水灌溉新技术

关于水灌溉新技术第1页，课件共63页，创作于2023年2月提纲一、基本理念二、节水工程技术三、节水灌溉新技术概述四、喷灌技术五、微灌技术六、节水地面灌溉技术第2页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念英文：WaterSavingWaterConservationEfficientWaterUse中文：节水=节约用水=省水综合：节制、控制、保护、高效节水的原意？第3页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念节水的内涵—节制用水—高效用水—保护水源—优化用水第4页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念节水的外延水资源利用（资源问题）水环境保护（环境问题）水经济优化（经济问题）可持续发展（社会问题）第5页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念节水的必要性400mm400mm800mm1600mm800mm—水需求的增长性—水资源的稀缺性—水环境的脆弱性第6页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念节水的紧迫性——缺水已开始制约可持续发展——缺水有可能导致动乱和战争！节水是缓解缺水的根本措施第7页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念节水型农业节水型工业节水型城市节水型企业节水型社区节水型社会全社会节水第8页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念

农业管理的节水（政策、法规和体制）。

农业节水的核心就是提高降水和灌水的利用效率。

灌溉范畴的节水（灌溉工程、灌溉技术）。

农学范畴的节水（作物生理、农田水分调控）。第9页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念农的业关节键水合理降低作物的无效耗水，提高农业用水的有效性。

我国现有耕地19.5亿亩，其中旱地农业（雨养农业）11.62亿亩，有效灌溉面积8.38亿亩（2001年）。实现农业可持续发展和水资源可持续利用的重点。第10页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念

涉及到农业资源、农作物、农业经济、水利、机械、自动化和管理、政策、法规等科学，应突出重点、突出特色、综合实施，科学节水。节水是系统工程第11页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念

（1）通过渠道或管道将水从水源输送到田间，对应的技术称为输配水工程技术。农业用水技术环节第12页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念农业用水技术环节内蒙玉米滴灌示范山西霍泉自压喷灌示范

（2）将引至田间的灌溉水，尽可能均匀地分配到指定的面积上转化为土壤水，对应的技术称为灌水技术（如喷灌、微灌、地面灌等技术）。第13页，课件共63页，创作于2023年2月一、基本理念农业用水技术环节（3）作物吸收利用土壤水，以维持它的生理活动。

（4）通过作物复杂的生理过程，形成经济产量。第14页，课件共63页，创作于2023年2月

最根本和有效措施则是采用渠道防渗措施减少渠道渗漏损失，节省灌溉用水量，更有效地利用水资源。渠道防渗技术二、节水工程技术第15页，课件共63页，创作于2023年2月渠道防渗技术二、节水工程技术

土渠输水水的利用系数一般只有0.4－0.5，差的仅有0.3左右。采用渠道防渗技术后，可使渠系水的利用系数提高到0.75－0.85。此外，渠道防渗还具有加大过水能力、减小过水断面、有利于农业生产抢季节、节省土地等优点。渠道防渗是我国当前节水灌溉技术推广的重点。根据渠道防渗所使用的材料进行划分，我国目前主要采用混凝土衬砌、浆砌石衬砌、预制混凝土与土工布复合防渗等型式。近几年，每年完成渠道防渗约5万公里。第16页，课件共63页，创作于2023年2月几种常见的渠道防渗技术二、节水工程技术

1.土料防渗

土料防渗就是将渠基土夯实或者在渠床表面铺筑一层夯实的土料防渗层，包括压实素土、粘砂混合土、三合土、四和土、灰土等。

特点和适用条件土料防渗具有一定的防渗效果[0.07-0.17m３/(m２.天)]，能就地取材，造价低廉，技术简单，群众容易掌握，但允许流速小，抗冻耐久性差，故土料防渗适用于气候温和地区流速较小的中、小型渠道，当地应有丰富的土料资源。若防渗要求高，当地砂石料缺乏，难以采用后述的衬砌方法时，可利用土壤固化剂（如GA剂）对土了进行固结处理。第17页，课件共63页，创作于2023年2月几种常见的渠道防渗技术二、节水工程技术

2.水泥土防渗

水泥土具有较好的防渗效果[0.06－0.17立方米／（平方米·天）]，能就地取材，造价低，技术简单，其水泥用量与低标号混凝土的水泥用量相当，允许流速小，抗冻性差。适用于温和地区，且附近有砂土和砂壤土而缺乏砂石料的渠道。第18页，课件共63页，创作于2023年2月几种常见的渠道防渗技术二、节水工程技术

