幾種節(jié)水灌溉技術(shù)特點(diǎn)比較

孫國(guó)梁

(同江市河道管理處，黑龍江同江 156400)

幾種節(jié)水灌溉技術(shù)特點(diǎn)比較

孫國(guó)梁

(同江市河道管理處，黑龍江同江 156400)

我國(guó)農(nóng)業(yè)一方面面臨著水資源緊張，另一方面農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)的現(xiàn)象又非常普遍。水資源問(wèn)題嚴(yán)重制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)高效用水的發(fā)展。文章介紹噴灌、微灌、滲灌、改進(jìn)的地面灌的旱作物節(jié)水灌溉技術(shù)。灌溉排水的基本任務(wù)是研究技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的各種工程技術(shù)措施，調(diào)節(jié)和改變土壤水分狀況和有關(guān)地區(qū)水情的變化規(guī)律，消除水旱災(zāi)害和高效利用水資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的發(fā)展。

噴灌;微灌;滲灌;改進(jìn)的地面灌;優(yōu)缺點(diǎn)

灌溉排水在中國(guó)有特定的歷史地位，這是由于中國(guó)有一般的國(guó)土面積屬于缺水的干旱區(qū)和半干旱區(qū)，其中沒(méi)有灌溉就沒(méi)有農(nóng)業(yè)的地區(qū)戰(zhàn)國(guó)土面積的30%，旱災(zāi)十分頻繁，即使是在雨量較豐沛的南方，由于降雨的時(shí)程分配與作物的田間需水要求不夠適應(yīng)，也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的春旱或秋旱，故仍需灌溉。

我國(guó)農(nóng)業(yè)一方面面臨著水資源緊張，另一方面農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)的現(xiàn)象又非常嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)灌溉中普遍存在著配水系統(tǒng)效率偏低，灌區(qū)用水管理粗放，田間灌排應(yīng)用技術(shù)落后，灌排工程不配套、老化失修嚴(yán)重等突出問(wèn)題，這不僅造成有限水資源的浪費(fèi)和能源的耗費(fèi)，還帶來(lái)較為嚴(yán)重的土壤鹽漬化等農(nóng)田生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)高效用水的發(fā)展。因此，灌溉排水的基本任務(wù)是研究技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的各種工程技術(shù)措施，調(diào)節(jié)和改變土壤水分狀況和有關(guān)地區(qū)水情的變化規(guī)律，消除水旱災(zāi)害和高效利用水資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的發(fā)展。下面介紹幾種節(jié)水灌溉技術(shù)。

1 噴灌

噴灌是用壓力管道輸水，再由噴頭將水噴射到空中，形成細(xì)小的水滴，像降雨一樣均勻地灑落在地面，濕潤(rùn)土壤并滿(mǎn)足作物需水要求的一種灌溉方式。

1.1 噴灌的優(yōu)缺點(diǎn)

與傳統(tǒng)的地面灌水方法相比，噴灌具有明顯的優(yōu)點(diǎn):①灌水均勻，省水;②適應(yīng)性強(qiáng)，不受地形限制;③省工、省地、增產(chǎn);④有利于實(shí)現(xiàn)灌水機(jī)械自動(dòng)化，還可以結(jié)合噴灌進(jìn)行噴肥、噴藥、防干熱風(fēng)、防霜凍等。

噴灌也有一些缺點(diǎn):①投資較高;②能耗較大;③操作麻煩，受風(fēng)的影響較大。但隨著生產(chǎn)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，以及噴灌技術(shù)設(shè)備的改進(jìn)與提高。噴灌將會(huì)得到穩(wěn)定的發(fā)展。

1.2 噴灌系統(tǒng)的組成

1.2.1 水源工程

包括河流、湖泊、水庫(kù)、池塘、井泉或渠道水等都可以作為噴灌的水源，但都必須建水源工程，如泵站及附屬設(shè)備、水量調(diào)蓄池和沉淀池等。水源應(yīng)滿(mǎn)足噴灌在水量和水質(zhì)方面的要求。

1.2.2 水泵和動(dòng)力設(shè)備

噴灌系統(tǒng)常用離心泵、潛水泵、深井泵等作為提水加壓工具，其配備的動(dòng)力可由電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)等，其配套功率根據(jù)水泵要求配定。

1.2.3 管道系統(tǒng)

噴灌使用有壓水，一般采用壓力管道進(jìn)行輸配水。噴灌管道一般分為干管、支管兩級(jí)，干管起輸配水作用，支管是工作管道。

1.2.4 田間噴灌設(shè)備

包括噴頭、豎管、支架等，噴頭是噴灌系統(tǒng)的專(zhuān)用設(shè)備，形式多種多樣，但噴頭的作用是將壓力水通過(guò)噴嘴噴射到空中，形成細(xì)小的水滴，灑落在土壤表面。

1.2.5 附屬工程、附屬設(shè)備

噴灌工程中還用到一些附屬工程和附屬設(shè)備。如從河流、湖泊渠道取水，則應(yīng)設(shè)攔污設(shè)施;為了保護(hù)噴灌系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置進(jìn)排氣閥、調(diào)壓閥安全閥等。

