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1、第一章 农业节水灌溉工程概述第一节 农业节水灌溉发展的背景和历史 “节水”一词通俗易懂，更确切的提法应当是“高效用水”。“节水灌溉”的真正涵义是，在充分利用降水和土壤水的前提下高效利用灌溉用水，最大限度地满足作物需水，以获取农业生产的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。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，
2、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。解放后随着我国灌溉农业的大规模发展，农业水资源的供需矛盾逐渐呈现，节水农业技术开始受到有关部门的重视。20世纪五六十年代，水利部门就开展了节水灌溉技术研究 ，到70年代初某些技术已大面积在农业生产中推广应用。如在自流灌区大力推广渠道防渗衬砌减少输水渗漏损失，田间开展平整土地、划小畦块，推行短沟或细流沟灌，建立健全用水组织，实行计划用水，按方收费。7
3、0年代中期在机电泵站和机井灌区进行节水节能技术改造。70年代中到80年代初，在丘陵山区，土壤透水性强、水源奇缺以及实行抗旱灌溉的北方地区和南方经济作物区，推广喷灌、微灌等先进灌水技术。80年代初到90年代初，在北方井灌区大面积发展低压管道输水灌溉技术。从90年代开始，进一步将节水灌溉工程技术、农业技术和管理技术有机结合，形成配套技术，并大面积推广田间灌溉，科学用水技术，如小麦优化灌溉、水稻浅湿灌溉、膜上灌等。与此同时，以提高降水利用率为目标的旱地农业增产技术也得到大面积推广应用。这些技术的大范围推广应用，使我国节水农业的发展提高到一个新水平。第二节 农业节水灌溉工程的分类节水灌溉就是充分利用水
4、资源，最大限度的满足农作物需水，以获取最大的经济利益。农业节水灌溉工程可分为以下类型：一、低压管道输水灌溉（简称管灌）工程：是以低压管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式。低压管道输水可以大大减少输水过程中的渗漏和蒸发损失，使输水效率达95%以上。二、膜下滴灌工程：是利用管道系统，将水通过毛管（直径为16mm的内镶式滴灌带）使水成滴的、均匀的、定量浸润农作物根系，使土壤保持适宜的含水量干松土壤环境，促使农作物的生长。地膜栽培和膜下灌结合后具有节水、保肥、提高地温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟等特点。膜下滴灌是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，其水的利用率可达95，可适用于果树、蔬
5、菜、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。三、耕层滴灌工程：是把滴灌管埋入地下作物根系活动层内，灌溉水通过微孔渗入土壤供作物吸收。耕层滴灌具有蒸发损失少、省水、省肥、省工和增产效益显著等优点，果树、棉花、粮食作物等均可采用。四、微喷灌工程：是利用管道将有压水送到灌溉地段，并通过喷头分散成细小水滴，均匀地喷洒到田间，对作物进行灌溉。具有节水效果显著，农作物增产幅度大等的优点。五、涌泉灌（小管出流）工程：是一种用46的PE软管代替滴水灌水器直接伸向作物根部或作物需水区，以小股水流润湿作物活动层土壤的一种新型微灌方式。涌泉灌（小管出流）抗堵塞能力强，主要用于果树、葡萄等作物
