节 水灌 溉节 水灌 溉
 基本涵义
节水灌溉作为一项革命性措施已经取得了广泛的共识。现将国内外先进的节水灌溉技术与设备分为：“喷灌技术与设备”、“微灌技术与设备”、“地面灌溉技术与设备”和“灌溉用水管理技术与设备”等四个部分，简单评述和介绍如下，仅供参考。
一、喷灌技术与设备
喷灌是一种机械化高效节水灌溉技术，具有节水、省劳、节地、增产、适应性强等特点，被世界各国广泛采用，喷灌面积不断增加。近6年来，美国喷灌面积增加了16.7%，目前喷灌面积已占灌溉总面积的50%；以色列喷灌面积占30%；1998年我国喷灌面积近2000万亩，占灌溉总面积的2.5%。
喷灌的主要形式及特点
 固定式喷灌系统
全部管道采用固定式，具有操作方便，运行费用低等优点，但设备利用率低，单位面积投资大。适用于灌水频繁，经济价值高的蔬菜、茶、果等经济作物以及经济发达或劳动力紧缺的地区。
 半固定式喷灌系统
仅干管采用固定式，支管和喷头移动使用，提高了设备利用率，减少了单位面积投资，在目前我国主要喷灌形式之一。
固定喷灌 半固定式喷灌
 移动式喷灌系统
全部管道移动使用，设备利用率高、单位面积投资低，但劳动强度大。
 轻小型喷灌机组
该机组机动灵活，投资少，对田块、地形及小规模农户经营适应性强，是目前我国喷灌的主要形式之一。
轻小型喷灌机组 |
移动式喷灌 |  大中型喷灌机
自动化程度高、单机控制面积大，适应于规模化经营，目前在东北、新疆等地得到了应用，其主要有平移式、滚移式和圆形3种。
 卷盘式喷灌机
因整体移动性好，自动化程度较高，已在我国部分省区得到应用。
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卷盘式喷灌机 |
大型圆形喷灌机 | 二、微灌技术与设备
微灌是一种现代化的精细高效节水灌溉技术，具有省水、节能、适应性强等特点，同时由于它灌水可兼施肥（药），还具有提高肥（药）效，促进作物优质高产的效果。1991年全世界微灌面积达2650万亩；目前以色列微灌面积已占灌溉总面积的70%；1995年美国微灌面积占灌溉面积4.3%；1998年我国微灌面积约200万亩，占灌溉总面积0.25%。
微灌在我国主要用于果树等经济作物、温室大棚、城市园林美化景观等，近年来在新疆棉花灌溉也有了较大面积的应用。
微灌的主要形式及特点
滴灌
通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器使水流成滴状进入土壤，并根据管网及灌水器的布设位置分为地表滴灌和地下滴灌。
地表滴灌
既常规滴灌，其管网及灌水器布设在地表或地表面以上，是目前最常用的微灌技术。
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温室滴灌 |
棉花滴灌 | 地下滴灌
其管网及灌水器布均埋在地下，具有减缓毛管和灌水器老化、方便田间作业、防止损坏和丢失等优点。特别适用于甘肃、新疆等高温、风大地区。其缺点是灌水器易堵塞且不易处理。
微喷
通过微喷头将水喷洒在枝叶上或树冠下地面的一种灌水方式，具有调节小气候作用和美化景观功能。喷洒形式主要有旋转式、折射式和脉冲式三种。
◎ 旋转式微喷：雾化适中，射程较远。
◎ 折射式微喷：雾化性能好，但射程近。
◎ 脉冲式微喷：利用脉冲原理间歇喷洒，抗堵塞性能好，雾化好。
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旋转式微喷 |
折射式微喷 |
常用的过滤装置与施肥装置
◎砂石过滤器：具有较好的净化能力，设备较贵、管理要求高。
◎网式过滤器：结构简单、价格便宜。
◎叠片式过滤器：过流能力大、结构简单、维护方便。
◎旋流式水砂分离器：最适宜去除粗颗粒泥沙。
◎旁通施肥罐：优点：结构、组装和操作简单、价格低廉；
缺点：肥料溶液浓度不恒定。
三、地面灌溉技术与设备
地面灌溉历史悠久，具有操作简单、运行费用低、维护保养方便等特点，是世界上最主要的灌溉方式。目前全世界地面灌溉面积占灌溉总面积的90%左右, 我国占95%以上。可以说：在今后相当长的时期内，地面灌溉仍将是我国农业灌溉的主要方式。
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渠道防渗技术 |
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输配水技术 |
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管道输水技术 |
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地面灌溉 |
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土地平整技术 |
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工程技术体系 |
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田间工程技术 |
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畦沟配水技术 |
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水平畦田灌溉技术 |
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地面灌溉新技术 |