3.混凝土防渗

混凝土衬砌渠道具有防渗抗冲效果好，输水能力大，经久耐用，便于管理等特点。因而适用于各种地形、气候和运行条件的大、中、小型渠道，附近应有骨料来源。混凝土衬砌按施工方法分为现浇和预制两种。第19页，课件共63页，创作于2023年2月几种常见的渠道防渗技术二、节水工程技术

4.膜料防渗

膜料防渗是用塑料薄膜或沥青玻璃纤维布油毡或复合类膜料做防渗层，其上设保护层的防渗方法。膜料防渗性能好，适应变形能力强，南北方均可采用，特别是北方冻胀变形较大的地区效果理想。

第20页，课件共63页，创作于2023年2月几种常见的渠道防渗技术二、节水工程技术

5.沥青混凝土防渗

沥青混凝土衬砌属于柔性结构，其防渗能力强，适应变形性好，造价与混凝土相近，适用与冻害地区，且附近有沥青料源的渠道。沥青混凝土衬砌分有、无整平胶结层两种。一般岩石地基的渠道考虑使用整平胶结层。为提高防渗效果，防止沥青老化，在沥青混凝土表面涂刷沥青玛蹄脂封闭层，涂刷的沥青玛蹄脂必须满足在高温下不流淌，在低温下不脆裂，具有较好的热稳定性和变形性能。

第21页，课件共63页，创作于2023年2月

利用机泵抽取井水，通过管道系统把水直接输送到田间对农田实施灌溉。低压管道输水灌溉技术（简称管灌）二、节水工程技术第22页，课件共63页，创作于2023年2月低压管道输水灌溉技术二、节水工程技术

与用土渠输水比较，它的输水损失少，输水效率可达到95％；输水所需工作压力很低，一般只需0．02-0．22兆帕就行，节能50％以上；节约土地1％-3％；运行费用少；适应性强；受气候、地形、经济体制、作物分区、灌水时间等因素干扰少；水流速度快；缩短灌水周期等。单位面积投资较低，一般每公顷450元-900元，使用技术也很简单。目前，低压管道输水技术的发展重点是在北方机电井灌区，它对老灌区的技术改造具有现实意义。第23页，课件共63页，创作于2023年2月低压管道输水灌溉技术二、节水工程技术低压管道输水系统的组成水源——地下水，河、湖、库、塘、渠等清水

首部取水枢纽——水泵、动力机及其配套设备

输水配水管道——一般设有1级-2级固定输水管道，埋设在地下约1米深处。管上等距离设置竖管直通地面。给水装置——竖管出口处向田间配水的出水口(或给水栓)安全保护装置—管道首端或特殊部位设置排气阀或调压阀田间灌水系统第24页，课件共63页，创作于2023年2月低压管道输水灌溉技术二、节水工程技术低压管道输水系统的形式移动式—所有的设备都能移动使用。常用单级软管输水，软管与水泵出口直接相连，沿作物种植方向铺开，软管长约200米。这种形式投资低、使用方便简单，但软管使用寿命短，高杆作物后期进地有困难。

固定式—所有的设备和设施工程都是固定的，主要用于机电井灌区和控制灌溉面积大的灌区。管道常采用干、支两级埋于地下，末级管道间距200米-300米。这种形式投资较高。半固定式—机泵和地下输水管网、闸阀等固定，地面配水管道和灌水管道采用移动管道。这是我国采用最多的形式，适用于自流和抽水灌区。第25页，课件共63页，创作于2023年2月三、节水灌溉新技术概述

水送到田间以后，如何浇灌是大有学问的。不少地方的农民仍然固守着旧的观念，认为浇地就是浇灌“地”，要浇足浇够水，于是沿袭几千年来的传统办法，采取大水漫灌，浇地时，把整个田块都放满水。如果田间土地不平整，高高低低，要使地块都漫上水，所用水量就要更大。其实浇地的目的是让庄稼根部获得和保持必需的水量，其余地方完全没有必要，浇很深的水更是巨大的浪费。用了这么多的水，施了如此多的肥，庄稼却长不好，花钱费力还污染环境，真是不划算哟！第26页，课件共63页，创作于2023年2月