6、的灌溉，水质净化处理简单，管理方便、操作简便，适合我国西北方城市的绿化灌溉。第三节 节水灌溉技术的发展前景为适应节水农业迅速发展的需要，我国节水农业科学研究和设备研制也取得了长足的进步。早在1976年中国科学院会同原水电部将喷灌技术列为19761985年全国科技十年规划重点项目，1977年年底又列为全国重点推广新技术之一，1978年被正式列入国家农田水利建设计划，80年代以后，国家每年安排专项补助经费和贴息贷款扶持推广。“七五”期间，低压管道输水灌溉技术研究被列入了国家科技攻关计划。“九五”期间，节水农业技术研究与示范首次被列为国家科技攻关项目，开展了喷、微灌设备的研制与改进、滴灌技术研究与示
7、范、田间节水灌溉新技术研究、主要农作物节水高效灌溉制度的研究、节水灌溉与农业综合技术研究、人工汇集雨水利用技术研究和灌溉系统配水关键技术研究等个专题研究。随着科学研究逐步走向深入，我国节水农业工程设备也得到迅速的发展，经过几十年的研制和开发，特别是近几年不断引进国外先进技术及生产装备，使节水农业工程设备在数量上和性能上都有很大提高。 目前 有上百个厂家生产供应节水农业所需的工程设备和工程材料。除在性能、品种和质量上仍与国际先进水平有较差距外，在数量上已基本能满足现阶段国内发展节水农业的需要。第二章 低压管道输水灌溉技术第一节 低压管道输水灌溉系统的组成低压管道输水灌溉系统是利用低耗能机泵或由地
8、形落差所提供的自然压力水头将灌溉水加低压（一般不超过0.2MPa），然后再通过低压管道网输配水到农田进行灌溉，以充分满足作物的需水要求的一种节水节能型的地面灌溉（简称管灌）系统。低压管道输水系统由水源首部控制系统干支管网系统给配水装置等部分组成。因此，在输、配水上，它是以低压管网来代替明渠输配水系统的一种农田水利工程形式，而在田间灌水上，通常采用畦、沟灌等地面灌水方法。与喷灌、微灌系统比较，其工作压力较低，通常在0.1-0.3MPa。一、水源低压管道输水灌溉系统与其他灌溉系统形式一样，首先要有符合灌溉要求的水源。井泉、塘坝、水库、河流湖泊以及渠沟等均可作为低压管道输水灌溉系统的水源，但水源水质
9、应符合农田灌溉用水标准的要求。与明渠灌水系统比较，低压管道输水灌溉系统更应注意水质，水中不得含有大量污脏、杂草和泥沙等易于堵塞管网的物质，否则应进行相应净化处理后方可引取。一般情况下都是以井作为低压管道输水灌溉系统的水源。二、首部控制系统首部控制系统由水泵、施肥罐、过滤装置及各种控制和量测设备组成，如压力调节阀门、流量控制阀门、水表、压力表、空气阀、逆止阀等。1、井泵的作用是将水流加压到系统所需要压力并将其输送入管网。滴灌系统所需要的水泵型号根据滴灌系统的设计流量和系统总扬程确定。当水源为河流和水库，且水质较差时，需建沉淀池，此时一般选用离心泵。水源为机井时，一般选用潜水泵。2、过滤设备是将水
10、过滤，防止各种污物进入灌溉系统引起系统堵塞、磨损，在系统中形成沉淀。过滤设备有沉淀池、拦污栅、离心过滤器、砂石过滤器、筛网过滤器、叠片过滤器，各种过滤器可以在首部系统中单独使用，也可以根据水源水质情况组合使用。一般而言，水源为井水且水质较好时，选用离心+网式过滤器，水源为渠水时一般选用砂石+网式过滤器。3、施肥罐作用是使易溶于水并适于根施的肥料、农药、化肥药品等在施肥罐内充分溶解，然后再通过灌溉系统输送到作物根部。施肥罐选择可根据设计流量和灌溉面积的大小，肥料和化学药物的性质而定。施肥罐操作程序及注意事项1、操作程序（1）打开施肥罐，将所需滴施的肥（药）倒入施肥罐中，固体颗粒不易超过罐体容量的
11、1/2。（2）打开进水球阀，当肥水混合物达到施肥罐容量的2/3后关闭进水阀门，并将施肥罐上盖拧紧。（3）施肥（药）时，先开施肥罐出水球阀，再打开其进水球阀，稍后缓慢关两球阀间的闸阀，使其前后压力表差比原压力差增加约0.05Mpa，通过增加的压力差将罐中肥料带入滴灌系统之中。（4）施肥肥药约2040分钟左右即可完毕，具体情况根据经验以及罐体容积大小和肥（药）量的多少判定。（5）施完一轮灌组后，将两侧球阀关闭，先关进水阀后关出水阀，将罐底球阀打开，把水放尽，再进行下一轮灌组施肥。2、注意事项（1）罐体内肥料必须溶解充分，否则影响施肥效果，并且可能堵塞罐体。（2）施肥（药）应在灌水后方可施肥，并且在
