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1、课程名称：节水灌溉原理与技术 课程编号:SX0101X07课程类型： 学位课 考核方式： 考试、考查学科专业：农业水土工程 年 级： 2012 姓 名： 张廷强 学 号： 10076120270 河北工程大学2012 2013 学年第1学期研究生课程论文报告课程论文评语：成 绩评阅教师签名评阅日期 年 月 日节水灌溉技术发展趋势分析摘要：从我国水资源状况分析我国节水灌溉技术的发展趋势。我国水资源短缺，发展节水灌溉势在必行。我国节水灌溉应当从水源工程、渠系工程、田间工程、节水农艺技术以及灌溉管理系统全面入手全方位发展节水灌溉。传统节水灌溉技术与现代高新技术的有效结合，是迅速提升我国节水灌溉水平的
2、重要手段。关键词：节水 水源 防渗 节水灌溉技术 节水农艺技术 网络技术背景我国是一个水资源不丰富的国家，在各个用水部门中，灌溉用水最多，约占全国总用水量的60%以上。因此，开展节水灌溉对缓解我国日益突出的水资源供需矛盾具有十分重要的战略意义。据分析估计，2030年世界人口将达到75亿，粮食需求量达12.6103MT，按现有用水效率计算，农业灌溉用水将增加30%（现有2810km3）缺口达750 km3，水资源短缺已经成为全球粮食安全的主要制约因素，是社会经济可持续发展的主要瓶颈。研究发展节水灌溉技术，提高农业水资源利用效率是解决水资源短缺问题的最核心的方法。2011年国家1号文件关于加快水利
3、改革的决定，2012年1号文件关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见。国际农业研究咨询联盟“挑战计划”：在世界七大典型流域实施包括：提高农作物水利用效率，水生态系统，全球和国家的粮食-水系统。由于水资源问题日益严重，水资源的农业高效利用已经成为我国乃至世界关注的焦点。如何提高农业水资源的高效利用，在此我们冲三个方面挖掘潜力：挖掘作物潜力提高产量，挖掘田间潜力提高效率，挖掘系统潜力提高效能。就工程手段来讲研究发展节水灌溉技术对于提高水资源利用效率有着极大的帮助。主要节水灌溉技术、方法一、水源合理利用1、污水喷灌技术：利用污水喷灌是将污水处理与农业用水结合起来的一种污水处理方
4、式，同时又是一种开源节流的灌溉方式。喷灌净化污水，就是将污水喷洒在田里，利用土壤、微生物和作物来分解污水中的一些成分，并使部分水蒸散到大气中，部分水经土壤净化后渗透泄出再利用。 在利用污水喷灌时，应先对污水进行沉淀、筛滤，除去固体污物，有的还需加入消毒杀菌剂。污水灌的作物应以除蔬菜以外的经济作物为主，对于谷类作物最好只用于作物生育前期，在作物收获前一段时间应停止污水灌。污水灌的土壤以砂壤土、壤土和壤质砂土为好，水量应结合作物的种类和生育期确定，如在作物苗期、早春和晚秋应少灌。实施污水灌要防止大定额灌溉，以免造成地表及地下径流，灌溉强度以不造成土壤粘闭和不产生地表径流为原则。如污水水质不符合灌溉
5、水质标准时，可采用清水污水混合方法，使混合后的水质符合灌溉要求后再进行喷灌。此技术较复杂，最好在专家指导下运用。2、咸水灌溉技术：咸水灌溉技术主要包括不同水质的水混灌和轮灌，此外，还有依据电渗透作用原理利用地下咸水灌溉的技术。混灌是将两种不同的灌溉水混合使用，包括咸淡混灌、咸碱(低矿化碱性水)混灌和两种不同盐渍度的咸水混灌，目的是降低灌溉水的总盐渍度或改变其盐分组成。混灌在提高灌溉水水质的同时，也增加了可灌水的总量，使以前不能使用的碱水或高盐渍度的咸水得以利用。 轮灌是根据水资源分布、作物种类及其耐盐性和作物生育阶段等交替使用咸淡水进行灌溉的一种方法。如旱季用咸水，雨后有河水时用淡水；强耐盐作
