节水灌溉系统的建设与管理.doc

孔凌潇：节水灌溉系统的建设与管理摘要在今天，随着社会、经济的迅猛发展，生产、生活和生态的用水矛盾日益加剧，我国水资源总体短缺的问题日益突。中国是一个农业大国，农业的灌溉用水占去了水资源消耗的一大部分，不幸的是农业用水大部分进入了那些漫灌式的低效灌溉系统，水的利用率只有百分之三，发展节水农业已经迫在眉睫，大力发展节水灌溉系统建设也是意义深远。关键词: 水资源；节水灌溉;工程节水;农艺节水;技术;现状;趋势 ABSTRACTToday, with the social, economic, rapid development, production, living and ecological contradictions of water increasing, the overall shortage of water resources in China is increasingly sudden. China is a big agricultural irrigation water use accounts for a large part of the water consumption, unfortunately, the majority of agricultural water flooding into those type of inefficient irrigation systems, water use efficiency is only 3%, the development of water-saving agriculture is an urgent need to vigorously develop water-saving irrigation system construction is also significant.Keywords:Water;water-saving;irrigation;engineering;water-saving;techniques;agronomic water-saving techniques;status;development trend目录1. 绪论- 1 -课题背景（或引言）- 1 -2. 正文- 1 -2.1 国内外节水灌溉技术的发展简介- 1 -2.1.1 国外节水技术发展简介- 1 -2.1.2 国内节水技术发展简介- 2 -2.2 节水灌溉技术发展现状- 2 -2.2.1 喷灌技术- 2 -2.2.2 微灌技术- 2 -2.2.3 管道防渗工程技术- 3 -2.2.4 管道输水灌溉技术- 3 -2.2.5 地下灌溉- 3 -2.3 农业节水技术体系- 3 -2.3.1 工程技术类节水- 4-2.3.1.1水资源的合理开发利用技术- 4 -2.3.1.2渠系输水过程节水- 4 -2.2.1.3田问灌水过程节水- 4 -2.3.2管理类节水- 4 -2.3.3政策类节水- 4 -2.3.4农业(艺)类节水- 4 -2.4节水灌溉技术与管理- 4 -2.4.1渠道防渗- 4 -2.4.2低压管道灌溉技术- 5 -2.4.3喷灌- 5 -2.4.4微灌- 5 -2.4.5集水补灌- 6 -2.4.6抗旱保水剂- 6 -3. 结论- 6 -参考文献- 7 -致谢- 7 -1.绪论课题背景（或引言）随着人类对淡水需求的日益增长，水资源紧缺已经成为全球性问题。近几十年来，灌溉农业成为全球粮食增长的主要动力，全球农业是水的最大消费行业。在我国，由于独特的地理环境及气候，降雨时空分布不均，农业生产对水的依赖性很强，有水才能做到稳产高产。我国能以占世界7的耕地，养活占世界约22的人口，与灌溉的作用和成就密不可分。目前，我国灌溉用水占总用水量的比例在经历明显的下降过程后，呈稳定态势，但从长远看，随着工业、城市、生活、生态用水的不断增加，由于新增水源的开发潜力越来越小，开发代价越来越大，因此仍将有一部分灌溉用水转为其他行业用水。农业用水占全国总用水量的70，由于受工程配套状况和管理水平所限，灌溉用水效率仅有50左右，因而发展农业节水既是对灌溉工程的普遍要求，同时也是缓解我国水资源短缺的主要对策之一。