灌排新技术常见100问题解答(2)

有采用减少灌水定额的方法，不是使土壤达到最大田间持水量，而仅是田间持水量的一部分；另外，也有将削减下来的水量去扩大灌溉面积，以求得总产量的最高；或是将节省下来的水量去灌溉经济价值较高的作物，以求得全灌区的作物增产价值量最高。此外，在理论上对非充分灌溉的优化灌溉制度也进行了一些研究。但多是以M·E·Jensen提出的作物水分生产函数为目标函数，以土壤含水量和可供水量等为约束条件，进行优化计算，取得目标是总产量最高又省水的优化灌溉制度。也有一些研究在目标函数中同时引入生产费用等因素，以获得总灌溉净效益最高而又省水的优化灌溉制度。

对水稻则是采用浅水、湿润、晒田相结合的灌水方法，不是以控制淹灌水层的上下限来设计灌溉制度，而是以控制稻田的土壤水分为主。例如，在山东济宁地区大面积推广的水稻灌溉制度是：插秧以后在田面保持薄水层，约5～25mm，以利返青活苗。返青以后在田面不保留水层，而是控制土壤含水量。控制的上限为土壤饱和含水量，下限为饱和含水量的60％～70％。浙江省绍兴地区普遍推广的“薄露”灌溉是：除返青期深灌（早稻保温，晚稻降温）以外，以后一律灌薄水层，水层越薄越好，只要求达到土壤饱和。每次灌水，包括降雨以后都要落干晒田。在拔节期以前轻度晒田，至田面表土将要开裂时，再进行灌水。孕穗期至抽穗期间，晒至田面不见水层时即复灌。乳熟期至收割以前，逐渐加重晒田程度，至田面出现微小裂缝，约为最大田间持水量的60％～70％。收割以前7～10天，停止灌水。此外，南北方灌区还推广“水稻旱种”、“旱育稀植”技术，取得了更好的节水效果。

第3章 节水灌溉技术

19、如何理解节水灌溉的内涵？

节水灌溉是根据供水条件和作物需水规律，采用各种方法和措施，提高自然降水和灌溉水的利用率和利用效率，获取农业最佳经济效益、社会效益和生态环境效益。

灌溉水从水源到田间的各个环节都存在水量无益损耗，凡在这些环节中能够减少水量损耗、提高灌溉水利用率的各种措施，均属于节水灌溉范畴。由于灌溉是补充天然降水的不足从而使作物高产，节约用水当然应考虑提高天然降水的利用率。因此，把“节水灌溉”仅仅理解为节约灌溉用水是不全面的，广义的节水灌溉内涵不仅包括灌溉过程中的节水工程措施，还包括与灌溉密切相关、提高农业用水效率的其它措施，如雨水集蓄、非充分灌溉、水资源优化管理技术等。本章主要介绍节水灌溉工程措施。

节水灌溉不是无水灌溉的旱地农业的问题，也不是仅能维持作物生命的临时性抗旱灌溉，它是用尽可能少的灌溉水投入，取得尽可能多的农作物产出的一种灌溉模式，因此节水灌溉仍然是遵循农作物生长发育需水机制进行的适时灌溉，又是将各种水损失降低到最低限度的适量灌溉。节水灌溉是科学技术进步的产物，带有节水与高产、高效的双重要求。节水型灌溉农业绝不要求回到不要灌溉水的农业，而是最大限度将无效水和浪费水量降低到最少的农业，也是最大限度提高单位灌溉水量产出的农业。

20、渠道防渗工程措施有哪几类？衬砌技术有哪几种，各有何特点？

渠道防渗工程措施的种类很多，按防渗材料分，渠道防渗有土料、水泥土、石料、膜料、混凝土和沥青混凝土等类，但就其防渗特点而言, 可以分为三大类: 第一类是在渠床上加做防渗层(衬砌护面)；第二类是改变渠床土壤的渗漏性能；第三类是新的防渗渠槽结构形式。

衬砌护面常用类型有以下几种： （1）土料类护面防渗

土料类护面防渗是指用压实素土、粘砂混合土、灰土、三合土、四合土等土料进行渠槽护面防渗而言。通常利用土料类护面防渗能就地取材，造价低，施工简便。土料类护面防渗效果(允许最大渗漏量)为0.07～0.17 m3/(m2·d)，使用年限为5～25年。

