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1、第七章第七章农业水土工程农业水土工程第一节第一节 我国农业灌溉概况我国农业灌溉概况* *我国是一个干旱缺水严重的国家。我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的14、美国的15，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。 * *我国水资源分布很不均匀，北方水资源贫乏，南我国水资源分布很不均匀，北方水资源贫乏，南方水资源相对丰富，南北相差悬殊。方水资源相对丰富，南北相差悬殊。占全国的百分比占全国的百分比%水土资源分布不均水土资源分布不均占全国的百分比%
2、西北内陆河流域的土地资源量占全国的35%，耕地占5.6%，人口占2.1%，国民生产总值占1.8%，而水资源量仅占4.8%。水资源的匮缺严重制约该地区经济的发展。* * 水资源的每公顷分配和人均分配的地区差别很大水资源的每公顷分配和人均分配的地区差别很大占全国人均的百分比%黄、淮、海流域的土地资源量占全国的13.4%，耕地占39%，人口占35%，国民生产总值占32%，而水资源量仅占7.7%。* * 我国部分地区已经进入严重的水危机状态，水我国部分地区已经进入严重的水危机状态，水的问题必须引起人们高度重视。的问题必须引起人们高度重视。地下水的严重超载引起了一系列环境问题：海水回灌、地下漏斗等水土流
3、失水土流失洪涝灾害洪涝灾害干旱缺水水水环境境污染染* * 用水浪费现象普遍存在。用水浪费现象普遍存在。用水浪费* * 水污染加剧水资源短缺。水污染加剧水资源短缺。* *满足国家战略水安全和粮食安全战略的要求：满足国家战略水安全和粮食安全战略的要求：满足国家战略水安全必须确保我国农业用水量维持零增长或负增长，但要满足我国粮食安全战略需求必须增加农业用水量约1200亿m3，这二个现实需求也形成了一对难以调和的矛盾。在我国水资源极为有限的前提下，解决这一矛盾的唯一出路只能是依靠科学技术，大力发展现代节水高效农业，走扩大资源内涵式的发展道路。节节水水的的内内涵涵节制用水节制用水高效用水高效用水保护水源
4、保护水源优化用水优化用水节节水水的的必必要要性性400 mm400 mm400 mm400 mm800 mm800 mm1600 mm1600 mm800 mm800 mm水需求的增长性水需求的增长性水资源的稀缺性水资源的稀缺性水环境的脆弱性水环境的脆弱性节节水水的的紧紧迫迫性性缺水已开始制约可持续发展缺水已开始制约可持续发展缺水有可能导致动乱和战争缺水有可能导致动乱和战争！节水是缓解缺水的根本措施！节水是缓解缺水的根本措施节水型农业节水型农业节水型工业节水型工业节水型城市节水型城市节水型企业节水型企业节水型社区节水型社区节节水水型型社社会会全全社社会会节节水水农业管理的节水（政策、法规和体制
5、）。农业管理的节水（政策、法规和体制）。 农农业业节节水水的的核核心心就就是是提提高高降降水水和和灌灌水水的的 利用效率。利用效率。 灌溉范畴的节水（灌溉工程、灌溉技术）。灌溉范畴的节水（灌溉工程、灌溉技术）。 农学范畴的节水（作物生理、农田水分调控）。农学范畴的节水（作物生理、农田水分调控）。 农的农的业关业关节键节键水水合合理理降降低低作作物物的的无无效效耗耗水水，提提高高农农业业用用水水的的有有效性。效性。 我国现有耕地我国现有耕地19.519.5亿亩，其中旱亿亩，其中旱地农业（雨养农业）地农业（雨养农业）11.6211.62亿亩，有效亿亩，有效灌溉面积灌溉面积8.388.38亿亩。亿亩
6、。实现农业可持续发展和水资源可持续利用的重点。实现农业可持续发展和水资源可持续利用的重点。 涉及到农业资源、农作物、涉及到农业资源、农作物、农业经济、水利、机械、自动化农业经济、水利、机械、自动化和管理、政策、法规等科学，应和管理、政策、法规等科学，应突出重点、突出特色、综合实施，突出重点、突出特色、综合实施，科学节水。科学节水。 节水是系统工程节水是系统工程我国传统灌溉工程技术的发展我国的灌溉已有2000多年的历史，灌溉一词，“灌”意为人工注水，“溉”意为由点到面扩散。公元前613591年，楚国就修了芍陂蓄灌工程，该工程利用至今，成为渭河灌溉工程的组成部分。公元前256年和公元前246年秦国
7、修建了都江堰和郑国渠。其中都江堰举世闻名，其原理科学、设计巧妙、规模巨大、布局合理为世界所罕见。农业生产的发展离不开水利工程的兴农业生产的发展离不开水利工程的兴建建大禹治水的传说，反映了上古时代先民为战胜自然灾害、发展大禹治水的传说，反映了上古时代先民为战胜自然灾害、发展生产而兴修水利工程的艰苦历程。生产而兴修水利工程的艰苦历程。四大水利工程四大水利工程春秋时期楚国孙叔敖主持修建的芍陂芍陂（4que1bei）战国时期秦国李冰主持修建的都江堰都江堰建成于公元前214年灵渠灵渠（秦始皇33年），以西汉的漕渠白渠等水利工程陆续建成的郑国渠郑国渠芍陂芍陂灌溉灌溉“云梦之野云梦之野”中国古代中国古代淮河
