负水头灌溉原理与装置_邹朝望

第23卷第11期2007年11月农业工程学报

T ra nsactio ns o f the CS AE V o l.23　N o.11N ov.　2007

负水头灌溉原理与装置

邹朝望1,2,薛绪掌1※,张仁铎3,耿　伟1,李　邵1,陈　菲1

(1.国家农业信息化工程技术研究中心,北京100097;　2.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072;

3.中山大学环境科学与工程学院,广州510275)

摘　要:该文提出了一种新型的负水头灌溉技术,由负水头控制装置、集气装置和供水器3部分组成,系统介绍了目前负水头灌溉技术研究进展,阐述了负水头灌溉技术原理。结合原理结构图和实物图阐述了负水头关键技术的研究情况、工作原理及其作用。该系统利用简易水头控制装置和集气装置通过盘式供水器将灌溉水输送到作物根层。该研究以期建立负水头灌溉技术基本构架,为负水头灌溉系统的深入研究和推广奠定基础。关键词:负水头灌溉技术;集气装置;供水器

中图分类号:S275 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2007)11-0017-06邹朝望,薛绪掌,张仁铎,等.负水头灌溉原理与装置[J ].农业工程学报,2007,23(11):17-22.

Zo u Chao wa ng ,X ue Xu zhang ,Zha ng Renduo ,et al.Principle and equipm ent o f neg ativ e pressure ir rig ation [J].Tr ansac-tio ns o f the CSA E,2007,23(11):17-22.(in Chinese with Eng lish abstract)

收稿日期:2006-10-08　修订日期:2007-09-20

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50479064,50579079,50528910)

作者简介:邹朝望(1979-),男,湖北监利人,博士生,主要研究方向为地面水资源与地下水资源及环境。北京　国家农业信息化工程技术研究中心,100097。Em ail :zcw gh 0206@https://www.wendangku.net/doc/7f15993057.html,

※通讯作者:薛绪掌,研究员,主要研究方向为农业节水技术。北京2449信箱26分箱,100097。Email :x uex z @https://www.wendangku.net/doc/7f15993057.html,

0　引　言

随着国民经济的发展和人口的持续增加,中国水资源紧张局势逐年加剧,节水技术和设备的相关研究的重要性也随之加强。目前农业生产采用或推广的所有节水灌溉技术,如喷灌、微灌、滴灌、地下滴灌、分根区交替灌溉[1]

等,均是基于供水头压力为正水头的灌溉,部分土体在灌溉后达到水分饱和,导致土壤在一定范围内干湿交替。土壤含水率的过度波动会使植物遭受旱涝胁迫,增加病虫害的发生,并导致硝态氮被淋移出作物根区以外[2]。为了避免土壤水分的过度波动,需要通过检测植物生理参数[3,4]、土壤的水分参数[5]以及许多气象参数[6]来计算和预测合适的灌溉时间和灌溉量,但以上测定和计算方法很难掌握,从而影响了这些灌溉技术实际应用中的节水效果。

如何将土壤含水率控制在一定范围内一直是国内外学者研究的重点。国内外对控制土壤水分的方法曾进行了多种研究[7]。1908年Liv ingsto n 首先提出了负压灌溉[8]

,Richards(1942)和Read(1962)利用这一原理对自动灌水钵进行了研究[9,10],1982年Kato 利用负压原理

对多孔材料应用于亚表层土壤灌溉进行了理论上的探

索[11]。国内雷廷武等[12]进行了负压灌溉的可行性分析,采纳土壤物理中悬挂水柱法测定水分特征曲线的装置

进行负水头灌溉的理论分析。日本三菱化工集团于1996年[13]

推出了“负压灌溉器皿”,该系统可用于作物盆栽,并于1998年将“负压灌溉器皿”中多孔管改为多孔板[14]。由于这些研究都处于理论研究阶段及其本身的限制,到目前为止,尚未有负水头灌溉系统比较全面的研究报导以及生产应用中的探讨[15-21]。

通过将供水压控制为负水头进行灌溉,实现土壤含水率的精确和持续控制,即为负水头灌溉技术。当基于供水压力为负水头进行灌溉供水,土壤含水率呈非饱和状态,可抑制土表湿润导致的无效蒸发和地下渗漏导致的无效灌溉和养分流失;由于植物的生长发育与土壤含水率关系密切[22,23],通过负水头灌溉技术精确控制土壤含水率有显著提高作物生产力的潜力。由于负水头灌溉技术将土壤含水率直接控制在目标含水率,不需要进行灌溉时间和灌溉量决策,易于农民使用。特别是薄层土壤、沙土和黏土以及设施栽培中,负水头灌溉技术具有很大的应用潜力。

本文对负水头灌溉技术进行了系统研究,结合负水头灌溉系统结构图详细的介绍了负水头灌溉技术工作原理,并阐述了负水头灌溉关键技术部分的研究进展及其作用,探讨了负水头灌溉技术的研发过程和取得的阶段性成果、具体的安装过程及其安装过程中应该注意的问题。通过本文的分析和总结,以期建立负水头灌溉技术基本构架以及简易的负水头灌溉系统;对负水头灌溉技术的可行性进行初步探讨,为负水头灌溉系统的深入

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研究、理论分析和推广提供依据和奠定基础。1　负水头灌溉原理

负水头灌溉技术属于一种亚表层灌溉技术(Subsurface irriga tion )。它将供水器埋入土壤中,利用植物水分生理特性和土壤张力特性,实现植物对水分连续自动获取,改变间歇灌溉概念,变“灌”为“给”,变“断

续灌溉”为“连续给水”,变人给的“被动灌溉”为植物获取的“主动吸水”。与亚表层滴灌相比,负水头灌溉技术有其本身的技术特点:一是负水头灌溉技术对土壤水分是持续恒定控制,达到“精准”,最终得到“高效”,以负压给水下的土壤的非饱和运动替代现有灌溉土壤的重力水运动,减少土壤渗漏和蒸发损失,达到“节水”,与现有灌溉中的有压灌溉比较称为负压代替有压,达到“节能”,土壤含水率在作物生长期内始终控制在目标含水率,不需要进行灌溉时间和灌水量决策;二是负水头灌溉技术必须要有可密闭的与负水头控制装置配套的蓄水容器;三是负水头灌溉技术需要使用供水器,保障在一定的负水头范围内供水器透水不透气。图1为负水头灌溉系统原理示意图

。

图1　负水头灌溉系统原理示意图

Fig.1　Principle o f neg ativ e pressure irrig atio n sy stem

负水头灌溉系统装置是一个密封系统。它是由浮球装置和控压管组成的控压装置、集气罐和盘式供水器3部分组成,他们之间分别用管道进行密封连接。按照图1安装负水头灌溉系统,供水器竖直埋入预湿土壤作物根层。系统运行前,给供水器充满水,排除系统内空气。当土壤比较干燥时便从供水器中吸水,集气罐中水位开始下降,由于集气罐内真空度的增加,控压管中空气将通过管道进入集气罐弥补其真空度的变化,此时控压管中真空度增加,由于大气压差,灌溉水在大气压作用下通过导管从浮球装置中进入控压管,浮球装置起控制水位的作用,这样整个负水头灌溉系统就能正常地运行。

对整个系统进行能量分析,供水器中单位重量水所具有

的水势为

J 内=Δh

(1)供水器外单位重量水所具有的土水势为

J 外=J n

(2)

由非饱和土壤水流Da rcy 定律,水由供水器流入土

壤需满足

J

内>J n ,即Δh >J n 负水头灌溉时,Δh 、J n 均为负值,Δh 受爬升水柱垂直高度限制。在负水头灌溉系统中,供水器是土壤和灌溉系统的连接体,将水流划分为管道水流和土壤水流,是负水头灌溉系统的关键部位。在土壤吸力作用下,供水器内的水流入土壤,输水管内形成负压,在大气压作用下,水从水源被压入灌溉系统以补充流入土壤的水分,从而实现了负水头灌溉系统自动补给功能,不需任何动力能源。为了满足不同情况下的灌溉要求,可以将密封圆柱容器控压管倾斜一个角度,此时负水头值为

h =Δh sin θ(3)

在实际的灌溉过程中,可以根据作物不同生育阶段改变负水头值以此来调整不同土壤含水率,以满足适应

作物生长的土壤水分条件。

2　负水头灌溉关键技术

2.1　供水首部

供水首部是负水头灌溉系统的关键技术之一,即负水头灌溉系统的负压控制装置,设计的好坏直接影响整个灌溉系统的运行效果以及安装过程的难度。日本三菱化工集团推出了“负压灌溉器皿”,雷廷武[12]等进行了负压灌溉的可行性分析,所采用的负压控制方法为土壤物理中的悬挂水柱法,其原理如图2所示。