节水灌溉技术是指灌溉水(包括降水)进入农田后，通过采用良好的灌溉方法，最大限度地提高灌溉水利用率和利用效率的灌溉技术。

好的灌水技术不仅灌水均匀，而且节水、节能、省工，使土壤保持良好的物理化学性状，提高土壤肥力，从而获得最佳效益。

三、节水灌溉新技术概述第27页，课件共63页，创作于2023年2月

节水灌溉技术一般包括地面节水灌溉技术、喷灌和微灌等新的灌水技术，其中地面节水灌溉技术包括小畦“三改”灌水技术、长畦分段短灌、宽窄式畦沟结合灌溉、薄膜覆盖灌溉、涌流灌溉和水平畦田灌溉等；微灌包括滴灌、微喷灌、涌泉灌溉(小管出流灌溉)和脉冲灌溉等。由于喷灌、微灌技术大多通过管道输水，并需要一定压力而进行，也称压力灌溉。三、节水灌溉新技术概述第28页，课件共63页，创作于2023年2月喷灌技术

喷灌是将灌溉水加压（用泵或利用水源的自然落差）后，经管道输送至喷头，并由喷头将水射出，均匀地散成细小水滴对作物进行灌溉的节水型灌溉技术。它作为一种先进的机械化、半机械化灌水方式，在很多发达国家已广泛采用。第29页，课件共63页，创作于2023年2月喷灌的主要优点如下：

（1）节水效果显著，水的利用率可达80%。一般情况下，喷灌与地面灌溉相比，1m3水可以当2m3用。

（2）作物增产幅度大，一般可达20%-40%。其原因是取消了农渠、毛渠、田间灌水沟及畦埂，增加了15%-20%的播种面积；灌水均匀，土壤不板结，有利于抢季节、保全苗；改善了田间小气候和农业生态环境。

（3）大大减少了田间渠系建设及管理维护和平整土地等的工作量。

（4）减少了农民用于灌水的费用和投劳，增加了农民收入。

（5）有利于加快实现农业机械化、产业化、现代化。

（6）避免由于过量灌溉造成的土壤次生盐碱化。喷灌技术第30页，课件共63页，创作于2023年2月喷灌技术的缺点（1）喷洒作业受风的影响大

漏喷，漂移、蒸发损失的水量可以达到灌溉水量的15％～30％。（2）直接蒸发损失大

尤其在旱季，水滴落地前蒸发损失达到10%。（3）设备投资高

喷灌需要设备和大量的管道材料，基建投资高。（4）耗能多

喷灌要利用水的压力使水流破碎成细小的水滴，并且喷洒到规定范围内，需要更多的能源消耗。喷灌技术第31页，课件共63页，创作于2023年2月喷灌系统的组成

水源工程水泵和动力机管道系统喷头

附属设备和附属工程喷灌技术第32页，课件共63页，创作于2023年2月喷灌系统的分类

管道式喷灌系统

机组式喷灌系统

固定式喷灌系统

半固定式喷灌系统

移动式喷灌系统

大型喷灌机组中型喷灌机组小型喷灌机组喷灌技术第33页，课件共63页，创作于2023年2月

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。

固定式喷灌系统喷灌技术

第34页，课件共63页，创作于2023年2月

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，

是目前我国主要采用的喷灌形式之一。

半固定式喷灌系统喷灌技术第35页，课件共63页，创作于2023年2月

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。

移动式喷灌系统喷灌技术第36页，课件共63页，创作于2023年2月

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。

大中型圆形喷灌机组喷灌技术第37页，课件共63页，创作于2023年2月

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。

轻小型圆形喷灌机组喷灌技术第38页，课件共63页，创作于2023年2月

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。

卷盘式喷灌机喷灌技术第39页，课件共63页，创作于2023年2月

1894年，一位名叫查尔斯.斯凯纳的美国依阿华州人，发明了一种非常简单的喷水系统，开拓了人类利用机械设施节水灌溉的先河。1933年，美国加州一个叫澳滕.英格哈特的农民发明了世界第一只摇臂喷头，并注册专利，由著名的雨鸟公司制造。这种新型喷头的问世，对此后农业节水灌溉起到了革命性的推动作用。采用摇臂喷头喷水系统后，水的利用率大大提高，比大水漫灌可提高约50%以上。这样，同样的水可多灌50%的面积。美国农业工程师协会（ASAE）在1990年举行的“农业工程50周年庆典”上为此授予雨鸟公司“历史里程碑奖”。喷灌发展历史喷灌技术第40页，课件共63页，创作于2023年2月