12、灌水结束前半小时必须停止施肥（药）。（3）轮灌组更换前应有半小时的管网冲冼时间，即进行半小时滴纯水冲冼，以免肥料在管内沉积。（4）在安装时特别要注意进出水口的安装以免安反。三、管网系统1、干管干管的作用是向滴灌系统输送全部灌溉水量。可按最远处的轮灌组从下而上，自远而近计算水头损失。在安装时，应特别注意胶圈不要倒翻，每根管子必须检查胶圈安装情况，并要求管道平直。当天安装完成后，应做到用土埋压每根管子，以免因热胀冷缩，造成管道扒开，影响工程质量。2、支管支管管灌系统中起输水、划分轮灌区的作用。干管向支管供水，支管向出水设备供水。支管一般采用的是PVC管材，管材可根据管灌系统的供水能力及输水距离有多
13、种管径、管壁厚度。3、给水设备由地下输水管道向田间沟、畦配水的给水装置，一般称出水口，如能连接下一级田间移动管道的，则称给水栓。四、灌溉系统低压管道输水灌溉系统，根据各部分承担的功能由：水源(机井)、输水管道、给配水装置(出水口、给水栓)、安全保护设施(安全阀、排气阀)、田间灌水设施等部分组成。第二节 低压管道输水灌溉技术的优点和不足一、低压管道输水灌溉技术的优点低压管道输水灌溉技术与传统的地面灌水技术相比，优点有：1、省水低压管道输水灌溉系统主要通过两个途径省水：（1）管道输水的渗漏损失和蒸发损失小，可提高水的有效利用率。实践表明，低压管道输水灌溉系统比土质明渠系统一般可节水30%左右，最高
14、可达56%，比砌石防渗渠道可省水15%左右，比混凝土板衬砌渠道节水约7%。管网水的有效利用率一般均在0.95以上。（2）田间灌水损失和浪费小，田间谁的有效利用率高，一般可达0.9以上。如采用软管由远而近顺畦、沟长方向逐渐较短软管长度灌地，配合长畦分段灌水等较良好的地面灌水方法，可使灌水控制在600m/h左右。灌水均匀度高，比一般的畦、沟和漫灌灌水质量好，节水效果更显著。2、省能在提水灌区，低压管道输水灌溉系统省能是与省水相联系的，一般低压管道输水灌溉系统输水和灌水可比土渠系统输水和灌水省能约30%左右。3、省地机井灌区田间渠、沟占地面积约2%-3%，抽水灌区渠、沟占地面积约3%-4%。以管网替
15、代明渠、沟系一般均可省地2%左右，高的可达7%。4、省工低压管道输水灌溉系统比明渠系统省工主要表现在：省去了明渠晴雨除草、维修养护用工，同时管道输水快，供水及时，灌水效率高，故可减少田间灌水用工，节约灌水劳力。一般管道灌溉效率可提高1倍，用工减少50%左右。5适应性强低压管道输水灌溉系统设备简单，技术容易掌握，使用灵活方便，可适用于各种地形和不同作物与土壤，不影响农业机械耕作和田间管理，小坡小坎能爬，小弯能拐，沟路林渠能穿，能适应当前农村生产责任制管理体制，能解决零散地块和局部旱地、高地以往灌不上水以及单户农民修渠占地和争水矛盾等问题。低压管道输水灌溉系统非常适宜单户或联户农民自行管理模式。6
16、、灌水及时，促进作物增产增收低压管道输水灌溉系统因减少水量损失和浪费，不但可扩大灌溉面积或增加次数，同时也可改善田间灌水条件，缩短灌水周期和灌水时间，故有利于适时适量及时灌水，从而有效地满足了作物的需水要求，可提高单位水量的产量和产值，促进作物高产增收。二、不足1、低压管道输水灌溉系统的建筑物类型比较多，需要的材料和设备较多；2、规划设计内容比较复杂，施工工期较长；3、对水源的水质要求较高；4、对地的形状要求较高。第三节 低压管道输水灌溉工程施工一、管道系统基本布置1.管道系统布置的基本原则1.1管道系统布置应做到排水、道路、林带、供电等系统紧密结合，统筹安排，并充分利用原有水利和其他工程设施。1.2根据当地的交通、能源、材料供应等条件及经济、技术、劳力等情况。因地制宜地选择管