图2　悬挂水柱负压控制法Fig.2　A nega tiv e pr essur e co ntro l metho d o f ha ng ing wa ter column

从能量守恒的原理,干燥土壤存在一个土水势J 土,供水器内水势为J 水,当J 土=J 水时,系统达到平衡,不存在水分的流动。由于地表蒸发和植株蒸腾,J 土

增大,当J

土>J 水时,灌溉水通过导管从水容器中由供水器渗入土壤,其负压值为h =h 1-h 2。

18农业工程学报2007年　

此方法实际上就是土壤物理中测定低吸力段水分特征曲线所采用的悬挂水柱法。通过大量试验表明,此方法理论上可行,但在实践中存在几个问题:1)采用此方法进行灌溉时,需要一个低于灌溉层面的蓄水池,增加了工程难度和费用。2)随着压强的减小,空气在水中的溶解度降低;另外,温度的变化也影响水的溶解性。随着灌溉的进行,溶解的气体会从导管里面的水柱中逸出,气柱一旦形成而无法排出,整个灌溉系统将告失败。3)负水头灌溉系统在正常作业之前,需要给灌溉系统冲水,排出灌溉系统内存在的气体,这对灌溉系统的正常运行非常重要。对于一定面积的灌溉系统,利用此方法,气体出来的唯一渠道就是供水首部的导管,在实践中可知,在灌溉前从导管给灌溉系统冲水非常困难,其次,在灌溉过程中,由于微生物作用和水溶解性的减小,从水中溢出的气体无法通过导管排出,整个系统无法持续运行。

为了克服悬挂水柱法的缺陷,在负水头灌溉系统水头控制方法研究中,研究了毛管束负水头供水装置(专利号:ZL 200520132695.5),如图3所示。该装置具备控压和供水两个作用,它由毛管束和储水管组成,储水管兼有供水和集气功能,并用导管与土壤中的供水器相连。基于负压入渗的原理,由于土壤基质势的存在,土壤向供水管吸水,供水管作为水源,受到土壤张力作用,供水管开始走水,供水管内水量减少,水位下降,供水管内真空度增大,与外界气压平衡失调。外界气体会从控压管中的毛管束进入供水管中,使供水管里面的压强又回到初始状态。如此不断的循环,供水管中的水量越来越少,都被土壤吸收提供给植物生长消耗掉。毛管束的控压方程为[24]

p c =

4V cos θR

D T

(4)

式中　V ——液体与界面张力系数;θ

R ——液面与毛管壁的夹角;D T ——毛管内径。

通过改变毛管内径的大小和增加毛管的条数可以设定不同梯度的供水压力,完全可以满足不同植物生长所需的不同土壤水气条件。

毛管束负压控制系统对比倒吸法负压控制法,有其自身的优点,由于储水管兼有集气的功能,因此不会因为气体逸出和聚集导致灌溉系统失败,能实现对土壤持续精确的灌溉。但此方法不能根据作物各个生育阶段不同调整土壤含水率,即调整负压值;其次储水管水量有限,当作物耗水量较大时,需要频繁地向储水管中冲水排气,增加了工作量,减小了负水头灌溉的效果。毛管束负压控制方法可以应用到盆栽试验,当应用到温室等较

大面积作物栽培时,则遇到上述问题。

图3　毛管束负压控制系统

Fig.3　A neg ativ e pressure contr ol system

of capilla ry bundle

为了克服上述问题,制作了爬升水柱负压控制装置(专利号:ZL200520132691.7)。该装置由透明有机玻璃管、吸管和浮球装置连接密封组成,透明管通过导管与

集气罐连接,供水器埋在预湿土壤层,浮球装置则与灌溉水龙头相连。灌溉前关闭导水管上的阀门,给集气罐内充满水,关闭集气罐上阀门,同时打开导管上阀门,集气罐内灌溉水进入供水器并排出供水器气体,直到供水器中气体排完灌溉系统稳定。当作物耗水量增加,土壤含水率减小,供水器内灌溉水渗入土壤,集气罐内水位下降引起压强减小,透明管内空气进入集气罐,压强降低,由于压差作用,浮球装置内灌溉水在大气压作用下通过吸水管进入有透明管,系统开始持续灌溉,此时灌溉系统控制的负压值为浮球装置与透明管水面的垂直高差,而浮球装置连接在有压灌溉水龙头上则持续提供定水面的灌溉水。该负压装置解决了上述毛管束负压控制系统中存在的问题,能持续精确地提供作物灌溉水,保障了整个灌溉系统的正常运行。从其工作原理可知,根据不同作物不同生育阶段,调整透明管的倾斜角度,灌溉系统的负压值也随之改变,土壤含水率将因为负压改变产生变化,提供满足适宜作物生长的土壤水条件。在爬升水柱负压控制法中用到集气罐装置,集气罐在负水头灌溉系统中兼有灌溉前的充水和灌溉过程中收集气体与缓冲的作用,确保系统能正常运行。由于灌溉系统是通过供水器向土壤输送灌溉水,而供水器必须透水不透气且在灌溉前必须排出里面的气体并与土壤接触良好,而集气罐则起到灌溉前的充水排气作用。当水处于一定的真空条件下时,其溶解性随着真空度增大而减小,逸出的气体需要收集,否则系统将告失败。集气装置的使用解决了这个问题。集气装置附有水位观测器,可以观测到集气装置内水位的变化,当水位较低时,需要给集气装置充水排气。图4为负水头灌溉系统供水首部,该首部将爬升水柱负压控制装置和集气罐装置集为一体。

19

　第11期邹朝望等:负水头灌溉原理与装置

图4　负水头灌溉系统供水首部Fig .4

　W ater supply header o f nega tiv e pr essure ir rig atio n sy stem

2.2　供水器

目前,常用灌溉系统中的供水器有喷头、滴管、渗灌带以及渗灌管等,由于灌溉系统是在正水头下进行灌溉,水体有一定的流速,因此,水中的少许气体可以夹杂

在水体中排出。当进行负水头灌溉时,主要依靠土壤从供水器中吸水,灌溉系统中的水体流速非常慢,由于水的生化作用以及溶解度的减小而产生气体,用常用的供水器则不能很好的让水、气分离,则水体中的气体无法正常地从水体中分离而排出,导致了负水头灌溉系统无法正常运行。另外,在负水头灌溉系统中,灌溉水通过与土壤接触的供水器渗透到土壤中,供水器应满足透水不透气,为了提高灌溉效率,供水器应具有一定导水度以及最大供水面,否则负水头灌溉系统达不到灌溉要求。因此,供水器的质量决定了负水头灌溉系统的成败,是负水头灌溉系统中至关重要的部件。

Aderaldo Sliv a De Souza 等制作了陶土罐[15],即将陶土罐用管道连接密封,形成灌溉管网埋入土壤中,此灌溉方法为正水头灌溉,但可应用到负水头灌溉。其缺点主要为在负水头灌溉中,陶土罐渗透性较小,当作物需水量增加时,达不到供水要求;另外,当水质较差时,陶土罐容易堵塞,影响灌溉效果。

为使供水器中水、气分离,并易于水的生化作用和气体溶解度的降低而产生气体的分离和排出,以及满足一定导水度和耐久性。2006年,研制了一种负水头供水用陶瓷供水器,如图5所示。该供水器在灌溉的过程中能让供水盘内的气体在充水时和水在生化以及解溶过程中产生的气体便利地聚积到集气罐内。此供水器以多孔陶瓷为材料,根据用途做成圆盘形或圆弧形,内部水流通道为一空腔,空腔用导管与负水头灌溉系统装置连接。在申请的专利中(专利申请号:200620138718.8)提

供了两种负水头供水用陶瓷供水器,一种为中空圆盘式

供水盘,具有相同体积下的最大渗透面和稳定性,适用于负水头灌溉系统(专利申请号:200510123974.X),另一种为中空弧形陶瓷供水器,适用于串联式负水头供水盆栽试验装置(专利申请号:200520132696.X )。陶瓷盘式供水器、弧形供水器或其他形状结构供水器均能应用到负水头供水系统中。