二次世界大战以后，美国的经济、技术飞速发展，以皮尔斯（Pierce）为先导的灌溉企业制造出多种快速连接铝合金接头，与薄壁铝管连接，诞生了半固定及固定式薄壁喷灌系统，使得大面积采用喷灌系统成为可能。喷灌发展历史喷灌技术第41页，课件共63页，创作于2023年2月

为充分利用半固定式喷灌系统造价低的优点，克服其劳动强度高的缺点，一种由机械驱动的类似于半固定系统的喷灌机在30年代晚期由一位叫哈里.法里斯通（Harry.Firestone）的人发明并投入使用。现在仍有数家公司，如美国的维德(WadeCo.)，莱克(Lake)，皮尔斯(Pierce)等在制造这种被称为滚移式喷灌机（SideRoll或WheelMoving）的机器。喷灌发展历史喷灌技术第42页，课件共63页，创作于2023年2月

1952年，一位名叫弗兰克（Frank）的科罗拉多州的农民发明了一种水力驱动，自动转圈，上边悬挂喷头的喷灌机具，取名为中心支轴式喷灌机（CenterPivot）。60年代后，这种机器在地广人稀，地势不平坦的美国中部农业区科罗拉多、内巴拉斯基、堪萨斯，广泛推广开来。

喷灌发展历史喷灌技术第43页，课件共63页，创作于2023年2月

70年代，由于石油危机的影响，中心支轴式喷灌机的喷头由摇臂喷头改为低压微喷喷头，以达到节约能源的目的。此后，水力驱动也逐渐改变为电力驱动，可靠性越来越高。目前，美国总灌溉面积中，约31%采用中心支轴式系统灌溉。为提高土地利用率，后来又开发出平移式喷灌机（LateralMoving），但使用并不多。因为成本较高，维修不方便，能耗高。喷灌发展历史喷灌技术第44页，课件共63页，创作于2023年2月

卷盘式喷灌机,广泛流行于欧洲各地，起源于法国，适合于中、小农场。整套机具配一支大喷枪，流量及射程非常大。这种机器使用灵活、方便，劳务成本低。但能耗高，喷水均匀度不好，对土壤侵蚀严重，对作物打击强度太大。喷灌发展历史喷灌技术第45页，课件共63页，创作于2023年2月

我国于20世纪50年代初开始引进先进的喷灌技术，建设了一些喷灌试验工程。20世纪70年代以后得到较大的发展，进行了较大规模的研究、开发和生产应用。

经过30多年的努力，到2000年我国喷灌面积发到到246万公顷（3690万亩），占全国灌溉面积的4.14%，据有关部门预测，到2010年我国节水灌溉面积将达到5411万公顷，其中喷灌面积将达到546万公顷，新增喷灌面积300万公顷。喷灌发展历史喷灌技术第46页，课件共63页，创作于2023年2月

喷灌的技术特征：要求灌溉水必须均匀地分布在所灌溉的土地上；同时喷洒后地表不产生径流和积水，没有灌溉水的二次再分配；此外，喷洒水滴不得破坏土壤的团粒结构，也不得伤害作物，造成减产。为了使喷灌达到上述的技术要求,规定了喷灌技术的“三要素”，即喷灌强度、喷灌均匀度和喷灌雾化指标。任何喷灌过程只有当这三项技术指标的值不低于国家标准要求时，才能达到喷灌的省水、增产、保土、保肥、提高作物品质的效果。

喷灌的技术三要素喷灌技术第47页，课件共63页，创作于2023年2月

喷灌强度指单位时间内喷洒在单位面积上的水量，一般用mm/h表示。

喷灌强度包括点喷灌强度Pi和平均（面）喷灌强度P两个概念。

点喷灌强度指在一定时间t喷洒到某点土壤表面的水深h；平均喷灌强度P指在一定的面积上的各点，在时间t内的喷灌水深平均值h0。

规范规定，喷灌系统设计喷灌强度不得大于土壤的允许喷灌强度。当地面坡度大于5%时，允许喷灌强度应进行折减。喷灌强度喷灌技术第48页，课件共63页，创作于2023年2月喷灌强度土壤类别

