农田水利学4-(1)灌水方法-地面

(2)滴灌
● 滴灌是由地下灌溉发展而来的，是利用一 套塑料管道系统将水直接输送到每棵作物 根部，水由每个滴头直接滴在根部上的地 表，然后渗入土壤并浸润作物根系最发达 的区域。 ● 其突出优点是非常省水，自动化程度高， 可以使土壤湿度始终保持在最优状态。 ● 但需要大量塑料管，投资较高，滴头极易 堵塞。把滴灌毛管布置在地膜的下面，可 基本上避免地面无效蒸发，称之为膜下灌
畦灌
畦灌技术要素：
畦田规格受供水情况、土壤 质地、地形坡度、土地 平整等状况的影响。 畦田灌水技术要素包括： 畦田规格 入畦单宽流量 灌水时间 它们的选择对保证适时适量 灌水、湿度均匀一致十 分重要。
1、畦田规格
（1）畦田长度：取决于地面坡度、土壤透水性、入畦流量 及土地平整程度。 当土壤透水性强、地面坡度小且土地平整差、入畦流量小 （如井水）时，畦田长度宜短些；反之，畦田宜长些。 畦田愈长，则灌水定额愈大，土地平整工作量愈大，灌水 质量愈难以掌握。 我国大部分渠灌区畦田长度在30～100m。在井灌区，由于 水源流量所限，畦长一般较短，通常为20～30 m左右。
第四章
灌水方法是指把渠道或管道已送到田间 地头的水分配到田间，对作物实施灌水 的方式与技术措施，也称灌水技术。
第一节 灌水方法的分类、 评价标准及适用条件
一、灌水方法分类及适用条件
分类方法：按照是否全面湿润整个农田和按照水 输送到田间的方式和湿润土壤的方式来分类可 分为：1.全面灌溉； 2.局部灌溉。
(4)涌灌
● 涌灌又称涌泉灌溉。是通过置于作物根部附近 开口的小管向上涌出的小水流或小涌泉将水灌 到土壤表面。 ● 灌水流量较大(但一般也不大于220L／h)，远远 超过土壤的渗吸速度，因此通常需要在地表形 成小水洼来控制水量的分布。 ● 其特点是工作压力很低，适用于地形平坦的地 区，与低压管道输水的地面灌溉相近，出流孔 口较大，不易堵塞。
2．喷灌
● 利用专门设备将有压水送到 灌溉地段，并喷射到空中散 成细小的水滴，象天然降雨 一样进行灌溉。 ● 其突出优点是对地形的适应 性强，机械化程度高，灌水 均匀，灌溉水利用系数高， 尤其是适合于透水性强的土 壤，并可调节空气湿度和温 度。 ● 但基建投资较高，而且受风 的影响大。
(二)局部灌溉
地面灌水过程分析
在地面灌水过程中，有两个基 本过程，一是水流推进过程，二是 水流消退过程。在推进和消退之间 的时间间隔就是入渗时间。 要使灌水均匀，就必须使推进 与消退过程在每一点上的时间差一 致。并且使入渗量Ht等于灌水定额m， Ht=m。因此，根据土壤入渗公式， 有： tf
t
i1 1 H t t1t dt t m 0 1
● 灌溉时只湿润作物周围的土壤，远离作物根部的行间 或棵间的土壤仍保持干燥。为了要做到这一点，这类 灌水方法都要通过一套塑料管道系统将水和作物所需 要的养分直接输送到作物根部附近。 ● 一般灌溉流量都比全面灌溉小得多，因此又称为微量 灌溉，简称微灌。 ● 主要优点是：灌水均匀，节约能量，灌水流量小；对 土壤和地形的适应性强；能提高作物产量，增强耐盐 能力；便于自动控制，明显节省劳力。 ● 比较适合于灌溉宽行作物、果树、葡萄、瓜类等。
各种灌水方法的适用条件及优缺点
二、评价指标
先进而合理的灌水方法应满足以下几个方面的要求：
1)灌水均匀。能保证将水按拟定的灌水定额灌到田间， 而且使得每棵作物都可以得到相同的水量。常以均 匀系数来表示。 2)灌溉水的利用率高。应使灌溉水都保持在作物可以 吸收到的土壤里，能尽量减少发生地面流失和深层 渗漏，提高田间水利用系数(即灌水效率)。 3)少破坏或不破坏土壤团粒结构，灌水后能使土壤保持 疏松状态，表土不形成结壳，以减少地表蒸发。
沟灌
沟灌湿润模型
沟灌
沟灌方式有细流沟灌与蓄水沟灌两种： 细流沟灌--沟中不留积水，水在沟中边流 边渗，沟尾灌水后不封闭； 蓄水沟灌--沟深较大，灌水后沟尾封闭， 沟中留有水层。细流沟灌适于地面坡度 较大、土壤渗透性良好的地区；蓄水沟 灌适于土壤透水性差、地形平缓地区。