我国农村水利基础设施还不完善。中国约占55%的耕地还没有灌排设施，农村有3亿多人饮水不安全。全国灌溉面积中有1/3以上是中低产田，已建的灌排工程大多修建于上世纪五、六十年代，受当时的经济和技术条件的限制，一些灌排工程标准低、配套不全，经过几十年的运行，很多工程存在工程老化严重、效益衰减等问题，灌溉用水效率低，节约用水和提高土地粮食生产率的潜力还很大1。综上原因所述，我们现在要以节水灌溉为课题研究它的方法与应用技术。2.正文2.1国内外节水灌溉技术的发展简介2.1.1国外节水技术发展简介采用节水和节能的灌水方法是当今世界灌溉技术发展的总趋势。目前发达国家的管道输水灌溉技术应用十分广泛，美国早在20年代就已应用管道输水技术，低压管道灌溉面积已占总灌溉面积的50；日本已有30的农田实现了地下管道灌溉，并且管网的自动化、半自动化给水控制设备也较完善；以色列、英国、瑞典等国有90的土地实现了灌溉管道化到1991年全世界的滴灌和微喷灌面积已达到160万公顷，近十年来，以色列生产的滴灌和微喷灌系统，由于质量优良、技术先进，越来越受世人瞩目。特别是在使用电脑控制的自动化运行方面简便易行，农民使用很容易掌握。30年来以色列创造了农业用水新概念，用俗话说就是给作物浇水，而不是给土壤浇水。将灌溉水减到了最低水量，在半沙漠地区出现了现代化农场。这些农场一般都有高度自动化滴灌系统，以保证供给作物适时适量的水和肥料。在南部的内格夫荒漠，年降水量不足50毫米，当地农户在沙漠中建起了温室大棚，用滴灌技术种植瓜果、蔬菜、花卉，出口欧洲，可以说以色列是节水的典范，各国学习的榜样2。2.1.2国内节水技术发展简我国农业灌溉有着悠久的历史，但旱田是大水漫灌，水田是串畦淹灌的传统灌水方法，不但浪费了大量水资源，同时还严重影响着农作物产量。1950年1970年这20年间，我国基本上是充分灌溉的节水灌溉发展阶段，主要是开发新水源、建设新灌区和改建扩大旧灌区，采取渠道防渗新技术，健全渠系建筑物，划小畦块，平田整地，按作物需水量进行灌溉，以及加强灌溉区管理、合理配水等节水措施。50年代末期，我国开始从国外引进先进的节水灌溉技术和设备，但这时期推广使用的喷灌设备主要是柴油机或电机带动的单机单喷头的手抬式或小推车式的轻小型喷灌机。70年代，我国北方有些地区水资源已明显减少，不能满足灌区工程控制面积按作物需水进行灌溉，这就进入了非充分灌溉阶段。这时期渠道防渗和低压管道输水有国内外了较大发展，喷灌、微灌也有了相应的发展3。2.2节水灌溉技术发展现状发达国家节水灌溉技术的基本特点是高技术、高投入和管理现代化,高效益则是维系节水灌溉能否持续发展的基础。2.2.1喷灌技术自20世纪60年代“红火”以来,喷灌技术一直被作为机械化大面积解决灌溉问题的最主要技术。随着这项技术在生产中的广泛应用和各类喷灌机在技术、经济、适应性等多方面的考核,目前世界上已趋于将软管卷盘式自动喷灌机、平移式自动喷灌机及人工移管式喷灌机作为受欢迎的三大类机型大面积推广。近年来喷灌技术又在喷洒农药、降低能耗、施水方式等多用途利用方面取得了很大突破。如美国林赛公司在平移式喷灌机上对喷头装置和喷洒方式进行了改进,水量损失大大减少,水的利用率可提高到0.9以上。法国等国在提高软管卷盘式的能量利用率上作了不少工作,使驱动旋转和过流损失减少了很多,很大程度上改善了这种机型耗能较多的“先天不足”弊病。在综合利用机型上,英国、美国等国将平移式喷灌机作为田间的综合作业机械,将所有的作物种植环节以此一机包办,其不仅可完成作物的所有老观念种植环节的耕、耙、播、收等,还可以完成其它许多新作业项目。2.2.2微灌技术20世纪80年代发展起来的微灌技术,近10余年来有了很大的进步,随着设施农业的发展,微灌技术和设备更是如虎添翼,已趋于完善的地步。微灌技术的发展最有典型性的应首推以色列,除了大田作物很少应用外,他们几乎将微灌技术应用到有作物的各处,包括林园、阳台、花园,甚至于室内装饰植物。近几年微灌设备有很大突破,80年代仅灌水器(滴头、微喷头等)有100余种,现在逐步淘汰,形式变少,品种系列化。滴灌多采用滴灌带。