8、流域淮河流域水利工程，又称水利工程，又称安丰塘安丰塘。位于今。位于今安徽安徽寿县寿县南。芍陂引淠入白芍亭东成湖，东汉至唐可灌田万顷。隋唐南。芍陂引淠入白芍亭东成湖，东汉至唐可灌田万顷。隋唐时属安丰县境，后萎废。时属安丰县境，后萎废。1949年后经过整治，现蓄水约年后经过整治，现蓄水约7300万立方米，灌溉面积万立方米，灌溉面积4.2万公顷。万公顷。期思陂水里工程：据淮南子人间训载孙叔敖曾在今商城境内“决期思之水，而灌雩娄之野。”这项水利工程，不但完工早，而且不论是渠址选择还是地势勘察、水量调节、排洪灌溉诸方面的设计，都达到相当科学的水平。这项水利工程，发挥着巨大的抗旱排涝作用。使楚国“收九泽之
9、利以殷润国家”，水稻种植面积激增，“家富人喜，优赡乐业”，楚庄王由此“知其可以为令尹。都江堰都江堰使成使成都平原成为都平原成为“天府之国天府之国”。六字炳千秋，十四县民命食天，尽是此公赐予；六字炳千秋，十四县民命食天，尽是此公赐予；万流归一汇，八百里青城沃野，都从太守得来。万流归一汇，八百里青城沃野，都从太守得来。纪念李冰父子的二王庙大殿联变水害为水利，使川西平原成为千里沃野；水利发电，缓解电力危机；美化了环境，促进了旅游业的发展，拉动了四川地区的经济；体现了中国古代劳动人民的辛勤与智慧；被列入世界文化遗产名录，具有较高的精神文化价值。郑国渠郑国渠天然博物馆天然博物馆是最早在是最早在关中关中建
10、设大型水利工程的，战国末年秦国穿凿，公元建设大型水利工程的，战国末年秦国穿凿，公元前前246年（年（秦始皇秦始皇元年）由元年）由韩国韩国水工郑国主持兴建，约十年后水工郑国主持兴建，约十年后完工。位于今天的完工。位于今天的泾阳县泾阳县西北西北25公里的泾河北岸。它西引泾水公里的泾河北岸。它西引泾水东注东注洛水洛水，长达，长达300余里（灌溉面积号称余里（灌溉面积号称4万顷）。万顷）。郑国渠自秦国开凿以来，历经各个王朝的建设，先后有白渠、郑白渠、丰利渠、王御使渠、广惠渠、泾惠渠，至今造益当地。引泾渠首除历代故渠外，还有大量的碑刻文献，堪称蕴藏丰富的中国水利断代史博物馆。现已列入国家级文物保护单位。
11、郑国渠遗址历来享有中国水利史“天然博物馆”的盛誉。它的发现，对于研究中国古代水利方面的成就，具有重要意义。都江堰古老的提水工具-水车河套灌区鸟瞰图三盛公水利枢纽灌区引水进水闸青铜峡水利枢纽人民胜利渠新中国成立后黄河上新建的第一座引黄灌溉工程，有效灌溉面积4万公顷红旗渠1960年，河南林县人民在十分艰苦的条件下，自力更生、艰苦奋斗，苦干7个春秋，架设渡槽152座，凿穿隧洞211条，修建各种渠系建筑物12408座，挖砌土石方1515万立方米，在我国太行山腰建成了著名的人造天河红旗渠，让漳河水穿山而来，结束了水贵如油的历史陕西泾惠渠山西晋惠渠是中国最古老的灌溉工程，前身为郑国渠，相传开凿于公元前24
12、6年。新中国成立后经过改改建与扩建，由单一的渠道灌溉发展为渠井结合的灌溉系统，灌区旱涝保收面积已达9万公顷。灵渠灵渠在在广西壮族自治区广西壮族自治区兴安县兴安县境内，是境内，是世界世界上最古老的上最古老的运河运河之之一，有着一，有着“世界古代水利建筑明珠世界古代水利建筑明珠”的美誉。灵渠古称秦的美誉。灵渠古称秦凿渠、零渠、凿渠、零渠、陡河陡河、兴安运河兴安运河，于公元前，于公元前214年凿成通航，年凿成通航，距今已距今已2217年，仍然发挥着功用。年，仍然发挥着功用。1986年11月，世界大坝委员会的专家到灵渠考察，称赞“灵渠是世界古代水利建筑的明珠，陡门是世界船闸之父。”灵渠联接了长江和珠江
13、两大水系，构成了遍布华东华南的水运网。自秦以来，对巩固国家的统一，加强南北政治、经济、文化的交流，密切各族人民的往来，都起到了积极作用。灵渠虽经历代修整，至今依然发挥着重要作用。是跨越湘江水系和珠江水系的古运河，位于湘桂走廊中心是跨越湘江水系和珠江水系的古运河，位于湘桂走廊中心兴安县境内，与陕西的郑国渠、四川的都江堰并称为兴安县境内，与陕西的郑国渠、四川的都江堰并称为“秦秦的三大水利工程的三大水利工程”。戽斗和倒虹吸戽斗和倒虹吸戽斗是古代最常戽斗是古代最常见的提水器具，在木桶、柳条筐系上的提水器具，在木桶、柳条筐系上绳子，子，两人相两人相对而立，用手而立，用手牵拉拉绳子，从低子，从低处戽水上岸
14、。戽水上岸。倒倒虹虹吸吸一一类类的的提提水水设设施施在在东东汉汉时时见见于于记记载载。桔桔槔（jiegao）桔槔始见于桔槔始见于墨子。备城门墨子。备城门，作，作“颉皋颉皋”。是一种利用杠杆原理的取水机械是一种利用杠杆原理的取水机械它的制作方式是：它的制作方式是：“凿木为机，后重前轻，掣水若抽，数如沃汤。凿木为机，后重前轻，掣水若抽，数如沃汤。”也也就是用一条横木支在木架上，一端挂着汲水的木桶，就是用一条横木支在木架上，一端挂着汲水的木桶，一端挂着重物，像杠杆似的，可以节省汲水的力量。一端挂着重物，像杠杆似的，可以节省汲水的力量。辘轳据说早在周朝初期就已有了辘轳。据说早在周朝初期就已有了辘轳。物