图5　陶瓷盘式供水器示意图

Fig.5　Ske tch map o f disc ceramic wa ter supplier

当此类型供水器与先前申请的一种负水头控制装置(专利申请号:200520132691.7)连接,可应用到盆栽实验装置和家庭花卉养植。其优点为:可以根据植物自

身对水分需求的多少持续供水,最大限度地符合植物自身的水分调节机制。植物由于蒸腾作用而耗水时,体内的水分失去平衡,根系开始从土壤中吸取所需要的水分,土壤向控压装置吸水,当控压装置真空度增加,盛水容器里面的水因为压差将通过导管进入控压装置,水通过盆里的灌水器均匀湿润土壤,使土壤含水率保持在一个相对稳定的状态,不会因为出水的快慢造成土壤干湿交替,使植物处于一定时间的水分胁迫,为植物的生长营造良好的土壤水气条件。如果盛水容器水量充沛,则可长时间不需人为管理,当盛水容器中水分不足,只需往盛水容器中加水即可实现对所栽植物持续精确地灌溉。该装置成本低,技术简单易操作,且陶瓷盘式供水器不易破坏、使用寿命长。

3　负水头灌溉系统的安装及目前存在的问题

3.1　负水头灌溉系统的安装

目前为止,已经完成了负水头灌溉系统的基本架构设计。负水头灌溉系统安装主要包括灌溉用供水器与支管的连接、支管和干管的连接以及干管和供水首部的连接,整个系统应该保持密封不漏气,因此连接部位安装时应特别注意。

供水首部尽量安装在靠近灌溉水龙头附近,便于水龙头与灌溉系统连接。主干管安装应有一定坡度,靠近集气罐略高于另一端,其坡度在0～0.2%之间较适宜,便于系统中气体较顺利进入集气罐而避免较大坡降而引起的水头差。支管安装和主干管类似,应保持一定坡

20农业工程学报2007年　

降,其坡降值介于0～0.2%较适宜。

负水头灌溉系统中特别应该注意灌溉用供水器的安装。当供水盘与支管接上后,垂直放置在挖好的土槽内,将开挖的泥土回填在土槽内,与供水器接触良好压实,有利于供水器中水分向土壤入渗(图6)

。

图6　负水头灌溉用陶瓷供水器布置情况Fig.6　A rra ng ement plan o f disc ceramic wa ter

supplier in neg ativ e pressure irriga tio n

目前,负水头灌溉系统的安装示范工作的运行效果较好,综合其节水、节能、便于管理、有利于作物优质优长等因素,负水头灌溉系统具有较高应用价值。

3.2　目前存在的问题

负水头灌溉技术虽然得到了成功的运行,但毕竟是一个全新的灌水技术,不管从理论上还是实践中尚有一些需要研究解决的问题。存在的主要问题:

1)负水头灌溉系统灌溉前充水排气。负水头灌溉系统是在负压下工作,因此,系统运行前,必须将管网以及供水器里面充满水并排出里面的气体,在小温室里面采用边抽气边灌水方法进行研究,虽然达到了充水排气效果,但需要的时间较长,效果不是很理想,这也是目前需要解决的问题之一。

2)供水器的埋深。供水器的埋深主要决定于土壤性质、作物种类及耕作状况等。从土壤的性质来看,适宜的埋设深度应能使灌溉水借毛细管作用充分湿润土壤计划湿润层,而深层渗漏量减小。另外,供水器的埋深也要与作物的生理特性,尤其是作物根系对土壤水分及其影响下的整个土壤生态环境的要求相适应。这些技术参数尚需要大量的实验研究做支持。

3)支管间距和供水器间距。鉴于负水头灌溉技术的广阔应用前景和技术刚开始起步,必须发展这种灌溉技术,其前提是必须构建一套完整的理论体系和技术规范,包括不同作物以及不同土壤下支管之间的间距,供水器之间的间距等等,这需要大量的试验,从试验采集的数据分析、推导和总结,构建负水头灌溉系统理论框架以及详细的技术指导守则。

4)供水器的大小。供水器决定了灌水均匀度以及灌水质量的好坏,对于不同的作物和土壤供水器的间距、大小和布置都需要大量的试验验证和求知,而这些也是广大学者为负水头灌溉技术的应用和推广必须做的工作,必须从理论上推导和实践上验证,然后成为技术规范。

4　结　语

本文结合负水头灌溉系统结构图详细的介绍了负水头灌溉技术工作原理,阐述了负水头灌溉关键技术部分的研究进展及其作用、具体的安装过程及其安装过程中应该注意的问题。由于负水头灌溉技术是一种全新的灌溉技术,理论和技术还不够完善,尚需要大量的理论和实验研究,以建立一套完整的负水头灌溉技术理论体系和技术规范。

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Principle and equipment of negative pressure irrigation

Zou Chaowang1,2,Xue Xuzhang1※,Zhang Renduo3,Geng Wei1,Li Shao1,Chen Fei1

(1.N ational Engineering Research Center for International Technology in Agriculture,Beijing100089,China;

2.State K ey Laboratory of Water Res ources and Hy dropower Engineering Science of Wuhan University,Wuhan430072,China;

3.School of Env ironmental Science and Engineering,Zhongshan University,G uangzhou510275,China)

Abstract:Based o n principle of soil w ater dy namics,a new irrigation technique nam ely negativ e pressure irriga-tion was dev eloped.The nega tive pressure irrig atio n system w as com posed of nega tiv e pressure co ntrol device, g as collectio n dev ice a nd w ater supply discs.The principle and current sta tus o f negativ e pressure irrig atio n were introduced in this https://www.wendangku.net/doc/7f15993057.html, bined the principle co nstruction diag ram w ith physical diag ram of nega tiv e pressure irrig atio n sy stem,the key technolog y,w orking principle and function o f the neg ative pressure ir rig atio n sy stem w ere analy zed.With simple nega tiv e pressure control device a nd g as collection device,the irriga tion sy stem supplies irriga tion w ater to cro p ro ots through wa ter supply discs.Based o n a nalysis a nd summa ry in this paper, basic frame o f neg ative pressure irriga tion techniques is obtained.The researches provide basic g uidelines fo r further study and ex tension of negativ e pressure ir rig atio n technique.

Key words:negativ e pressure irrig atio n technique;gas collection devices;wa ter supply disc

22农业工程学报2007年　

玉米的需水规律及灌溉

玉米的需水规律及灌溉 摘要玉米是一种高产作物，而且水的生产效率比较高。玉米生长期与气候变化相适应，可以说与雨热同步，有利于玉米作物的生长。正因为如此有些地方往往忽视对玉米的适时适量灌溉，易造成减产，或有的地方盲目浇水造成水量浪费和损失。 关键词玉米；需水规律；灌溉 1 玉米需水规律 玉米整个生育期间，植株叶面蒸腾和棵间蒸发所消耗的降水、灌溉水和地下水的总量，称玉米田间耗水量，亦称需水量。玉米一生耗水总量，春玉米为每亩170m~400m ，夏玉米为124m~296m。每生产一个单位的干物质所消耗的水量称为蒸腾系数，一般在240~368之间，每生产１千克籽粒约耗水600kg。 1.1 玉米需水量的变化 １）不同生育阶段的需水量：苗期需水量较小。套种玉米的苗期一般处在５月下旬至６月中旬，是一年中土壤最为干旱的时期。玉米产量水平不同，苗期需水量不同。玉米苗期需水量和日需水强度随产量的提高而增加，但产量水平较高时，差距缩小。产量为296kg/亩时，需水量为77.2mm，占全生育期需水量的40.5％，日需水量为2.0mm；产量提高到448kg/亩时，需水量增加到88.9mm，占全生育期的31.9％，日需水量为2.3mm~2.5mm；产量提高到552kg/亩时，需水量增加到100.8mm，占全生育期的23.7％，日需水量为2.7mm~2.9mm；当产量提高到616kg/亩时，需水量增加到110.6mm，占全生育期的24.4％，日需水量为2.9mm。 穗期是玉米的需水临界期，也是灌溉的关键时期。夏玉米各生育阶段需水量以穗期最多，但不同产量水平地块差别较大，每亩产量由2 296kg提高到616kg 时，需水量由55.5mm增加到165.5mm，苗期低、中、高产田的需水量分别占全生育期的32.2％、36.7％和42.3％。其中，抽雄～抽丝期，尽管历时短暂，需水绝对量小，但日需水强度为一生之最大，低产、中产、高产田的日需水量分别为2.0mm~2.5mm、3.0mm~4.8mm和6.1mm~8.6mm。在三个生育阶段中，需水量是最多的。 玉米开花散粉后，生殖生长旺盛，需水量较多，以后随着植株衰老，需水量逐渐减少。低产、中产、高产田花后的需水量分别占全生育期的27.4％、32.5％~37.4％和33.3％~34.0％，日需水量分别为1.2mm~1.9mm、1.9mm~5.5mm和3.2mm~5.8mm。在三个生育阶段中，需水量亦居中。生产上需注意后期灌溉，防止干旱减产。 ２）需水量的日变化：一天内玉米需水量的变化，主要受日照强度、温度高