微喷头多采用旋转与折射相结合的形式,使出水孔口相对变大不易堵塞；射程相对增加使喷灌强度变小,均匀度提高；水滴直径绝大多数为细小水滴而不是雾状使能耗大大减少。2.2.3渠道防渗工程技术世界各国如美国、日本、印度、前苏联、巴基斯坦、伊朗、加拿大等,由于渠道渗漏损失的水量很大,均非常重视并积极开展渠道防渗工程研究和建设工作。这些国家渠道防渗工程建设发展快、技术水平高、节水效果显著。如美国把渠道防渗作为水利工程挖潜措施之一,早在1946年就开始研究,到1990年美国共建防渗渠道9656km。目前已形成统一的设计和施工技术标准,施工机械化程度高,工程质量好。防渗材料多采用混凝土,约1/3采用压实土防渗,塑膜等新型材料目前正在发展推广中。日本也十分重视渠道防渗,现有干、支渠道已经全部防渗,田间渠道也基本防渗,它们大量使用工厂化生产的钢筋混凝土预制构件,现场施工以机械施工为主,渠道防渗工程标准高、质量好。2.2.4管道输水灌溉技术管道输水灌溉技术在国外发展较早。目前,世界发达国家的管道输水灌溉技术应用十分广泛,甚至有逐步代替田间地面渠道灌溉系统的趋势。美国到1984年管道输水灌溉面积已发展到9648万亩,占全美国地面灌溉面积的46.9%。苏联用地下管道代替明渠的发展速度已超过防渗渠道,到1984年,地埋管道系统已占总灌溉渠系统的63%,管道总长21.8万km。以色列、英国、瑞典有90%以上的灌溉土地实现了管道输水。日本已经由部分管道输水向多级组合的完整的管道系统发展,且管网的自动化、半自动化给水控制设备较完善。其它如罗马尼亚、保加利亚等国家,管道输水灌溉技术发展也都比较快。2.2.5地下灌溉近10余年来,世界上兴起了研究新型地下灌溉热潮,地下灌溉不仅在机理上、技术上、经济上而且在生态环境保护上、水资源保护上都被认为是最有发展前途的节水灌溉技术。这种技术主要用在草地、果园、棉田、小麦、玉米、蔬菜、花卉等作物上。地下灌溉在意大利、美国、德国、法国、日本、俄罗斯及我国等研究较多,发展较快,面积在稳定增加4。2.3农业节水技术体系农业节水技术体系是为充分利用灌溉水资源，提高水的利用率和利用效率，达到农作物高产高效而采取的技术措施。它是由水资源、工程、农业、管理等环节的节水技术措施组成的一个综合技术体系。运用这一技术体系，将提高灌溉水资源的整体利用率，增加单位面积或总面积农作物的产量，以促进农业的持续发展。因此，农业节水技术包括以下内容。2.3.1工程技术类节水2.3.1.1水资源的合理开发利用技术。农业水资源的合理开发利用，是指采用必要的工程措施，对天然状态下的水进行调节控制和有计划的分配，为农业生产提供所需要的水量。内容包括坑塘截流调控地下水、深沟河网蓄水、不同水源的联合利用技术、机井测试改造技术、灌溉回归水利用技术和劣质水改造利用技术等。2.3.1.2渠系输水过程节水。主要包括渠道各类防渗技术和各种类型管道输水。其中管道输水包括混凝土管网系统、PVC(PE)管网系统、田间塑料软管等。2.3.1.3田问灌水过程节水。包括改进地面灌水技术(如改大畦为小畦，改长畦为短畦，采用间歇波涌灌)；激光平整土地；缺水地区推广膜上灌或膜下灌；推广水稻薄、浅、湿、晒节水灌溉技术；推广喷灌、微灌技术等。2.3.2管理类节水管理类节水包括实施节水灌溉制度，土壤墒情监测预报技术，灌区配水、量水技术，现代化灌溉管理技术等。2.3.3政策类节水政策类节水包括建立节水技术服务体系(技术支持和技术服务体系)，改进水管理体制、水价与水费计收标准与办法，制定可持续发展节水奖惩政策，制定限制地下水超采制度和防治水污染对策等。2.3.4农业(艺)类节水 农业(艺)类节水包括调整作物种植结构、改善耕作制度、改进耕作技术，以及推广秸秆或地膜覆盖的保墒技术、合理倒茬、保水剂应用技术以及节水抗旱作物品种5。2.4节水灌溉技术与管理2.4.1渠道防渗该技术是为防止渠道渗水损失和减少渠道漏水损失而采取建立不易透水防护层的一种工程措施。渠道防渗技术适用于井灌区、大中型泵站、自流灌区及有较充足的灌溉水源，且地面较平坦的地区。管理技术2.4.1.1加强渠系管理，完善节水灌溉。对于主、支、毛灌渠要责任到人，加强管理，同时积极推广节水灌溉制度，根据作物类型确定灌溉水量、灌溉次数、灌水时间，做到适时灌溉提高水利用率。