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波涌灌溉技术 |
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水稻节水灌溉技术 |
渠道防渗技术
目前全国平均渠系水利用系数不到0.5，是灌溉用水损失的重要方面。渠道防渗作为一种常规节水技术，可减少渠系输水损失的70%～90%。
渠道防渗技术的关键是确定适宜的防渗材料和合理的断面结构形式。
防渗材料
我国常用的防渗材料有刚性材料、膜料和涂料，其中以刚性材料（尤其是混凝土）为主，目前正由单一材料向复合材料方向发展。
断面形式
渠道断面以梯形和U形为主要形式，并向水流性能好、便于机械化施工的U形、弧形坡脚梯形和弧形底梯形方向发展。
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U形断面 |
塑料薄膜防渗 |
管道输水技术
管道输水具有节水、节能、省地、输水速度快、供水及时、便于田间农机作业等优点，1998年全国管道输水灌溉面积已达7900万亩。
管道输水技术，据水源条件分为井灌区低压管道输水技术和渠灌区管道输水技术。
井灌区低压管道输
该管道输水系统由水源（机井）、输水管网和田间出水口三部分组成，目前已形成适合我国国情、相对成熟的技术体系。今后完善提高的重点是：管材管件产品的标准化、规格化、系列化以及田间闸管系统的配套应用。
渠灌区管道输水技
渠灌区管道输水系统具有流量大、系统层次多、水力条件复杂等特点，其推广应用在我国尚处于试点阶段，发展潜力很大。今后应把开发生产优质低价的大口径管材做为突破口，大力开展推广应用研究，形成集规划设计、管材管件选型、施工技术及运行管理为一体、成熟配套的技术体系。
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| 管道施工（井灌区） |
大口径管道施工（渠灌区） |
土地平整技术
改进地面灌溉的基础和关键是大规模提高土地平整精度。目前国内外广泛采用的土地平整技术有常规机械平地和激光平地两种。
常规机械平地技术
常规平地机械有推土机、铲运机和刮平机等，操作手只能根据目测来操纵机具升降和切削。受机具和人工控制精度的制约，平整精度在达到一定程度后无法继续提高。按标准偏差（Sd）衡量，我国机械平地精度通常为Sd=5~10cm。
 激光平地设备
激光平地技术激光平地设备由，①激光发射与接收装置，②自动控制装置，③平地铲，3部分组成。该设备把固定的激光平面作为平地控制面，根据地面起伏自动调节平地铲升降，平地精度可达到Sd≤2cm，而且操作简便。激光平地技术是目前世界上最先进的平地技术，在欧美、日本等国已得到广泛应用，我国正在开展引进设备的试验示范，推广前景广阔。
畦沟配水技术
畦沟配水技术是改善田间配水状况所采取的技术措施，可有效地减少田间毛渠占地及渗漏损失，减轻劳动轻度。经济实用的畦沟配水技术有田间闸管系统和虹吸管。
 田间闸管系统
田间闸管系统是可以移动的管道，管道上配置多个小闸门，通过调节闸门开度来控制进入畦沟的流量。管道上闸门配置间距可根据畦沟间距调整。该系统主要用于管道输水系统的配套，完成从管网出水口到畦沟入口的配水，同时也适用具有一定水头的明渠。目前在国内外应用的闸管系统有软、硬闸管系统两种。
 软闸管系统
软闸管采用塑料、 橡胶或帆布等材料制成。具有造价低、易于应用等优点，但使用寿命相对较短。
 硬闸管系统
硬闸管采用PVC管或铝管等，配有快速接头，可根据畦沟条件，在田间组装使用。与软闸管系统相比，使用寿命长，但造价相对较高。
 虹吸管
虹吸管为小型弯管，由塑料、金属或橡胶材料制成，其管径根据配水流量大小决定。运用真空作用从配水渠向畦沟直接引水，代替了在毛渠开口放水的传统方式。由于虹吸管可移动使用，造价很低。主要适用于沟灌。
地面灌溉新技术
水平畦田灌溉技术
此种灌溉技术已在美国得到了广泛应用。它是在激光平地的基础上，采用较大入畦流量，使水快速、均匀地分布整个畦田的一种灌溉方式。具有灌水快、省工、深层渗漏小等优点，田间灌水效率可达80％。
 波涌灌溉技术
此种灌溉技术的特点是：在整个灌水过程中，采用间歇方式向畦沟供水，可有效地降低土壤入渗，提高灌水均匀度，田间灌水效率可达80％。同时利用波涌自动控制阀还可实现地面灌溉的自动化。波涌灌溉技术在砂性土壤沟灌时节水效果最为明显。
 水稻节水灌溉技术
水稻浅、湿、晒灌溉技术是我国首创的具有明显节水增产的节水灌溉技术，目前前已在我国南方部分省区得到大面积推广应用。推广应用结果表明：该项技术能有效地调节土壤水、肥、气、热的关系，比传统的淹灌方式节水20%以上，增产10%左右。
井灌井排的理想井型------辐射井
北方灌区采用井渠结合，以渠补源，是合理利用地下水，实现灌区水资源高效利用的有效途径，而且可以达到调控地下水位，调蓄天然降雨，达到综合治理旱、涝、碱的目的。辐射井是开采浅层地下水，实现井渠结合的理想井型。
辐射井由一口大直径的竖井和自竖井内任意高程和任意方向打进的多层、数根水平向的集水管组成。集水管平行于含水层，不受含水层厚度的限制，采集地下水的范围广，单井出水量大，调控能力强，单井出水量为管井的5-8倍。
四、灌溉用水管理技术与设备
现代化的灌溉用水管理是实现农业高效用水的重要措施之一，它可实现灌溉水资源的合理配置和灌溉系统的优化调度，达到节水增产目的，使有限的水资源获得最大的效益。目前世界范围内发展灌溉事业的重心已由灌溉工程建设转移到加强灌溉工程管理上，灌溉水管理的作用越来越受到重视，我国急需加快灌溉用水管理技术与设备的研究开发和推广应用。?
