6第三章-灌水方法

灌水方法第三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。灌水方法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。畦灌传统型沟灌地面灌溉淹灌（格田灌）波滴灌（间歇灌溉）全面灌溉改进型长畦（沟）分段灌水平畦灌喷灌灌水技术（灌水方法）滴灌微喷灌局部灌溉渗灌膜上灌溉（覆膜灌溉）(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．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。(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。(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(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。(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。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。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。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、膜灌技术第二节地面灌溉技术地面灌溉一、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。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。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：从而，可推出每一点上的灌水时间t：相应的，放水口的放水时间：tf=t-t0t0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。tft畦灌畦灌二、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。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)畦田坡度：畦田通常沿地区最大坡度方向布置，适宜坡度为0.002-0.005（2）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20～30m左右。（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2～3m，最大不超过4m。

（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。2、单宽流量是指每米畦宽入畦流量，常用单位为L/sm。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2～4L/sm，

重质土1～3L/sm

。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。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。河南省引黄灌区畦田灌水要素表土壤种类地面坡度<0.0020.002～0.010.01～0.025规格畦长(m)单宽流量(L/s)畦长(m)单宽流量(L/s)畦长(m)单宽流量(L/s)强透水性的轻壤土30～505～650～705～670～803～4中透水性的土壤50～705～670～804～580～1003～4弱透水性的重质土壤70～804～580～1003～4100～1303习题：某灌区冬小麦采田畦灌，畦长70m，畦宽2.4m，灌水定额50m3/亩。土壤粘壤土，透水性中等。第一单位时间内土壤平均渗吸速度为2.5㎜/min。土壤入渗递减指数α=0.5，地面平整，灌水方向与等高线垂直，畦田纵坡为0.002。试计算畦灌的灌水时间和入畦单宽流量。

答案：单畦灌水时间：15min

入畦单宽流量.q=5.38(l/（s.m)）k1=2.5㎜/min=150㎜/hm=50m3/亩=75㎜t=(m/k1)1/(1-α)=(75/150)1/(1-0.5)=0.25h=15min

q=ml/3600t=75*0.001*70/3600*0.25=5.83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。

灌水沟布置示意图

灌水沟两侧土壤湿润范围示意图

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。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0.2～3.0L/s；沟内水深一般为沟深的1/3～2/3。灌水沟的技术要素：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。Lq3、沟长与入沟流量沟灌

（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。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)。沟灌河南省引黄灌区灌水沟长度与灌水流量关系表土壤透水性沟底比降沟长(m)灌水沟流量(L/s)沟中水深强0.01～0.00460～800.6～0.91/3以下0.004～0.00240～600.7～1.02/3以下<0.00230～401.0～1.52/3以下中0.01～0.00480～1000.4～0.61/3以下0.004～0.00270～900.5～0.61/3以下<0.00240～500.7～1.02/3以下弱0.01～0.00490～1000.2～0.41/3以下沟灌对于细流沟灌（地面坡度较大、土壤透水性较差的地区常采用），细流沟灌的灌水沟规格与一般沟灌相同，只是在每个灌水沟口设置一个控制水流的小管（管孔直径约半寸的竹管、瓦管等），引入0.1～0.3L/s的小流量。沟内水深应不超过沟深的一半。每条输水沟一次可开20～40条灌水沟。波涌灌溉四、波涌灌溉（一）、简介波涌灌又称间歇灌溉、涌流灌，它是利用多向闸阀向沟畦间歇地提供水，在沟中产生波涌，加快水流推进速度，缩短沟首尾段受水的时间差，使土壤得到均匀湿润。波涌灌溉波涌灌一次灌水包括几个供水和停水周期，田面土壤----干----湿的交替，减少深层渗漏，减小糙率，提高灌水质量。80年代初，美国犹他大学的学者提出了间歇灌方法，受到全球灌溉工作者的极大关注，被认为是当代地面灌溉的重大突破。波涌灌溉目前，波涌灌溉的田间灌水方式主要有以下三种：

