[农业节水灌溉规划及措施简介] 节水灌溉的措施

　　摘要：我国是一个水资源相对贫乏的国度，随着工农业的发展，用水问题越来越严重，发展节水灌溉显得尤为重要。农业节水技术，经过近年来的发展已经取得了不少的成果，并得到广泛应用。要建立一个性能良好的节水灌区，必须对灌区的地理条件、水文状况进行全面复核，统筹规划，保证当地的持续发展；农业节水灌溉落实到具体的建设，则需要根据各个地区不同的地理水文状况采取不同的技术措施，因地制宜，以达到最大程度节水的目的。
　　关键词：水资源；农业节水技术；可持续发展；节水灌溉规划；节水灌溉措施；
　　中图分类号：S275 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-06-0187-2
　　0 前言
　　我国是一个水资源相当匮乏的国度，单位面积耕地占有量为世界平均值的3/4，而人均水资源占有量仅为世界平均值的1/4，被联合国列为世界13个贫水国之一。进入20世纪90年代以来，国内干旱形势日趋恶化，全国年均受旱面积达2700万，每年因旱灾造成的粮食减产达到700亿kg。加上我国水资源时空分布极其不均匀，水质恶化情势日趋严峻，我国的水资源可利用性存在很大的问题。根据国家统计局资料显示，2011年我国农业用水量占社会总用水量的62.4%，而工业用水仅占总用水量的23.3%。农业节水空间巨大，而灌溉又是农业用水的大户，因此，发展农业节水灌溉技术成为当务之急。
　　1 节水灌溉技术简介
　　从技术层面分析，农业节水灌溉技术科分为工程节水技术、农艺节水技术、管理节水技术。其中，工程节水技术包括水源输配水技术和田间工程节水技术；农艺节水技术包括改土保墒、耕作节水等措施。
　　1.1工程节水技术
　　1.1.1 水源与输配水节水技术 地面水地下水联合控制运用与调控；优化配水；渠道防渗。
　　1.1.2 田间节水技术 激光平地及水平灌溉技术；喷灌技术；微灌技术；覆膜灌技术。
　　1.2 农艺节水技术
　　1.2.1 农作物生理用水 非充分灌溉制度；节水灌溉制度。
　　1.2.2 耕作节水 免耕；保水剂、抗旱剂、抗蒸腾剂；套种。
　　1.2.3 改土保墒 秋浇。
　　1.3 管理节水技术
　　渠道量水技术；农民参与用水管理；水、盐农业；生态监测网。
　　2 农业节水灌溉规划
　　2.1 灌区水资源总量分析
　　一个灌区是相当于一个小系统，系统内水资源以降水、天然河川径流、蒸发、下渗的形式循环往复，建立水量平衡关系，时段为T的各个量之间的关系为：
　　P-E-R=ΔS
　　其中，P为T时段内的灌区降水量，E为T时段内的灌区蒸发量，R为径流量，ΔS为T时段内的灌区蓄水变化量。各个变量目前在水文上已有许多成熟的方法进行估算或进行有关水文分析。确定各个量以及它们之间的关系，可以为设计规划灌区规模提供水文资料。
　　2.2 灌区蓄水情况分析
　　灌区内农业发展规划必须与区域（或流域）水资源的最佳配置方案相匹配，在农业方面应以长期稳定的持续发展为最终目标，按照规划年不同的土地利用和农业种植结构方案，规划者需要进行用水量需求分析，通过水土资源供需平衡及经济、社会、政治等综合分析后确定节水改造方案。方法为参考作物需水量计算实际灌溉用水量，其计算式为：
　　
　　2.3 灌区工程状况分析
　　灌区工程现状的调查分析和诊断，是制定科学合理的灌溉配套和节水改造规划的基本依据。应从灌区工程配套完善状况、灌溉工程设施运行情况及老化、灌区系统监测网完善情况、灌区管理现状等方面调查分析。
　　3 农业节水灌溉措施
