，在渠底铺一层约 5 厘米 厚的4 沙浆垫层，然后将石块安放平稳，并用碎石塞紧，如用块石衬砌，一般厚度为2040 厘米 ，如用片石厚度为 15 厘米 ，将石块之间的缝扫净并洒水湿润后，用水泥沙浆勾缝，并进行养护。 （ 3）适用条件：沿山渠道和石料丰富、劳动资源丰富石匠多的山丘地区。 （ 4）应用效果： 抗冲流速大、耐磨能力强； 抗冻和防冻害 能力强； 具有较好的防渗效果，可减少渗漏量 50%左右； 造地取材、造价较低； 能有效地稳定渠道。 （ 5）推广前景：我国山丘地区所占国土面积很大，石料资源十分丰富，农民群众
20、又有丰富的砌石经验，因此，砌石防渗仍有广阔的推广应用前景，但随着劳动力价格提高，因砌石防渗难以实现机械化施工，且质量不易保证，在劳动紧缺的地区则应用会受到制约。 1.2.4 混凝土防渗 （ 1）技术原理： 将混凝土铺设在渠床表面，形成一层不易透水的混凝土防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。 （ 2）技术要点： 混凝土衬砌按施工方法分为现浇和预制 两种。对于现浇混凝土防渗时，其技术要点为： 根据地质条件和方便施工来确定防渗衬砌断面形式及要素； 选择适宜的结构形式和强度标号，一般大块平板现场浇筑，在南方地区板 厚为 515 厘米 ，北方地区为 1015 厘米 ，混凝土标号采用 100200
21、号，板间布置横向和纵向伸缩缝，并用沥青混合物或沥青砂浆油膏等进行填缝； 在地下水位较高的渠段，应设置排水垫层或开挖排水暗沟； 按拉线放样、清基整坡、分块立模、配料拌合、浇灌捣筑、光面养护、渠堤处理等七道工序进行施工。对于预制混凝土板防渗时，其技术要点为： 按预制板施工机械及人工 搬运要求确定预制板尺寸； 清基测量、按设计断面结构整坡、打桩拉线放样； 在铺设断面的坡脚与坡顶设置固定齿槽，在平行水流方向每隔 1520 米 设置一道混凝土隔墙； 自下而上铺设，各预制板间留 13 厘米 的缝隙，用沙浆填缝。 （ 3）适用条件：大小渠道、不同工程环境条件都可采用，但缺乏砂、石料地区迁价较高。 （ 4）应
22、用效果： 防渗效果好，一般能减少渗漏损失 90%95%以上； 耐久性好寿命长，一般混凝土衬砌渠道可运用 50 年以上； 糙率小，可加大渠道5 流速，缩小断面，节省渠道占地； 强度高，防破坏能力强，便于管理。 （ 5）推广应用前景：是我国最主要的一种渠道防渗技术措施，推广应用前景十分广阔。 1.2.5 膜料防渗 （ 1）技术原理：用不透水的土工织物（即土工膜） 铺设在渠床表面，形成一层不易透水的防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。 （ 2）技术要点： 土工膜有多种，常用的有聚氯乙烯膜、沥青玻璃纤维布油毡、复合土工膜等，应根据其适宜的应用条件来选择； 清理和开挖基槽，在基槽上口的两肩各作宽 2030 厘米 的戗台或小沟； 加工膜料，可用焊接、粘接和缝接，现场铺设采用粘接或搭接时应重叠 1015 厘米 ，铺设时将膜料边缘埋入戗台或小 沟，以防膜料下滑； 在膜料上覆盖土层并夯实。 （ 3）适用条件：交通不便运输困难、当地缺乏其他建筑材料的地区；有侵蚀性水文地质条件及盐碱化的地区；北方冻胀变
