摘要：我國是一個水資源相對貧乏的國度，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，用水問題越來越嚴重，發(fā)展節(jié)水灌溉顯得尤為重要。農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，經(jīng)過近年來的發(fā)展已經(jīng)取得了不少的成果，并得到廣泛應用。要建立一個性能良好的節(jié)水灌區(qū)，必須對灌區(qū)的地理條件、水文狀況進行全面復核，統(tǒng)籌規(guī)劃，保證當?shù)氐某掷m(xù)發(fā)展；農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉落實到具體的建設，則需要根據(jù)各個地區(qū)不同的地理水文狀況采取不同的技術(shù)措施，因地制宜，以達到最大程度節(jié)水的目的。
關鍵詞：水資源；農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)；可持續(xù)發(fā)展；節(jié)水灌溉規(guī)劃；節(jié)水灌溉措施；
0 前言
我國是一個水資源相當匱乏的國度，單位面積耕地占有量為世界平均值的3/4，而人均水資源占有量僅為世界平均值的1/4，被聯(lián)合國列為世界13個貧水國之一。進入20世紀90年代以來，國內(nèi)干旱形勢日趨惡化，全國年均受旱面積達2700萬，每年因旱災造成的糧食減產(chǎn)達到700億kg。加上我國水資源時空分布極其不均勻，水質(zhì)惡化情勢日趨嚴峻，我國的水資源可利用性存在很大的問題。根據(jù)國家統(tǒng)計局資料顯示，2011年我國農(nóng)業(yè)用水量占社會總用水量的62.4%，而工業(yè)用水僅占總用水量的23.3%。農(nóng)業(yè)節(jié)水空間巨大，而灌溉又是農(nóng)業(yè)用水的大戶，因此，發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)成為當務之急。
1 節(jié)水灌溉技術(shù)簡介
從技術(shù)層面分析，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)科分為工程節(jié)水技術(shù)、農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)、管理節(jié)水技術(shù)。其中，工程節(jié)水技術(shù)包括水源輸配水技術(shù)和田間工程節(jié)水技術(shù)；農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)包括改土保墑、耕作節(jié)水等措施。
1.1工程節(jié)水技術(shù)
1.1.1 水源與輸配水節(jié)水技術(shù) 地面水地下水聯(lián)合控制運用與調(diào)控；優(yōu)化配水；渠道防滲。
1.1.2 田間節(jié)水技術(shù) 激光平地及水平灌溉技術(shù)；噴灌技術(shù)；微灌技術(shù)；覆膜灌技術(shù)。
1.2 農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)
1.2.1 農(nóng)作物生理用水 非充分灌溉制度；節(jié)水灌溉制度。
1.2.2 耕作節(jié)水 免耕；保水劑、抗旱劑、抗蒸騰劑；套種。
1.2.3 改土保墑 秋澆。
1.3 管理節(jié)水技術(shù)
渠道量水技術(shù)；農(nóng)民參與用水管理；水、鹽農(nóng)業(yè)；生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)。
2 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉規(guī)劃
2.1 灌區(qū)水資源總量分析
一個灌區(qū)是相當于一個小系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)水資源以降水、天然河川徑流、蒸發(fā)、下滲的形式循環(huán)往復，建立水量平衡關系，時段為T的各個量之間的關系為：
P-E-R=ΔS
其中，P為T時段內(nèi)的灌區(qū)降水量，E為T時段內(nèi)的灌區(qū)蒸發(fā)量，R為徑流量，ΔS為T時段內(nèi)的灌區(qū)蓄水變化量。各個變量目前在水文上已有許多成熟的方法進行估算或進行有關水文分析。確定各個量以及它們之間的關系，可以為設計規(guī)劃灌區(qū)規(guī)模提供水文資料。
2.2 灌區(qū)蓄水情況分析
灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃必須與區(qū)域（或流域）水資源的最佳配置方案相匹配，在農(nóng)業(yè)方面應以長期穩(wěn)定的持續(xù)發(fā)展為最終目標，按照規(guī)劃年不同的土地利用和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)方案，規(guī)劃者需要進行用水量需求分析，通過水土資源供需平衡及經(jīng)濟、社會、政治等綜合分析后確定節(jié)水改造方案。方法為參考作物需水量計算實際灌溉用水量，其計算式為：
2.3 灌區(qū)工程狀況分析
灌區(qū)工程現(xiàn)狀的調(diào)查分析和診斷，是制定科學合理的灌溉配套和節(jié)水改造規(guī)劃的基本依據(jù)。應從灌區(qū)工程配套完善狀況、灌溉工程設施運行情況及老化、灌區(qū)系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)完善情況、灌區(qū)管理現(xiàn)狀等方面調(diào)查分析。
3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉措施
農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉規(guī)劃是具體工程技術(shù)的準備階段，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉落實到具體的建設，需要根據(jù)各個地區(qū)不同的地理水文狀況采取不同的技術(shù)措施，因地制宜，將技術(shù)措施的功效發(fā)揮到最大程度，以達到最大程度節(jié)水的目的。下面依據(jù)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉綜合技術(shù)體系，分別介紹幾種具有代表性的節(jié)水灌溉措施。
3.1 渠道襯砌防滲
我國北方大型、中型灌區(qū)，渠系水利用系數(shù)最高的為0.55左右，低的僅為0.25—0.32，在損失的水量中，80%以上是沿工程滲漏損失，滲漏損失時渠系水利用系數(shù)不高的決定性因素。采用襯砌防滲技術(shù)，不僅可以大大減少渠道滲漏損失，同時還可以提高渠道扛沖能力，加大輸水能力。因此，對渠道的防滲改造是灌溉節(jié)水的重點。
渠道防滲的方法有很多，按修建防滲層采用的材料可分為粘土類、灰土類、砌石砌磚類、混凝土類、瀝青類、塑料類等。各方法防滲效果如下表所示：
3.2 噴灌
噴灌俗稱人工降雨，是利用整套專門設備或自然落差加部分專門設備將水噴射到空中再分散成細小的水滴，然后形成類似下雨效果的一種灌溉方法。與傳統(tǒng)地面灌溉相比，噴灌具有均勻、節(jié)地、省水以及調(diào)節(jié)田間小氣候等優(yōu)點。據(jù)各地反復試驗研究，噴灌較傳統(tǒng)地面灌溉相比，可節(jié)水30%—40%，增產(chǎn)15%—20%。伴隨著當代農(nóng)業(yè)的自動化和機械化的加強，噴灌技術(shù)被廣泛采用。常用的噴灌技術(shù)分為全移動式、半固定式、固定式。設計灌水定額、灌水周期、噴灌強度和噴灌實踐分別按照下面公式確定：
灌水定額：m=0.1γh(P1-P2)1/η,
其中，γ、h、P1、P2、η分別為土壤干容重、作物主要根系活動層深度、適宜土壤含水量上限、適宜土壤含水量下限、噴灌水利用系數(shù)。
噴灌周期：T=m/Wη，W為作物日均耗水量
噴灌強度：，CP為換算系數(shù)
噴灌時間：t=mF/1000Q，F(xiàn)為有效控制面積，Q為噴頭噴水量
3.3 低壓管道輸水
低壓管道輸水是通過水泵（或利用天然水頭）和管道系統(tǒng)直接將低壓水引入田間進行灌溉的方法。以管道取代明渠輸水是灌溉輸水的新技術(shù)之一，在某種意義上，它代表了較小流量灌溉水輸送方法的發(fā)展方向。管道輸水的利用率可達95%—97%，一般可節(jié)水20%—30%，省地3%—5%，而且還兼具省工省時、適應性強的優(yōu)點。同噴灌技術(shù)一樣，低壓管道可分為全移動式、半固定式、固定式三種。灌水定額、管灌系統(tǒng)設計流量、設計管徑、管道水力損失、水泵揚程分別按下列公式計算：
灌水定額：m=1000γZ(P1-P2)，Z為土壤計劃濕潤層深度
設計流量：Q0=amA/(ηTt)，a、T、t分別為控制性的作物種植比例、一次灌溉延續(xù)時間、日工作時間
設計管徑：，V為經(jīng)濟流速
管道水力損失：，
V、C、R、L、ζ分別為斷面平均流速、謝才系數(shù)、水力半徑、管道長度、局部水頭損失系數(shù)。
水泵揚程：H=(Z2-Z1)+Δh+h損ΔZ，Z1、Z2、Δh、ΔZ分別為機井動水位高程、出水口地面高程、作物灌溉時田面水深、管路末端離出口地面差。
參考文獻
[1] 趙昕.水力學.中國電力出版社,2009.
[2] 雒文生,宋星原,工程水文及水利計算.中國水利水電出版社,2010.