灌水沟的技术要素：
1、灌水沟的间距：与不同质地土 壤灌水沟的湿润范围有关。一 般轻质土壤的间距较窄，多设 定为 50～60cm；重质土壤的 较宽，达75～80cm；中等质地 土壤的约为65～75cm。具体确 定时还要结合作物的行距来考 虑。 2、灌水沟的断面一般呈梯形或三 角形，沟深基本介于8～25cm 之间，上口宽20～40cm；适宜 坡度在0.005～0.02之间；入沟 流量通常为0.2～3.0 L /s；沟内 水深一般为沟深的1/3～2/3。
(一)全面灌溉
• 灌溉时湿润整个 农田根系活动层 内的土壤，传统 的常规灌水方法 都属于这一类。 比较适合于密植 作物。 • 主要有地面灌溉 和喷灌两类。
1．地面灌溉
水是从地表面进入田 间并借重力和毛细 管作用浸润土壤， 所以也称为重力灌 水法。 它是最古老的也是目 前应用最广泛、最 主要的一种灌水方 法。按其湿润土壤 方式的不同，又可 分为畦灌、沟灌、 淹灌和漫灌。
2、单宽流量 是指每米畦宽入畦流量，常用 单位为L /s m。入畦单宽流 量的大小，取决于地面坡度 及土壤透水性。 地面坡度小，土壤透水性大， 入畦单宽流量要大一些；反 之，入畦单宽流量要小些。 一般根据土壤质地确定入畦单 宽流量，其标准为： 轻质土2～4 L /s m， 重质土1～3 L /s m 。
3、沟长与入沟流量 就沟灌这一灌水技术 而言，主要应掌握 沟长与入沟流量这 两个参数。 沟长与入沟流量都与 地形、坡度、土壤 透水性能有关。当 土壤质地较轻，地 形坡度较大时，沟 长较长；重质土， 坡度小时沟长要短 些。
L
q
沟灌
（1）、沟灌时的水量平衡关系 进入灌水沟的水，一部分将在流动过程中渗 入土壤，另一部分将在沟中蓄存，俟放水 停止后再逐渐向土壤入渗。因此，按灌溉 定额进入田间的水量应等于以上两部分水 量之和，即： maL=b0hL+P0KttL
地面灌溉
一、地面灌溉概述
地面灌溉方法是水通过渠道或管道系统进入 田间地面，水在地面流动时借助重力及毛 管作用来浸润土壤。这种方法是目前应用 最广泛、最主要的一种灌溉方法。 据统计，全球采用地面灌水方法的灌溉面积 占总灌溉面积的90%左右，我国现有灌溉 面积的95%也是采用这种灌水方法。
地面灌溉
与其它灌溉方法相比，地面灌溉方法优缺点： 优点：投资少；田间工程简单、易行。 缺点： （1）为确保灌水均匀，对土地平整度要求很高； （2）采用渠系输水时，沟渠占地较多（渠系占地 10%左右）； （3）灌水管理时要求劳力多，不易实施自动化； （4）用水量多，地表因全面湿润而蒸发损失大。
（2）畦田宽度：与地形、土壤、入畦流量大小有关，同时 还要考虑机械耕作的要求。 在土壤透水性好、地面坡度大、土地平整差时，畦田宽度 宜小些，反之宜大些。通常畦愈宽，灌水定额愈大，灌 水质量愈难掌握。 畦宽应按照当地农机具宽度的整倍数确定。畦田宽度一般 为2～3 m，最大不超过4 m。
（3）畦埂高度：一般为10～15cm，以不跑水为宜。畦埂 做到不跑水，是畦灌管理中很重要的一项。田间临时输 水沟的沟深约15cm，输水沟顶宽多为30cm左右，通常 用半挖半填断面。
畦灌
畦田通常沿地面最大坡度方向布置，这种沿地面坡 度布置的畦田，即顺坡向布置，叫顺畦。顺畦水 流条件好,适于地面坡度为0.001～0.003的畦田。 在地形平坦地区，有时也采用平行等高线方向布置 的畦田,即横坡向布置,称为横畦。因水流条件较 差，横畦畦田一般较短。 畦田灌溉因田面全部受水，故易使表层土壤板结。 畦灌适宜小麦、谷子、花生等窄行距、密植作物， 在蔬菜、牧草和苗圃的灌溉中也常采用。
(1)渗灌
● 渗灌是利用修筑在地下的专门设施(地下管道系 统)将灌溉水引入田间耕作层借毛细管作用自下 而上湿润土壤，所以又称为地下灌溉。 ● 近来也有在地表下埋设塑料管，由专门的渗头 向作物根区渗水。 ● 其优点是灌水质量好，蒸发损失少，少占耕地 便于机耕， ● 但地表湿润差，地下管道造价高，容易淤塞， 检修困难。
