節(jié)水灌溉系統(tǒng)的建設與管理

摘要在今天，隨著社會、經濟的迅猛發(fā)展，生產、生活和生態(tài)的用水矛盾日益加劇，我國水資源總體短缺的問題日益突。中國是一個農業(yè)大國，農業(yè)的灌溉用水占去了水資源消耗的一大部分，不幸的是農業(yè)用水大部分進入了那些漫灌式的低效灌溉系統(tǒng)，水的利用率只有百分之三，發(fā)展節(jié)水農業(yè)已經迫在眉睫，大力發(fā)展節(jié)水灌溉系統(tǒng)建設也是意義深遠。關鍵詞： 水資源；節(jié)水灌溉;工程節(jié)水;農藝節(jié)水;技術;現(xiàn)狀;趨勢ABSTRACTToday,withthesocial,economic,rapiddevelopment,production,livingandecologicalcontradictionsofwaterincreasing,theoverallshortageofwaterresourcesinChinaisincreasinglysudden.Chinaisabigagriculturalirrigationwateruseaccountsforalargepartofthewaterconsumption,unfortunately,themajorityofagriculturalwaterfloodingintothosetypeofinefficientirrigationsystems,wateruseefficiencyisonly3%,thedevelopmentofwater-savingagricultureisanurgentneedtovigorouslydevelopwater-savingirrigationsystemconstructionisalsosignificant.K?ywords：Water;water-saving;irrigation;engineering;water-saving;techniques;agronomicwater-savingtechniques;status;developmenttrend目錄緒論???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????錯誤! 未定義書簽。課題背景（或引言） 錯誤！未定義書簽。正文???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????錯誤! 未定義書簽。2.1國內外節(jié)水灌溉技術的發(fā)展簡介 錯誤！未定義書簽。2.1.1國外節(jié)水技術發(fā)展簡介 錯誤！未定義書簽。2.1.2國內節(jié)水技術發(fā)展簡介 錯誤！未定義書簽。2.2節(jié)水灌溉技術發(fā)展現(xiàn)狀 錯誤！未定義書簽。2.2.1噴灌技術 錯誤！未定義書簽。2.2.2微灌技術 錯誤！未定義書簽。2.2.3管道防滲工程技術 錯誤！未定義書簽。2.2.4管道輸水灌溉技術 錯誤！未定義書簽。2.2.5地下灌溉 錯誤！未定義書簽。2.3農業(yè)節(jié)水技術體系 錯誤！未定義書簽。2.3.1工程技術類節(jié)水 錯誤！未定義書簽。2.3.1.1水資源的合理開發(fā)利用技術 錯誤！未定義書簽。2.3.1.2渠系輸水過程節(jié)水 錯誤！未定義書簽。2.2.1.3田問灌水過程節(jié)水 錯誤！未定義書簽。2.3.2管理類節(jié)水 錯誤！未定義書簽。2.3.3政策類節(jié)水 錯誤！未定義書簽。2.3.4農業(yè)（藝）類節(jié)水 錯誤！未定義書簽。2.4節(jié)水灌溉技術與管理 錯誤！未定義書簽。2.4.1渠道防滲 錯誤！未定義書簽。2.4.2低壓管道灌溉技術 錯誤！未定義書簽。2.4.3噴灌 錯誤！未定義書簽。2.4.4微灌 錯誤！未定義書簽。2.4.5集水補灌 錯誤！未定義書簽。