高效节水灌溉工程实施方案

《高效节水灌溉工程实施方案》编写提纲 目次 1综合说明 2 项目区概况 3工程建设内容、标准和布局 4. 工程管理 5、施工组织设计 6、水土保持设计 7、环境保护设计 8、节能设计 9投资概算及筹资方案 10预期效益 11 附图 附加说明（包括总则）

1 综合说明 1.1 项目背景及依据 1.2 项目区现状 简述项目区农田水利工程现状，包括项目的位置等。 1.3 工程建设内容、标准及布局 简述工程建设的主要内容，工程设计方案，总工期。 1.4 工程管理 简述项目建设的组织形式和建后的管护机制。 1.5 建设费用及资金筹措方案 简要说明高效节水工程总投资，投资构成，筹资方案。 1.6 预期效益 简要说明高效节水工程建后预期产生的经济效益、社会和环境效益。 2 项目区概况 2.1 自然状况 2.1.1 地理位置及范围 2.1.2 水文气象 重点介绍项目区降雨、气温、蒸发、风向风速和日照等水文气象要素。 2.1.3 地形、地貌 2.1.4土壤及作物种植情况 重点介绍项目区的土壤土质、作物种类和种植间距。 2.1.5 水资源 重点介绍项目区现状水源状况。 2.2 社会经济状况 2.2.1 受益人口及劳动力状况 2.2.2 农业生产水平 2.2.3 地方财政和农民收入

2.2.4 水利科技服务体系现状 2.3 项目区水利设施现状 2.3.1 水源工程现状 水源工程包括水库（湖泊）、堰坝、山塘、河流等。 2.3.2 灌溉工程设施现状 说明项目区灌溉工程设施现状，应包括工程类型、规模、分布及完好程度等。 2.3.3 项目区现行小型农田水利工程管理体制与运行机制 说明项目区现行小型农田水利工程管理体制与运行机制。 2.4项目建设必要性和可行性 通过现状自然灾害、农业种植结构、经济发展等方面来说明目实施的必要性。 3 工程建设内容、标准和布局 3.1设计依据 设计依据主要包括： （1）规划的文本及相关的审批依据； （2）中央及省针对现行农田水利专项资金补助的有关文件； （3）相关的节水灌溉技术规范（根据项目类型选用相应规范）； ①《节水灌溉工程技术规范》GB/T 50363-2006；②《微灌工程技术规范》GB/T50485-2009；③《喷灌工程技术规范》GB/T 50085-2007；④《泵站设计规范》GB/T 50265-2010；⑤《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99等 3.2 高效节水灌溉工程设计标准 （1）灌溉设计保证率 喷灌、微灌各类作物采用85~95%，低压管道灌溉采用75%。 （2）灌溉水利用系数 低压管道区、喷灌区不应低于0.80；微喷灌区不应低于0.85；

农田水利建设中节水灌溉技术浅析

农田水利建设中节水灌溉技术浅析 发表时间：2018-11-07T10:58:40.333Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第17期作者：张彦伟[导读] 节水灌溉技术的类型具有多样化特征，但其最终的目的相同，就是全面优化农业生产效率，不断增加农民群众经济收入。河南省禹州市农田水利技术服务站河南禹州 461670 摘要：近年来，我国水资源供需矛盾日益激烈，而水资源在农业发展中起着十分重要的作用，农田水利建设对农村经济的发展十分重要。因此，要发展节水灌溉技术，加强农田水利建设，推动农业发展。关键词：农田水利建设；节水灌溉技术；浅析引言 节水灌溉技术的类型具有多样化特征，但其最终的目的相同，就是全面优化农业生产效率，不断增加农民群众经济收入。特别是在高效益节水型农业发展的社会背景下，通过对节水灌溉技术等现代化农业发展方式的运用，为节水型农业目标的实现提供了必要的保障。由此可见，深入研究并分析农田水利建设中的节水灌溉技术具有一定的现实意义。 1.节水灌溉技术在农田水利建设中的具体应用1.1管道输水技术的应用在现代农田水利建设的过程中，管道输水技术的应用相对普遍，较之于明渠输水技术，有效地减少水资源的蒸发量。在应用管道输水技术的时候，应遵循以下具体流程：借助管道连接所需灌溉区域和水源地。一般来讲，最常见的水源地就是灌溉区域的地下水、河流、水井与水库等等。严格检测水源地水质，且保证管道内部水资源不存在泥土亦或是杂质等。一旦发现有杂质存在于水源当中，应及时借助输水系统过滤器，完成过滤与沉淀的作业任务，而沉淀时间通常应控制在1-2天。水资源经过处理以后，应在管道输水系统配水管网的作用下完成分配，结合各区域农作物对水资源的实际需求量进行灌溉。而保护装置、输水管道以及配水设备是组成管道输水系统配水管网的主要部分，通过对管道输水技术的应用，不仅可以扩大灌溉的面积，同时也能够有效地节省灌溉的成本。 1.2设立高效节水灌溉先进项目高效节水灌溉先进项目对全面发展我国各地的农田水利建设起到良好的促进作用，在实际的开发建设中要注意保持高效节水灌溉的优点，严格把关数值和制作过程，使农田在区域上能保持紧密联系和相互影响，从而让农作物产量大幅提升、农民收入大幅增加，促进当地的经济效益和自然效益。设立高效节水灌溉先进项目主要有几个要求：一是需要在合适、合理的地方进行；二是要避免无法进行天然灌溉的地势崎岖、干旱的地区；三是要优先选择靠近经济发展较好、当地民众文化教育水平较高、对高效节水灌溉比较支持的地方；四是最好选择主要作物是经济作物的地区。优先选择这些地区主要是因为能有便利丰富的人力物力资源做支撑，有利于节水灌溉项目快速开展，加快当地经济的发展同时也能对周边地市有着良好的辐射效应。 1.3渠道防渗技术 防渗技术在农田水利建设过程中的影响，可以有效地发挥其水资源节约的作用，同时还可以控制地下水的水位，以免土壤发生盐碱化的问题，进一步优化土壤输水的能力。在渠道防渗技术应用的时候，经常使用的材料就是浆砌石块、混凝土与沥青等等。在实践方面，通常会以三面光渠道为主，使得水资源在渠道传输中的流失量减少，有效地增强水资源利用率。与此同时，将渠道防渗技术应用在农田水利建设的过程中，为不断强化渠道防渗的效果，可以将渠道设计为U型，进而科学控制水的流量，减少过水断面面积。根据实践应用结果显示，将渠道防渗技术引入到农田水利建设过程中，不仅可以确保灌溉效率达标，同样还能够节省60-85%水资源。 1.4微灌技术的运用 微灌是指根据作物生长需求，采用管道和设置于末级管路的灌水装置，以很小的流量，向作物根部周围土体均匀输送水及作物必需养分。微灌主要包括滴灌、喷雾和脉冲灌溉等形式。按所用设备的使用性能可将微灌分为常压微灌与重力微灌；按所用设备放置位置还能分成地下微灌与地上微灌。对微灌技术而言，其最大的特点是严格控制灌溉实际耗水量，其中的水量调控系统发挥着关键作用。微灌能十分便利的将水和养分灌溉到所有植物周围的土体，并将水应力控制在较低水平，以免植物生长造成影响。微灌根据作物生长要求进行适量和适时的灌溉，只对植物根须周围土体进行润湿，所以能最有效的避免水损失。而且微灌的灌水量相对较小，周期短，能有效地节约水资源。此外，微灌采用管网供水，在操作上较为方便，效率高，可实现自动控制，所需劳动量很少，而且微灌还属于局部灌溉，地表不会因灌溉局部面积湿润，而长时间保持干燥，避免了杂草生长，降低了用于除草的费用。此外，植物生长必需养分的施用也能采用微灌，基本不用人工操作。再者，微灌系统能对所有灌水器实际出水流量进行有效控制，灌溉均匀度可保持在85%，还能根据需要适时灌水，为作物的生长提供良好环境，所以有助于增产，并保证作物质量。由于微灌直接在根系周围土体灌水，所以能在多种复杂地形中进行作业。但微灌也存在投资较大的缺点，比传统地面灌溉高很多，而且灌水器的出口极小，容易被杂物堵塞，若缺乏有效维护，将导致系统无法工作，甚至造成报废，因此对日常检查和维护有着很高的要求。 1.5其它节水技术 1.5.1耕地整理节水 做好土地平整，确保排灌保持畅通，并筑造池、塘、坑、窖等进行拦水与蓄水，使农田节水灌溉方案得以全面实施，提供必要基本条件，目前这种节水技术措施已得到大部分农民认可，并已广泛应用于实际。 1.5.2减免耕保水 根据农田及其水利设施实际情况，采用“高留茬免耕套播”、“贴茬免耕直播”及“以旋代耕”等有效方法，增大水分在土壤当中的渗透深度，增强蓄水保墒能力，从而避免水分大量流失，起到理想的节水效果。 1.5.3生物或化学制剂保水近几年，我国各地区研制出很多类型的保水剂，如生物保水剂、化学保水剂、有机保水剂、无机保水剂与对水分蒸腾作用有抑制作用的试剂，并在旱作领域得到大范围推广应用。 1.5.4地膜与秸秆覆盖保水