（2）水泥土护面防渗

水泥土是一种性能较好而且比较价廉的新型地方性建筑材料。它主要由土料、水泥和水等原料按一定比例配合拌匀后，在渠槽表面铺衬，并经过压实和养护之后而形成的防渗护面。水泥土护面防渗具有一定的强度和耐久性，可就地取材，施工也较容易，造价较低，但抗冻性较差。适用于气候温暖、且渠道附近有壤土和砂壤土的地区，其防渗效果(即允许最大渗漏水量)为0.06~0.17 m3/(m2·d)，使用年限为8~30年。

（3）砌石护面防渗

砌石护面防渗是指用料石、块石、卵石、石板等进行浆砌，或用卵石进行干砌挂淤等作为渠道护面而进行防渗的技术。石料衬砌渠道抗冻、抗冲、抗磨及抗腐蚀性能好，施工简易，耐久性强，能适应渠道流速大，推移质多，气候严寒等特点，适用于石料资源丰富，能就地取材的地区，以及有抗冻和抗冲要求的渠道。砌石防渗一般均可减少渠道渗漏量70％~80％。浆砌石防渗效果大致为0.09~0.25m3/(m2·d)，干砌卵石挂淤的防渗效果为0.20~0.40m3/(m2·d)，使用年限约为25~40年。

（4）膜料防渗渠道护面衬砌

膜料防渗渠道护面主要采用塑料薄膜和沥青玻璃毡等材料衬砌。目前我国用于渠道防渗的塑料薄膜材料主要有：聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)薄膜。采用塑料薄膜衬砌渠槽防渗，其防渗能力强，质轻，运输便利，有较高的抗冻性和抗热性，并具有良好的柔性和延伸性，施工技术简单，群众容易掌握。若用土保护层时，造价较低，一般仅为混凝土防渗渠道的1/3～1/4，但占地多，允许流速小，适用于中、小型低流速渠道防渗；若用刚性保护层时，造价较高，可用于大、中型渠道防渗。采用塑料薄膜衬砌渠槽防渗，可减少渗漏量80％～90％，防渗效果为0.04～0.08 m3/(m2·d)，使用年限约20～30年，其渠道糙率为0.02～0.025。

（5）混凝土衬砌渠道防渗

混凝土衬砌渠道，防渗性能好，防渗效果为0.04~0.14 m3/(m2d)，减少渗漏水量可达80％~95％，使用年限30~50年，糙率小，抗冲性能好，能耐高流速。在地形坡度较陡地区可节省连接建筑物，缩小渠道断面，减少土方工程量和占地面积，强度高，耐久性强，便于管理；对各种地形、气候和运行条件的大、中、小型渠道都能适用。

（6）沥青混凝土防渗

沥青混凝土防渗能力强，适应变形能力较好，造价与混凝土相近。一般适用于冻胀性土基，且附近有沥青料源的渠道。其防渗效果好，为0.04~0.14 m3/(m2·d)，使用年限20~30年。

21、如何防止渠道冻胀？

在寒冷地区气温降至0℃以下时，常因渠床土壤水分冻结，土体膨胀而使防渗体受到冻胀破坏。为此，必须采取一定的防治冻胀措施。 造成渠道冻胀的基本因素是水和温度。为防止冻胀，应尽量避免冬季输水。防治冻胀有两种基本途径：一是抵抗冻胀破坏，消除冻胀引起的结构变形；另一种是设法适应或减缩冻胀所产生的结构变形。在我国当前的条件下，为了节省费用应以采取第二种途径为主，并根据渠道冻胀规律因地制宜制定不同的防治措施。

常用的渠道防治冻胀措施，主要有以下几种：

（1）降低渠基土壤水分，防止冻结过程的水分转移

降低渠基土壤水分的主要措施有：①修建填方渠道或暗渠；②排除渠堤顶面的雨雪水，降低渠道两侧地段的地下水位；③处理好工作缝和伸缩缝，防止渠水渗入渠基；④渠岸植树，通过生物排水降低渠基土壤水分。

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（2）采用有利于防治冻胀的衬砌结构形式及防渗材料：为适应冻胀变形，采用沥青混凝土衬砌或采用沥青玻璃纤维布油毡、塑料薄膜与混凝土预制板两种材料复合衬砌结构形式。在石料丰富地区，可采用砌厚不小于30cm的砌石结构。在地下水较深地区，小型渠道可用“U”型或弧形渠道断面。