2.4.6抗旱保水劑 錯誤！未定義書簽。結論???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????錯誤! 未定義書簽。參考文獻????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????錯誤!未定義書簽。致謝????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????錯誤!未定義書簽。緒論課題背景（或引言）隨著人類對淡水需求的日益增長，水資源緊缺已經成為全球性問題。近幾十年來，灌溉農業(yè)成為全球糧食增長的主要動力，全球農業(yè)是水的最大消費行業(yè)。在我國，由于獨特的地理環(huán)境及氣候，降雨時空分布不均，農業(yè)生產對水的依賴性很強，有水才能做到穩(wěn)產高產。我國能以占世界7%的耕地，養(yǎng)活占世界約22%的人口，與灌溉的作用和成就密不可分。目前，我國灌溉用水占總用水量的比例在經歷明顯的下降過程后，呈穩(wěn)定態(tài)勢，但從長遠看，隨著工業(yè)、城市、生活、生態(tài)用水的不斷增加，由于新增水源的開發(fā)潛力越來越小，開發(fā)代價越來越大，因此仍將有一部分灌溉用水轉為其他行業(yè)用水。農業(yè)用水占全國總用水量的 70%，由于受工程配套狀況和管理水平所限，灌溉用水效率僅有 50%左右，因而發(fā)展農業(yè)節(jié)水既是對灌溉工程的普遍要求，同時也是緩解我國水資源短缺的主要對策之一。我國農村水利基礎設施還不完善。中國約占 55%的耕地還沒有灌排設施，農村有3億多人飲水不安全。全國灌溉面積中有1/3以上是中低產田，已建的灌排工程大多修建于上世紀五、六十年代，受當時的經濟和技術條件的限制，一些灌排工程標準低、配套不全，經過幾十年的運行，很多工程存在工程老化嚴重、效益衰減等問題，灌溉用水效率低，節(jié)約用水和提高土地糧食生產率的潛力還很大 [1]綜上原因所述，我們現(xiàn)在要以節(jié)水灌溉為課題研究它的方法與應用技術。正文2.1國內外節(jié)水灌溉技術的發(fā)展簡介2.1.1國外節(jié)水技術發(fā)展簡介采用節(jié)水和節(jié)能的灌水方法是當今世界灌溉技術發(fā)展的總趨勢。 目前發(fā)達國家的管道輸水灌溉技術應用十分廣泛，美國早在 20年代就已應用管道輸水技術，低壓管道灌溉面積已占總灌溉面積的50%；日本已有30%的農田實現(xiàn)了地下管道灌溉，并且管網的自動化、 半自動化給水控制設備也較完善； 以色列、英國、瑞典等國有90%的土地實現(xiàn)了灌溉管道化到1991年全世界的滴灌和微噴灌面積已達到160萬公頃，近十年來，以色列生產的滴灌和微噴灌系統(tǒng)，由于質量優(yōu)良、技術先進，越來越受世人矚目。 特別是在使用電腦控制的自動化運行方面簡便易行，農民使用很容易掌握。30年來以色列創(chuàng)造了農業(yè)用水新概念，用俗話說就是給作物澆水， 而不是給土壤澆水。將灌溉水減到了最低水量，在半沙漠地區(qū)出現(xiàn)了現(xiàn)代化農場。這些農場一般都有高度自動化滴灌系統(tǒng)，以保證供給作物適時適量的水和肥料。在南部的內格夫荒漠，年降水量不足50毫米，當?shù)剞r戶在沙漠中建起了溫室大棚，用滴灌技術種植瓜果、蔬菜、花卉，出口歐洲， 可以說以色列是節(jié)水的典范，各國學習的榜樣⑵。2.1.2國內節(jié)水技術發(fā)展簡我國農業(yè)灌溉有著悠久的歷史，但旱田是大水漫灌， 水田是串畦淹灌的傳統(tǒng)灌水方法，不但浪費了大量水資源， 同時還嚴重影響著農作物產量。1950年?1970年這20年間，我國基本上是充分灌溉的節(jié)水灌溉發(fā)展階段， 主要是開發(fā)新水源、建設新灌區(qū)和改建擴大舊灌區(qū)，采取渠道防滲新技術， 健全渠系建筑物，劃小畦塊，平田整地，按作物需水量進行灌溉， 以及加強灌溉區(qū)管理、合理配水等節(jié)水措施。