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水利工程论文-我国节水农业发展现状与存在问题二.doc

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水利工程论文-我国节水农业发展现状与存在问题二.doc

水利工程论文我国节水农业发展现状与存在问题二摘要我国节水农业发展的历史源远流长,而且与灌溉农业的发展密切相连。在距今4000多年以前就有了临河挖渠、凿井汲水的灌溉农业,在漫长的历史岁月中,灌溉农业的建设绵延不断,对促进当时的农业生产和社会经济发展起到了十分重要的作用。灌溉农业的发展主要受水资源的制约,古代的劳动人民在与旱灾进行的长期斗争中,已懂得采用一些简单的节水农业技术,如夯实输水土渠的渠床减少输水渗漏损失在蒸发量大的西北农田上铺上石子以减少农田土壤水分的蒸发损失等,对节约农业用水起到了一定作用。但是,由于社会和技术的等原因,到1949年我国节水农业的基础十分薄弱,除了在少数灌区建设有少量渠道防渗外,基本上仍是空白。关键词节水农业发展发展现状二、节水型农业技术应用及其主要技术经济特性与效益对农作物进行灌溉,从水源引水、包括降水利用,到作物耗水形成产量要经过一系列的物理和生物过程。节水农业就是要充分有效地利用自然降水和灌溉水,根本目的是通过采用水利、农业、管理等措施,最大限度地减少水从水源通过输水、配水、灌水直至作物耗水过程中的损失,最大限度地提高单位耗水量的作物产量和产值。节水农业的内涵一般包含水资源的合理开发利用,输配水和田间灌溉过程的节水、用水管理节水以及农业节水增产技术措施4个方面。水资源的合理开发利用包括多水源的科学调度地面水、地下水、降水、土壤水综合利用废污水回收处理利用以及咸淡水混合利用水库、蓄水池的防渗处理等。输配水和田间灌溉节水包括输水建筑物改造配套,防止跑、冒、滴、漏渠道防渗管道输水喷灌、滴灌、渗灌、膜上灌、膜下灌以及传统的土地平整、大畦改小畦、坐水点种等措施。农业技术措施包括根据水资源状况调整作物种植结构,推广耐旱作物品种、节水栽培技术,采取深耕蓄水,塑膜或秸秆覆盖、聚肥保墒等旱作农业措施和施用保水剂、抗旱剂等抗旱保墒措施。用水管理节水包括制定不同作物科学的灌溉制度,健全节水政策法规。1.水资源合理开发利用技术(1)水资源优化分配技术。对水资源进行综合评价,提出能充分利用水资源并发挥最大效益的优化分配方案,进行水资源的开发利用。(2)多水源联合运用技术。利用系统工程理论和模糊数学方法,建立优化调度模型,采用计算机管理,提高水资源的利用率,充分发挥水资源的效益,实现节水增产并保持灌区水资源的良性平衡。(3)雨水汇集利用技术。在干旱缺水的丘陵山区,选择有一定产流能力的坡面、路面、屋顶,或经过夯实防渗处理的地方,作为雨水汇集区,将雨水引入位置较低的水窖或水窑内储存,经过净化处理,供农村人畜饮水和农作物灌溉用水。(4)地下水利用技术。在利用地下水为灌溉水源的地区,在维持地下水生态平衡的前提下,确定开采强度,合理利用地下水。对机井进行测试改造,提高机井的出水效率和装置效率,降低能耗。在井渠结合的灌区,非灌溉季节时,可利用渠道引客水或利用排水沟集蓄雨季降水,入渗补给地下水。(5)劣质水利用技术。劣质水包括城市生活污水、工业废水、微咸水和灌溉回归水。城市或工矿企业排放的污废水含有多种重金属元素、有害的无机物或有机化合物、病原生物等,必须经过严格净化处理达到灌溉水质标准,才能用于灌溉非直接食用的农作物。利用微咸水灌溉时,可根据土壤积盐状况,农作物不同生育期耐盐能力,直接利用微咸水或咸淡水掺混后使用。但应特别注意掌握灌水时间、灌水量、灌水次数,同时与农业耕作栽培措施密切配合,防止土壤盐碱化。对于灌区渠系和田间渗漏水、退水、跑水产生的回归水,可收集起来重复利用或作为下游灌区的灌溉水源,但使用回归水之前,要化验确认其水质已符合灌溉水质标准。2.输配水和田间节水灌溉技术(1)渠道防渗技术。