幾種節(jié)水灌水方法的比較分析

摘要：灌水方法即田間配水方法，就是如何將已送到田頭的灌溉水均勻地分布到作物根系活動層中去。按灌溉水是通過何種途徑進入根系活動層，灌水方法可分為地面灌溉、噴灌，微灌和地下灌溉。本文將對幾種方法進行介紹，并進行比較分析。

關(guān)鍵詞：地面灌溉；噴灌；微灌；地下灌溉

1 地面灌溉

地面灌溉是古老的傳統(tǒng)的灌水方法，一般說來它是作為比較是否節(jié)水的基點。但是地面灌溉技術(shù)也在不斷發(fā)展不斷完善，所以最近也有許多比傳統(tǒng)地面灌溉技術(shù)更節(jié)水的方法。

1.1 灌水技術(shù)要素的優(yōu)化

灌水技術(shù)要素指溝、畦規(guī)格、入畦(溝)流量，改水成數(shù)。這些灌水技術(shù)要素的合理的組合就會得到節(jié)水的效果，一般經(jīng)驗表明對溝灌和畦灌采用較小的畦、溝尺寸，就可以大大提高灌溉均勻度和灌水效率，即常說的小畦短溝畦。至于溝畦尺寸多大為宜，則因不同地形與土質(zhì)而異，各地要通過試驗來確定。

1.2 新的溝畦灌水工具

傳統(tǒng)的溝畦灌水是用人工從配水渠開口放水入溝畦，這樣既不準(zhǔn)確又不方便，而且常因放水口滲漏造成水的田間損失，國外早巳采用虹吸管(用于明渠輸水的情況)或閘門孔管(用于管道輸水的情況)放水，我國已做了一些試驗，證明可提高田間水利用率5-10％，但目前有關(guān)的工具尚未批量生產(chǎn)，而且農(nóng)民也不習(xí)慣，推廣還有待時日。

1.3 波涌灌溉

近代國外又研究出波涌(溝)畦灌或稱間歇溝(畦)灌，就是放入溝(畦)的流量是間歇的，向田間放一段時間(幾分鐘或幾十分鐘)的水然后停止放水一段時間(幾分鐘或幾十分鐘)，如此反復(fù)，這樣可以使沿溝(畦)長度方向的水量分布更加均勻。田間水利用系數(shù)可達80％一 90％。是一種有希望的節(jié)水灌溉方法。我國90年代初開始有一些單位對此作了研究與試點，不過為了達到間歇放水的目的在田間就要布置可控制間歇放水的裝置(有機械閥和電子控制閥兩種)。要生產(chǎn)出工作可靠，價格低廉的間歇放水裝置是推廣本技術(shù)的關(guān)鍵。

1.4 尾水回收系統(tǒng)

在土壤入滲速度較小時，每條溝的入流量大一些容易灌得均勻一些，但是往往使得水已流到溝尾時，溝首還沒有灌夠，這樣就不可避免地造成溝尾泄水，如將泄水排掉就會浪費灌溉用水，如果此時在溝尾安裝集水系統(tǒng)把泄水收集起來用于更低地塊的灌溉，或用水泵抽到高處重新灌溉。這也是一種節(jié)水的措施。但我國目前還很少采用。

1.5 膜上灌(又稱膜孔灌)

在地膜上做成溝狀，水就在膜上流動，到作物長出孔處才滲入土地，這樣灌水效率高，一般可節(jié)水25-35％；增產(chǎn)15-20％，又不要專門的設(shè)施。全國現(xiàn)有地膜種植面積近533萬公頃。因此，此法很有推廣前途，1993年僅新疆就推廣了24．7萬公頃，今后應(yīng)加強相關(guān)農(nóng)機具與農(nóng)藝的配套與完善。在采用地膜的田塊上積極推廣。

2 噴灌

噴灌是通過空中進行配水，由于需要壓力所以常用壓力管道輸水。一般說來，其明顯的優(yōu)點是灌水均勻，少占耕地，節(jié)省人力，對地形的適應(yīng)性強等，主要缺點是受風(fēng)影響大，設(shè)備投資高等，經(jīng)過20多年的努力，現(xiàn)在我國已有噴灌面積80多萬公頃。噴灌系統(tǒng)的形式很多，其優(yōu)缺點也就有很大差別。在我國用得較多的有以下幾種：

2.1 固定管道式噴灌

干支管都埋在地下(也有的把支管鋪在地面，但在整個灌溉季節(jié)都不移動)，這樣管理更省人力，可靠性高，使用壽命長，只是設(shè)備投資很高，目前使用塑料管道的系統(tǒng)單位造價也有800-1200元／畝之間。有的甚至達到1500元／畝。

2.2 半移動式管道噴灌

干管固定，支管移動，這樣可大大減少支管用量，從而使得畝投資僅為固定式的50-70％，但是移動支管需要較多人力，并且如管理不善，支管容易損壞。近代發(fā)明了以下一些由機械移動支管的方式，可以部分克服這一缺點。

2.3 滾移式噴灌支管

是將噴灌支管(一般為金屬管)用法蘭連成一個整體，每隔一定距離以支管為軸安裝一個大輪子。在移動支管時用一個小動力機推動，使支管滾到下一個噴位。每根支管最長可達400mm，這種機型我國已有產(chǎn)品，適用于矮桿作物(如蔬菜、小麥等)要求地形比較平坦。