50年代末期，我國開始從國外引進先進的節(jié)水灌溉技術和設備，但這時期推廣使用的噴灌設備主要是柴油機或電機帶 動的單機單噴頭的手抬式或小推車式的輕小型噴灌機。70年代，我國北方有些地區(qū)水資源已明顯減少，不能滿足灌區(qū)工程控制面積按作物需水進行灌溉，這就進入了非充分灌溉階段。這時期渠道防滲和低壓管道輸水有國內外了較大發(fā)展，噴灌、微灌也有了相應的發(fā)展⑶。2.2節(jié)水灌溉技術發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)達國家節(jié)水灌溉技術的基本特點是高技術、高投入和管理現(xiàn)代化 ，高效益則是維系節(jié)水灌溉能否持續(xù)發(fā)展的基礎。2.2.1噴灌技術自20世紀60年代“紅火”以來，噴灌技術一直被作為機械化大面積解決灌溉問題的最主要技術。隨著這項技術在生產中的廣泛應用和各類噴灌機在技術、經濟、適應性等多方面的考核，目前世界上已趨于將軟管卷盤式自動噴灌機、平移式自動噴灌機及人工移管式噴灌機作為受歡迎的三大類機型大面積推廣。近年來噴灌技術又在噴灑農藥、降低能耗、施水方式等多用途利用方面取得了很大突破。如美國林賽公司在平移式噴灌機上對噴頭裝置和噴灑方式進行了改進，水量損失大大減少，水的利用率可提高到0.9以上。法國等國在提高軟管卷盤式的能量利用率上作了不少工作，使驅動旋轉和過流損失減少了很多，很大程度上改善了這種機型耗能較多的“先天不足”弊病。在綜合利用機型上 ，英國、美國等國將平移式噴灌機作為田間的綜合作業(yè)機械，將所有的作物種植環(huán)節(jié)以此一機包辦，其不僅可完成作物的所有老觀念種植環(huán)節(jié)的耕、耙、播、收等 ，還可以完成其它許多新作業(yè)項目。2.2.2微灌技術20世紀80年代發(fā)展起來的微灌技術，近10余年來有了很大的進步，隨著設施農業(yè)的發(fā)展，微灌技術和設備更是如虎添翼，已趨于完善的地步。微灌技術的發(fā)展最有典型性的應首推以色列，除了大田作物很少應用外，他們幾乎將微灌技術應用到有作物的各處，包括林園、陽臺、花園，甚至于室內裝飾植物。近幾年微灌設備有很大突破,80年代僅灌水器（滴頭、微噴頭等）有100余種,現(xiàn)在逐步淘汰,形式變少，品種系列化。滴灌多采用滴灌帶。微噴頭多采用旋轉與折射相結合的形式，使出水孔口相對變大不易堵塞；射程相對增加使噴灌強度變小，均勻度提高；水滴直徑絕大多數(shù)為細小水滴而不是霧狀使能耗大大減少。2.2.3渠道防滲工程技術世界各國如美國、日本、印度、前蘇聯(lián)、巴基斯坦、伊朗、加拿大等 ，由于渠道滲漏損失的水量很大，均非常重視并積極開展渠道防滲工程研究和建設工作。這些國家渠道防滲工程建設發(fā)展快、技術水平高、節(jié)水效果顯著。如美國把渠道防滲作為水利工程挖潛措施之一，早在1946年就開始研究，到1990年美國共建防滲渠道9656km。目前已形成統(tǒng)一的設計和施工技術標準，施工機械化程度高，工程質量好。防滲材料多采用混凝土，約1/3采用壓實土防滲，塑膜等新型材料目前正在發(fā)展推廣中。日本也十分重視渠道防滲，現(xiàn)有十、支渠道已經全部防滲，田間渠道也基本防滲，它們大量使用工廠化生產的鋼筋混凝土預制構件，現(xiàn)場施工以機械施工為主，渠道防滲工程標準高、質量好。2.2.4管道輸水灌溉技術管道輸水灌溉技術在國外發(fā)展較早。目前，世界發(fā)達國家的管道輸水灌溉技術應用十分廣泛，甚至有逐步代替田間地面渠道灌溉系統(tǒng)的趨勢。 美國到1984年管道輸水灌溉面積已發(fā)展到9648萬畝,占全美國地面灌溉面積的46.9%。蘇聯(lián)用地下管道代替明渠的發(fā)展速度已超過防滲渠道，到1984年，地埋管道系統(tǒng)已占總灌溉渠系統(tǒng)的63%，管道總長21.8萬km。