15、源物源记载：史佚始记载：史佚始作辘轳。而史佚，是周朝初期的一个史官。到春秋时期，作辘轳。而史佚，是周朝初期的一个史官。到春秋时期，辘轳就已经流行辘轳就已经流行辘轳是利用轮轴原理做功的机械。用于提取井水的辘辘轳是利用轮轴原理做功的机械。用于提取井水的辘轳始见于汉代，作轳始见于汉代，作“椟栌椟栌”。李斯李斯苍颉篇苍颉篇：“椟栌，三辅举水具也。椟栌，三辅举水具也。”长安三辅长安三辅地区多有地区多有辘轳的出现，解决了深井的取水问题，标志着人类利辘轳的出现，解决了深井的取水问题，标志着人类利用地下水进入新的阶段。用地下水进入新的阶段。辘轳逐渐成为北方地区使用最普遍的提水机械辘轳逐渐成为北方地区使用最普遍
16、的提水机械 机汲机汲一种利用滑轮提水的设施，适合远距离高一种利用滑轮提水的设施，适合远距离高落差的地方提取河水。落差的地方提取河水。唐代刘禹锡唐代刘禹锡机汲记机汲记“比竹以为畚，置于流中。中植数尺之臬，辇石以比竹以为畚，置于流中。中植数尺之臬，辇石以壮其趾，如建标焉。索绹以为縆，系于标垂上属数壮其趾，如建标焉。索绹以为縆，系于标垂上属数仞之端；亘空以峻其势，如张弦焉。锻铁为器，外仞之端；亘空以峻其势，如张弦焉。锻铁为器，外廉如鼎耳，内键如乐鼓，牝牡相函，转于两端，走廉如鼎耳，内键如乐鼓，牝牡相函，转于两端，走于索上，且受汲具。于索上，且受汲具。“唐唐通典。兵通典。兵“识水泉、隔山取水、越山渡险
17、识水泉、隔山取水、越山渡险”条也有类似越山条也有类似越山取水设备的记载。取水设备的记载。今人根据文献，绘制出大致形制。今人根据文献，绘制出大致形制。可隔山取水可隔山取水5.水水车古代水车是轮转提水机械的统称，按动力分有人力、畜古代水车是轮转提水机械的统称，按动力分有人力、畜力、水力和风力，因为动力装置不同而有不同形制。力、水力和风力，因为动力装置不同而有不同形制。后汉及三国时都有水车发明的记载，唐代水车开始推广应后汉及三国时都有水车发明的记载，唐代水车开始推广应用。用。大和二年大和二年(828)文宗文宗“内出水车样，令京兆府造水车。散给郑白渠百姓以溉田内出水车样，令京兆府造水车。散给郑白渠百姓
18、以溉田”。用人力或畜力的水车称龙骨水车用人力或畜力的水车称龙骨水车利用水流冲动来提水的水车称利用水流冲动来提水的水车称“筒车筒车”龙骨水骨水车东汉时，出现了提水效率更高的翻车。东汉时，出现了提水效率更高的翻车。后汉书后汉书记有记有毕岚作翻车，三国马钧加以完善。翻车又称龙骨水车毕岚作翻车，三国马钧加以完善。翻车又称龙骨水车。是。是一种刮板式连续提水机械。龙骨水车是我国古代最著名的一种刮板式连续提水机械。龙骨水车是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。农业灌溉机械之一。有效地解决了从低河渠向高田灌水的问题有效地解决了从低河渠向高田灌水的问题从东汉到三国翻车正式的产生，可以视为中国从东汉到三国翻车正式的
19、产生，可以视为中国水车成立的水车成立的第一发展阶段。第一发展阶段。元代元代王祯农书王祯农书和清代麟庆的和清代麟庆的河工器具河工器具图说图说中关于龙骨车的叙述比较详细。中关于龙骨车的叙述比较详细。它的构造除压栏和列槛桩外，车身用木板作它的构造除压栏和列槛桩外，车身用木板作槽，长二丈，宽四寸到七寸不等，高约一尺，槽，长二丈，宽四寸到七寸不等，高约一尺，槽中架设行道板一条，和槽的宽窄一样，比槽中架设行道板一条，和槽的宽窄一样，比槽板两端各短一尺，用来安置大小轮轴。在槽板两端各短一尺，用来安置大小轮轴。在行道板上下，通周行道板上下，通周由一节一节的龙骨板叶用由一节一节的龙骨板叶用木销子连结起来，很像龙
20、的骨架一样，所以木销子连结起来，很像龙的骨架一样，所以名叫龙骨车名叫龙骨车水力水水力水车中唐时，已有了水力提水机械的文字记载，最早称之中唐时，已有了水力提水机械的文字记载，最早称之“水水轮轮”、“机轮机轮”。在元代王祯在元代王祯农书农书记载了两类水力提水机械：筒车和水记载了两类水力提水机械：筒车和水车车水车有水转翻车、水转高车水车有水转翻车、水转高车(明代徐光启记做水转筒车明代徐光启记做水转筒车)。筒筒车最早的文字记载见于唐陈廷章最早的文字记载见于唐陈廷章水轮赋水轮赋，水轮即为提水，水轮即为提水水车，水车，“鄙桔槔之繁力，使自趋之转毂鄙桔槔之繁力，使自趋之转毂”这标志着水力机械有了新的进展，从
21、人力提水发展为水力提水。这标志着水力机械有了新的进展，从人力提水发展为水力提水。筒车是由竹或木制成的轮形提水机械。竹筒或木筒在水中注满筒车是由竹或木制成的轮形提水机械。竹筒或木筒在水中注满水，随轮转到上部时，水自动泻入盛水槽，输入田里。水，随轮转到上部时，水自动泻入盛水槽，输入田里。水转筒车的水筒与水轮联成一体，既是接受水力的驱动构件，水转筒车的水筒与水轮联成一体，既是接受水力的驱动构件，又是提水倒水的工作构件，其机构简明紧凑，设计构思巧妙。又是提水倒水的工作构件，其机构简明紧凑，设计构思巧妙。水水转翻翻车元代王祯元代王祯农书农书始见记载，动力传动部分与人力、始见记载，动力传动部分与人力、畜力
