地面灌溉技術(shù)探討

許景斌

【摘 要】地面灌溉歷史悠久，具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)保養(yǎng)方便等特點(diǎn)，是世界上最主要的灌溉方式。目前全世界地面灌溉面積占灌溉總面積的90%左右， 我國(guó)占95%以上。可以說(shuō)：在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，地面灌溉仍將是我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉的主要方式。

【關(guān)鍵詞】地面灌溉；技術(shù)；探討

地面灌溉就是利用各種地面灌水方法將灌溉水通過(guò)田間渠溝或管道輸入田間，水流在田面上呈持續(xù)薄水層或細(xì)小水流沿田面流動(dòng)，主要借重力作用兼毛細(xì)管作用下滲濕潤(rùn)土壤的灌溉技術(shù)。目前，地面灌溉在灌水技術(shù)方面存在的主要問(wèn)題是管理粗放，溝、畦規(guī)格不合理，田間水的浪費(fèi)十分嚴(yán)重。

改進(jìn)傳統(tǒng)的溝、畦灌水技術(shù)，提高田間水利用率和灌水均勻度，減小灌水定額是一項(xiàng)投資小、操作簡(jiǎn)便、效果顯著的農(nóng)業(yè)節(jié)水增產(chǎn)措施。多年來(lái)這方面的工作主要是探求溝、畦灌水技術(shù)要素在不同土質(zhì)、不同田面坡度條件下的合理組合，并在試驗(yàn)研究和生產(chǎn)性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了用于指導(dǎo)生產(chǎn)的灌水技術(shù)要素，推廣了小畦灌溉、長(zhǎng)畦短灌、細(xì)流溝灌、膜上灌溉、波涌灌溉等田間節(jié)水灌溉技術(shù)，取得了顯著的節(jié)水增產(chǎn)效果。

1.技術(shù)原理

灌區(qū)配水技術(shù)，是指灌區(qū)在每次灌水時(shí)，如何根據(jù)其現(xiàn)有的水資源數(shù)量，將它們向各用水單位進(jìn)行合理分配，以使全灌區(qū)總的灌水時(shí)間最長(zhǎng)，渠道輸水損失最低，單方水灌溉效益最大的技術(shù)，其重點(diǎn)主要是灌區(qū)配水計(jì)劃的編制、灌區(qū)向各級(jí)用水單位配水的計(jì)劃，一般是在每次灌水之前由相應(yīng)的上—級(jí)灌區(qū)管理機(jī)構(gòu)分次地編制，通常是根據(jù)渠系或用水單位的分布情況，將全灌區(qū)劃分成若干段（片），在各段（片）進(jìn)出口設(shè)立配水站（或點(diǎn)），由灌區(qū)管理局（處）按一定比例統(tǒng)一管理段（片）配水，各管理段（片）再同所轄行配水點(diǎn)配水。編制配水計(jì)劃，就是在灌區(qū)的灌溉面積、取水時(shí)間、取水水量和流量已確定的情況下，擬訂每次灌水向配水分配的水量、配水方式、配水流量（續(xù)灌時(shí)）或配水順序及時(shí)間（輪灌時(shí)）。渠系動(dòng)態(tài)配水技術(shù)是目前較先進(jìn)的灌區(qū)配水技術(shù)。

動(dòng)態(tài)配水計(jì)劃，一是以立時(shí)信息為基礎(chǔ)進(jìn)行灌溉決策，使“看天、看地、看莊稼”的灌溉原則得以實(shí)現(xiàn)；二是研究和完善適合我國(guó)灌區(qū)體制和通訊條件的灌區(qū)計(jì)劃用水原理和方法。盡管實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)是制訂動(dòng)態(tài)用水的必要條件，但正確地預(yù)測(cè)在不同環(huán)境條件下各種作物所需要的灌水日期和灌水定額卻不能保證有效的灌溉。

