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节水灌溉制度设计方法

灌溉制度设计原则

示范区所在地四川简阳属川中丘陵区，旱作物生长期内土壤水分多数时间处于适宜土壤水分的中或下限，不少时间低于下限，作物或多或少地受到土壤水分胁迫。以往的灌溉制度设计基本上是按照充分灌溉理论（满足作物全生育期内潜在蒸发蒸腾需水量，作物全生育期土壤水分在适宜水分的上、下限之间）设计的，这和实际情况不符。计算出的灌溉定额比当地高产年份实际采用的灌溉定额要高，而且高的幅度较大。

该示范区灌溉制度设计是根据实际情况，采用上述十项农业综合节水灌溉技术，着力于提高示范区水的有效利用率和作物水分利用效率，在非充分灌溉理论和调亏灌水技术指导下进行的。计算时采用了一些近年国内外研究成果，受旱胁迫减产率小于5%.

旱作物需水量

根据对四川省农田水分盈亏的研究，为了保证胁迫减产率小于5%，根活动层的平均土壤含水率在作物生长敏感期（关键期）应保持在适宜土壤含水率下限以上，在其余生育期可低于适宜土壤含水率下限0.82以上（轻度缺水，轻微度受旱）。

　 计算方法

在节水灌溉制度设计中，有两种计算方法：一种是参数修正法，即对农田水分平衡方程中的计算参数按相应节水灌溉技术要求进行修正。这种方法可以计算出灌水时间、灌水定额、灌溉定额等节水灌溉制度的全部数据。这种方法较为复杂，适合于灌溉管理、大、中水利工程节水规划设计。另一种是综合修正法，这种方法直接对常规灌溉制度计算的灌溉定额结果进行打折修正，得出节水灌溉定额，但无法获得节水灌溉制度的其它指标。这种方法较为简单，适合于水资源平衡计算，小型水利工程节水规划设计，目前许多节水规划是采用这种方法计算的。这里采用参数修正法为主综合修正法为辅的计算方法。

种植结构调整

由于示范区均为提水灌区，特别是沱江灌区，提水扬程较高，渠道较长，灌溉供水成本较高，不适合进一步发展高耗水作物。根据现有情况，对水稻面积进行了控制。

节水措施

水稻：四川、贵州等南方季节性缺水灌区，一般属中、小型灌区。渠道和泵站的运行都是间断性的。除冬水田、冲、槽田外，水稻“浅、湿、薄、晒”灌水技术并不适合这些地区。浅灌中（深）蓄灌水技术有利于节水（10～20%）和蓄雨（增加蓄雨5～30%），已为当地农民普遍采用，是一种常规的灌水技术。该示范区主要采用的节水技术有旱育秧技术、塑料薄膜、秸秆覆盖技术和“强化大三围”栽培技术等，这些技术主要是通过减少泡田水量、减少棵间蒸发、减少渗漏量达到省水的目的。

旱作物综合节水灌溉技术构成比水稻复杂，一般都是几种节水灌溉技术一起采用，种子包衣技术、控制性灌水、秸秆覆盖等，这些技术主要是通过促进种子及根系生长能力、减少棵间蒸发、抑制植株无效蒸发、多蓄雨水来达到节水的目的。

果树综合节水灌溉技术主要由优质苗木靠接技术、关键期水肥结合沟（点）灌技术、抗旱剂喷施技术和棵间覆盖（秸秆、种壳、杂草、肥料等有机混合物覆盖）技术组成。

　 节水灌溉制度设计参数

　 水稻

根据参数修正法和节水灌溉制度设计要求，分秸秆覆盖和薄膜覆盖两种情况对水稻节水灌溉制度计算参数如作物系数、初始水层、降雨深蓄限、适宜灌溉水层上限、适宜灌溉水层下限等作调整。

旱作物

根据参数修正法和节水灌溉制度设计要求，对旱作物节水灌溉制度计算参数土壤适宜水分上、下限作调整。

3、四川简阳“863”节水农业示范区节水灌溉制度设计成果

采用上述，编制软件，对示范区主要作物以旬为单位进行了长系列（1960-2000年）的节水灌溉制度计算。水稻节水灌溉定额是将秸秆覆盖、薄膜覆盖以及旱育秧的节水原理进行分解，然后分别对水量平衡方程的参数作相应的修正，计算出秸秆覆盖、薄膜覆盖的单项灌溉定额，再结合各自的使用面积综合而成。旱作物及果树节水灌溉单项定额是在考虑土壤水分胁迫和非关键期限制性灌溉的基础上，按水量平衡方程及农田水分调蓄计算得出的结果，再用其它不同节水措施的节水效果和实施面积计算得出的加权综合节水比例进行修正后得出。在此基础上，根据示范区节水与常规灌溉面积比例，加权平均得到主要作物的综合净灌溉定额。再根据各种作物的面积加权平均得到示范区田综合净灌溉定额、土综合净灌溉定额以及田土综合净灌溉定额。同时，对各种作物的净灌溉定额以及综合净灌溉定额作了排频，得到了75%典型年的净灌溉定额供水资源平衡分析采用。