22、水车相同，出水端有传动轮；进水端位于水下，畜力水车相同，出水端有传动轮；进水端位于水下，为动力轮。水轮有立式、卧式两种，适用于低水头为动力轮。水轮有立式、卧式两种，适用于低水头的水力条件的水力条件高高转筒筒车水轮愈大，需要的水动能愈大，宋元时大水轮被广泛用水轮愈大，需要的水动能愈大，宋元时大水轮被广泛用在提水机械上。在提水机械上。元代王桢说元代王桢说“此近创捷法，已经较试此近创捷法，已经较试”可见应是当时的可见应是当时的产物，王祯称平江府产物，王祯称平江府(治今江苏吴县治今江苏吴县)虎丘寺剑池安装了这虎丘寺剑池安装了这种水车供水，它的形制种水车供水，它的形制“其高以十丈为准，上下架木，各竖一轮
23、，下轮半在水内，其高以十丈为准，上下架木，各竖一轮，下轮半在水内，各轮径可四尺各轮径可四尺”。高转筒车提水高度可达约高转筒车提水高度可达约30米，水轮直径米，水轮直径1米以上，说明米以上，说明水轮的制作工艺和水工建筑物的修建技术都有相当高的水水轮的制作工艺和水工建筑物的修建技术都有相当高的水平。平。风力水力水车明清出现厂风力水车的记载。明清出现厂风力水车的记载。风力水车的动力装置是风帆，工风力水车的动力装置是风帆，工作机的构造与龙骨水车相同。作机的构造与龙骨水车相同。明，宋应星明，宋应星天工开物天工开物：“扬郡以风帆数扇，俟风转车，扬郡以风帆数扇，俟风转车，风息则止，此车为救潦，欲去泽风息则止
24、，此车为救潦，欲去泽水，以便栽种。水，以便栽种。”这类提水机械用于太湖流域排水，这类提水机械用于太湖流域排水，有风就转且可经常工作。清代长有风就转且可经常工作。清代长芦利用风力水车提取海水制盐，芦利用风力水车提取海水制盐，一具风帆可带动两部水车。一具风帆可带动两部水车。 （1 1）通通过过渠渠道道或或管管道道将将水水从从水水源源输输送送到到田田间间，对对应应的的技技术术称称为为输输配配水水工工程技术。程技术。农农业业用用水水技技术术环环节节农农业业用用水水技技术术环环节节内蒙玉米滴灌示范山西霍泉自压喷灌示范 （2 2）将将引引至至田田间间的的灌灌溉溉水水，尽尽可可能能均均匀匀地地分分配配到到指
25、指定定的的面面积积上上转转化化为为土土壤壤水水，对对应应的的技技术术称称为为灌灌水水技技术术（如如喷喷灌灌、微微灌、地面灌等技术）。灌、地面灌等技术）。农农业业用用水水技技术术环环节节（3 3）作物吸收利）作物吸收利用土壤水，以维用土壤水，以维持它的生理活动。持它的生理活动。（4 4）通通过过作作物物复复杂杂的的生生理理过过程程，形成经济产量。形成经济产量。 最最根根本本和和有有效效措措施施则则是是采采用用渠渠道道防防渗渗措措施施减减少少渠渠道道渗渗漏漏损损失失，节节省省灌灌溉溉用用水水量量，更有效地利用水资源。更有效地利用水资源。渠道防渗技术渠道防渗技术渠道防渗技术渠道防渗技术节水工程技术节
26、水工程技术 土渠输水水的利用系数一般只有土渠输水水的利用系数一般只有0.40.40.50.5，差的仅有，差的仅有0.30.3左右。采用渠道防渗技术后，可使渠系水的利用系数左右。采用渠道防渗技术后，可使渠系水的利用系数提高到提高到0.750.750.850.85。此外，渠道防渗还具有加大过水能力、。此外，渠道防渗还具有加大过水能力、减小过水断面、有利于农业生产抢季节、节省土地等优点。减小过水断面、有利于农业生产抢季节、节省土地等优点。渠道防渗是我国当前节水灌溉技术推广的重点。渠道防渗是我国当前节水灌溉技术推广的重点。 根据渠道防渗所使用的材料进行划分，我国目前主要根据渠道防渗所使用的材料进行划分
27、，我国目前主要采用采用混凝土衬砌、浆砌石衬砌、预制混凝土与土工布复合混凝土衬砌、浆砌石衬砌、预制混凝土与土工布复合防渗防渗等型式。近几年，每年完成渠道防渗约等型式。近几年，每年完成渠道防渗约5 5万公里。万公里。 几几几几种种种种常常常常见见见见的的的的渠渠渠渠道道道道防防防防渗渗渗渗技技技技术术术术节水工程技术节水工程技术 1. 1. 土料防渗土料防渗 土料防渗就是将渠基土夯实或者在渠床表面铺筑一土料防渗就是将渠基土夯实或者在渠床表面铺筑一层夯实的土料防渗层，层夯实的土料防渗层， 包括压实素土、粘砂混合土、包括压实素土、粘砂混合土、三合土、四和土、灰土等。三合土、四和土、灰土等。 特点和适用
28、条件特点和适用条件 土料防渗具有一定的防渗效果土料防渗具有一定的防渗效果/ /(m(m. .天天)，能就地取材，造价低廉，技术简单，群众，能就地取材，造价低廉，技术简单，群众容易掌握，但允许流速小，抗冻耐久性差，故土料防容易掌握，但允许流速小，抗冻耐久性差，故土料防渗适用于气候温和地区流速较小的中、小型渠道，当渗适用于气候温和地区流速较小的中、小型渠道，当地应有丰富的土料资源。地应有丰富的土料资源。 若防渗要求高，当地砂石料若防渗要求高，当地砂石料缺乏，难以采用后述的衬砌方法时，可利用土壤固化缺乏，难以采用后述的衬砌方法时，可利用土壤固化剂（如剂（如GAGA剂）对土了进行固结处理。剂）对土了进