1.3 噴灌系統(tǒng)的分類(lèi)

1.3.1 固定式噴灌

其干支管全部固定不動(dòng)，其田間噴灌設(shè)備固定或移動(dòng)。這種方式運(yùn)行管理方便，工作效率高，易于保證灌溉質(zhì)量，但系統(tǒng)所需管材量大，投資高，目前多用于經(jīng)濟(jì)作物灌溉。

1.3.2 半固定式噴灌

干管固定，支管及噴頭移動(dòng)的系統(tǒng)稱(chēng)為半固定式。當(dāng)支管在一個(gè)位置噴灑完畢，就移動(dòng)到下一個(gè)灌水位置。因此整個(gè)系統(tǒng)可以減少支管及噴頭數(shù)量，設(shè)配費(fèi)用減少，但相應(yīng)增加了勞動(dòng)強(qiáng)度及運(yùn)行管理的難度。

1.3.3 移動(dòng)式噴灌

移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)分為移動(dòng)管道式噴灌系統(tǒng)和噴灌機(jī)組。噴灌機(jī)組具有集成度高、配套完整、機(jī)動(dòng)性好、設(shè)備利用率高和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度高的地區(qū)適宜采用。

2 微灌

微灌是根據(jù)作物需水要求，通過(guò)管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的灌水器，將水輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中去的灌水方法。

2.1 微灌的特點(diǎn)

微灌灌水方法具有如下特點(diǎn):①灌水流量小，水利用率高;②工作壓力低，節(jié)能;③對(duì)土壤及地形的適應(yīng)性強(qiáng);④可結(jié)合灌水施肥;⑤適用于咸水地區(qū)。目前其存在的主要問(wèn)題在于灌水器易于堵塞。

2.2 微灌的類(lèi)型

微灌技術(shù)可按水流出流方式和管道布置不同形式進(jìn)行分類(lèi)。

1)按灌水時(shí)水流出流方式分類(lèi):①滴灌;②地表下滴灌;③微噴灌;④涌泉灌溉。

2)按在田間布置的方式分類(lèi):①地面固定式微灌系統(tǒng);②地下固定式微灌系統(tǒng);③移動(dòng)式微灌系統(tǒng);④間歇式微灌系統(tǒng)。

2.3 微灌系統(tǒng)的組成和設(shè)備

微灌系統(tǒng)通常由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和灌水器4部分組成:

2.3.1 水源

河、湖、渠、塘、井都可作微灌的水源，為保證微灌的水源，常需要修建專(zhuān)門(mén)的水源工程。

2.3.2 首部工程

微灌工程的首部樞紐由水泵、動(dòng)力機(jī)械、控制閥門(mén)、過(guò)濾器、施肥裝置、測(cè)量和保護(hù)設(shè)備等組成。他是全系統(tǒng)控制調(diào)度的重要組成部分，也是系統(tǒng)的中心。

2.3.3 輸配水管網(wǎng)

微灌系統(tǒng)的管網(wǎng)一般分為干、支、毛三級(jí)管道。干、支管兩級(jí)承擔(dān)配水任務(wù)，一般均埋入地下，毛管承擔(dān)田間灌水任務(wù)，根據(jù)情況可埋入地下也可放在地面，通過(guò)比較確定。

2.3.4 灌水器

灌水器安裝在毛管上或是通過(guò)連接小管與毛管相連，水流通過(guò)灌水器進(jìn)入土壤濕潤(rùn)物。

3 滲灌

滲灌是利用地下管道將灌溉水輸入田間埋于地下一定深度的滲水管道或鼠洞內(nèi)，借助土壤毛細(xì)管作用濕潤(rùn)土壤的灌水方法。

3.1 滲灌的優(yōu)缺點(diǎn)

滲灌的主要優(yōu)點(diǎn)是:灌水后土壤仍保持疏松狀態(tài)，不破壞土壤結(jié)構(gòu);地表土壤濕度低，可減少地面蒸發(fā);管道埋入地下，可減少占地便于交通和田間作業(yè);灌水量省，灌水效率高;能減少雜草生長(zhǎng)和植物病蟲(chóng)害;滲灌系統(tǒng)流量小，壓力低，故可節(jié)約能源。

滲灌的主要缺點(diǎn)是:表層土壤濕度較差，不利于作物種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng);投資高，施工復(fù)雜，且管理維修難，易產(chǎn)生深層滲漏。

3.2 滲灌的類(lèi)型

滲灌主要有以下兩種類(lèi)型:

3.2.1 地下水浸潤(rùn)灌溉

它是利用溝渠網(wǎng)及其調(diào)節(jié)建筑物，將地下水位升高，再借毛細(xì)管作用向上層土壤補(bǔ)給水分。灌溉時(shí)關(guān)閉節(jié)制閥門(mén)，使地下水位逐漸升高至一定高度，向上浸潤(rùn)土壤。平時(shí)則開(kāi)啟閥門(mén)，使地下水位下降到原規(guī)定的深度，以防作物遭受漬害，使土壤水分保持在適用于作物生長(zhǎng)的狀態(tài)。