（3）采用砂砾料换填：对混凝土、沥青混凝土和砌石防渗渠道，当冻胀量较大时，可采用以砂砾料换填渠基的措施。

（4）铺设保温层：在防渗层下铺设保温层，也是一种效果显著的防冻胀措施，保温层厚度按《渠道防渗工程技术规范》SL18-91的要求确定。

22、低压管道输水系统由哪几部分组成？

低压管道输水灌溉系统组成可分为以下几个部分。 （1）水源与取水工程

管道输水灌溉系统的水源有井、泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水库等。水质应符合农田灌溉用水标准，且不含有大量杂草、泥沙等杂物。井灌区取水部分除选择适宜机泵外，还应安装压力表及水表，并建管理房。而在自压灌区或大中型提水灌区的取水工程还应设置进水闸、分水闸、拦污栅、沉淀池和水质净化处理设施及量水建筑物。

（2）输水配水管网系统

输配水管网系统是指管道输水灌溉系统中的各级管道、分水设施、保护装置和其他附属设施。在面积较大的灌区，管网可由干管、分干管、支管、分支管等多级管道组成。

（3）给配水装置

一般称出水装置或出水口，主要作用是由地下输水管道向田间沟、畦配水，如果出水口能连接下一级田间移动管道的话，则称为给水栓。可以连接地面移动配水管道和多孔闸管系统。

（4）保护设备

保护设备主要指调压或进排气阀等，为防止水泵突然关闭或其它事故产生的水锤，导致管道产生负压而变形、弯曲、破裂、吸扁等，在管道系统首部或适当位置安装保护设备。

23、如何进行低压管道系统的规划布置？ （1）规划原则

①应准确掌握规划区自然地理、水文气象、水文地质、表层土壤、工程现状、农业生产、社会经济以及地形等资料。②规划应在当地农业区划和地下水资源评价基础上进行；应与农田水利基本建设总体规划相适应，做到因地制宜、统筹兼顾，全面规划、分期实施。③规划中应进行多方案的技术经济比较，达到投资省、效益高、节水、节能、省地及便于管理的目标。在进行技术经济比较时，宜以年费用最小为主要依据选定规划方案。

（2）根据当地资料确定合理的管灌畦沟灌水技术要素。 （3）管道系统布置

管网布置形式根据水源位置、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向等条件，有树枝状或环状两大类，常见有以下几种形式。

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若水源(机井)位于田块一侧，常用“一”字形、“T”形和“L”形三种形式。这三种形式适用井的出水量20~40 m/h，控制面积6.7~10hm，田块的长宽比(l/b)不大于30。

若水源（机井）位于田块中心，常采用“H”型或环形。这两种形式适用于井出水量40~60m3/h，控制面积6.7~10 hm2，田块的长宽比(l/b)≤2。当长宽比大于2时，采用长“一”字形布置。

若水源位于田块一侧，控制面积较大成近似方形地块，作物种植方向与灌水方向不同时，可布置成梳齿形、鱼骨形两种形式。这些布置形式适用出水量60~100m3/h，控制面积10~20hm2，田块的长宽比(l/b)≈1的情况。

在管道系统布置时，应注意以下原则：

管道系统尽量采用单井管道系统，因这种布置形式输水距离短，总流量小，没有井泵之间的干扰等，投资和运行费都是最经济的。但是若单井出流量小于入畦流量，则应采用多井汇流管道系统。

管道级数，应根据系统灌溉面积(或流量)和经济条件等因素确定。对旱作物区，当系统流量小于30m3/h时，可采用一级固定管道；系统流量在30~60m3/h时，可采用干管输水、支管配水两级固定管道；系统流量大于60m3/h时，可采用两级或多级固定管道。对于渗透性强的砂质土灌区，末级还应增设地面移动管，以提高田间水利用率。

管道布置应力求总长度短、管线平直、减少折点和起伏。支管走向宜平行作物种植行；支管适宜间距为50~150m，单向浇地时取较小值，双向浇地时取较大值。给水栓(或出水口)应按灌溉面积均衡布设。给水栓(或出水口)间距一般取1~2倍畦长(50~l00m)；对于大田作物，单口灌溉面积控制在0.25~0.6hm2，单向浇地取小值，双向浇地取大值，菜区可适当加密。

24、低压管道灌溉系统的附属设备有哪些？

附属设备是指能使管道安全、正常运行并实施科学管理的装置，主要有给水装置和保护装置。 ①给水装置

给水装置是低压输水管道的主要田间灌水装置。给水装置形式较多，目前常用的有螺杆压盖型、丝盖型、提拉型等。从材质上分两类，一类为金属件、一类为塑料件。从用途上也可分两类，一类是直接向土渠供水，称出水口，另一类是可以按下级软管或闸管系统，称为给水栓。给水装置应尽量满足以下条件：结构简单，坚固耐用；密封性能好，关闭时不渗不漏；水力性能好，局部水头损失小；整体性好，开关方便，易于装卸；功能多，除供水外，尽可能具有进排气、消除水锈、真空等功能，以保证管路安全运行；造价低。