2.4 時針式噴灌機（又稱圓形噴灌機）

是將支管支撐在高2～3米的支架上，全長可達400m，支架可以自己行走，支管的一端固定在水源處，整個支管就繞中心點繞行，象時針一樣，邊走邊灌，可以使用低壓噴頭，灌溉質(zhì)量好，自動化程度很高。我國已有產(chǎn)品，在華北和東北已有一定的使用經(jīng)驗，適用于大面積的平原(或淺丘區(qū))，要求灌區(qū)內(nèi)沒有任何高的障礙(如電桿、樹木等)。其缺點是只能灌溉圓形的面積，邊角要想法用其他方法補灌。此機在美國應(yīng)用廣泛，也值得我國大平原地區(qū)大規(guī)模農(nóng)場推廣。

2.5 大型平移噴灌機

為了克服時針式噴灌機只能灌圓形面積的缺點，近代在時針式噴灌機的基礎(chǔ)上研制出可使支管作平行移動的噴灌系統(tǒng)。這樣灌溉的面積就成矩形的。但其缺點是當(dāng)機組行走到田頭時，要專門牽引到原來出發(fā)地點，才能進行第二次灌溉。而且平移的準(zhǔn)直技術(shù)要求高。因此，沒有時針式噴灌機使用的那么廣泛，我國也已有產(chǎn)品。其適于推廣的范圍與時針式噴灌機相仿。

2.6 絞盤式噴灌機

用軟管給一個大噴頭供水，軟管盤在一個大絞盤上。灌溉時逐漸將軟管收卷在絞盤上，噴頭邊走邊噴，灌溉一個寬為兩倍射程的矩形田塊。這種系統(tǒng)，田間工程少，機械設(shè)備比時針式簡單，從而造價也低一些，工作可靠性高一些。但一般要采用中高壓噴頭，能耗較高．適合于灌溉粗壯的作物(如玉米、甘蔗等)。也要求地形比較平坦，地面坡度不能太大，在一個噴頭工作的范圍內(nèi)最好是一面坡。該機型我國也已有系列產(chǎn)品，桁架式絞盤機可采用低壓噴頭。

2.7 中、小型噴灌機

這是我國在二十世紀(jì)七十年代用得最多的一種噴灌模式，常見的的形式是配有1-8個噴頭，用水龍帶連接到裝有水泵和動力機(多為柴油機與電動機)的小車上，動力功率為3～12馬力居多。使用靈活，畝投資約為固定管道式的20～60％，移動費勞力大，管理要求高近年來，發(fā)展的規(guī)模，似有降低的趨勢，只適用于中小型的農(nóng)場和田塊。但投資較低，使用靈活機動，以上各種噴灌溉形式各有利弊，各自適合于不同的條件，因此只能因地制宜地決策選用。

3滴灌

這是用小塑料管將灌溉水直接送到每棵作物根部的附近，水由滴頭慢慢滴出，是一種精密的灌溉方法，只有需要水的地方才灌水，可真正做到只灌作物而不是灌土地。而且可長時間使作物根區(qū)的水分處于最優(yōu)狀態(tài)，因此既省水又增產(chǎn)，我國現(xiàn)有面積34萬公頃(包括微噴灌)，但其最大缺點就是滴頭出流孔口小，流速低，因此堵塞問題嚴(yán)重。對灌溉水一定要認(rèn)真地進行過濾和處理，目前我國還都只注意到防止物理堵塞，而同樣嚴(yán)重的生物堵塞和化學(xué)堵塞問題尚未引起足夠的重視。

3.1固定式地面滴灌

一般是將毛管和滴頭都固定地布置在地面(干、支管一般埋在地下)，整個灌水季節(jié)都不移動，毛管用量大，造價與固定式噴灌相近，其優(yōu)點是節(jié)省勞力，由于布置在地面，施工簡單而且便于發(fā)現(xiàn)問題(如滴頭堵塞、管道破裂、接頭漏水等)，但是毛管直接受太陽曝曬，老化快，而且對其他農(nóng)業(yè)操作有影響，還容易受到人為的破壞。

3.2 半固定式地面滴灌

為降低畝投資只將干管和支管固定埋在田間，而毛管及滴頭都是可以根據(jù)輪灌需要移動。投資僅為固定式的50-70％。這樣就增加了移動毛管的勞力，而且易于損壞。

3.3 膜下灌

在地膜裁培作物的田塊，將滴灌毛管布置在地膜下面，這樣可充分發(fā)揮滴灌的優(yōu)點不僅克服了鋪蓋地膜后灌水的困難，而且還大大減少地面無效蒸發(fā)。

3.4 地下滴灌

這是將滴灌干、支、毛管和滴頭全部埋入地下，這可以大大減少對其他耕作的干擾，避免人為的破壞，避免太陽的輻射，減慢老化，延長使用壽命，其缺點是不容易發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的事故，如不作妥善處理，滴頭易受土壤或根系堵塞。

4 地下灌溉

地下灌溉是用控制地下水位的方法進行灌溉。在要灌溉時把地下水位抬高到水可以進入根系活動層的高度，地面仍保持干燥，所以非常省水，不灌溉時把地下水位降下去。這方法的局限性很大，只有在根系活動層下有不透水層時才行。因此不適于普遍推廣。