滴灌系统由首部枢纽、管道和滴头三大部分组成。首部枢纽包括水源、压力设备、施肥设备、过滤设备和控制仪表等。管道分干管、支管和毛管，管道多为塑料管。滴头是滴灌系统的主要工作部件，其功用是把毛管的压力水经滴头降压后以水滴的形式滴出。滴头也称灌水器，是通过流道或孔口将毛管中的压力水流变成滴状或细流状的装置，以一定的间距安装在毛管上。

1、把这个系统细分化，然后一个个套单一定额。

2、由单一定额组成一个项目。

滴灌是将具有一定压力的水，过滤后经管网和出水管道（滴灌带）或滴头以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法。滴灌与其他灌水技术相比较，具有许多不同的特点，其系统组成和其他灌水方法也不同。

（一）滴灌的优缺点

1．水的有效利用率高在滴灌条件下，灌溉水湿润部分土壤表面，可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时，由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤，其他区域土壤水分含量较低，因此，可防止杂草的生长。第三，滴灌系统不产生地面径流，且易掌握精确的施水深度，非常省水。

2．环境湿度低滴灌灌水后，土壤根系通透条件良好，通过注入水中的肥料，可以提供足够的水分和养分，使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态，灌水区域地面蒸发量也小，这样可以有效控制保护地内的湿度，使保护地中作物的病虫害的发生频率大大降低，也降低了农药的施用量。

3．提高作物产品品质由于滴灌能够及时适量供水、供肥，它可以在提高农作物产量的同时，提高和改善农产品的品质，使保护地的农产品商品率大大提高，经济效益高。

4．滴灌对地形和土壤的适应能力较强由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作，且滴头的出流均匀，所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时，滴灌还可减少中耕除草，也不会造成地面土壤板结。

虽然滴灌有上述许多优点，但是，由于滴头的流道较小，滴头易于堵塞；且滴灌灌水量相对较小，容易造成盐分积累等问题。

（二）滴灌系统的组成

滴灌系统由水源工程、首部枢纽（包括水泵、动力机、过滤器、肥液注入装置、测量控制仪表等）、各级输配水管道和满头等四部分组成，其系统主要组成部分如下：

1．动力及加压设备包括水泵、电动机或柴油机及其他动力机械，除自压系统外，这些设备是微灌系统的动力和流量源。

2．水质净化设备或设施有沉沙（淀）池、初级拦污栅、旋流分沙分流器、筛网过滤器和介质过滤器等。可根据水源水质条件，选用一种组合。筛网过滤器的主要作用是滤除灌溉水中的悬浮物质，以保证整个系统特别是滴头不被堵塞。筛网多用尼龙或耐腐蚀的金属丝制成，网孔的规格取决于需滤出污物颗粒的大小，一般要清除直径75微米的泥沙，需用200目的筛网。砂砾料过滤器是用洗净、分选的砂砾石和砂料，按一定的顺序填进金属圆筒内制成的，对于各种有机或有机污物、悬浮的藻类都有较好的过滤效果。旋流分沙分流器是靠离心力把比重大于水的沙粒从水中分离出来，但不能清除有机物质。

3．滴水器水由毛管流进滴水器，滴水器将灌溉水流在一定的工作压力下注入土壤。它是滴灌系统的核心。水通过滴水器，以一个恒定的低流量滴出或渗出后，在土壤中以非饱和流的形式在滴头下向四周扩散。目前，滴灌工程实际中应用的滴水器主要有满头和滴灌带两大类。

4．化肥及农药注入装置和容器包括压差式施肥器、文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵，化肥或农药溶液储存罐等。它必须安装于过滤器前面，以防末溶解的化肥颗粒堵塞滴水器。化肥的注入方式有三种：一种是用小水泵将肥液压入干管；另一种是利用于管上的流量调节阀所造成的压差，使肥液注入干管；第三种是射流注入。

5．控制、量测设备包括水表和压力表，各种手动、机械操作或电动操作的闸阀，如水力自动控制阀、流量调节器等。

6．安全保护设备如减压阀、进排气阀、逆止阀、泄排水阀等。

（三）滴水器

滴水器是滴灌系统的核心，要满足以下要求：

（1）有一个相对较低而稳定的流量在一定的压力范围内，每个滴水器的出水口流量应在2～8升／小时之间。滴头的流道细小，直径一般小于2毫米，流道制造的精度要求也很高，细小的流道差别将会对滴水器的出流能力造成较大的影响。同时水流在毛管流动中的摩擦阻力降低了水流压力，从而也就降低了末端滴头的流量，为了保证滴灌系统具有足够的灌水均匀度，经验上一般是将系统中的流量差限制在10％以内。

（2）大的过流断面为了在滴头部位产生较大的压力损失和一个较小的流量，水流通道断面最小尺寸在0．3～1．0毫米之间变化。由于滴头流道较小，所以很容易造成流道堵塞。如若增大滴头流道，则需加长流道，为此，研究出了多种滴水器。