②管道保护装置

为确保管道系统可靠运行和长期正常工作，管道系统必须安装保护装置。保护装置包括进气装置、排气装置、过压保护装置和调压装置。

进、排气装置：为防止停泵时管道系统中的水流倒流入井中致使管内出现负压现象，以及在运行中大量空气集聚在管中产生气堵现象，应在管道系统首部安装必要的进、排气装置。常用的进、排气装置有球阀型进排气阀、平板型进排气阀、活塞式进排气阀。

压力保护装置：当管道发生堵塞或未及时开启出水口时，会使管道内水压力猛增，从而造成管道系统破坏。为了防止此类事故的发生，在管道系统中必须安装压力保护装置。常用的压力保护装置有水泵塔、调压井和集进气、排气和限压于一体的三用阀等。

25、低压管道灌溉系统的水力计算包括哪些内容？

（1）设计流量的确定：首先确定系统的设计流量，然后根据不同的布置形式和轮灌方式确定各级管道的流量。

0.0001?mA ①灌溉系统设计流量

Q0??Tt

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式中：Q0为灌溉系统设计流量(m3／h)；?为控制性作物种植比例；m为灌水定额（m3/hm2）；A为灌溉系统设计灌溉面积(m2)；?为灌溉水利用系数，一般在0.8以上；t为日工作小时数(h/d)，一般为12～16h/d；T为灌水周期(d)，T=m/Ea，Ea为作物临界期日需水量(mm/d)。

②树状管网各级管道设计流量 Q?nQ

0N式中：Q为管道设计流量(m/s)；n为管道控制范围内同时开启的给水栓(或出水口)个数；N为全系统同时开启的给水栓(或出水口)个数。

③环状管网各级管道设计流量应根据具体情况确定。单井单环设计流量为灌溉系统设计流量的一半。 （2）水头损失计算

①初选管径：根据经济流速计算。

初选管径计算式： d?18.8Qv3

式中：d为管道内径(mm)，v为管内经济流速(m/s)。

②水头损失

管道沿程水头损失 hf?fQdmbL

式中：hf为沿程水头损失(m)；L为管长(m)；f、m、b为与管材有关的参数。

管道局部水头损失 hj??v2

2g式中：hj为局部水头损失(m)；?为局部损失系数；g为重力加速度，取9.8m/s2。

（3）管道系统设计扬程

①管道系统最大和最小工作水头

在管道系统中，各给水栓(出水口)实行轮灌，因开启的出水口不同，管道系统工作水头在一定范围内变动，这一个范围的上、下界，就是管道系统最大、最小工作水头。为了确定管道系统的最大和最小工作水头，应选择两个参考点，设参考点2和参考1分别为产生最大和最小工作水头的出水口，其位置应视管道水头损失和地形而定，在平原井区参考点1和参考点2分别为距水源最近和最远的出水口。

H max=Z2－Z0+△Z2+∑h2 H min=Z1－Z0+△Z1+∑h1

式中：Hmax、Hmin为管道系统最大和最小工作水头(m)；Z0为管道系统进口高程(m)；Z1、Z2为分别为参考点1和2的地面高程(m)；△Z1、△Z2分别为参考点1和2出水口中心线与地面高差(m)，出水口中心线高程应为所控制的田间最高地面高程加0.15m；∑h1、∑h2分别为管道系统进口(管道系统与泵管连接处)至参考点1和2的水头损失(m)，水头损失包括管道沿程和局部水头损失以及出水口局部水头损失。

②管道系统设计工作水头

H 0= （H max +H min）/ 2

③管道系统设计扬程

H p= H 0 +Z0 －Z d +∑h0

式中：Hp为灌溉系统设计扬程(m)；Z d为机井动水位；∑h0为水泵吸水管沿程和局部水头损失之和(m)。

（4）水泵选型与配套

选用水泵的流量应满足灌溉设计流量的要求，且不大于根据抽水试验确定的机井出水量，扬程应根据灌溉系统设计扬程合理选定，在灌溉系统设计流量下，应分别校核在管道系统最大工作水头和最小工作水头下，水泵的工作点是否在高效区，若偏离过大应重新选泵或调整管道系统设计。井用潜水泵的配套泵管，在经济上合理的情况下可增大一级管径，但不应影响水泵的安装和检修。