2.技術(shù)應(yīng)用

2.1灌區(qū)基本資料及實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

灌區(qū)灌溉用水信息管理是灌區(qū)配水技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，合理灌溉、科學(xué)用水的一切措施都取決于正確的灌溉用水信息。灌溉用水信息管理系統(tǒng)是以微機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、用水計(jì)劃編制與調(diào)控系統(tǒng)等軟硬件在內(nèi)的綜合系統(tǒng)。

2.1.1灌區(qū)灌溉用水基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的功能特性，結(jié)合灌溉的具體情況，建立灌區(qū)灌溉用水信息數(shù)據(jù)庫(kù)。①灌區(qū)概況：參照灌區(qū)自然地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、渠系布置等情況，編寫成綜述性的文字信息，用戶進(jìn)行程序系統(tǒng)操作之前可先從計(jì)算機(jī)屏幕上閱讀此文件內(nèi)容，以幫助用戶對(duì)灌區(qū)基本情況有個(gè)輪廓性了解； ②氣象資料庫(kù)：在建立灌區(qū)作物需水量預(yù)報(bào)模型時(shí)收集了灌區(qū)多年逐日氣象觀測(cè)資料，有日最高、最低、平均溫度、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、風(fēng)速6項(xiàng)。分年度將資料輸入到工作表格中，每年一頁(yè)工作表。計(jì)算所得的參考作物騰發(fā)量和劃分的天氣類型也同時(shí)填入表中最后兩欄。并且還分年度將其單獨(dú)保存成備份的數(shù)據(jù)文件，以便在資料庫(kù)遭到破壞或重新安裝系統(tǒng)時(shí)，直接將所需年份數(shù)據(jù)表格文件調(diào)到對(duì)應(yīng)工作表頁(yè)上合并即可；③作物生長(zhǎng)信息庫(kù)：主要包括作物種植面積、品種、播種日期、收獲日期、當(dāng)前生育階段、作物覆蓋百分率、冠層溫度、葉水勢(shì)等。這些信息中的前兩項(xiàng)可從灌區(qū)概況中獲知，其余均為實(shí)時(shí)信息，需要用戶在每次運(yùn)行灌溉預(yù)報(bào)程序之前更新數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容?？紤]到實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)分旬進(jìn)行，實(shí)時(shí)信息量大，將這些信息分作物填到不同表格上，待作物生長(zhǎng)期結(jié)束后再對(duì)資料進(jìn)行整理，分年度、作物品種保存每年生育期內(nèi)的各種作物信息，供今后的灌溉預(yù)報(bào)參考之用。

2.1.2實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)時(shí)信息包括短期天氣預(yù)報(bào)、水源流量預(yù)測(cè)、作物生長(zhǎng)情況、作物需水量、田間土壤水分狀況及工業(yè)、城鎮(zhèn)生活用水量等。每次運(yùn)行預(yù)報(bào)程序之前要根據(jù)系統(tǒng)菜單提示輸入前一個(gè)時(shí)段的各項(xiàng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以修正預(yù)報(bào)值；同時(shí)輸入下一時(shí)段的預(yù)測(cè)值輔助系統(tǒng)作出灌溉預(yù)報(bào)。

2.2實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)

2.2.1初始田間水分狀況的修正

可根據(jù)地形、地貌、氣候、土壤等條件，在每一條渠道選擇幾個(gè)代表田塊，每個(gè)時(shí)段初的作物綠葉覆蓋率和土壤水分狀況均以該田塊為準(zhǔn)。生育期初的第一次灌溉預(yù)報(bào)，應(yīng)在灌溉季節(jié)前選擇土壤含水率達(dá)到飽和或田間持水率的時(shí)刻作為初始值，運(yùn)用實(shí)際降水等氣象觀測(cè)值所計(jì)算的逐日作物需水量等資料，逐日遞推至生育期開(kāi)始。否則以上一時(shí)段所修正的土壤含水量為基礎(chǔ)，運(yùn)用實(shí)際氣象資料逐日修正土壤含水量，遇灌水或降透雨則自動(dòng)修正土壤含水量為田間持水率。

2.2.2灌水日期預(yù)測(cè)