[3] 陳維杰.集雨節(jié)灌技術(shù).黃河水利出版社,2003.
[4] 劉洪祿等.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)高效用水技術(shù)研究.中國水利水電出版社,2006.
[5] 馬建琴，張振偉.農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置模糊集模型研究.黃河水利出社,2010.
[6] 馮廣志.灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃.中國水利水電出版社,2004.
關鍵詞：水資源；農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)；可持續(xù)發(fā)展；節(jié)水灌溉規(guī)劃；節(jié)水灌溉措施；
0 前言
我國是一個水資源相當匱乏的國度，單位面積耕地占有量為世界平均值的3/4，而人均水資源占有量僅為世界平均值的1/4，被聯(lián)合國列為世界13個貧水國之一。進入20世紀90年代以來，國內(nèi)干旱形勢日趨惡化，全國年均受旱面積達2700萬，每年因旱災造成的糧食減產(chǎn)達到700億kg。加上我國水資源時空分布極其不均勻，水質(zhì)惡化情勢日趨嚴峻，我國的水資源可利用性存在很大的問題。根據(jù)國家統(tǒng)計局資料顯示，2011年我國農(nóng)業(yè)用水量占社會總用水量的62.4%，而工業(yè)用水僅占總用水量的23.3%。農(nóng)業(yè)節(jié)水空間巨大，而灌溉又是農(nóng)業(yè)用水的大戶，因此，發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)成為當務之急。
1 節(jié)水灌溉技術(shù)簡介
從技術(shù)層面分析，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)科分為工程節(jié)水技術(shù)、農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)、管理節(jié)水技術(shù)。其中，工程節(jié)水技術(shù)包括水源輸配水技術(shù)和田間工程節(jié)水技術(shù)；農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)包括改土保墑、耕作節(jié)水等措施。
1.1工程節(jié)水技術(shù)
1.1.1 水源與輸配水節(jié)水技術(shù) 地面水地下水聯(lián)合控制運用與調(diào)控；優(yōu)化配水；渠道防滲。
1.1.2 田間節(jié)水技術(shù) 激光平地及水平灌溉技術(shù)；噴灌技術(shù)；微灌技術(shù)；覆膜灌技術(shù)。
1.2 農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)
1.2.1 農(nóng)作物生理用水 非充分灌溉制度；節(jié)水灌溉制度。
1.2.2 耕作節(jié)水 免耕；保水劑、抗旱劑、抗蒸騰劑；套種。
1.2.3 改土保墑 秋澆。
1.3 管理節(jié)水技術(shù)
渠道量水技術(shù)；農(nóng)民參與用水管理；水、鹽農(nóng)業(yè)；生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)。
2 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉規(guī)劃
2.1 灌區(qū)水資源總量分析
一個灌區(qū)是相當于一個小系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)水資源以降水、天然河川徑流、蒸發(fā)、下滲的形式循環(huán)往復，建立水量平衡關系，時段為T的各個量之間的關系為：
P-E-R=ΔS
其中，P為T時段內(nèi)的灌區(qū)降水量，E為T時段內(nèi)的灌區(qū)蒸發(fā)量，R為徑流量，ΔS為T時段內(nèi)的灌區(qū)蓄水變化量。各個變量目前在水文上已有許多成熟的方法進行估算或進行有關水文分析。確定各個量以及它們之間的關系，可以為設計規(guī)劃灌區(qū)規(guī)模提供水文資料。
2.2 灌區(qū)蓄水情況分析
灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃必須與區(qū)域（或流域）水資源的最佳配置方案相匹配，在農(nóng)業(yè)方面應以長期穩(wěn)定的持續(xù)發(fā)展為最終目標，按照規(guī)劃年不同的土地利用和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)方案，規(guī)劃者需要進行用水量需求分析，通過水土資源供需平衡及經(jīng)濟、社會、政治等綜合分析后確定節(jié)水改造方案。方法為參考作物需水量計算實際灌溉用水量，其計算式為：