玉米小麦需水量

一、小麦的需水规律 1、三叶分蘖期：小麦三叶分蘖期水分供应充足可以增加小麦的有效分蘖数。当土壤湿度从22%增加到27%，小麦的有效分蘖就会从平均的3.7个增加到7.9个，主穗上的小穗也会从7.1个增加到10.4个。 2、拔节孕穗期：小麦拔节孕穗期是小麦生长发育最快的时期，需水量较大，但拔节前期水分又不能过多。否则容易引起小麦徒长倒伏。 3、抽穗开花期：小麦抽穗开花期需水量达到生育期的最高峰。当土壤湿度由20%增加到28%时，主穗上的小穗平均由0.6个增加到12.4个；每株粒数重由44.6增加到63.7；千粒重增加2.5克；增产32.4%。如果小麦此期缺水，将严重的影响小卖的品质和产量。 4、灌浆乳熟期。小麦灌浆乳熟期是小麦品质形成的关键时期，此期如果小麦缺水，将造成小麦秕粒，从而降低效买的品质和产量。 5.每生产1kg小麦约需水1-1.2kg； 播种后到拔节前，耗水量占全生育期耗水量的35％一40％，每亩日耗水量约0.4立方米；拔节到抽穗时期是小麦生长的临界期，缺水会造成减产，在25—30天时间内耗水量占总耗水量的20％一25％，每亩日耗水量约2.2-3.4立方米； 抽穗到发育成熟，日耗水量还要大些，约35—40天，耗水量占总耗水量26％一42％，特别是抽穗时期，日耗水量可达4立方米。 灌溉用水和土壤情况有关：灌水量(立方米／亩)＝667*(田间最大持水量—灌水前士壤含水量)×土壤容重×计划灌水土层深度，例如，灌前测知土壤含水量为17％，田间最大持水量28％，土壤容重为1.3，计划灌水土层深度为0.6米，则本次灌水量应为57.22立方米。 二.水稻的需水规律 水稻种子发芽的最低温度为10～15℃,最适宜温度为30～35℃ 一般种子要吸收本身重量的25-50%或以上的水,才开始萌发.水稻40%. 稻田水分状况对水稻生长发育的影响据测定，当土壤水分下降到80％以下时，因水分不足阻碍水稻对矿质元素的吸收和运转，使叶绿素含量减少，气孔关闭，妨碍叶片对二氧化碳的吸收，光合作用大大减弱，呼吸作用增强，可见保持土壤充足的水分，有利于水稻正常生理活动，利于分蘖、长穗、开花、结实，获得高产。试验还表明在水稻生育过程中，任何一个生育时期受旱都不利，但—般以返青、花粉母细胞减数分裂、开花与灌浆四个时期受旱对产量影响最大。 返青期缺水，秧苗不易成活返青，即使成活对分蘖及以后各生育时期器官建成都有影响。幼穗发育期，叶面积大，光合作用强，代谢作用旺盛，蒸腾量也大，是水稻一生中需水最多的时期，初期受旱抑制枝梗、颖花原基分化，每穗粒数少，中期受旱使内外颖，雌雄蕊发育不良。减数分裂期受旱颖花大量退化，粒数减少，结实率下降。 抽穗开花期，水稻对水分的敏感程度仅次于孕穗期，缺水造成“卡脖子旱”，抽穗开花困难，包颈白穗多，结实率不高，严重影响产量。 灌浆期受旱，影响对营养物质的吸收和有机物的形成，运转，从而使千粒重、结实率降低，青米、死米、腹白大的米粒增多，影响产量和品质。 水稻虽耐涝力强，短期淹水对产量影响不大，但若长期淹水没顶则会影响生育及产量。生育时期不同对淹水的反应不同。据试验仍以返青和花粉母细胞减数分裂及开花、灌浆期对淹水最敏感。据观察，返育期当日平均温度为25～30℃时，淹水3～4天死苗率高达85%，双季稻孕穗期淹水7天，幼穗腐烂完全无收，开花期淹7天，结实率只有5%，乳熟期淹7天，结实率尚有60%，蜡熟期淹7天可收70～80%的产量。深灌会使土壤中氧气减少，泥温昼夜温差减小，稻株基部光照减弱，对根的生长及分蘖发生均不利，且茎秆软弱易倒伏。 2.各生育时期水分蒸腾量的变化。水稻的叶面蒸腾量，随植株叶面积的加大而增多，至孕穗

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向

技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号

国内外节水灌溉技术比较与认识_彭世彰

第24卷第4期水利水电科技进展2004年8月 基金项目:“863”节水农业重大专题资助项目(2002AA2Z 4331) 作者简介:彭世彰(1959— ),男,上海人,教授,博士,从事节水灌溉研究.国内外节水灌溉技术比较与认识 彭世彰,丁加丽 (河海大学节水研究所,江苏南京　210098) 摘要:从喷灌、微灌、管道输水、渠道防渗衬砌、劣质水灌溉、节水灌溉管理、水稻节水灌溉等七个方 面对比分析了我国与发达国家的节水灌溉技术,认为我国在输配灌水技术方面整体水平不高,节水灌溉管理技术发展明显落后.指出发展我国的节水灌溉技术需要从我国国情出发,重视改进地面灌溉技术;因地制宜推广喷、微灌技术;需要着眼于世界节水灌溉技术发展的趋势,研究开发自动化、现代化的节水灌溉系统,推动我国传统农业向高效优质农业的转化;需要依据可持续发展的要求慎重对待污水灌溉技术,重视灌溉不当引发的生态环境问题,使农业和生态协调发展.关键词:节水灌溉;喷灌;微灌;管道输水;渠道防渗;劣质水灌溉中图分类号:S275 文献标识码:A 文章编号:1006Ο7647(2004)04Ο0049Ο04 水资源危机被公认为未来10年人类共同面临的最严重挑战之一.农业是用水大户,农业灌溉又占用了农业总用水量中的绝大部分,世界各国均非常重视发展节水灌溉技术.我国水资源也十分短缺,不仅人均占有量少,而且时空分布不均匀,水资源区域分布与生产力布局极不匹配.目前,全国每年缺水400亿m 3,农业缺水300亿m 3,而每年农业生产中浪 费水量高达1000亿m 3[1].2030年,我国灌溉水利用率 要达到016～017,水分生产率提高到115～118kg/m 3,实现灌区节水600～800亿m 3,才能保证我国的粮食安全,实现农业的可持续发展[2,3].因此,学习和借鉴国外节水灌溉技术成果,发展适合我国国情的节水灌溉技术就显得十分迫切和重要. 1　国内外节水灌溉技术的对比与分析 1.1　喷灌技术 喷灌技术是大面积机械化解决大田作物节水灌溉的主要形式.在喷灌机械中,平移(包括中心支轴)式全自动喷灌机、软管卷盘式自动喷灌机及人工移管式喷灌机是世界上应用的三种主要机型.在美国,喷灌的机械化、自动化水平很高,广泛应用了高度自动化喷灌设备,喷灌类型中69174%为中心支轴式系统,干旱地区人工移动式系统约占10105%,东部湿润地区自走式系统达20133%[4].在西班牙LQD 灌区应用的固定式、中心支轴式和平移式喷灌机,其 均匀度分别达到68%,7515%和80%[5].目前发达国家的喷灌技术均朝着低压、节能型方向发展,并借鉴微灌技术的特点,积极发展喷灌的多目标利用功能[6],例如美国得克萨斯州,采用的大型自走喷灌机中具有低压精准灌溉功能的占使用面积的25%,应用化学制剂的占50%.北部(内布拉斯加州)采用圆形和平移的大型喷灌机占全州灌溉面积的63119%,对当地灌溉和种植业的发展起了重要的作用.此外,激光、红外线、电子计算机等新技术在喷灌中应用也日益广泛,主要有应用于喷灌系统上的激光准直技术和激光测量雨滴直径技术,用于检测喷灌效果的遥感技术,新技术的应用大大提高了喷灌质量. 我国的喷灌技术研究始于20世纪50年代,在喷灌参数、喷灌灌溉制度、喷灌影响因素和影响效果等方面取得了开拓性进展,研制生产了手抬式、手推式、人工移管式喷灌机以及大型电动圆形喷灌机和电动平移式喷灌机,并在全国示范、推广和应用.我国喷灌技术主要应用在湿润、半湿润地区以及经济较发达地区,应用作物为附加值较高的经济作物.目前大面积推广的主要喷灌形式有固定式、半固定式和机组移动式三种.1.2　微灌技术 根据国际灌溉排水委员会(ICI D )2000年的调 查[7],世界微灌面积增长迅速.美国在20世纪90年代间微灌面积增加了73%,达105万hm 2,占世界总 ? 94?