（5）管道系统工作压力校核

管道系统各管段的设计工作压力，应为正常运行情况下最大工作压力的1.4倍。正常运行情况下，管道工作压力不得为负值。 26、改进的地面灌溉技术有哪几种？

改进地面灌水技术包括采用先进的平地技术和地面灌水技术，改进沟畦灌规格和技术要素等。 （1）平整土地

局部平整土地的目的就是要消除一些不利耕作和灌溉的坑穴、废沟、废堤和个别面积较小的高地或低地，使耕地基本满足一般的耕作和灌水要求，以利于保水、保土、保肥，为农业高产稳产创造条件。

（2）沟、畦灌节水技术

①小畦灌：小畦灌溉的特点是水流流程短，灌水均匀，只要管理好，可显著减少深层渗漏，提高灌水均匀度和田间水利用率，减少灌水定额，达到节水和增产的目的。

推广小畦灌溉由于畦块面积小，可以做到小平大不平对整个田块平整度要求不高，只要保证小畦块内平整就行了，这样既减少了大面积平地的土方工程量，又节约了平地用工量。由于小畦内地平，灌水均匀度可达80%以上，比一般畦灌可节水40%左右，增产10%~15%。

②长畦分段灌：长畦分段灌又称为长畦短灌，是我国北方一些渠、井灌区群众在长期的灌水实践中摸索出的一种省水灌溉技术。 长畦分段灌溉可以达到小畦灌溉同样的节水效果，而且减少了田间渠道，节约了耕地，也便于农业机械化耕作。长畦分段灌与传统畦灌方法相比，具有明显的节水、节能、灌水均匀、灌溉效率高、投资小、效益大等优点，灌水定额一般为525m3/hm2左右，节水30%~50%，灌溉周期可缩短1/3以上，田间水利用率可达80%以上，不足之处就是灌溉过程相对较麻烦。

③水平畦灌：水平畦灌是一种在短时间内供水给大块水平畦田的地面灌水方法。是一种先进的节水灌溉技术。水经过进水口流入水平畦田时，先使灌水在短时间内布满整个畦田，形成畦面水层，然后再缓慢入渗。由于水流在短时间内迅速布满整个畦田，深层渗漏损失小，也不易产生地表径流。对入渗率较低的土壤，灌水均匀度可达90%以上。水平畦灌对土地平整要求较高，因此，推广水平畦灌技术离不开现代化的土地平整技术。

④细流沟灌：细流沟灌与一般沟灌的沟规格相同，所不同的是，在灌水时，每条沟引入的流量较小，一般为0.1~0.5l/s，沟内水深不超过沟深的一半，沟内没有蓄水阶段，水在流动过程中全部渗入土壤。其优点是灌水均匀，节水保肥，不破坏土壤团粒结构。由于水在流动中，主要借助于毛管作用浸润土壤，减少了对土壤结构的破坏；由于水量小，流速慢，渗吸时间长，所以渗得深，保墒时间长，降低地面蒸发量。比传统沟灌可减少蒸发损失2/3~3/4。这种方法适用于地面坡度大、透水性中等的农田。 8

⑤隔沟灌溉：隔沟灌也是沟灌的一种节水形式，灌水时一条沟灌水，一条沟不灌水，即隔沟灌水。该方法具有灌水量小，灌水定额仅225~300m3/hm2，可减轻灌后遇雨对作物的不利影响，适用于缺水地区或适宜采用小定额灌溉的作物生长阶段，如棉花的幼苗期等。

为了改进沟、畦灌水技术质量，提高节水效果，不仅要选用适宜的节水灌溉方法，更重要的是应根据当地条件合理地确定灌水技术要素。灌水技术要素间的优化组合是保证灌水质量的必要条件。然而，各灌水技术要素又受土壤特性、地面平整程度和作物种植情况等因素的影响，在确定时应因地制宜，灵活调整。

27、膜上灌的节水增产机理是什么？

膜上灌是可控的局部灌溉，施水面积仅占灌溉面积的2%左右，且输水速度快，靠主孔和附加孔调整首尾人渗量，灌水均匀度高。灌溉水集中于膜下土壤中，从而大大减少了棵间的无效蒸发。在麦棉套种区，在麦棉共生的40~50天内，小麦生长旺盛，叶面积蒸腾量大，而棉花正处幼苗阶段。适时适量灌水对小麦抽穗灌浆和棉花幼苗生长均有良好作用。利用棉田膜上输水灌溉，一方面水从放苗孔入渗浸润棉苗，另一方面，水从膜侧过水灌溉麦田，起到一水两用效果。