渠道是我国农田灌溉的主要输水方式,但传统的土渠输水渗漏损失大,约占到水量的50%~60%,一些土质较差的渠道渗漏损失高达70%以上,据有关资料分析,全国渠系每年渗漏损失水量约为1700多亿m3,是灌溉水损失的最主要方面。因此,渠道防渗一直是我国发展高效用水灌溉的主要技术措施。渠道防渗不仅可以显著地提高渠系水利用系数,减少渠水渗漏,而且可以提高渠道输水安全保证率,提高渠道抗冲能力,增加输水能力。渠道防渗还具有调控地下水位,防止次生盐碱化,减少渠道淤积,防止杂草丛生,节约维修费用,降低灌溉成本的附加效益。据测定,浆砌石防渗较土渠减少渗漏损失50%~60%混凝土防渗较土渠减少渗漏损失60%~70%塑料薄膜防渗较土渠减少渗漏损失70%~80%。渠道防渗的方法很多,根据所使用的防渗材料可分为土料压实防渗、三合土料护面防渗、石料衬砌防渗、混凝土衬砌防渗、塑料薄膜防渗和沥青护面防渗等。混凝土衬砌防渗是使用最广泛的一种渠道防渗措施,可分为现场浇筑和预制装配两种,防渗效果好,使用寿命长,特别是使用混凝土U形渠槽防渗还可提高渠道流速和输沙能力。塑料薄膜防渗具有重量轻、造价低、运输方便、施工简单及抗腐蚀能力较强的优点。沥青护面防渗是用沥青与其他材料如塑料薄膜、砂石料、玻璃纤维等联合使用起到防渗作用。(2)低压管道输水灌溉技术。低压管道输水灌溉简称管灌,是利用低压输水管道代替输水土渠将水直接送到田间灌溉作物,以减少水在输送过程中的渗漏和蒸发损失的技术措施。这项高效用水灌溉技术近几年在我国北方平原井灌区发展非常快。低压管道输水灌溉具有许多优点一是省水,由于以管代渠可以减少输水过程中的渗漏和蒸发损失,使渠系水利用系数提高到0.95以上,可使亩毛灌水定额减少30%左右。二是节能,与土渠输水相比,由于提高了渠系水的利用系数,使从井中抽取的水量大大减少,因此可减少能耗25%以上。三是可以减少土渠占地,提高土地利用率,一般在井灌区可减少占地2%左右,在扬水灌区可减少占地3%左右。四是管理方便,省工省时,由于低压输水管道埋于地下,便于机耕和养护,耕作破坏和人为破坏大大减少,另外由于管道输水流速比土渠大,灌溉速度大为提高,可显著提高灌水效率。低压管道输水灌溉系统一般由水源、水泵及动力机、连接保护装置、输水管道、给配水装置及其他附属设备(如量水设备、排水阀、逆止阀和田间灌水设施)等部分组成。一般可分为移动式、固定式和半固定式3种。移动式是除水源外,机泵和输配水管道都是可移动的,特别适合与小水源、小机组和小管径的塑料软管配套使用。其优点是一次性成本低、适应性强、使用比较方便。缺点是软管使用寿命短、易被草根、秸秆等划破,在作物生长后期,尤其是高秆作物灌溉比较困难。固定式是包括机泵、输配水管道、给配水装置等建筑物都是固定的,水从管道系统直接进入沟畦进行灌溉。半固定的机泵、干(支)管和给水装置都地埋固定,而地面灌溉管是可移动的。通过埋设于地下的固定管道将水输送到计划灌溉的地块,然后通过给水栓供水给地面移动管进行灌溉。由于具有移动式和固定式两者的优点,是国内外低压管道灌溉较常用的一种形式。(3)喷灌技术。喷灌是喷洒灌溉的简称,它是利用专门的设备(动力机、水泵、管道等)把水加压,或利用水的自然落差将有压水送到灌溉地段,通过喷洒器(喷头)喷射到空中散成细小的水滴,均匀地散布在田间进行灌溉。要实现喷灌首先要建立喷灌系统,一般包括水源工程、动力机、水泵、各种管道、喷头及控制设备等。喷灌系统分为固定式、半固定式和移动式三种固定式喷灌系统各组成部分在整个灌溉季节中(甚至长年)都是固定不动的,或除喷头外,其它部分固定不动半固定式喷灌系统除喷头和装有许多喷头的支管可在地面移动外,其余部分均固定不动,支管与干管常用给水栓快速连接移动式喷灌系统除水源工程(塘、井、渠道等)固定外,动力机、水泵、管道、喷头都可移动。固定式喷灌系统操作方便、生产效率高、占地少,易于实现自控和遥控作业,但建设投资较高,适合蔬菜和经济作物地区采用移动式喷灌系统结构简单,投资较低,使用灵活,设备利用率高,但移动时劳动强度较大,路渠占地较多,运行费用相对较高,比较适用于抗旱灌溉的地区,是我国目前发展最多的喷灌形式半固定式喷灌系统的特点介于上述两者之间,是我国今后应提倡发展的主要喷灌形式。