节水灌溉工程技术规范

节水灌溉工程技术规范 众所周知，水是生命之源，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。 对农业而言，水利是命脉。但我国是一个水资源短缺的国家，全国水资源总量仅占世界水资源总量的5.6%，每亩耕地平均占有水量只相当于世界平均值的一半左右，已被联合国列为13个贫水国之一。 目前，我国农业用水量占总用水量的60%，是所有用水分类中所占比例最多的。然而由于工业与城镇生活用水呈现不断上升的趋势，在水资源十分短缺的情况下，就要求农业用水必须实现负增长。为此，国家在大力发展和推广节水农业，从提高灌溉水的利用率和水分生产率入手，以缓解水资源不足的问题。 什么是节水灌溉工程技术？ 节水灌溉工程技术即通过各种工程手段，减少输配水过程中跑水和漏水损失以及田间灌水过程中深层渗漏损失，达到高效节水的目的。 常见的节水灌溉工程技术有哪些？ （1）喷灌技术：喷灌是利用自然水头落差或机械加压把灌溉水通过管道系统输送到田间，利用喷洒器(喷头)将水喷射到空中，并使水分散成细小水滴后均匀地洒落在田间进行灌溉的一种灌水方法。喷灌几乎适用于除水稻外的所有大田作

物，以及蔬菜、果树等。同传统的地面灌溉方法相比，它具有适应性强、节水、节地、省电、省工、灌水均匀、有利于实现灌溉自动化等优点。 喷灌 （2）微灌技术：微灌是根据作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将作物生长所需的水分和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表面或土层中的灌水方法。微灌是一种现代化、精细高效的节水技术，包括滴灌、微喷灌、涌泉灌和渗灌等，是用水效率最高的节水技术之一。与地面灌和喷灌相比，它是局部灌溉，具有省水节能、灌水均匀、适应性强、操作方便等优点。微灌缺点在于系统建设一次性投资较大，灌水器易堵塞等。

浅谈农田水利工程节水灌溉技术

浅谈农田水利工程节水灌溉技术 发表时间：2017-07-21T15:04:45.327Z 来源：《防护工程》2017年第7期作者：陈辉 [导读] 农田水利灌溉工程对蓄存雨水、保障和调剂农业生产用水、促进农业发展和农民增收有着重大的作用。 德阳市新源水利电力勘察设计有限公司四川德阳 618000 摘要：节水灌溉的理念是尽量运用少量的水，实现最大化的效益，在节水灌溉理念中，应该采用相关的技术，从而能够使水资源得到最大限度的利用。现在，我国的相关技术在不断地更新发展，在农业生产上，节水灌溉技术也早已被研发出来。目前，我国的节水灌溉技术实现了一定程度上的发展，在农业生产的过程中，节水灌溉已经引起了人们的重视。本文通过阐述节水灌溉的定义，并分析我国节水灌溉技术，以供参考。 关键词：节水灌溉；技术；建设 1 农田水利工程的节水灌溉 1.1 农田水利工程节水灌溉的概念界定 我国是世界上严重缺少淡水资源的国家之一。农田水利灌溉工程对蓄存雨水、保障和调剂农业生产用水、促进农业发展和农民增收有着重大的作用。因此，做好农田水利灌溉工程就显得至关重要。而节水灌溉技术直接关系着老百姓的农业生产，也与我国农村经济和农业生产的发展紧密相关。提高农田水利节水灌溉技术、完成农业生产需求成为我国进一步发展农业生产的首推问题。在普通群众的眼里，农田节水灌溉大概就是“怎么样用更少的水来养活更多的农作物”，满足自己的生活需求。而实际上，这并不仅仅只是一个用水的智慧活，而是要通过多种多样的科技手段，来提高作物对降水和土壤水的利用率，减少农田灌溉过程中可能的水损失以及水浪费。 1.2 农田水利工程节水灌溉的重要性 农业经济在我国国民经济中占有无法取代的重要地位，农业水利体系中的农田水利建设也与老百姓的生活息息相关，如何调剂用水促进农业生产自然也就成为水利建设工作当中的重中之重。不能够把节水灌溉简单的理解为减少灌溉的用水量，节水灌溉是指如何运用科学技术来达到用水灌溉高效化，它应该以单位耗水量所取得的产值来衡量。农业灌溉不可缺少的是水，而我国又是一个严重缺水的国家，如何解决这两者之间的矛盾。提高农业水利节水灌溉技术就成了一条有效可行的道路。自20世纪以来，我国城市化快速发展，生态环境的平衡也遭到严重破坏，缺水地区不断扩大，灾难性天气频频发生。人们的生活离不开水，农业生产也离不开水。不能够解决好水利节水灌溉工程，农作物的稳产高产就永远无法达成，农民的收入也无法得到提高，更不要说解决全国人民的口粮问题。 2农田水利工程节水灌溉技术发展的基本概况 2.1喷灌技术 喷灌机水是我国发展最早，相对较为完善，农民较为欢迎的节水灌溉技术之一。喷灌技术主要是通过增压的方式，通过输水管道，利用喷头的方式把水均匀喷射到农田之中的技术。喷灌技术的优点则是能够保证农田灌溉的面积均匀。相较于传统大水漫灌的方式，水资源的利用率能提高百分之六十以上，节水率能达到百分之三十以上。此外，喷灌技术还有节省劳动力、节省土地资源、提高农作物产量等优点。但是，喷灌技术的缺点较为明显，受自然环境的影响也较大，尤其是受大风影响较为明显，而且设备投资较大，在应用喷灌技术的过程中技术也较为复杂。 2.2微灌技术 微灌技术是改良喷灌技术发展而来的一种新型节水灌溉技术，可分为滴灌、微喷灌、渗灌、小管涌流管等方式。微灌技术相较于喷灌技术来说，设备更为复杂，包括水资源工程、输水管道网、首部枢纽和灌水器等四部分。但是，从节水效果、灌溉效果来看，微灌技术要比喷灌技术的效果更好，而且，对农作物的准确输水更能适合农作物的对水分的吸收，适合农作物的生长，产量更高。然而，微灌技术也有着比较明显的缺点，如喷头易堵，对水质要求较高、不能调节小气候、在使用微灌技术设备的过程中需要考虑农作物的经济价值等。 2.3步行式灌溉技术 步行式灌溉技术是以农用机械和电力资源基础，与灌溉设备相配套的移动式灌溉技术。目前，移动式灌溉技术比较受到农民的欢迎，从设备制造成本来看，步行式灌溉技术较为节省资金和劳动力，由于适应性强、移动式灌溉，能够适应众多地区、各种地形，而且机动性强，能够对急需灌溉的农作物进行灌溉。但是，相对于喷灌技术、微灌技术大规模灌溉，步行式灌溉技术具有一定的局限，不能够进行大规模的整体灌溉。而且在使用步行式灌溉技术的过程中，对农作物的类型也有要求，只适合一些小型农作物，对中高型的农作物在应用步行式灌溉技术的过程中会伤害农作物。 2.4雨水集蓄利用技术 相较于以上三种农田水利灌溉技术，雨水集蓄利用技术具有更大的局限性，对干旱、半干旱或者季节性干旱地区较为适应。同时，雨水集蓄利用技术的优点也较为明显，可以防止水土流失，保护生态环境。但是，雨水集蓄利用技术的造价也较高，不仅需要建设储水设施，同时还需要建设集水渠道和输水管道，更为重要的一点是，雨水集蓄利用技术的实施难度也较大，对建设地点也有一定的要求，但是从干旱、半干旱地区农民利用水资源的情况来看，又较为适合这些地区农民的使用。 3 加强农田节水灌溉工程的建设 相关管理部门应该重视水利工程建设人才的培养，加强水利工程建设人员的职能培训，不断提高建设队伍的质量，确保建设出来的水利工程，真正符合农村实际要求，推动我国农业现代化的进一步发展。结合当地的实际情况，建设节水灌溉工程，采取合理的方法进行节水，严格控制每个环节的质量。重视科学研究，加大非充分灌溉技术的研究力度为农田水利节水灌溉工程建设提供技术保障。对水利工程的研究不应该只停留在科学理论上，更应该在行动上向社会各界特别是农民普及农田水利工程节水灌溉的重要性，让农民及时转变种植的传统观念，推动农田节水灌溉工程建设项目的良性循环。 我国的农田水利建设主要以政府领导为主，工程项目的建设难以突出自己的特色。在农村水田水利的建设中应该充分地尊重农民的意愿，并在政策上给予支持，使农田水利节水灌溉工程得到健康的发展。我国目前实行的是分散式经营模式，劳动效率比较低，缺乏市场效益和经济效益。为了解决我国农村现存的问题，也可以从招商引资，搞活农村市场，吸引高素质技术人才，推广应用农业生产新技术方面