地面灌溉
一般将地面灌溉方法分为畦灌、沟灌、淹灌 和漫灌。 近年来得到迅速推广应用的低压管道输水灌 溉技术只是利用管道代替渠道输水，进入田 间后仍属地面灌溉的范畴。 此外，传统的地面灌溉多采用连续的灌水方 法，而新近出现的波涌灌技术则将其改进为 间歇性的灌水技术，可起到节水和灌水均匀 的作用。
畦灌
m qLT
m T qL
注意:T与前面提到的t 是不同的概念，t是田 面土壤的入渗时间，T 是放水口的放水时间。
沟灌
三、沟灌
在作物行间开沟，灌水时，水在 沟中边流边渗的灌溉方法称为 沟灌。 由于沟灌不是田面全部受水，仅 沟底有水，因此，这种灌溉方 法有利于保持土壤结构，不导 致田面土壤板结，可减少土面 蒸发损失。 沟灌适于宽行距的中耕作物，如 棉花、玉米、高粱等。 灌水沟由输水沟放水，多沿地面 坡度方向布置。不同土质灌水 沟浸润土壤状况如图所示。
沟灌
（3）、灌水时间t的确定： 若沟长、入沟流量已知，则有
t=maL/q 式中：q―入沟流量(L/s)。
沟灌
土壤透水性
河南省引黄灌区灌水沟长度与灌水流量关系表
水沟存水部分
b0为平均沟宽
土壤入渗水部分
P0为湿周
沟灌
（2）、沟长与坡度及沟中水深的关系： 可表示为 L=(h2-h1)/i
式中：h1 、h2―分别为灌水停止时沟首、沟尾的水深 (m)；i―沟底坡度。 为了使土壤湿润均匀，（h2-h1）之值应不超过0.06～ 0.07m（郭元裕，1986）。如灌水沟的最小极限坡 度为0.002，则其最小长度为30～35m。
t
ห้องสมุดไป่ตู้
从而，可推出每一点上的灌水时间t：
m t i 1 1
1 1
相应的，放水口的放水时间：tf=t-t0
t0为停水后放水口滞留的水体入渗时间，即 地表积水的入渗时间。
畦灌
二、畦灌
在田间筑起田埂，将 田块分割成许多狭 长地块――畦田， 水从输水沟或直接 从毛渠放入畦中， 畦中水流以薄层水 流向前移动，边流 边渗，润湿土层， 这种灌水方法称为 畦灌。 畦灌
6)对地形的适应性强。应能适应各种地形 坡度以及田间不很平坦的田块的灌溉。 从而不会对土地平整提出过高的要求。 7)基本建设投资与管理费用低，也要求能 量消耗最少，便于大面积推广。 8)田间占地少。有利于提高土地利用率使 得有更多的土地用于作物的栽培。
1、畦灌技术 2、沟灌技术 3、波涌灌 4、淹灌 5、膜灌技术
畦灌
入畦单宽流量的大小及土 壤的渗水能力决定着灌 水的均匀性，不合理的 流量常使得畦首与畦尾 所入渗的水量出现较大 的差异。如当流量较小 时，有时甚至水层还未 抵达末端，应灌水量即 已大部分渗入首端和中 部；而当流量较大时， 则可能导致畦田尾端水 层停留时间过长，而使 入渗水量过大。
3、灌水时间：为了获得较为 均匀的灌溉效果，实践中 根据经验采用所谓“六成 （或七成、八成、九成） 改畦”的方法控制放入畦 田中的水量，即当水流流 到畦长的六成（或七成、 八成、九成）时，便停止 向畦田灌水 具体成数需根据坡度、土壤 透水性、灌水定额等参数 确定，如在土地不平、坡 度小、透水性强、灌水定 额大的地块常采用九成改 畦。
4)便于和其他农业措施相结合。现代灌溉已发展 到不仅应满足作物对水分的要求，而且还应满 足作物对肥料及环境的要求。因此现代的灌水 方法应当便于与施肥、施农药(杀虫剂、除莠剂 等)、冲洗盐碱、调节田间小气候等相结合。此 外，要有利于中耕、收获等农业操作，对田间 交通的影响少。 5)有较高的劳动生产率，使得一个灌水员管理的 面积最大。
(3)微喷灌
● 微喷灌又称为微型喷灌或微喷灌溉。是用很 小的喷头(微喷头)将水喷洒在土壤表面。 ● 微喷头的工作压力与滴头差不多，但是它是 在空中消散水流的能量。 ● 与滴灌相比，由于同时湿润的面积大一些， 这样流量可以大一些，喷洒的孔口也可以大 一些，出流流速比滴头大得多，所以堵塞的 可能性大大减小了。