　　农业节水灌溉规划是具体工程技术的准备阶段，农业节水灌溉落实到具体的建设，需要根据各个地区不同的地理水文状况采取不同的技术措施，因地制宜，将技术措施的功效发挥到最大程度，以达到最大程度节水的目的。下面依据农业节水灌溉综合技术体系，分别介绍几种具有代表性的节水灌溉措施。
　　3.1 渠道衬砌防渗
　　我国北方大型、中型灌区，渠系水利用系数最高的为0.55左右，低的仅为0.25—0.32，在损失的水量中，80%以上是沿工程渗漏损失，渗漏损失时渠系水利用系数不高的决定性因素。采用衬砌防渗技术，不仅可以大大减少渠道渗漏损失，同时还可以提高渠道扛冲能力，加大输水能力。因此，对渠道的防渗改造是灌溉节水的重点。
　　渠道防渗的方法有很多，按修建防渗层采用的材料可分为粘土类、灰土类、砌石砌砖类、混凝土类、沥青类、塑料类等。各方法防渗效果如下表所示：
　　3.2 喷灌
　　喷灌俗称人工降雨，是利用整套专门设备或自然落差加部分专门设备将水喷射到空中再分散成细小的水滴，然后形成类似下雨效果的一种灌溉方法。与传统地面灌溉相比，喷灌具有均匀、节地、省水以及调节田间小气候等优点。据各地反复试验研究，喷灌较传统地面灌溉相比，可节水30%—40%，增产15%—20%。伴随着当代农业的自动化和机械化的加强，喷灌技术被广泛采用。常用的喷灌技术分为全移动式、半固定式、固定式。设计灌水定额、灌水周期、喷灌强度和喷灌实践分别按照下面公式确定：
　　灌水定额：m=0.1γh(P1-P2)1/η,
　　其中，γ、h、P1、P2、η分别为土壤干容重、作物主要根系活动层深度、适宜土壤含水量上限、适宜土壤含水量下限、喷灌水利用系数。
　　喷灌周期：T=m/Wη，W为作物日均耗水量
　　喷灌强度：，CP为换算系数
　　喷灌时间：t=mF/1000Q，F为有效控制面积，Q为喷头喷水量
　　3.3 低压管道输水
　　低压管道输水是通过水泵（或利用天然水头）和管道系统直接将低压水引入田间进行灌溉的方法。以管道取代明渠输水是灌溉输水的新技术之一，在某种意义上，它代表了较小流量灌溉水输送方法的发展方向。管道输水的利用率可达95%—97%，一般可节水20%—30%，省地3%—5%，而且还兼具省工省时、适应性强的优点。同喷灌技术一样，低压管道可分为全移动式、半固定式、固定式三种。灌水定额、管灌系统设计流量、设计管径、管道水力损失、水泵扬程分别按下列公式计算：
　　灌水定额：m=1000γZ(P1-P2)，Z为土壤计划湿润层深度
　　设计流量：Q0=amA/(ηTt)，a、T、t分别为控制性的作物种植比例、一次灌溉延续时间、日工作时间
　　设计管径：，V为经济流速
　　管道水力损失：，
　　V、C、R、L、ζ分别为断面平均流速、谢才系数、水力半径、管道长度、局部水头损失系数。
　　水泵扬程：H=(Z2-Z1)+Δh+h损ΔZ，Z1、Z2、Δh、ΔZ分别为机井动水位高程、出水口地面高程、作物灌溉时田面水深、管路末端离出口地面差。
　　参考文献
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　　[2] 雒文生,宋星原,工程水文及水利计算.中国水利水电出版社,2010.
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　　[5] 马建琴，张振伟.农业水资源优化配置模糊集模型研究.黄河水利出社,2010.
　　[6] 冯广志.灌区节水改造规划.中国水利水电出版社,2004.
　　作者简介：王冠（1990-），女，汉族，湖北枣阳人，武汉大学水利水电学院港口海岸与治河工程系在读本科生；陈晨（1991-），男，汉族，江西宜春人，武汉大学水利水电学院港口海岸与治河工程系在读本科生。