29、行固结处理。 几几几几种种种种常常常常见见见见的的的的渠渠渠渠道道道道防防防防渗渗渗渗技技技技术术术术节水工程技术节水工程技术 2.2.水泥土防渗水泥土防渗 水泥土具有较好的防渗效果水泥土具有较好的防渗效果0.060.060.170.17立方立方米（平方米米（平方米天）天） ，能就地取材，造价低，技，能就地取材，造价低，技术简单，其水泥用量与低标号混凝土的水泥用量术简单，其水泥用量与低标号混凝土的水泥用量相当，允许流速小，抗冻性差。适用于温和地区，相当，允许流速小，抗冻性差。适用于温和地区，且附近有砂土和砂壤土而缺乏砂石料的渠道。且附近有砂土和砂壤土而缺乏砂石料的渠道。 几几几几种种种种常常常
30、常见见见见的的的的渠渠渠渠道道道道防防防防渗渗渗渗技技技技术术术术节水工程技术节水工程技术 3.3.混凝土防渗混凝土防渗 混凝土衬砌渠道具有防渗抗冲效果好，输水能混凝土衬砌渠道具有防渗抗冲效果好，输水能力大，经久耐用，便于管理等特点。因而适用于各力大，经久耐用，便于管理等特点。因而适用于各种地形、气候和运行条件的大、中、小型渠道，附种地形、气候和运行条件的大、中、小型渠道，附近应有骨料来源。近应有骨料来源。 混凝土衬砌按施工方法分为现浇和预制两种。混凝土衬砌按施工方法分为现浇和预制两种。几几几几种种种种常常常常见见见见的的的的渠渠渠渠道道道道防防防防渗渗渗渗技技技技术术术术节水工程技术节水工程
31、技术 4.4.膜料防渗膜料防渗 膜料防渗是用塑料薄膜或沥青玻璃纤维布油膜料防渗是用塑料薄膜或沥青玻璃纤维布油毡或复合类膜料做防渗层，其上设保护层的防渗毡或复合类膜料做防渗层，其上设保护层的防渗方法。膜料防渗性能好，适应变形能力强，南北方法。膜料防渗性能好，适应变形能力强，南北方均可采用，特别是北方冻胀变形较大的地区效方均可采用，特别是北方冻胀变形较大的地区效果理想。果理想。 几几几几种种种种常常常常见见见见的的的的渠渠渠渠道道道道防防防防渗渗渗渗技技技技术术术术节水工程技术节水工程技术 5.5.沥青混凝土防渗沥青混凝土防渗 沥青混凝土衬砌属于柔性结构，其防渗能力强，适沥青混凝土衬砌属于柔性结构
32、，其防渗能力强，适应变形性好，造价与混凝土相近，适用与冻害地区，且应变形性好，造价与混凝土相近，适用与冻害地区，且附近有沥青料源的渠道。附近有沥青料源的渠道。 沥青混凝土衬砌分有、无整平胶结层两种。一般岩沥青混凝土衬砌分有、无整平胶结层两种。一般岩石地基的渠道考虑使用整平胶结层。为提高防渗效果，石地基的渠道考虑使用整平胶结层。为提高防渗效果，防止沥青老化，在沥青混凝土表面涂刷沥青玛蹄脂封闭防止沥青老化，在沥青混凝土表面涂刷沥青玛蹄脂封闭层，涂刷的沥青玛蹄脂必须满足在高温下不流淌，在低层，涂刷的沥青玛蹄脂必须满足在高温下不流淌，在低温下不脆裂，具有较好的热稳定性和变形性能。温下不脆裂，具有较好的
33、热稳定性和变形性能。 利利用用机机泵泵抽抽取取井井水水，通通过过管管道道系系统统把把水水直直接接输输送送到到田间对农田实施灌溉。田间对农田实施灌溉。低压管道输水灌溉技术低压管道输水灌溉技术（简称管灌）（简称管灌）节水工程技术节水工程技术低压管道输水灌溉技术低压管道输水灌溉技术节水工程技术节水工程技术 与用土渠输水比较，它的输水损失少，输水效率可达与用土渠输水比较，它的输水损失少，输水效率可达到到9595；输水所需工作压力很低，一般只需；输水所需工作压力很低，一般只需0 002-002-02222兆帕就行，节能兆帕就行，节能5050以上；节约土地以上；节约土地1 1-3-3；运行费用；运行费用少
34、；适应性强；受气候、地形、经济体制、作物分区、灌少；适应性强；受气候、地形、经济体制、作物分区、灌水时间等因素干扰少；水流速度快；缩短灌水周期等。单水时间等因素干扰少；水流速度快；缩短灌水周期等。单位面积投资较低，一般每公顷位面积投资较低，一般每公顷450450元元-900-900元，使用技术也元，使用技术也很简单。很简单。 目前，低压管道输水技术的发展重点是在北方机电井目前，低压管道输水技术的发展重点是在北方机电井灌区，它对老灌区的技术改造具有现实意义。灌区，它对老灌区的技术改造具有现实意义。低压管道输水灌溉技术低压管道输水灌溉技术节水工程技术节水工程技术低低压压管管道道输输水水系系统统的的
35、组组成成 水源水源地下水，河、湖、库、塘、渠等清水地下水，河、湖、库、塘、渠等清水 首部取水枢纽首部取水枢纽水泵、动力机及其配套设备水泵、动力机及其配套设备 输水配水管道输水配水管道一般设有一般设有1 1级级-2-2级固定输水管道，埋设级固定输水管道，埋设 在地下约在地下约1 1米深处。管上等距离设置竖米深处。管上等距离设置竖 管直通地面。管直通地面。给水装置给水装置竖管出口处向田间配水的出水口竖管出口处向田间配水的出水口( (或给水栓或给水栓) )安全保护装置安全保护装置管道首端或特殊部位设置排气阀或调压阀管道首端或特殊部位设置排气阀或调压阀 田间灌水系统田间灌水系统低压管道输水灌溉技术低压