膜上灌水技术，不仅具有节水保水作用，而且具有明显的增温保温作用。根据灌水前后对地温的观测，膜上灌23天积温比膜侧沟灌积温高5.2℃，平均每天高0.23℃。膜上灌水对地膜热效应明显提高。原因是膜上灌土壤水分集中于膜下，增大了膜下土壤的热容量，所以，地温高而稳定。

由于地膜覆盖棉花利用膜上灌一水，具有提高地温、节水保墒、防风的作用，增产效果明显。膜上灌较沟灌棉花株高增加3.2cm，叶片多2.4片，果枝多2.4个，蕾数多4.4个，平均增产可达50%。

28、膜上灌的灌水形式有哪些？

膜上灌的灌水形式主要有以下四种。

①膜畦膜上灌：是在畦田覆膜种植作物。灌水时将水引入畦内，水在膜上流动并由放苗孔和膜缝渗入土中。按筑埂方法可分为培埂膜畦膜上灌和膜孔膜畦灌。

培埂膜畦灌：利用打埂器的铺膜机，在铺膜的同时在膜侧筑成20cm高的土埂。膜畦宽一般为70~90cm。膜两侧各有10cm左右宽的渗水带。这种膜上灌由于两侧有土埂，膜上水流不会溢出膜畦，且膜两侧的渗水带可以补充供水不足的问题，入膜流量可加大到5l/s左右。

膜孔膜畦灌：这种膜上灌是在培埂膜畦膜上灌的基础上改进的。由专门的铺膜机完成铺膜，将膜宽70cm的农膜铺成梯形，两侧翘起5cm埋入土埂中，畦宽只有40cm。灌水时，水通过放苗孔和增设孔渗入土壤，人膜流量为1~2l/s，此种形式灌水均匀度高，节水效果好。

②膜沟灌：膜孔沟灌和膜缝沟灌适合于瓜菜作物灌溉。分为膜缝沟灌和膜孔沟灌。

膜缝沟灌：此种形式为膜孔灌的改进型。它是将膜铺在沟坡上，在沟底两膜相会处预留2~4cm的缝隙，水流通过缝隙渗入土中。 膜孔沟灌：此法是先将土地整成沟垄相间的地块，再在沟底和沟坡上铺膜，作物种在沟坡或垄背上。沟的规格因作物而异，灌水时，水流通过沟中地膜孔渗入土中，再通过毛细作用浸润作物根区。孔距、孔径因土质和作物灌水量而定。

③细流膜上灌：它是在普通地膜种植下，利用第一次灌水前追肥之机，用专门机械将作物行间的地膜划开一条膜缝，再压成一个U形小沟，灌水时，将水放人U形小沟内进行灌溉，类似膜缝沟灌，但进沟流量很少，约为0.5l/s，该法适合于1%以上的大坡度地区。

④格田膜上灌：是将土地平整成网格形式的畦田，畦埂成三角形，高15~20cm，每块畦田可由零点几公顷到数公顷。畦田内要求平整。然后铺膜灌溉。此法适合于稻田膜上灌。

29、波涌灌的田间灌水方法有哪两种？其主要技术要素有哪些？ 波涌灌溉，是对地面沟、畦灌的发展，又称涌流灌溉或间歇灌溉。 （1）波涌灌溉法的田间灌水方式

波涌灌溉法的田间灌水方式有定时段变流程法和定流程变时段法两种。目前多采用定时段变流程法，即指在灌水的全过程中，每个灌水周期(一个供水时间和一个停水时间构成一个灌水周期)的放水流量和放水时间一定，而水流推进长度则不相同。这种方式对灌水沟(畦)长度小于400m的情况很有效，需要的自动控制装置比较简单、操作方便，而且在灌水过程中也很容易控制。对灌水沟(畦)长度大于400m的情况，采用定流程变时段法灌水效果更佳。这种灌水方式每个灌水周期的水流新增推进长度和放水流量相同，而放水时间不相等。但是，这种灌水方式不易控制，劳动强度大，灌水设备也相对复杂。对于土壤透水性能较强的情况，可以采用增量法，即以调整控制灌水流量来达到较高灌水质量的一种涌流灌水方式。