浅析节水灌溉的重要性及发展方向

浅析节水灌溉的重要性及发展方向 摘要】本文通过对河津水资源概况，分析了存在 的主要问题，提出了相应的解决措施。为灌区水资源的优化配置，节约用水，保护性利用干旱地区资源以及实现资源的可持续利用与发展将起到很大的作用，并有利于建立当地生态经济型的环境水模式。 关键词】水资源；节水灌溉；生态经济 1发展节水灌溉的重要性在我国，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。 目前，我国灌溉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，由于新增加水资源的开发潜力越来越小，开发代价越来越大，因此乃将有一部分灌溉用水转为其他行业用 水。目前，农业用水占全国总有用水量的70%，由于受工程 配套状况和管理水平所限，灌溉用水效率仅有水资源短缺的主要对策之一。如何通过各种节水措施，有效地提高灌溉水资源的使用效率是发展农业节水的根本任务。 近年来，随着人口增加，经济发展和城市化水平的提高， 水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水与水资源短缺已成

为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干早缺水358 亿 m3，其中农业灌溉缺水300亿m3。20世纪90年代以来， 我国农业年均受旱面积大2000hm2 万以上，全国600 多个城 市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突 出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达 8.2万km2。 据统计，目前我国农业用水的比例已从1980 年的88% 降低到70%，并且后期还会持续下降，因此缺水局面一直存 在。农业用水中，灌溉所需水量较大，所以在灌溉上效率得不到提升，水资源浪费较大。对我国水资源现状进行普遍分析，灌溉利用的水约占43%，单方水粮食生产率只有1.0kg 左右，与发达国家水资源的利用率相比相差很远，单方水浪费生产率 2.0kg 以上的水平。因此，为了节约用水，提高水资源的利用率，采用现代节水灌溉技术来改造传统的灌溉技术是非常有必要的。 2节水灌溉存在的问题到2030 年，我国人口将达到16 亿，需要粮食7 亿吨左 右，为保证粮食与其他农产品的供给，灌溉面积必须达到 6000 万吨左右，否则指标难从实现。然而，我国是缺水国家，尤其北方广大地区水资源供给已严重不足，在未来30 年内， 随着人口的增加，农业供水只能维特在目前的4000亿m3水 平上，唯一的出路只能是节水灌溉，提高水的利用率，把灌溉水利用率从目前的0.45 左右提高到0.65。然而要达到这个 目标，节水灌溉还存在以下问题： ①基础研究滞后节水灌溉效益最后的调控，需要建立在

谷子的需水规律与节水灌溉模式

谷子的需水规律与节水灌溉模式 谷子是我旗传统的主要农作物之一。小米营养丰富，是人们较喜欢的粮食，谷草还可 作上等饲草。谷子浅层根系比较发达，主要吸收利用浅层土壤水分与养份，谷子还有耐土 地贫瘠、耐干旱的特点。过去往往将谷子种植在中下等土地上，加之灌水不及时等原因单 产较低，所以导致人们对谷子重视不够，播种面积有所缩小。灌溉试验证明，谷子是一种 喜水喜肥作物，在生育期间若满足其需水需肥要求，在良种配合下，单产也可达400公斤 左右，增产潜力是很大的，经济效益也很显著。 需水量与需水规律 1、全生育期的需水量 谷子从播种到成熟的全生育期，由于品种、地区气候差异，播期不同，生育期的长短 有较大变化，分中、晚、熟品种，因而需水量也有所不同。一般是5月上旬播种，9月中 旬成熟，最多在130天左右。比玉米生育期略短一些。 谷子全生育期的需水量主要与气象因素，土壤因素和栽培技术、产量水平等有关。湿 润年份降雨量较大，气温低、空气湿度大，耗水量相对少一些。干旱年份气温高，空气湿 度小，蒸发强烈，耗水量相对较大。试验表明，谷子单产在400公斤以下时，水分多少是 影响产量的主导因子，因而需水量与产量为正相关关系。即随着需水量的增加产量也不断 提高。据试验成果资料，谷子平均产量在411.0公斤/亩，需水量为431.7毫米。 2、各生育阶段的需水规律 谷子一生对水分需求的一般规律可概括为苗期宜旱、需水较少，中期喜湿需水量较大，后期需水相对减少但怕旱。 谷子生育前期（5-6月份），即播种、出苗和拔节。谷子播种时耕作层土壤含水量占田间持水量的70%以上时，即可满足发芽需要。播种至出苗（5月份）需水量30毫米左右， 占总需水量的6.5%，日需水强度1.44毫米。出苗至拔节（6月份）需水量60毫米左右， 占总需水量的14.1%，日需水强度2.09毫米。该阶段谷子主要是营养生长，地上部分生长 缓慢，而地下根系发育较快，因而需水量不大。 谷子生育中期（7月—8月中旬），即拔节、抽穗、开花期。该阶段是一生中需水量最大、最迫切的时期。需水量为244.3毫米，占总需水量的54.9%，日平均需水强度在5.0毫 米左右，最大为8.2毫米，该阶段缺水、干旱对谷子穗长、穗重的影响严重。 谷子生育后期（8月中旬—9月下旬），即开花、灌浆至成熟期。该阶段谷子处于生殖生长期，植株体内养分向籽粒运转，仍然需要充足的水分供应。需水量为112.9毫米，占 总需水量的25.4%，日平均需水强度3.2毫米，该阶段需水量由大逐渐变小。（见下图“谷 子各生育阶段的需水量及需水强度对照表”） 节水灌溉模式 谷子比较耐旱，是指苗期而言，其他生育阶段受旱均会造成不同程度的减产。我区大 部分地区由于自然降水少，分布不均，耕层土壤含水量变化较大，一般均不能满足谷子各 个生育期对水分的要求，这也是造成谷子产量较低的主要原因。因此，要根据其需水规律，

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统_中文

基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统 肖克辉2,1 ，肖德琴 2,1 ，罗锡文 1 (1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642； 2.华南农业大学大学信息学院，广州510624） 摘要：在精细农业相关应用和理论研究基础上，自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器，构建农田水分无线传感器网络体系结构，设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统，通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策，由灌溉控制系统实施定量灌溉，在水稻生长过程中的实际应用表明，该系统体现出可行性和高效性，有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。 关键词：无线传感网络；智能灌溉控制系统；精细农业；构架 0 前言 通过不同集成微型传感器的相互合作，无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络，将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点，它能够应用于获取土壤水分数据，然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台，从而实现智能节水灌溉。 传统的田间灌溉通常由人亲自控制，而且需要大量的人力和物力，这将导致缺乏实时性和精确性，这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。 G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分，测试土壤水分使用现成的组件。这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成，这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统，能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。

(技术规范标准)节水灌溉技术规范

节水灌溉技术规范Technical standard for water saving irrigation SL207—98 主编单位：水利部农村水利司 水利部农田灌溉研究所 批准部门：中华人民共和国水利部 网页制作：CWSnet1998-04-04发布1998-05-01实施 目次主页 前言 1 总则 2 工程规划 3 灌溉水源 4 灌溉用水量 5 灌溉水利用系数 6 工程与措施的技术要求 7 效益 8 节水灌溉面积 附录A 名词解释 附录B 有关参数的计算测 定方法 条文说明 前言 基于生产实践的需要和对节水灌溉形势的正确分析，1990年水利部农村水利司布置了节水灌溉标准的研究任务，旨在进行探索，积累经验。1994年又组织全国27个省、自治区、直辖市水为厅（局）就节水灌溉标准问题开展共同研究、讨论，形成规范战雏形，1996年底完成规范编写提纲。1997年初，编制任务正式下达之后，在水利部农村水利司主持下，编写组立即开始工作，1997年4月底完成初稿，经两次征求意见补充修改后，于1997年12月初完成征求意见稿，12月底完成送审稿，并于1998年1月召开审查会议，通过了专家审查。 SL207—98（节水灌溉技术规范》分总则、工程规划、灌溉水源、灌溉用水量、灌溉水的利用系数、工程与措施的技术要求、效益、节水灌溉面积，共8