（1）、定时段―变流程方式：也称时间灌水方式。在灌水的全过程中，这种灌水方式每个周期的放水流量及放水时间一定，而每个周期水流的推进距离不等。这种方式对沟（畦）长度小于400m的情况很有效，需要的自动控制装置比较简单，且操作方便、容易控制。因此，目前波涌灌多采用此种方法。波涌灌溉（2）、定流程―变时段方式：又称距离灌水方式。此法每个灌水周期水流新推进的长度和放水流量相同，而每个周期的放水时间不等。一般来讲，这种灌水方式比定时段―变流程方式的灌水效果要好，尤其是对沟（畦）长度大于400m的情况。但是，这种灌水方式不容易控制，劳动强度大，灌水设备也相对比较复杂。波涌灌溉（3）、定流程―变流量方式：又称增量灌水方式。此法在第一个周期内增大流量使水流快速推进至总长的3/4位置时停水，然后在随后的几个放水周期中，再按定时段―变流程方式或定流程―变时段方式，以较小的流量来满足设计灌水定额的要求。该方式是以调整控制灌水流量来达到较高灌水质量的一种灌水方式，主要适用于土壤透水性能较强的地块。波涌灌溉间歇灌主要技术要素间歇灌技术要素直接影响灌溉流量，应根据地形、土壤情况合理选定。1．周期和周期数一个放水和停水过程称为周期，周期时间即放水、停水时间之和。放水、停水的次数称之为周期数。当畦长大于200m时，周期数以3---4个为宜；畦长小于200m时，周期数以2---3个为宜；波涌灌溉2．放水时间和停水时间放水时间包括周期放水时间和总放水时间：周期放水时间是指一个周期向灌水沟畦供水的时间；总放水时间指完成灌水组灌水的实际时间，为各周期放水时间之和，其值根据计算或灌水经验估算，一般采取连续灌水时间的65％-90％；畦田较长，入畦流量较大时取大值。

停水时间是两次放水之间的间歇时间；一般等于放水时间，也可大于放水时间；波涌灌溉3．循环率

循环率是周期放水时间与周期时间之比值。循环率应以在停水期间田面水流消退完毕并形成致密板结层，以降低土壤入渗能力和便于灌水管理为原则进行确定。循环率过小，间歇时间过长，田面可能发生龟裂而使人渗率增大。循环卒过大，间歇时间过短，田面不能形成减渗层，间歇灌优点难以发挥。循环率一般取1／2或1／3。波涌灌溉4．放水流量指入畦流量。一般由水源、灌溉季节、田面和土壤状况确定。流量越大，田面流速越大，水流推进距离越长，灌水效率越商，但流量过大会对土壤产生冲刷，因此应综合考虑。淹灌五、淹水灌(简称淹灌，又称格田灌溉)淹灌是先使土壤水分饱和，然后在地表形成水层的灌水方法。这种方法需在灌溉地上布置格田，格田四周围埂，放水入格田后形成水层，从而实施灌溉。为使淹灌水层深浅一致，要求田面平整。淹灌主要适用于水稻等水生作物及盐碱地冲洗改良。淹灌

格田布置有两种，一种为串灌格田，一种为单灌格田。串灌指格田与格田互相联通，若干个联通格田的灌溉用水来自毛渠的同一个进水口，而其排水也只能共用一个毛排放水口。单灌是指每个格田都有独立的毛渠进水口和独立的毛排放水口。因串灌不利于格田独立调控水层，又易引起肥料流失，应尽量避免。淹灌格田通常为长方形，长边平行等高线布置。为了确保淹灌时田面水层深浅一致，格田田面坡度宜控制在0.0005左右，地面高差以不大于3cm为好。格田面积大小根据地形土质而定，一般每个格田面积2～5亩。田埂高度多为30～40cm。

六、膜上灌与膜下灌1、膜上灌是近几年我国新疆试验研究的灌水方法，它是让灌溉水在地膜表面的凹形沟内借助重力流动，并从膜上的出苗孔流入土壤进行灌溉。膜上灌即减少了渗漏损失，又减少地面无效蒸发。膜上灌的灌水形式主要有以下四种