（2）波涌灌技术要素

①流量：确定波涌灌适宜流量较好的方法是在应用中观察波涌灌的运行情况，当水流推进速度太慢，灌水效率不高时，可以通过减少同时供水的每一组沟(畦)的数量来增加入沟(畦)流量。如果发现有尾水存在时，就采用减少流量的方法。流量的上限应使灌水沟(畦)首不发生冲刷，不漫顶。对于沟灌，长度不小于80m，入沟流量以0.6~0.8 l/s为宜，对于畦灌，畦长小于80m时，单宽流量为2~3 l/s。

②供水时间：确定供水时间的方法是根据已有试验资料来确定，由连续沟(畦)灌所需时间来估算。

在波涌灌实际运作中，为了保证灌水均匀，提高灌水效率，每一灌水周期的供水时间可根据情况适当调整，以达到最佳灌水效果。

第3章 节水灌溉技术

上一期对应教材第3章的3.1~3.4节，本期对应教材的3.5~3.9节，主要内容为喷灌、微灌、水稻节水灌溉以及雨水集蓄灌溉工程。 30、何谓喷灌？与其他灌水方式相比，喷灌有何优缺点？

喷灌是利用压力管道输水，经喷头将水喷射到空中，形成细小的水滴，象降雨一样均匀地洒落在地面，湿润土壤并满足作物需水要求的一种灌溉方式。

与传统的地面灌水方法相比，喷灌具有明显的优点：节约用水、增加农作物产量、提高农作物品质、省工省地、适应性强，而且有利于实现灌水机械化和自动化，还可结合喷灌进行喷肥、喷药、防干热风、防霜冻等。

喷灌也有一些缺点，如初期投资大、能源消耗大、运行维修费较高。此外，喷灌受风影响大，风速大于3级时不宜采用。但随着生产发展和国民经济建设的需要，以及喷灌技术和设备的改进与提高，喷灌将会得到稳定的发展。 31、喷灌系统由哪几部分组成？系统主要类型有哪些？ （1）喷灌系统的组成

喷灌系统是由水源取水并输送、分配到田间进行喷洒灌溉的水利工程设施，按其设备组成可分为管道式和机组式两大类。一个完整的管道式喷灌系统一般应包括水源、机泵、压力管道和田间喷灌设备。

水源：喷灌水源要符合灌溉水质要求，除高含沙水及一些劣质水质外，河流、渠道、库塘和井泉等都可作为喷灌水源。 机泵：喷灌系统常采用离心泵、潜水泵、深井泵等作为提水加压工具，

其配备的动力可由电动机、柴油机、汽油机等，其配套功率根据水泵要求确定。

压力管道：喷灌使用有压水，一般采用压力管道进行输配水。喷灌管道一般分为干管、支管两级，干管起输配水作用，支管是工作管

9

道。

田间喷灌设备：包括喷头、竖管、支架等，喷头是喷灌专用设备，竖管是连接支管和喷头的专用管道，其高度要满足作物生长需要，支架主要用于支撑竖管、减少竖管及喷头的震动。

（2）喷灌系统的分类

按照管道可移动程度喷灌系统分为固定式、半固定式和移动式。

①固定式喷灌 其干支管全部固定不动，其田间喷灌设备固定或移动。这种方式运行管理方便，工作效率高，易于保证喷灌质量，但系统所需管材量大、投资高，目前多用于经济作物灌溉及所需灌溉次数频繁、劳动力价值高的地区。对地形复杂的丘陵地区，管道移动不便，故多采用固定式喷灌。

②半固定式喷灌 干管固定，支管及喷头移动的系统称为半固定式。当支管在一个位置喷洒完毕，就移动到下一个灌水位置。因此整个系统可以减少支管及喷头数量，设备费用减少，但相应增加了劳动强度及运行管理的难度。

③移动式喷灌 移动式喷灌系统分为移动管道式喷灌系统和喷灌机组。移动管道式喷灌系统除水源、机泵外，其余的各级管道和喷头等均能移动，这样一套管道及喷洒设备可在不同地块上轮流使用，从而提高了管道及喷洒设备的利用率，降低了系统投资，但拆装管道及设备的劳动强度大、工作条件差。机组式喷灌系统以喷灌机为主要设备构成。喷灌机组具有集成度高、配套完整、机动性好、设备利用率高和生产效率高等优点，在农业机械化程度高的地区适宜采用。 32、喷灌的主要技术参数有哪些？如何计算？