36、管道输水灌溉技术节水工程技术节水工程技术低低压压管管道道输输水水系系统统的的形形式式移动式移动式所有的设备都能移动使用。常用单级软管输水，所有的设备都能移动使用。常用单级软管输水， 软管与水泵出口直接相连，沿作物种植方向铺开，软管与水泵出口直接相连，沿作物种植方向铺开， 软管长约软管长约200200米。这种形式投资低、使用方便简单，米。这种形式投资低、使用方便简单， 但软管使用寿命短，高杆作物后期进地有困难。但软管使用寿命短，高杆作物后期进地有困难。 固定式固定式所有的设备和设施工程都是固定的，主要用于机所有的设备和设施工程都是固定的，主要用于机 电井灌区和控制灌溉面积大的灌区。管道常采用干、
37、电井灌区和控制灌溉面积大的灌区。管道常采用干、 支两级埋于地下，末级管道间距支两级埋于地下，末级管道间距200200米米-300-300米。这米。这 种形式投资较高。种形式投资较高。半固定式半固定式机泵和地下输水管网、闸阀等固定，地面配水管机泵和地下输水管网、闸阀等固定，地面配水管 道和灌水管道采用移动管道。这是我国采用最多道和灌水管道采用移动管道。这是我国采用最多 的形式，适用于自流和抽水灌区。的形式，适用于自流和抽水灌区。 三、节水灌溉新技术概述三、节水灌溉新技术概述 水送到田间以后，如何浇灌是水送到田间以后，如何浇灌是大有学问的。不少地方的农民仍然大有学问的。不少地方的农民仍然固守着旧的
38、观念，认为浇地就是浇固守着旧的观念，认为浇地就是浇灌灌“地地”，要浇足浇够水，于是沿，要浇足浇够水，于是沿袭几千年来的传统办法，采取大水袭几千年来的传统办法，采取大水漫灌，浇地时，把整个田块都放满漫灌，浇地时，把整个田块都放满水。如果田间土地不平整，高高低水。如果田间土地不平整，高高低低，要使地块都漫上水，所用水量低，要使地块都漫上水，所用水量就要更大。其实浇地的目的是让庄就要更大。其实浇地的目的是让庄稼根部获得和保持必需的水量，其稼根部获得和保持必需的水量，其余地方完全没有必要，浇很深的水余地方完全没有必要，浇很深的水更是巨大的浪费。更是巨大的浪费。 用了这么多的水，施了用了这么多的水，施了
39、如此多的肥，庄稼却长如此多的肥，庄稼却长不好，花钱费力还污染不好，花钱费力还污染环境，真是不划算哟！环境，真是不划算哟！ 节水灌溉技术是指灌溉水节水灌溉技术是指灌溉水(包括降水包括降水)进入农田进入农田后，通过采用良好的灌溉方法，最大限度地提高灌后，通过采用良好的灌溉方法，最大限度地提高灌溉水利用率和利用效率的灌溉技术。溉水利用率和利用效率的灌溉技术。 好的灌水技术不仅灌水均匀，而且节水、节能、好的灌水技术不仅灌水均匀，而且节水、节能、省工，使土壤保持良好的物理化学性状，提高土壤省工，使土壤保持良好的物理化学性状，提高土壤肥力，从而获得最佳效益。肥力，从而获得最佳效益。三、节水灌溉新技术概述三
40、、节水灌溉新技术概述 节水灌溉技术节水灌溉技术一般包括一般包括地面节水灌溉技术地面节水灌溉技术、喷喷灌灌和和微灌微灌等新的灌水技术，其中地面节水灌溉技术等新的灌水技术，其中地面节水灌溉技术包括小畦包括小畦“三改三改”灌水技术、长畦分段短灌、宽窄灌水技术、长畦分段短灌、宽窄式畦沟结合灌溉、薄膜覆盖灌溉、涌流灌溉和水平式畦沟结合灌溉、薄膜覆盖灌溉、涌流灌溉和水平畦田灌溉等；微灌包括滴灌、微喷灌、涌泉灌溉畦田灌溉等；微灌包括滴灌、微喷灌、涌泉灌溉( (小管出流灌溉小管出流灌溉) )和脉冲灌溉等。由于喷灌、微灌技和脉冲灌溉等。由于喷灌、微灌技术大多通过管道输水，并需要一定压力而进行，也术大多通过管道输
41、水，并需要一定压力而进行，也称压力灌溉。称压力灌溉。 三、节水灌溉新技术概述三、节水灌溉新技术概述喷灌技术喷灌技术 喷灌是将灌溉水加压喷灌是将灌溉水加压（用泵或利用水源的自然（用泵或利用水源的自然落差）后，经管道输送至落差）后，经管道输送至喷头，并由喷头将水射出，喷头，并由喷头将水射出，均匀地散成细小水滴对作均匀地散成细小水滴对作物进行灌溉的节水型灌溉物进行灌溉的节水型灌溉技术。它作为一种先进的技术。它作为一种先进的机械化、半机械化灌水方机械化、半机械化灌水方式，在很多发达国家已广式，在很多发达国家已广泛采用。泛采用。 喷灌的主要灌的主要优点如下：点如下：（1 1）节水效果显著，水的利用率可达
42、）节水效果显著，水的利用率可达80%80%。一般情况下，喷灌与地。一般情况下，喷灌与地面灌溉相比，面灌溉相比，1m1m3 3水可以当水可以当2m2m3 3用。用。（2 2）作物增产幅度大，一般可达）作物增产幅度大，一般可达20%-40%20%-40%。其原因是取消了农渠、。其原因是取消了农渠、毛渠、田间灌水沟及畦埂，增加了毛渠、田间灌水沟及畦埂，增加了15%-20%15%-20%的播种面积；灌水均匀，的播种面积；灌水均匀，土壤不板结，有利于抢季节、保全苗；改善了田间小气候和农业生土壤不板结，有利于抢季节、保全苗；改善了田间小气候和农业生态环境。态环境。（3 3）大大减少了田间渠系建设及管理维护