章40条和2个附录。它既反映中国现阶段水平，又借鉴国外先进技术；既坚持高起点、高要求，又注重实用性与可操作性；既重视水利建设规范的共性，又突出节水灌溉的特点，充分吸收了我国节水灌溉发展中的先进技术和成功经验。 本规范解释单位：水利部农村水利司 本规范主编单位：水利部农村水利司 水利部农田灌溉研究所 本规范参编单位：中国灌溉排水技术开发培训中心 华北水利水电学院北京研究生部 水利部科学技术司 黑龙江省水利厅 广西自治区水利厅 甘肃省水利厅 河北省水利厅 本规范主要起草人：李英能黄修桥沈秀英窦以松赵乐诗王晓玲 李赞堂马济元袁辅恩陈杰臣武福学宋伟 1 总则 1.0.1为了使节水灌溉工程建设有一个合理、可行、统一的衡量尺度，促进节水灌溉事业的健康发展，制定本规范。 1.0.2节水灌溉工程建设必须注重效益、保证质量、加强管理，做到因地制宜、经济合理、技术先进、运行可靠。 1.0.3本规范适用于新建、扩建或改建的大田、菜地、果园、苗圃和草场等节水灌溉工程的规划、设计、施工、验收、管理和评价。 1.0.4承担节水灌溉工程的设计单位必须持有丙级（含）以上水利工程设计资质证书。承担工程的施工安装单位必须持有省级水利行政主管部门颁发的施工安装许可证。节水灌溉工程应选用经过法定检测机构检测合格的材料及设备，不得使用无生产厂家、无生产日期、无产品使用说明的产品。 1.0.5节水灌溉工程应建立健全管理组织和规章制度，切实发挥节水增产作用。 1.0.6节水灌溉工程建设除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 工程规划 2.0.1节水灌溉工程的规划应收集水源、气象、地形、土壤、作物、灌溉试验、能源、材料、设备、社会经济状况与发展规划等方面的基本资料。 2.0.2节水灌溉工程规划应符合当地农业区划和农田水利规划的要求，并应与农村发展规划相协调，采用的节水技术应与农作物品种、栽培技术相结合。

浅谈节水灌溉技术中的喷灌技术-王芳分析

浅谈节水灌溉技术中的喷灌技术 乌兰察布市水利新技术推广试验站王芳 摘要：水资源是21世纪最具战略意义的经济资源之一。根据我国节水灌溉技术的现状以及发展，而喷灌技术作为当今世界上最主要的节水灌溉技术之一。本文首先介绍了喷灌技术的发展，其次详细阐述了采用喷灌所具备的一些条件、技术要求，喷灌系统的组成、类型和规划设计，喷灌技术的优缺点、以及存在的问题，最后从农业节水灌溉的角度展望了未来喷灌技术的发展。 关键词：节水节水灌溉喷灌技术喷灌发展 1.简述节水灌溉技术 我国人多、地少、水缺，全国人均占水量仅为世界平均水平的1/4，是世界上13 个贫水国之一。21 世纪将是我国从发展中国家转变为世界中等发达国家的重要时期，也是我国人口增加到16 亿的高峰时期，农业用水危机将更为严峻，节水灌溉将成为我国农业发展迫切需要解决的重大问题，是我国农业发展的一场革命，其中节水技术的应用将成为农业可持续发展的关键。目前，我国水资源紧缺，且又存在水资源严重浪费的现象。由于粮食生产的极端重要性和灌溉用水量大、效率低的特殊性，认真搞好农业节水，大力发展节水灌溉，形成节水型社会，已成为我国的一项基本国策。因此，发展和推广节水灌溉技术对缓解我国水资源危机有着重要的现实意义。 1.1国内节水灌溉技术的现状 为了解决21世纪我国农业可持续发展和人口对粮食的需求问题，我们必须放弃不惜以消耗水资源、破环生态系统为代价的传统农业灌溉模式，推广使用先进的节水灌溉技术。主要的节水工程措施有：渠道防渗技术、低压管道输水灌溉技术、地面灌溉改进技术及喷灌技术等。 目前，我国耕地面积为1.30 亿hm2，其中有效灌溉面积5 586.67 万hm2，占耕地面积的43.0%。根据《2007年全国水利发展统计公报》的统计数据，截至2007 年底，全国万亩以上的灌区，农田有效灌溉面积达到57782千hm2(自97年以来有效灌溉面积统计表如下)，占全国耕地面积的44.4%。全国工程节水灌溉面积达到23489千hm2，占全国有效灌溉面积的40.7%。在全部工程节水灌溉面积中，其中渠道防渗节水灌溉面积10058千hm2，低压管道输水灌溉面积5574千hm2，喷灌和微灌面积3583千hm2。全国农业灌溉水利用系数达到0.47。也就是说，我国有一半以上的耕地面积没有灌溉设施；大部分的有效灌溉面积还在沿用传统落后的灌溉方法。在节水灌溉面积中，采用现代先进节水灌溉方式的微乎其微，绝大部分只是按低标准初步进行了节水改造。因此，我国的节水灌溉面积尤其是高效节水灌溉面积存在着巨大的发展空间和潜力。 2009年7月3日，2009年小型农田水利建设工作会议在北京召开。会议指出，要科学

中药材高效节水灌溉的涵义

中药材高效节水示推广技术 什么是中药材高效节水灌溉？ 在充分利用降水和土壤水的前提下高效利用灌溉用水，最大限度地满足中药材需水，以获取中药材生产的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。 一、中药材高效节水示推广的发展现状 目前我用喷灌、微灌和管道输水等先进节水灌溉技术的比例很低，尤其喷、微灌面积在中药材上的运用就不言而喻；节水灌溉设备质量差、配套水平低，技术创新与推广体系不健全；另外，全国有效灌溉面积95 ％以上的地面灌溉普遍存在着土地平整精度差、田间工程不配套、管理粗放的问题；其次，四是灌溉用水管理技术落后，信息技术、计算机、自动控制技术等高新技术在中药材灌溉上的运用就更加少之又少。 二、我国中药材高效节水示推广发展情况我国近年来中药材高效节水灌溉的基本思路是，以提高中药材生产水资源利用率为中心，以增强中药材高效节水灌溉综合能力为重点，针对不同类型区域、不同土壤，因地制宜地推广多种形式中药材高效节水灌溉技术，走中国特色的节水农业道路，实现农业节水、农业增效、农民增收、农业可持续发展。重点推广应用了以下技术措施：雨水积蓄利用技术、田间工程技术、节水灌溉技术、机械化保护性耕作技术、耕作与保墒技术、节水抗旱

品种和高效栽培技术、土壤地力墒情监测与信息管理技术。 三、国外高效节水灌溉技术的发展趋势和方向 从20 世纪50 年代初到80 年代初，美国新增灌溉面积2 亿亩，其中喷灌面积占50 ％；在此期间，前联新增灌溉面积的70 ％采用喷灌。以色列在推广喷、微灌技术的过程中，研制出多种灌溉兼施肥设备，使肥料与灌溉水混合使用，实现了节水、增产、优质的统一。目前国外喷、微灌技术正朝着低压、节能、多目标利用、产品标准化、系列化及运行管理自动化方向发展。 日本早在60 年代初，就在旱地灌溉系统中用管道取代斗、农明渠；70 年代末又开始用大口径管道取代输水干渠；到80 年代中期，日本新建灌溉渠系的大部分都采用管道化。美国约有一半的大型灌区实现了管道化输水。我国已基本普及了井灌区低压管道输水技术，今后的发展方向是大型渠灌区渠系管道化，并加快相应大口径塑料管材的开发生产。 激光控制平地技术是目前世界上最先进的土地平整技术，在发达国家已广泛应用。这是一项“傻瓜式”的高新技术，具有自动化程度高、作业效率高、操作简单等特点，便于大规模推广应用。激光控制平地设备由激光发射装置、激光接收装置、控制器、平地铲运设备等四部分构成。激光发射装置被水平安装在矗立于田间的三角支架上，它产生的激光光束被高速旋转的棱镜反射，在田间上方产生一个激光平面，该平面作为平地作业的基准面。激光接收装置则垂直安装在平地铲运设备桅杆上。平地作业时，铲运机具刀口的初始位置一旦被确定，无论田面地