3.2.2 地下滲水暗管(或鼠洞)灌溉

通過(guò)埋設(shè)于地下一定深度的滲水暗管(鼠洞)，使灌溉水進(jìn)入土壤并主要借毛細(xì)管作用向四周擴(kuò)散運(yùn)移進(jìn)行灌溉。

3.2.3 滲灌系統(tǒng)的組成于結(jié)構(gòu)

3.2.3.1 滲灌系統(tǒng)的組成

滲灌系統(tǒng)一般由水源工程、首部樞紐、輸水部分和滲水器等4部分組成。其水源工程和首部樞紐基本上與微灌系統(tǒng)相似，為滲灌系統(tǒng)提供必要的壓力和良好的水質(zhì)。輸水部分的作用是，與水源工程相連接，并將灌溉水輸送到田間的滲水器。它的結(jié)構(gòu)可以采用明渠，也可以采用暗渠或地埋暗管。滲水器埋設(shè)在地下，是滲灌系統(tǒng)的主要灌水部件。

3.2.3.2 滲水器的種類(lèi)

滲水器的主要分為滲水管和鼠洞。滲水管種類(lèi)繁多，在管上開(kāi)孔透水，或利用管道接縫縫隙滲水，也可制作成多孔透水管。鼠洞是利用拖拉機(jī)牽引鉆孔器在土壤中鉆成的土洞通道。

4 改進(jìn)的地面灌溉

目前我國(guó)絕大多數(shù)的灌溉面積采用地面灌溉方式，與其他灌水方式相比，該方法具有投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用小、使用管理方便等優(yōu)點(diǎn)而得以廣泛應(yīng)用。改進(jìn)地面灌水技術(shù)包括采用先進(jìn)的平地技術(shù)和地面灌水技術(shù)，改進(jìn)溝畦灌溉規(guī)格和技術(shù)要素等。

4.1 平整土地

1)基本要求:對(duì)旱作物區(qū)，平整后的地面坡度要與所采用的灌水技術(shù)相適應(yīng);平整后土地用畦灌時(shí)田面起伏一般應(yīng)＜10 cm，溝灌≤20 cm;平整后土地應(yīng)保持一定肥力;平整土方工作量盡量小。

2)方法和技術(shù)。首先劃分方格網(wǎng)和打樁;然后整樁測(cè)量;最后計(jì)算樁點(diǎn)高程和工程量。為了提高平整的精度和效率，可采用激光平地技術(shù)，在田間安設(shè)激光發(fā)生器，平土設(shè)備上安裝激光接收器，由激光控制地面坡度和挖填深度。目前我國(guó)新疆、山東和天津等地開(kāi)始利用此項(xiàng)技術(shù)。

4.2 溝、畦灌節(jié)水技術(shù)

4.2.1 小畦灌

小畦灌的特點(diǎn)是水流流程短，灌水均勻，提高灌水均勻度和水利用率，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的。

4.2.2 長(zhǎng)畦分段灌

長(zhǎng)畦分段灌可以達(dá)到小畦灌溉同樣的節(jié)水效果，而且減少了田間渠道，節(jié)約了耕地，也便于農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕作，具有明顯的節(jié)水、節(jié)能、灌水均勻、灌溉效率高、投資小、效益大等特點(diǎn)。

4.2.3 水平畦灌

水平畦灌是一種在短時(shí)間內(nèi)供水給大塊水平畦田的地面灌水方法，是一種先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)。其深層滲漏損失小，也不易產(chǎn)生地表徑流，效率和均與度都很高。

4.2.4 細(xì)流溝灌

細(xì)流溝灌與一般溝灌規(guī)格相同，不同之處在于，流量較小，其優(yōu)點(diǎn)是灌水均勻，節(jié)水保肥，不破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。

4.2.5 隔溝灌溉

隔溝灌也是溝灌的一種節(jié)水形式，灌水時(shí)，一條溝灌水，一條溝不灌水。此法具有灌水量小，可減輕灌后遇雨對(duì)作物的不利影響等特點(diǎn)。

4.2.6 溝、畦灌水技術(shù)要素

為了改進(jìn)溝、畦灌水技術(shù)質(zhì)量，提高節(jié)水效果，不僅要選用適宜的節(jié)水灌溉方法，更重要的是應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件合理地確定灌水技術(shù)要素，在確定時(shí)，要因地制宜，靈活調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)是一種多學(xué)科、多門(mén)類(lèi)的綜合技術(shù)，在全球水資源緊缺的情況下，配之以相應(yīng)的農(nóng)業(yè)、管理、政策措施，會(huì)在相互促進(jìn)中達(dá)到最佳的節(jié)水效果。相信隨著的人們水患意識(shí)的逐步增強(qiáng)，我國(guó)農(nóng)業(yè)會(huì)走一條具有中國(guó)特色的節(jié)水灌溉道路。

［1］ 何權(quán).寒地水稻控制灌溉技術(shù)在黑龍江省推廣應(yīng)用分析［J］.黑龍江水利科技，2011，39(04):170 －171.

S275

B

1007－7596(2011)05－0085－02

2011－02－28

孫國(guó)梁(1976－)，男，黑龍江撫遠(yuǎn)人，助理工程師。