43、和平整土地等的工作量。）大大减少了田间渠系建设及管理维护和平整土地等的工作量。（4 4）减少了农民用于灌水的费用和投劳，增加了农民收入。）减少了农民用于灌水的费用和投劳，增加了农民收入。（5 5）有利于加快实现农业机械化、产业化、现代化。）有利于加快实现农业机械化、产业化、现代化。（6 6）避免由于过量灌溉造成的土壤次生盐碱化。）避免由于过量灌溉造成的土壤次生盐碱化。喷灌技术喷灌技术喷灌技术的缺点喷灌技术的缺点（1 1）喷洒作业受风的影响大喷洒作业受风的影响大 漏喷，漂移、蒸发损失的水量漏喷，漂移、蒸发损失的水量 可以达到灌溉水量的可以达到灌溉水量的15153030。（2 2）直接蒸发损失大直
44、接蒸发损失大 尤其在旱季，水滴落地前蒸发损失达尤其在旱季，水滴落地前蒸发损失达 到到10%10%。（3 3）设备投资高设备投资高 喷灌需要设备和大量的管道材料，基建投喷灌需要设备和大量的管道材料，基建投 资高。资高。（4）耗能多耗能多 喷灌要利用水的压力使水流破碎成细小的水喷灌要利用水的压力使水流破碎成细小的水 滴，并且喷洒到规定范围内，需要更多的能源消耗。滴，并且喷洒到规定范围内，需要更多的能源消耗。喷灌技术喷灌技术喷喷 灌灌 系系 统统 的的 组组 成成 水水源源工工程程 水水泵泵和和动动力力机机 管管道道系系统统 喷喷头头 附附属属设设备备和和附附属属工工程程 喷灌技术喷灌技术喷灌系统的
45、分类喷灌系统的分类管道式喷灌系统管道式喷灌系统机组式喷灌系统机组式喷灌系统固固定定式式喷喷灌灌系系统统半半固固定定式式喷喷灌灌系系统统移移动动式式喷喷灌灌系系统统大大型型喷喷灌灌机机组组 中中型型喷喷灌灌机机组组 小小型型喷喷灌灌机机组组 喷灌技术喷灌技术全部管道采用固定全部管道采用固定式，具有操作方便，运式，具有操作方便，运行费用低等优点，但设行费用低等优点，但设备利用率低，单位面积备利用率低，单位面积投资大。投资大。适用于灌水频适用于灌水频繁，经济价值高的蔬菜、繁，经济价值高的蔬菜、茶、果等经济作物以及茶、果等经济作物以及经济发达或劳动力紧缺经济发达或劳动力紧缺的地区。的地区。 固定式喷灌
46、系统固定式喷灌系统喷灌技术喷灌技术 仅干管采用固定仅干管采用固定式，支管和喷头移式，支管和喷头移动使用，提高了设动使用，提高了设备利用率，减少了备利用率，减少了单位面积投资，单位面积投资，是是目前我国主要采用目前我国主要采用的喷灌形式之一。的喷灌形式之一。 半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统喷灌技术喷灌技术全部管道移动使全部管道移动使用，设备利用率高、用，设备利用率高、单位面积投资低，单位面积投资低，但劳动强度大。但劳动强度大。 移动式喷灌系统移动式喷灌系统喷灌技术喷灌技术自动化程度高、单机自动化程度高、单机控制面积大，适应于规模控制面积大，适应于规模化经营，目前在东北、新化经营，目前在东北、新
47、疆等地得到了应用疆等地得到了应用 ，其，其主要有平移式、滚移式和主要有平移式、滚移式和圆形圆形3 3种。种。 大中型圆形喷灌机组大中型圆形喷灌机组 喷灌技术喷灌技术该机组机动灵该机组机动灵活活 ，投资少，投资少 ，对田块、地形及对田块、地形及小规模农户经营小规模农户经营适应性强适应性强 ，是目，是目前我国喷灌的主前我国喷灌的主要形式之一。要形式之一。 轻小型圆形喷灌机组轻小型圆形喷灌机组 喷灌技术喷灌技术因整体移动因整体移动性好，自动化程性好，自动化程度较高，已在我度较高，已在我国部分省区得到国部分省区得到应用。应用。 卷盘式喷灌机卷盘式喷灌机 喷灌技术喷灌技术烟草固定式喷灌草 坪 喷 灌 （
48、一）微（一）微喷头：减少灌：减少灌溉器的堵塞，提高施肥效率，器的堵塞，提高施肥效率，节省肥省肥料用量。料用量。微微喷头分分类：折射式折射式喷头射流式射流式喷头离心式离心式喷头缝隙式隙式喷头微喷灌与雾喷灌微喷灌与雾喷灌微喷灌：是通过低压管道系统，以小流量将水喷洒到土壤表微喷灌：是通过低压管道系统，以小流量将水喷洒到土壤表面进行灌溉的方式。面进行灌溉的方式。微喷灌系统分为固定式和移动式两种微喷灌系统分为固定式和移动式两种微喷灌主要设备：微喷灌主要设备：节水灌溉的种类节水灌溉的种类（二）过滤器具：一般过滤器的目直径比滴灌系统的大。（二）过滤器具：一般过滤器的目直径比滴灌系统的大。（三）管道（三）管道
49、主要材料：高压聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。主要材料：高压聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。主要有毛管、支管、连接管、干管等。主要有毛管、支管、连接管、干管等。（四）管件：多为塑料、可采用金属件（四）管件：多为塑料、可采用金属件节水灌溉的种类节水灌溉的种类（五）施肥装置（五）施肥装置由节制阀、施肥罐、出口阀、水表、肥料注入口、压力表等由节制阀、施肥罐、出口阀、水表、肥料注入口、压力表等组成。组成。优点：结构、组装和操作简单，价格低等。优点：结构、组装和操作简单，价格低等。（六）水泵：微灌系统的心脏，它从水源抽水将无压水（六）水泵：微灌系统的心脏，它从水源抽水将无压水变成满足微喷灌要求的