喷灌和地面灌溉相比,具有节约用水、节省劳力、少占耕地、对地形和土质适应性强、能保持水土等优点。因此被广泛应用于灌溉大田作物、经济作物、蔬菜和园林草地等。喷灌可以根据作物需水的要求,适时适量地灌水,一般不产生深层渗漏和地面径流,喷灌后地面湿润比较均匀,均匀度可达0.8~0.9,由于用管道输水,输水损失很小,灌溉水利用系数可达0.9以上,比明渠输水的地面灌溉省水30%~50%,在透水性强、保水能力差的土地,如沙质土,省水可达70%以上。由于喷灌可以采用较小的灌水定额进行浅浇勤灌,因此能严格控制土壤水分保持肥力,保护土壤表层的团粒结构,促进作物根系在浅层发育,以充分利用土壤表层肥分。喷灌还可以调节田间小气候,增加近地表层空气湿度,在天热季节起到凉爽作物,而且能冲掉作物茎叶上的尘土,有利于作物的呼吸和光合作用,故有明显的增产效果。多年大面积应用证明,与传统地面灌溉相比,喷灌粮食作物增产10%~20%,喷灌经济作物增产20%~30%,喷灌果树增产15%~20%,喷灌蔬菜增产1~2倍。但喷灌也有一定的局限性,如受风影响大,风大时不易喷洒均匀,以及投资比一般地面灌水技术要高。喷灌几乎适用于灌溉所有的旱作物,如谷物、蔬菜、果树、食用菌、药材等,既适用于平原也适用于山区,既适用于透水性强的土壤也适用于透水性弱的土壤。不仅可以灌溉农作物,也可以灌溉园林草地、花卉,还可以用来喷洒肥料、农药,防霜冻、防暑降温和防尘等。但为了更充分发挥喷灌的作用,取得良好的效果,应优先应用于当地有较充足的资金来源,且经济效益高、连片、集中管理的作物地形起伏大或坡度较陡、土壤透水性较强,采用地面灌溉比较困难的地方灌溉水资源不足或高扬程灌区需要调节田间小气候的作物,包括防干热风或防霜冻劳力紧张或从事非农业劳动人数较多的地区水源有足够的落差,适宜修建自压喷灌的地方不属于多风地区或灌溉季节风大的地区。(4)微灌技术。微灌是一种新型的最省水节水灌溉技术,包括滴灌、微喷灌和涌泉灌。它是根据作物需水要求,通过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土壤表面或土层中,相对于地面灌和喷灌,微灌一般属于局部灌溉。微灌一般包括首部枢纽、输配水管网和灌水器。首部枢纽由水泵及动力机、控制阀门、水质净化装置、施肥装置、计量和保护设备组成。输配水管网包括管道和管件,常用塑料管道。灌水器是微灌的专用设备,也是微灌系统中最重要的组成部分,有滴头、微喷头、涌水器和滴灌带等形式。根据不同的作物和种植类型,微灌系统可分为固定式和半固定式两类。固定式全部管网固定在地表或埋入地下,灌溉时不再移动,常用于宽行作物,如果树、葡萄等半固定式的干、支管固定,田间毛管可在数行作物中移动,灌完一行后,移至另一行再灌,常用于密植的大田作物和宽行瓜类等作物。根据管网安装方式不同,又可分为地表式和地埋式两种。地表式一般支管和毛管铺设在地面上,安装方便、易于检修,但有碍耕作且易老化损坏地埋式可避免地表式的缺点,但不便检修。微灌有着显著的优点因全部由管道输水,基本没有沿程渗漏和蒸发损失,灌水时一般实行局部灌溉,不易产生地表径流和深层渗漏,水的利用率较其它灌水方法高,可比地面灌省水50%~70%,比喷灌省水15%~20%又因省水显著,对提水灌溉来说节能也显著能有效控制压力,使每个灌水器的出水量基本相等,均匀度可达80%~90%能为作物生长提供良好的条件,较地面灌一般可增产15%~30%,并提高产品的品质。微灌的灌水孔径很小,最怕堵塞。故对微灌的用水一般都应进行净化处理,先经过沉淀除去大颗粒泥沙,再进行过滤,除去细小颗粒的杂质等,特殊情况还需进行化学处理。由于微灌只湿润作物根区部分土壤,会引起作物根系因趋水性而集中向湿润区生长,造成根系发育不良,甚至发生根毛堵塞出水孔,故在干旱地区微灌果树时,应将灌水器在平面上布置均匀,并最好采用埋深式。为防止鼠类咬坏塑料输水管,应将管道埋入鼠类活动层以下,约距地面80cm。

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