①膜畦膜上灌：是在畦田覆膜种植作物。灌水时将水引入畦内，水在膜上流动并由放苗孔和膜缝渗入土中。按筑埂方法可分为培埂膜畦膜上灌和膜孔膜畦灌。

膜孔膜畦灌：这种膜上灌是在培埂膜畦膜上灌的基础上改进的。由专门的铺膜机完成铺膜，将膜宽70cm的农膜铺成梯形，两侧翘起5cm埋入土埂中，畦宽只有40cm。灌水时，水通过放苗孔和增设孔渗入土壤，人膜流量为1~2l/s，此种形式灌水均匀度高，节水效果好。

培埂膜畦灌：利用打埂器的铺膜机，在铺膜的同时在膜侧筑成20cm高的土埂。膜畦宽一般为70~90cm。膜两侧各有10cm左右宽的渗水带。这种膜上灌由于两侧有土埂，膜上水流不会溢出膜畦，且膜两侧的渗水带可以补充供水不足的问题，入膜流量可加大到5l/s左右。②膜沟膜上灌：膜孔沟灌和膜缝沟灌适合于瓜菜作物灌溉。分为膜缝沟灌和膜孔沟灌。

膜缝沟灌：此种形式为膜孔灌的改进型。它是将膜铺在沟坡上，在沟底两膜相会处预留2~4cm的缝隙，水流通过缝隙渗入土中。

膜孔沟灌：此法是先将土地整成沟垄相间的地块，再在沟底和沟坡上铺膜，作物种在沟坡或垄背上。沟的规格因作物而异，灌水时，水流通过沟中地膜孔渗入土中，再通过毛细作用浸润作物根区。孔距、孔径因土质和作物灌水量而定。

③细流膜上灌：它是在普通地膜种植下，利用第一次灌水前追肥之机，用专门机械将作物行间的地膜划开一条膜缝，再压成一个U形小沟，灌水时，将水放人U形小沟内进行灌溉，类似膜缝沟灌，但进沟流量很少，约为0.5l/s，该法适合于1%以上的大坡度地区。④格田膜上灌：是将土地平整成网格形式的畦田，畦埂成三角形，高15~20cm，每块畦田可由零点几公顷到数公顷。畦田内要求平整。然后铺膜灌溉。此法适合于稻田膜上灌。

2、膜下灌是灌溉与地膜覆盖的结合产物，目前主要是膜下滴灌，即滴灌加地膜覆盖技术。膜下灌的优点：

a．灌溉用水最省滴灌仅湿润作物根系发育区，属局部灌溉形式，由于滴水强度小于土壤的入渗速度，因而不会形成径流使土壤板结。膜下滴灌滴水量很少，且能够使土壤中有限的水分循环于土壤与地膜之间，减少作物的棵间蒸发。覆盖地膜还能将较小的无效降雨变成有效降雨，提高自然降雨的利用率。据测试：膜下滴灌的平均用水量是传统灌溉方式的12％，是喷灌的50％，是一般滴灌的70％。b．肥料利用率提高易溶肥料施肥，可利用滴灌随水滴到作物根系土壤中，使肥料利用率大大提高。据测试，膜下滴灌可使肥料的利用率由30％～40％，提高到50％—60％。

c．增产效果明显膜下滴灌能适时适量地向作物根区供水供肥，调节棵间的温度和湿度；同时地膜覆盖昼夜温差变化时，膜内结露，能改善作物生长的微气候环境，从而为作物生长提供良好的条件，因而增产效果明显。据调查，膜下滴灌可使一般的低产棉花产量提高30％，蔬菜增收40％，西瓜、甜瓜增收25％。

d．投工费用很低膜下滴灌，由于植物行间无灌溉水分，因而杂草比全面积灌溉的土壤少，可减少除草投工。滴水灌溉，土壤不板结，可减少锄地次数。滴灌系统又不需平整土地和开沟打畦，可实行自动控制，大大降低田间灌水的劳动量和劳动强度。据调查，滴灌比大水漫灌每667平方米(1亩)省工10个左右。e．工程造价便宜多少年来，滴灌技术一直被人们称为昂贵技术而仅应