50、有压水。变成满足微喷灌要求的有压水。节水灌溉的种类节水灌溉的种类滴灌/微灌技术的产生与发展滴灌的构想产生于20世纪30年代初的以色列。与喷灌和沟灌相比，滴灌更加省水，而且提高作物产量和品质。随着水资源的日益紧缺，微灌技术愈来愈受到世界各国的重视，尤其在水资源匮乏的国家和地区。以色列在20世纪70年代中期，把发展重点由喷灌转向微灌，90年代初，微灌面积已占总灌溉面积的2/3；美国在1981-1991年的十年间，微灌面积增加了3倍多，日本在80年代后期微灌技术也发展十分迅速。全世界各个国家都十分重视微观技术的发展。目前随着精准灌溉技术的发展，提出了农业用水的新概念：给作物浇水，而不是给土壤浇水。开
51、发出智能化、全自动灌溉系统。滴灌/微灌技术的产生与发展大田滴灌微灌包括微喷灌和滴灌。包括微喷灌和滴灌。果树滴灌蔬菜滴灌大型连栋温室黄瓜滴灌大棚蔬菜滴灌日光温室滴灌系统滴灌滴灌：它是将具有一定压：它是将具有一定压力的水，过滤后经管网和力的水，过滤后经管网和出水管道（滴灌带）滴头，出水管道（滴灌带）滴头，以滴水的形式缓慢而均匀以滴水的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法。的一种灌水方法。滴灌滴灌节水灌溉的种类及设备节水灌溉的种类及设备缺点：容易引起堵塞，可缺点：容易引起堵塞，可能引起盐分积累和限制根能引起盐分积累和限制根系的发展。系的发展。优点：节水、节能、省优
52、点：节水、节能、省力；土壤不易板结；施力；土壤不易板结；施肥、浇水等一次完成；肥、浇水等一次完成；提高作物产量和品质等。提高作物产量和品质等。滴灌系统的主要设备滴灌系统的主要设备（一）滴头：滴灌系统的心（一）滴头：滴灌系统的心脏。一般要求滴头流量低，脏。一般要求滴头流量低，流速均匀而稳定，不因微笑流速均匀而稳定，不因微笑的水头压力差而明显的变化；的水头压力差而明显的变化；结构简单，不易堵塞，便于结构简单，不易堵塞，便于装卸；造价低，坚固耐用。装卸；造价低，坚固耐用。滴头分类：滴头分类：按按滴头和与毛管连滴头和与毛管连接方式：管间式接方式：管间式滴头和管上式滴滴头和管上式滴头。头。节水灌溉的种类
53、节水灌溉的种类按滴头消能滴头：长流按滴头消能滴头：长流道式、孔口消能、涡流道式、孔口消能、涡流消能、压力补偿式、自消能、压力补偿式、自冲洗滴头冲洗滴头孔口滴头孔口滴头涡流滴头涡流滴头压力补偿式滴头压力补偿式滴头节水灌溉的种类节水灌溉的种类（二）过滤器：（二）过滤器：筛网过滤器筛网过滤器沙砾石过滤器沙砾石过滤器离心式过滤器离心式过滤器筛网过滤器筛网过滤器离心式过滤器离心式过滤器筛筛网网过过滤滤器器筛筛网网过过滤滤器器节水灌溉的种类节水灌溉的种类（三）施肥装置主要设备：（三）施肥装置主要设备：压压差差式式施施肥肥罐罐开放式肥料罐自压施肥装置开放式肥料罐自压施肥装置压差式施肥罐压差式施肥罐注射泵注射
54、泵文丘里注入器文丘里注入器节水灌溉的种类节水灌溉的种类（四）管道与连接件：管道（四）管道与连接件：管道与连接件用于组成输水、配与连接件用于组成输水、配水的网管系统。塑料管是滴水的网管系统。塑料管是滴灌系统的主要用管，有聚乙灌系统的主要用管，有聚乙烯管、聚氯乙烯管和聚丙烯烯管、聚氯乙烯管和聚丙烯管等种类。管等种类。节水灌溉的种类节水灌溉的种类（五）控制、保（五）控制、保护、测量与量与计量装置：控制装置指量装置：控制装置指的是各的是各类阀门，如安全，如安全阀、控制、控制阀、进排气排气阀等。等。保保护装置有流量装置有流量调节器、器、压力力调节器和水阻管等。器和水阻管等。测量与量与计量装置指的是量装置
55、指的是压力表和水表。力表和水表。节水灌溉的种类节水灌溉的种类膜下灌溉膜下灌溉膜下灌溉：是一种在膜下面滴灌进膜下灌溉：是一种在膜下面滴灌进行浇灌的技术。行浇灌的技术。按结构分：内镶滴灌带和按结构分：内镶滴灌带和薄壁滴灌带薄壁滴灌带优点：设备简单、安装使用优点：设备简单、安装使用方便、省水省工、土壤不易方便、省水省工、土壤不易板结等板结等节水灌溉的种类节水灌溉的种类渗灌:是一种地下微灌形式，在低压条件下，通过埋于作物根系活动层的灌水器（微孔渗灌管），根据作物的生长需水量定时定量地向土壤中渗水供给作物。水借毛细管作用自下而上湿润土壤，也叫地下灌溉。渗灌：是利用埋于地表下开有小孔的多孔渗灌：是利用埋于地表下开有小孔的多孔管或微孔管道，使灌溉均匀而缓慢地渗入管或微孔管道，使灌溉均匀而缓慢地渗入作物根区地下土壤，借助毛管力作用湿润作物根区地下土壤，借助毛管力作用湿润土壤的一种方法。土壤的一种方法。特点：节水、节能、便于中特点：节水、节能、便于中耕；不破坏土壤结构；利于耕；不破坏土壤结构；利于防止杂草和病虫还发生防止杂草和病虫还发生节水灌溉的种类节水灌溉的种类