對(duì)田間初始水分狀況進(jìn)行修正后，即可進(jìn)行田間水量平衡逐日模擬，其中的作物蒸發(fā)量、降雨量為預(yù)測(cè)值。在確定了田間適宜水分上下限的情況下，經(jīng)過(guò)逐日模擬可得出每一種作物、代表田塊所需要的灌水日期。由于某一次灌水必須統(tǒng)—時(shí)間進(jìn)行，否則不便于管理，因此，需要根據(jù)各田塊的灌水要求及灌溉管理?xiàng)l件，綜合考慮作物需水的輕重緩急、勞力情況、工程管理要求等，確定一個(gè)或幾個(gè)統(tǒng)一的灌水中間日，以便渠道既能集中放水，又能基本滿足所有作物的灌水要求。

2.2.3灌水定額確定

當(dāng)適宜水分上下限確定后，灌水定額基本上等于土壤水分上下限之差。但是統(tǒng)一灌水中間日后，有些田塊的灌水要提前，有的則會(huì)推遲，實(shí)際的土壤含水量并不正好是處于下限，理論上應(yīng)該是以土壤含水量上限減去實(shí)際含水率再取整。

2.2.4毛灌溉需水量預(yù)測(cè)

首先將各片的凈灌溉錦水量除以相府的田問(wèn)水利用系數(shù)，得到各片的毛灌溉需水量q，扣除當(dāng)?shù)匦⌒退畮?kù)、塘堰、河壩等供水量，得到需由干渠引入的凈水量。再除以該支渠系統(tǒng)的渠系水利用系數(shù)，即得毛灌溉需水量：所有干、支渠系統(tǒng)的需水量總和為該次灌溉的毛灌溉滯水量。

2.3渠系動(dòng)態(tài)配水計(jì)劃

盡管實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)是制訂動(dòng)態(tài)配（用）水計(jì)劃的必要條件，但準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)不同環(huán)境下各種作物所需要的灌水日期和灌水定額，并不能保證進(jìn)行實(shí)時(shí)、適量的灌溉。由于短期用水計(jì)劃的時(shí)段不長(zhǎng)，而處理的信息量大，灌溉用水管理的許多信息不易獲取，且灌溉水的輸送分配需要較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，動(dòng)態(tài)配（用）水計(jì)劃的編制和執(zhí)行，主要體現(xiàn)在渠系操作計(jì)劃方面，即確定各級(jí)渠道的開(kāi)閘日期、時(shí)間，放水延續(xù)時(shí)間（或關(guān)閘日期和時(shí)間），放水流量為了實(shí)現(xiàn)作物的實(shí)時(shí)灌溉預(yù)報(bào)，必須掌握田間土壤水分的最新動(dòng)態(tài)和作物生長(zhǎng)情況；維系動(dòng)態(tài)配水計(jì)劃的順利實(shí)施，離不開(kāi)對(duì)輸水渠道中的水位、流量變化的監(jiān)測(cè)。

3.應(yīng)用效果

某灌區(qū)對(duì)動(dòng)態(tài)配套技術(shù)進(jìn)行了具體應(yīng)用，灌區(qū)主要作物是水稻和玉米，根據(jù)其不同生育期對(duì)應(yīng)的時(shí)間，通過(guò)主要作物適宜土壤含水量范圍，并參考有關(guān)資料，得到該灌區(qū)主要作物土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度和適應(yīng)含水率。這樣，只要輸入預(yù)報(bào)日期，計(jì)算機(jī)軟件就能自動(dòng)查尋到該日期某種動(dòng)物所處的生育期、土壤含水率下限值和土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度等所需資料。同時(shí)，根據(jù)天氣狀況及所要預(yù)報(bào)的地點(diǎn)等條件，可計(jì)算出當(dāng)日土壤含水量、土層蓄水量、作物需要最低蓄水量、每日耗水量、出現(xiàn)旱情日期、應(yīng)灌水量等項(xiàng)目的結(jié)果。應(yīng)用效果顯著，為科學(xué)配水提供了先進(jìn)的科技手段。

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