喷灌技术参数主要有喷灌强度、喷灌均匀度和水滴打击强度几项指标，是衡量喷灌灌水质量的指标和设计喷灌系统的重要依据。 ①喷灌强度

喷灌强度?是指单位时间内喷洒在单位面积上的水量，也就是单位时间内喷洒在灌溉面积上的水深，单位一般用mm/h或mm/min表示。

对于喷洒水量分布不均匀性，一般用点喷灌强度?i、平均喷灌强度?和设计喷灌强度?s三种概念来表示。点喷灌强度?i指单位时间内喷洒在某一点的水深。平均喷灌强度?指喷洒范围内各点喷灌强度的平均值。设计喷灌强度?s是指在设计情况下可能出现的最大喷灌强度，一般采用设计喷灌强度评价喷头的水力性能，可按下式进行计算。

q?1000q? ?s?1000 ?2A?R式中：?s为单喷头全圆喷洒时的设计喷灌强度（mm/h）；q为喷头流量（m3/h）；?为喷洒水的有效利用系数，取决于水滴在空气中的蒸发和飘移损失，一般为0.8~0.95；A为全圆转动时一个喷头的湿润面积（m2），为准确起见，可用有效湿润面积Ae代替上式中的A值。；

R为喷头射程（m）。

②喷灌均匀度

喷灌均匀度是指喷灌面积上水量分布的均匀程度，它是衡量喷灌质量的重要指标之一，直接影响到喷灌农作物的增产幅度。在喷灌系统中，喷灌均匀度是指喷头组合的均匀度，与喷头结构、工作压力、组合间距、风向、风速等因素有关。常用均匀系数和水量分布图来表示。下面仅对均匀系数进行介绍。

计算均匀系数的公式有很多，我国的国家标准《喷灌工程技术规范》中规定采用克里斯琴森（Christiansen）系数。

?h Cu?1?

h式中：Cu为均匀系数，%；h为喷洒面积上各测点平均喷洒水深，mm；?h为喷洒水深平均偏差，mm。

③水滴打击强度

水滴打击强度是指在单位时间内、单位受水面积所获得的水滴撞击能量。它与水滴大小、降落速度和密集程度有关。实践中一般用水滴直径或雾化指标来间接反映水滴打击强度。

水滴直径是指落在地面或作物叶面上的水滴的直径（mm）。若水滴直径大，则容易破坏土壤表层的团粒结构，并造成板结，甚至会打伤幼苗；水滴直径小，则耗能多，射程降低，在空中受风影响大，容易蒸发或飘移。因此要根据灌溉作物、土壤性质确定水滴直径的适宜值。

雾化指标?d是用喷头工作压力和主喷嘴直径的比值来表示的，计算公式： ??1000H ，式中：H为喷头工作压力，m；d为喷

dd嘴直径，mm。

33、喷灌系统管网布置形式有哪些？喷头组合形式有哪几种？

骨干管道的布置形式有树枝状、环状和鱼骨状布置三种。树枝状布置线路总长度短，水力计算简单，适于土地分散、地形起伏地区；环状布置多用于给水工程，鱼骨状布置适用于山丘区脊梁地形。田间管网布置形式主要有丰字形布置和梳齿型布置两种。田间管网布置应综合考虑地形地块、作物种植、风向风速、水源位置等因素。

喷头的喷洒方式有全圆喷洒、扇形喷洒两种。喷头的组合形式一般用四个相邻喷头在平面位置上的组合图形表示，其基本布置形式有6种，分别为圆形喷洒正方形组合、圆形喷洒矩形组合、扇形喷洒矩形组合、圆形喷洒正三角形组合、圆形喷洒等腰三角形组合、扇形喷洒等腰三角形组合。

34、如何拟定喷灌系统的工作制度？

喷灌工作制度包括喷头在工作点上的喷洒时间、喷头日喷洒工作点数、每次同时喷洒的喷头数及轮灌方案。 喷头在工作点上的喷洒时间与设计灌水定额、喷头流量和喷头组合间距有关，可按下列公式求得 t = abm/1000q

式中：t为喷头在喷洒点上的工作时间，h；a、b分别为喷头及支管间距，m；m为设计灌水定额，mm；q为喷头流量，m3/s。

每日可喷洒的工作点数n可由每日喷洒的作业时间确定，即 n = tr / ( t + tg )

式中：tr为每日喷洒作业时间，对于固定式管道喷灌系统不宜小于12小时，半固定式管道喷灌系统不宜小于10小时，移动管道式和喷灌机组式喷灌系统不宜小于8小时，行喷式喷灌系统不宜小于6小时；tg为喷灌设备拆装及移动时间，有备用支管时取0。

每次同时工作的喷头数np为

np = N / ( n?T ) 10

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