关于地面灌溉节水新技术的简单探讨

吴杏子

【摘 要】本文针对我国灌水技术较落后、土地与水资源不足的问题，简要介绍了目前地面灌溉理论及一些地面灌水新技术和设备方面的国内外研究现状，探讨了地面灌溉未来的发展趋势。

【关键词】地面灌溉；灌水质量评价指标；水平畦灌

1.地面灌溉的改进途径

传统的地面灌溉主要有畦灌、沟灌、漫灌、淹灌等四种灌水方法，它们具有灌水方便、成本低、节能等优点，但也存在着灌水定额大、均匀性不太高、深层渗漏严重、劳动强度较大等问题。而地面灌溉改进的途径有两个：一是水流在田间运动的规律，尽快完成水在田面上的流动过程，以达到灌水均匀和节省用水的目的，如长畦分段灌，波涌流沟灌和变流量沟灌等。二是改进田间灌水设施，以提高灌水质量和减轻灌水劳动强度，如用带孔软管或移动软管代替输水垅沟，用段管或虹吸管自输水沟向灌水沟放水，用自动闸阀控制格田的水层深度以及实行沟畦灌水自动化等。

1.1灌水质量评价指标体系

评价灌水质量的指标主要有灌溉水效率、田间灌溉水储存率、田间灌水均匀度。提高这三项指标， 即意味着减少灌溉水的无效损失， 提高灌水质量及灌溉水的有效利用率。虽然都反映了不同条件灌溉质量优劣， 但当它们同时使用才能较全面地评估某种灌水方法和灌水技术的灌水效果， 仅用其中的任何一项指标都不能作为全面评估田间灌水质量优劣的标准。理想的灌溉要使上述三项指标都达到较高的水平， 但由于上述三个指标往往存在一定矛盾之处， 据研究其中最关键的是灌水均匀度， 因为灌水均匀度不高必然导致灌水效率和储水效率两项指标不高，因此生产中可把灌水均匀度作为评价地面灌水技术优劣的关键指标。

2.灌水技术要素

影响水平畦田灌溉系统性能的主要灌水技术要素有：

（1） 土壤入渗性能。考虑到土壤入渗性能具有地域性， 其对畦灌系统性能带来的各种影响只能通过合理地选择其它灌水技术要素和适宜的畦灌系统设计予以弥补或消除。

（2） 畦田微地形。较大的畦田纵坡有助于缩短入畦水流的推进时间， 达到较好的灌溉质量。但过陡的田面纵坡会招致地面土壤受到冲蚀、计划灌水深度难以达到要求。适宜的畦田纵坡应根据田间土壤质地在0. 001～ 0. 003 的范围内确定。要达到这种地面平整精度标准， 则必须实施激光控制下的土地精细平整技术。

（3） 入畦单宽流量。较大的入畦单宽流量能促使水流在畦田内的推进速度加快， 缩短推进历时， 使得田间土壤入渗受水分布更为均匀， 有利于提高灌水效率和灌水均匀度。为避免流量过大对畦田土壤的冲刷， 入畦单宽流量的适宜值应结合畦块宽度并视田间土壤质地在3～5 L/（ s·m ） 的范围内选择， 最大值以不超过5 L/（s·m）为佳。

（4） 畦田规格。畦田规格是指畦块的长度与宽度。随着畦田长度的增加， 水平畦灌系统的性能有下降的趋势。同时， 较长的畦块会使得田间微地形变化带来的不利作用更为突出， 进而影响畦灌系统的灌溉质量。虽然较短的畦田有利于提高灌溉系统的性能， 但却占用耕地且不利于田间栽培管理。故在田面平整状况较差的情况下， 可采用短畦； 而当田面平整精度指标值小于2 cm 时， 在采用较大的入畦流量条件下， 可适当增大畦长到100 m 左右。选择适宜的畦宽主要取决于田面平整的精度和实际可用的入畦流量的大小。在入畦流量较大的条件下， 当田面平整度较佳时， 可适当加大畦田宽度到10m左右， 这不仅能扩大耕地的有效利用面积， 还可适应现代化大农业中田间机耕、机播作业对畦田规格提出的要求。