允许喷灌强度(mm/h)土壤类别

允许喷灌强度(mm/h)砂土20壤粘土10砂壤土15粘土8壤土12各类土壤的允许喷灌强度

注：有良好覆盖时，表中数值可提高20%。

喷灌技术第49页，课件共63页，创作于2023年2月喷灌强度地面坡度（%）

允许喷灌强度降低(mm/h)地面坡度（%）

允许喷灌强度降低(mm/h)5—82013—20609—1240>2075坡地允许喷灌强度降低值喷灌技术第50页，课件共63页，创作于2023年2月

喷灌均匀度是指在喷灌面积上水量分布的均匀程度，它是衡量喷灌质量优劣的主要指标之一，直接关系到喷灌农作物的增产幅度。在喷灌系统中，喷灌均匀度是指大面积上的均匀度，也就是喷头组合在一起时的均匀程度；单个喷头的喷洒均匀度在实际中并无意义。喷灌均匀度是以单喷头的水量分布图为基础进行组合和分析，或实测得出的；它与喷头结构、工作压力、喷头布置形式、喷头间距、喷头转速的均匀性、竖管的倾斜度、地面坡度和风速、风向等因素有关。表征喷灌均匀度的方法很多，通常用喷洒均匀系数和水量分布图表示。喷灌均匀度喷灌技术第51页，课件共63页，创作于2023年2月

规范规定：“在设计风速下，喷灌均匀系数一般不应低于75%，对于行喷式喷灌系统，不应低于85%”。在实际设计中，喷灌均匀度是通过合理确定喷头组合间距而实现的。国产喷头可按根据“射程间距”比来计算合理的组合间距，即按下表确定喷头组合间距：

喷灌均匀度设计风速喷头组合间距等间距布置垂直于风向平行于风向0.3~1.6R1.3R(1.1~1.0)R1.6~3.4(1~0.8)R(1.3~1.1)R(1.0~0.9)R3.4~5.4(0.8~0.6)R(1.1~1)R(0.9~0.7)R注：R为喷头的设计射程。当支管方向与风向成45度角时按等间距布置确定组合间距。

喷灌技术第52页，课件共63页，创作于2023年2月

喷洒水滴的直径大小称为雾化程度，是指喷头的工作压力H(m)与喷嘴直径d(mm)的比值。常用下式计算

雾化度或雾化指标种

类

雾化指标蔬菜及花卉4000~5000粮食作物、经济作物及果树3000~4000牧草、饲料作物、草坪及绿化林木2000~3000

按国标规定，设计雾化指标应满足下表要求：喷灌技术第53页，课件共63页，创作于2023年2月

1．适时适量地给作物提供水分要做到这一点，必须制定合理的灌溉制度，保证干旱年或半干旱年作物正常生长对水分的要求。即喷灌工程的设计标准必须满足灌溉保证率不低于85％,按这个标准配套容量合理、工程结构可靠、运行安全方便、各部分的设计规格能保证喷灌灌溉制度实施的水源工程。

2．有较高的喷灌均匀度。喷灌均匀度指的是组合均匀度，它与单个喷头的倾斜度、地面坡度、风速、风向等因素有关。要求在设计风速下，定喷式喷灌系统的组合均匀系数不低于75％，行喷式喷灌机的组合均匀系数不低于85％。

对喷灌技术的要求喷灌技术第54页，课件共63页，创作于2023年2月

3．有适宜的喷灌强度（指组合喷灌强度）,影响其数值大小的主要因素与影响组合均匀度的因素相同。要求喷头的组合喷灌强度不得大于当地土壤的允许喷灌强度。对于行喷式喷灌系统的喷灌强度可以略大于土壤的允许喷灌强度，在喷洒的过程中允许地面出现当时渗不下去而过后能很快渗入的小水洼,但不得出现地面径流。

4．有适宜的雾化程度。喷灌水是以模拟天然降雨的形式落在田间的,为了避免土壤板结或损坏作物,要求喷洒水滴对土壤和作物的打击强度要小。但是水滴雾化要消耗能量,雾化过度不仅不经济,而且因细小水滴容易被风吹散、漂移，蒸发损失加大。因此，应根据作物种类，以不损坏作物为度，选用具有适宜雾化指标的喷头。对喷灌技术的要求喷灌技术第55页，课件共63页，创作于2023年2月

喷灌系统规划设计的内容一般包括：勘测调查、喷灌系统选型和田间规划以及水力计算和结构设计等三个步骤。喷灌系统的规划设计勘测、收集基本资料

地形资料气象资料土壤资料作物种植状况经济规划资料行政区划资料动力、机械设备资料水