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管理模式 |
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管理体制 |
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配水政策 |
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水价政策 |
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流域管理 |
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灌溉用水管理体系 |
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管理层次 |
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灌区管理 |
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田间管理 |
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监测系统 |
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管理技术 |
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控制系统 |
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信息系统 | 管理体制
表1 灌溉用水管理模式与政策
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管理体制 |
主要内容 |
发展方向 |
| 管理模式 |
①公有管理
②集体管理
③私人管理 |
①建立经济自立灌区
②组建供水公司
③成立用水协会
管理向多样化和用户参
与管理方向发展。 |
| 配水政策 |
①供大于求时，按需供水
②供小于求时，按面积、
效益或按用水优先权配水 |
按效益或按用水优先权配水 |
| 水费政策 |
依据供水成本，
①按用水量收费；
②按灌溉面积收费；
③按基本水费加灌溉水费。 |
采用限量按成本价供水，超
量部分加价收费 | 管理层次
表2 不同层次灌溉用水管理方式与目标
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管理层次 |
基本方式 |
目 标 |
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流域 |
将流域内灌溉用水作为一个整体，综合考虑上、中、下游的资源、环境、经济、社会和技术等因素，优化作为种植结构，充分利用降水，实现地表水和地下水统一调度 |
流域内灌溉用水获得最大的经济效益和社会效益 |
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灌区 |
将灌区内输配水系统作为一个整体考虑，使灌区内渠道上下游用水户之间水量分配合理化，最大限度地减少水在输配过程中的损失和弃水 |
灌区内灌溉用水获得最大的经济效益 |
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田间 |
根据农田土壤墒情、作物需水量及可供水量，采用适时预报技术，制定合理的灌溉制度 |
提高田间灌溉水利用率及作物生产率 |
管理技术
灌溉用水管理技术是灌溉工程现代化管理的核心，不同层次的管理都需要有监测、通讯、自动控制、计算机、系统工程、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）等现代技术的支持，以实现信息采集－处理－决策－反馈－监控的一体化。
 监测系统：包括对气象、土壤墒情、渠系水位与流量、地下水位以及作物生长状况的监测
 控制系统：通过在闸门等渠系建筑物上安装控制设备，对灌溉系统进行部分或全部运行操作，基本控制方式有四种：
 就地人工控制：由管水员完成节制闸门和分水口闸门等建筑物的运行操作。
就地自动控制：由现场安装的自动控制设备完成节制闸门和分水口闸门等建筑物的运行操作。
中心监控系统：由灌溉调度中心通过遥控终端（RTU）对灌溉系统的运行进行监测和遥控。
综合控制：综合应用上述两种或三种控制方式，以增强管理系统的灵活性和可靠性。
 信息系统：以计算机系统应用为基础，通过编制专用软件，分析气象、水文、土壤、作物状况等数据，制定科学的灌溉用水计划，并下达给用户。在灌溉过程中信息管理系统不但能及时统计用水计划的执行情况，还可以依据气象、水文等信息的变化及时调整灌溉用水计划。
s/tri01.gif" NOSAVE HEIGHT=14 WIDTH=14> 就地人工控制：由管水员完成节制闸门和分水口闸门等建筑物的运行操作。
就地自动控制：由现场安装的自动控制设备完成节制闸门和分水口闸门等建筑物的运行操作。
中心监控系统：由灌溉调度中心通过遥控终端（RTU）对灌溉系统的运行进行监测和遥控。
综合控制：综合应用上述两种或三种控制方式，以增强管理系统的灵活性和可靠性。
信息系统：以计算机系统应用为基础，通过编制专用软件，分析气象、水文、土壤、作物状况等数据，制定科学的灌溉用水计划，并下达给用户。在灌溉过程中信息管理系统不但能及时统计用水计划的执行情况，还可以依据气象、水文等信息的变化及时调整灌溉用水计划。
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