以色列、英國、瑞典有90%以上的灌溉土地實現(xiàn)了管道輸水。日本已經由部分管道輸水向多級組合的完整的管道系統(tǒng)發(fā)展 ，且管網的自動化、半自動化給水控制設備較完善。其它如羅馬尼亞、保加利亞等國家 ，管道輸水灌溉技術發(fā)展也都比較快。2.2.5地下灌溉近10余年來,世界上興起了研究新型地下灌溉熱潮，地下灌溉不僅在機理上、技術上、經濟上而且在生態(tài)環(huán)境保護上、水資源保護上都被認為是最有發(fā)展前途的節(jié)水灌溉技術。這種技術主要用在草地、果園、棉田、小麥、玉米、蔬菜、花卉等作物上。地下灌溉在意大利、美國、德國、法國、日本、俄羅斯及我國等研究較多 ，發(fā)展較快，面積在穩(wěn)定增加[4]2.3農業(yè)節(jié)水技術體系農業(yè)節(jié)水技術體系是為充分利用灌溉水資源，提高水的利用率和利用效率，達到農作物高產高效而采取的技術措施。它是由水資源、工程、農業(yè)、管理等環(huán)節(jié)的節(jié)水技術措施組成的一一個綜合技術體系。運用這一技術體系，將提高灌溉水資源的整體利用率，增加單位面積或總面積農作物的產量，以促進農業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此，農業(yè)節(jié)水技術包括以下內容。2.3.1工程技術類節(jié)水2.3.1.1水資源的合理開發(fā)利用技術。農業(yè)水資源的合理開發(fā)利用，是指采用必要的工程措施，對天然狀態(tài)下的水進行調節(jié)控制和有計劃的分配，為農業(yè)生產提供所需要的水量。內容包括坑塘截流調控地下水、深溝河網蓄水、不同水源的聯(lián)合利用技術、機井測試改造技術、灌溉回歸水利用技術和劣質水改造利用技術等。2.3.1.2渠系輸水過程節(jié)水。主要包括渠道各類防滲技術和各種類型管道輸水。 其中管道輸水包括混凝土管網系統(tǒng)、PVC（PE）管網系統(tǒng)、田間塑料軟管等。2.3.1.3田問灌水過程節(jié)水。包括改進地面灌水技術（如改大畦為小畦，改長畦為短畦，采用間歇波涌灌）；激光平整土地；缺水地區(qū)推廣膜上灌或膜下灌；推廣水稻薄、淺、濕、曬節(jié)水灌溉技術；推廣噴灌、微灌技術等。2.3.2管理類節(jié)水管理類節(jié)水包括實施節(jié)水灌溉制度，土壤墑情監(jiān)測預報技術，灌區(qū)配水、量水技術，現(xiàn)代化灌溉管理技術等。2.3.3政策類節(jié)水政策類節(jié)水包括建立節(jié)水技術服務體系（技術支持和技術服務體系），改進水管理體制、水價與水費計收標準與辦法，制定可持續(xù)發(fā)展節(jié)水獎懲政策，制定限制地下水超采制度和防治水污染對策等。2.3.4農業(yè)（藝）類節(jié)水農業(yè)（藝）類節(jié)水包括調整作物種植結構、改善耕作制度、改進耕作技術，以及推廣秸稈或地膜覆蓋的保墑技術、 合理倒茬、保水劑應用技術以及節(jié)水抗旱作物品種[5]2.4節(jié)水灌溉技術與管理2.4.1渠道防滲該技術是為防止渠道滲水損失和減少渠道漏水損失而采取建立不易透水防護層的一種工程措施。渠道防滲技術適用于井灌區(qū)、大中型泵站、自流灌區(qū)及有較充足的灌溉水源，且地面較平坦的地區(qū)。管理技術2.4.1.1加強渠系管理，完善節(jié)水灌溉。對于主、支、毛灌渠要責任到人，加強管理，同時積極推廣節(jié)水灌溉制度，根據(jù)作物類型確定灌溉水量、灌溉次數(shù)、灌水時間，做到適時灌溉提高水利用率。2.4.1.2搞好平田整地，開展田間改造。地面灌溉中因地面不平引起的用水損失占30%，所以要平整土地，減少灌溉水不均和深層滲漏。開展田間改造，改大畦灌溉為小畦灌溉提高灌溉效率。2.4.1.3重視農業(yè)技術，因地制宜種植。