（5） 灌溉供水时间（t）。灌溉供水时间较长易造成过量的田间灌水， 致使灌水效率下降； 且过长的灌溉供水时间会导致畦田水分入渗分布的不均匀， 引起灌水均匀度减小。为此， 应依据畦灌系统的设计条件确定出合理的田间灌溉供水时间， 并加强田间灌溉管理。

3.块灌灌水技术

近年来，随着缺水问题突出，我国广泛采用了“大块改小块、宽块改窄块和长块改短块”的“三改”灌水技术，称为块灌，有显著的节水和增产效果。块灌技术的块田宽度一般不宜大于5m，块田长度应在5m左右，块田面积最好小于334m2，最大也不要超过667m2，对于无坡块灌时，块田面积、长度和宽度均可比有坡块灌的大一些。一般块田面积仍不宜超过667 m2，块田长度不宜大于60m，宽度应小于10m。

经过施炯林研究表明：块灌只要掌握三要素，即大流量、快速推进、及时封口，就能达到节水灌溉的目的。大流量是指单宽流量必须要大于6 L/（s·m）；快速推进指对入块流量要多开进水口，均匀分配水流的技术措施，消除水流的横向作用，使水流迅速布满田块的整个宽度，但快速推进需不至于导致田块的进水口处发生冲刷；及时封口是指封口成数要为七成到九成，倘若十成封口，会降低用水效率，便成了大水漫灌。

4.波涌灌溉

波涌灌是一种新型的地面灌水方法， 它采用低水头流量，快速推进，间歇放水使水流呈波涌状推进，利用了致密层在发展中不断减小田面糙率与土壤入渗特性这一客观规律，逐次为以后各周期的灌溉水流创造了一个加速水流推进与提高减渗效果的新界面。

由于波涌灌是间歇性地向农田供水， 因而一个灌水过程包括几个灌水和停水周期， 这样田面经过“ 湿一干一湿”作用， 一方面使湿润段田间土壤入渗能力降低， 另一方面使田间水流边界条件发生变化， 在表土形成致密层， 糙率减小， 在这两方面的综合作用下， 使波涌灌具有节水、节能、保肥、水流推进速度快、灌水质量高等优点。

波涌灌适宜条件较广， 只要符合如下几点， 均可正常应用： ①地面坡降在1%～100 %之间的沟或畦灌（畦宽小于3 m） 条田， 相对平整， 无倒坡； ②条田长度在500 m以内， 农田水利相对配套的井、渠灌区均适用； ③除了粘土以外的农田土质， 因为粘土波涌效果和连续灌几乎无差异； ④适于大田任何作物。

5.其他地面灌水方法

近年来，国内外还出现了许多不同的节水型地面灌水技术，如细流沟灌、隔沟灌、膜上灌等。

沟灌灌水技术是一种局部湿润灌溉，改进传统的地面灌溉全部湿润方式，进行沟灌溉或局部湿润灌溉，不仅能减少棵间土壤蒸发占农田总蒸散量的比例，使田间土壤水利用效率显著提高，而且可较好地改善作物根区土壤的通透性，促进根系深扎，有利于根系利用深层土壤储水，具有节水和增产双重特点。

膜上灌是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起来的一种新的地面灌溉方法。它是将地膜平铺于畦中或沟中， 畦、沟全部被地膜覆盖， 从而实现利用地膜输水， 并通过作物的放苗孔和专业灌水孔入渗给作物的灌溉方法。由于放苗孔和专业灌水孔只占田间灌溉面积的1%～5%， 其他面积主要依靠旁侧渗水湿润， 因而膜上灌实际上也是一种局部灌溉。

在当前及今后很长一段时间内，我国应该积极推广和研究节水型地面灌水技术。高效的灌水方法和适宜的灌水技术参数选择将会有效改变我国地面灌溉的落后状况，从整体上缓解农业水资源短缺的矛盾，促进农业的可持续发展。