2.4.1.2搞好平田整地，开展田间改造。地面灌溉中因地面不平引起的用水损失占30%，所以要平整土地，减少灌溉水不均和深层渗漏。开展田间改造，改大畦灌溉为小畦灌溉提高灌溉效率。2.4.1.3重视农业技术，因地制宜种植。种植节水抗旱作物品种，因地制宜进行农业结构调整，以提高利益为导向，节水节能为动力，将工程管理、农技推广等措施有机的结合起来，形成节水高效灌溉综合系统。2.4.1.4 U型渠道的施工难度大，技术要求高。故建设中应严格按照施工要求操作。2.4.2低压管道灌溉技术低压管道灌溉技术是以管道代替明渠输入灌溉系统的一种工程形式。井灌区，山区水泉、小库、塘坝以及其他形式的灌区都适用于管灌。管理技术2.4.2.1 放水口易冲刷成坑，可建固定水池，临时用草垫、麻袋等缓冲水流也可。2.4.2.2 机泵停用期间，关闭所有放水口，以防杂物堵塞管道，使用要经常检查管道沿线，发现渗水要及时挖开处理。2.4.2.3 越冬前打开排水阀，将管内存水排空，以防管道冻裂。2.4.2.4 软塑料管在运输中要妥善保护，使用时要修平管基以防划破。用后及时洗净，放在通风处卷好吊放，以防鼠咬。2.4.3喷灌喷灌是利用专门的设备（动力机、水泵、管道）将具有一定压力的水（或利用水的自然落差）送到灌溉地段，并通过喷洒器把水喷到空中，形成细小水滴，均匀洒落到土地上进行灌溉的一种灌水方式。它的适用范围广，对土地平整要求不高，大田作物、瓜果蔬菜、经济作物、果树、牧草都可以采用喷灌，同时它还可以喷洒农药、肥料，还可以防霜冻和防干热风。管理技术选择喷灌系统。喷灌系统包括固定式喷灌系统、移动式喷灌系统和半固定式喷灌系统。喷灌易受风力和空气湿度影响，在风速超过3.5米每秒时，应停止喷灌6。2.4.4微灌微灌是按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的特别灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤或土层中的灌溉方式。滴灌适用于任何土壤任何地形和不密植的作物。尤其在丘陵干旱山区效果显著。管理技术滴灌的管道和滴头容易堵塞，对水质要求很高，所以必须安装过滤器。滴灌不能调节田间小气候，不适宜结冻期灌溉，在蔬菜灌溉中不能利用滴灌系统追施粪肥。渗灌适用于地下水深，地下水及土壤含盐量低，水质好，湿润土层透水适中的地区。地下暗管灌溉投资大，施工复杂，暗管易堵塞，又难于检修，一般粮田不采用7。2.4.5集水补灌集水补灌是人类社会在与干旱灾害长期斗争实践中总结出来的一项实用技术。通过挖水窖、拦径流，并把蓄水引入农田，使得雨水得到了有效利用。管理技术清理杂物。下雨前要及时清理进窖水路，下雨时要及时引水入窖，水满要立即封闭进口，防止蓄水位超过窖体防渗层而坍塌。定期清淤。水窖建成后要定期检查维修，定期清淤水窖和沉沙池，雨季前必须保证水窖状态完好。适当留水。采用胶泥防渗材料的水窖不允许将水用干，须留少量水于窖底，以保持窖内湿润，防止窖壁干裂而造成防渗层脱落8。2.4.6抗旱保水剂化学抗旱保水剂技术在农业生产中越来越广泛的应用，为农业注入新的动力。它一般用量少，效果却十分明显，已引起国内外专家及农民的重视。应用较多的抗旱保水化学制剂有土壤保水剂、土表蒸发抑制剂和植物蒸腾抑制剂，它们多属有机高分子物质，其作用原理是利用它们对水分的调控作用，减少土壤水分蒸发或植物蒸腾量，从而实现提高水分利用效率和作物抗旱能力，达到高产稳产目的。根据状态不同可分为保水拌种液、保水拌种粉两种，适用于小麦、玉米、花生、大豆、高粱等农作物和经济作物。拌种剂按1：100比例加入水中，待吸水成凝胶后，将种子浸入，取出晾晒，使大粒种子互不粘连、小粒种子相互搓散后即可9。3.结论随着技术的不断发展，农业节水灌溉技术也上了一个新台阶，综观国内外农业节水发展，重点已经由输水过程节水和田间灌水过程节水转移到生物节水、作物精量控制用水以及节水系统的科学管理，并重视农业节水与生态环境保护的密切结合。因此，我国农业节水技术研究今后需进一步加强基础研究及基础数据的积累，研究建立适合不同地区的标准化、定