種植節(jié)水抗旱作物品種，因地制宜進行農業(yè)結構調整，以提高利益為導向，節(jié)水節(jié)能為動力，將工程管理、農技推廣等措施有機的結合起來，形成節(jié)水高效灌溉綜合系統(tǒng)。2.4.1.4U型渠道的施工難度大，技術要求高。故建設中應嚴格按照施工要求操作。2.4.2低壓管道灌溉技術低壓管道灌溉技術是以管道代替明渠輸入灌溉系統(tǒng)的一種工程形式。井灌區(qū)，山區(qū)水泉、小庫、塘壩以及其他形式的灌區(qū)都適用于管灌。管理技術2.4.2.1放水口易沖刷成坑，可建固定水池，臨時用草墊、麻袋等緩沖水流也可。2.4.2.2機泵停用期間，關閉所有放水口，以防雜物堵塞管道，使用要經常檢查管道沿線，發(fā)現(xiàn)滲水要及時挖開處理。2.4.2.3越冬前打開排水閥，將管內存水排空，以防管道凍裂。2.4.2.4軟塑料管在運輸中要妥善保護，使用時要修平管基以防劃破。用后及時洗凈，放在通風處卷好吊放，以防鼠咬。2.4.3噴灌噴灌是利用專門的設備（動力機、水泵、管道）將具有一定壓力的水（或利用水的自然落差）送到灌溉地段，并通過噴灑器把水噴到空中，形成細小水滴，均勻灑落到土地上進行灌溉的一種灌水方式。它的適用范圍廣，對土地平整要求不高，大田作物、瓜果蔬菜、經濟作物、果樹、牧草都可以采用噴灌，同時它還可以噴灑農藥、肥料，還可以防霜凍和防干熱風。管理技術選擇噴灌系統(tǒng)。噴灌系統(tǒng)包括固定式噴灌系統(tǒng)、移動式噴灌系統(tǒng)和半固定式噴灌系統(tǒng)。噴灌易受風力和空氣濕度影響，在風速超過3.5米每秒時，應停止噴灌⑹2.4.4微灌微灌是按照作物需水要求，通過低壓管道系統(tǒng)與安裝在末級管道上的特別灌水器，將水和作物生長所需的養(yǎng)分以較小的流量，均勻、準確地直接輸送到作物根部附近的土壤或土層中的灌溉方式。滴灌適用于任何土壤任何地形和不密植的作物。尤其在丘陵十旱山區(qū)效果顯著。管理技術滴灌的管道和滴頭容易堵塞，對水質要求很高，所以必須安裝過濾器。滴灌不能調節(jié)田間小氣候，不適宜結凍期灌溉，在蔬菜灌溉中不能利用滴灌系統(tǒng)追施糞肥。滲灌適用于地下水深，地下水及土壤含鹽量低，水質好，濕潤土層透水適中的地區(qū)。地下暗管灌溉投資大，施工復雜，暗管易堵塞，又難于檢修，一般糧田不采用⑺。2.4.5集水補灌集水補灌是人類社會在與干旱災害長期斗爭實踐中總結出來的一項實用技術。通過挖水窖、攔徑流，并把蓄水引入農田，使得雨水得到了有效利用。管理技術清理雜物。下雨前要及時清理進窖水路，下雨時要及時引水入窖，水滿要立即封閉進口，防止蓄水位超過窖體防滲層而坍塌。定期清淤。水窖建成后要定期檢查維修，定期清淤水窖和沉沙池，雨季前必須保證水窖狀態(tài)完好。適當留水。采用膠泥防滲材料的水窖不允許將水用干，須留少量水于窖底，以保持窖內濕潤，防止窖壁十裂而造成防滲層脫落⑻。2.4.6抗旱保水劑化學抗旱保水劑技術在農業(yè)生產中越來越廣泛的應用，為農業(yè)注入新的動力。它一般用量少，效果卻十分明顯，已引起國內外專家及農民的重視。應用較多的抗旱保水化學制劑有土壤保水劑、土表蒸發(fā)抑制劑和植物蒸騰抑制劑，它們多屬有機高分子物質，其作用原理是利用它們對水分的調控作用，減少土壤水分蒸發(fā)或植物蒸騰量，從而實現(xiàn)提高水分利用效率和作物抗旱能力，達到高產穩(wěn)產目的。根據(jù)狀態(tài)不同可分為保水拌種液、保水拌種粉兩種，適用于小麥、玉米、花生、大豆、高粱等農作物和經濟作物。拌種劑按1:100比例加入水中，待吸水成凝膠后，將種子浸入，取出晾曬，使大粒種子互不粘連、小粒種子相互搓散后即可 ⑼。結論隨著技術的不斷發(fā)展，農業(yè)節(jié)水灌溉技術也上了一個新臺階，綜觀國內外農業(yè)節(jié)水發(fā)展，重點已經由輸水過程節(jié)水和田間灌水過程節(jié)水轉移到生物節(jié)水、 作物精量控制