2.3 灌區(qū)工程狀況分析
灌區(qū)工程現(xiàn)狀的調(diào)查分析和診斷，是制定科學合理的灌溉配套和節(jié)水改造規(guī)劃的基本依據(jù)。應從灌區(qū)工程配套完善狀況、灌溉工程設施運行情況及老化、灌區(qū)系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)完善情況、灌區(qū)管理現(xiàn)狀等方面調(diào)查分析。
3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉措施
農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉規(guī)劃是具體工程技術(shù)的準備階段，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉落實到具體的建設，需要根據(jù)各個地區(qū)不同的地理水文狀況采取不同的技術(shù)措施，因地制宜，將技術(shù)措施的功效發(fā)揮到最大程度，以達到最大程度節(jié)水的目的。下面依據(jù)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉綜合技術(shù)體系，分別介紹幾種具有代表性的節(jié)水灌溉措施。
3.1 渠道襯砌防滲
我國北方大型、中型灌區(qū)，渠系水利用系數(shù)最高的為0.55左右，低的僅為0.25—0.32，在損失的水量中，80%以上是沿工程滲漏損失，滲漏損失時渠系水利用系數(shù)不高的決定性因素。采用襯砌防滲技術(shù)，不僅可以大大減少渠道滲漏損失，同時還可以提高渠道扛沖能力，加大輸水能力。因此，對渠道的防滲改造是灌溉節(jié)水的重點。
渠道防滲的方法有很多，按修建防滲層采用的材料可分為粘土類、灰土類、砌石砌磚類、混凝土類、瀝青類、塑料類等。各方法防滲效果如下表所示：
3.2 噴灌
噴灌俗稱人工降雨，是利用整套專門設備或自然落差加部分專門設備將水噴射到空中再分散成細小的水滴，然后形成類似下雨效果的一種灌溉方法。與傳統(tǒng)地面灌溉相比，噴灌具有均勻、節(jié)地、省水以及調(diào)節(jié)田間小氣候等優(yōu)點。據(jù)各地反復試驗研究，噴灌較傳統(tǒng)地面灌溉相比，可節(jié)水30%—40%，增產(chǎn)15%—20%。伴隨著當代農(nóng)業(yè)的自動化和機械化的加強，噴灌技術(shù)被廣泛采用。常用的噴灌技術(shù)分為全移動式、半固定式、固定式。設計灌水定額、灌水周期、噴灌強度和噴灌實踐分別按照下面公式確定：
灌水定額：m=0.1γh(P1-P2)1/η,
其中，γ、h、P1、P2、η分別為土壤干容重、作物主要根系活動層深度、適宜土壤含水量上限、適宜土壤含水量下限、噴灌水利用系數(shù)。
噴灌周期：T=m/Wη，W為作物日均耗水量
噴灌強度：，CP為換算系數(shù)
噴灌時間：t=mF/1000Q，F(xiàn)為有效控制面積，Q為噴頭噴水量
3.3 低壓管道輸水
低壓管道輸水是通過水泵（或利用天然水頭）和管道系統(tǒng)直接將低壓水引入田間進行灌溉的方法。以管道取代明渠輸水是灌溉輸水的新技術(shù)之一，在某種意義上，它代表了較小流量灌溉水輸送方法的發(fā)展方向。管道輸水的利用率可達95%—97%，一般可節(jié)水20%—30%，省地3%—5%，而且還兼具省工省時、適應性強的優(yōu)點。同噴灌技術(shù)一樣，低壓管道可分為全移動式、半固定式、固定式三種。灌水定額、管灌系統(tǒng)設計流量、設計管徑、管道水力損失、水泵揚程分別按下列公式計算：
灌水定額：m=1000γZ(P1-P2)，Z為土壤計劃濕潤層深度
設計流量：Q0=amA/(ηTt)，a、T、t分別為控制性的作物種植比例、一次灌溉延續(xù)時間、日工作時間
設計管徑：，V為經(jīng)濟流速
管道水力損失：，
V、C、R、L、ζ分別為斷面平均流速、謝才系數(shù)、水力半徑、管道長度、局部水頭損失系數(shù)。
水泵揚程：H=(Z2-Z1)+Δh+h損ΔZ，Z1、Z2、Δh、ΔZ分別為機井動水位高程、出水口地面高程、作物灌溉時田面水深、管路末端離出口地面差。
參考文獻
[1] 趙昕.水力學.中國電力出版社,2009.
[2] 雒文生,宋星原,工程水文及水利計算.中國水利水電出版社,2010.
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[4] 劉洪祿等.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)高效用水技術(shù)研究.中國水利水電出版社,2006.
[5] 馬建琴，張振偉.農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置模糊集模型研究.黃河水利出社,2010.
[6] 馮廣志.灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃.中國水利水電出版社,2004.