6、物(如棉花)用咸水，弱耐盐作物(如小麦、玉米、大豆)用淡水；播前和苗期用淡水，而在作物的中、后期用咸水。轮灌可充分、有效地发挥咸淡水各自的作用和效益。 3、利用空气中的水分进行灌溉：利用空气中的水分进行灌溉就是通过一定的设施来收集空气中的水分，直接供给植物利用或汇集到蓄水池中以供灌溉之用。德国研究人员用一圆筒来收集空气中的水分，其内壁涂有吸聚阳光热的涂料，圆筒与若干个喷嘴管连接，将喷嘴管埋在两行植物根部之间。白天高温烤热的空气经圆筒进入喷嘴管里，到了夜间降温时，空气中的水分就凝结成了露水珠而流到作物的根部。秘鲁的研究人员沿海岸垂直张挂一些大型尼龙网，以吸聚雾气，待雾变为水后流进蓄水池，以供沿海
7、滩涂灌溉之用。智利的科研人员利用沙漠地区的云雾来改造沙漠，他们在巨大的框架上面安装由聚丙烯塑料制成的双层网来“捕捉”云雾，云雾在网上凝结成水，汇集到贮水池中，以供种植的林草或天然沙生植物的灌水之用。 对于沙漠地区和缺乏淡水的沿海地区，利用空气中的水分进行灌溉是一种可取的方法，但如何降低成本，提高效率和实用性是今后应着重解决的问题。 4、雨水汇集利用技术：雨水汇集利用技术是在干旱、半干旱的山丘地区，将较大强度降雨所产生的地面径流汇集起来，并在最需要时供给作物利用的技术。20世纪80年代末我国开展了雨水汇集利用技术的研究，如汇流表面薄层水泥处理技术、窖窑构建及布局技术、汇集效率、汇流面与种植面积比
8、例确定等，取得了一批有意义的成果。二、输配水工程技术1、渠道防渗技术：渠道防渗技术是为减少渠道的透水性或建立不易透水的防护层而采取的各项技术措施。常用的渠道防渗方式有土料压实、三合土护面、砖石衬砌、水泥衬砌、塑料薄膜防渗和沥青护面防渗等。我国的渠道防渗工作始终围绕开发性能好、成本低、易于施工、便于群众掌握的防渗材料为中心，同时研究推广新型防渗渠道断面形式和衬砌形式。2、低压管道输水灌溉技术：低压管道输水灌溉技术简称“管灌”，是利用低压管道代替渠道输水的一种灌水方法。“管灌”由于具有一次性投资少、设备简单、比土渠省水40、省工、省地、省时，增产效益显著，农民易于掌握等优点，颇受重视。三、田间工程
9、技术1、平整土地，设计合理的沟、畦尺寸与灌水技术参数 平整土地是提高地面灌水技术和灌水质量，缩短灌水时间，提高灌水劳动效率和节水增产的一项重要措施。结合土地平整，进行田间工程改造，划长畦（沟）为短畦（沟），改宽畦为窄畦，设计合理的畦沟尺寸和入畦（沟）流量，可大大提高灌水均匀度和灌水效率。 2、改进放水方式，发展间歇灌溉 改进放水方式，把传统的沟、畦一次放水改为间歇放水，进行间歇灌（又称波涌灌），被称为80年代地面灌水技术的一大突破。间歇放水使水流呈波涌状推进，由于土壤孔隙会自动封闭，在土壤表层形成一薄封闭层，水流推进速度快。在用相同水量灌水时，间歇灌水流前进距离为连续灌的13倍，从而大大减少了
10、深层渗漏，提高了灌水均匀度，田间水利用系数可达0.80.9。3、改进地面灌溉湿润方式，发展局部湿润灌溉 改进传统的地面灌溉全部湿润方式，进行隔沟（畦）交替灌溉或局部湿润灌溉，不仅减少了课间土壤蒸发占农田总蒸散量的比例，使田间土壤水的利用效率得以显著提高，而且可以较好地改善作物根区土壤的通透性，促进根系深扎，有利于根系利用深层土壤储水，兼具节水和增产双重特点，值得大力推广。4、发展应用高效灌溉技术喷灌技术是利用专门的设备将压力水喷洒到空中形成细小水滴，并均匀地降落到田间的灌水方法。喷灌明显的优点是灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。主要缺点是受风影响大，设备投资高。喷灌系统的形式很多
11、，其优缺点也就有很大差别。在我国用得较多的有固定管道式喷灌、半移动式管道喷灌、滚移式喷灌、时针式喷灌、平移式喷灌、绞盘式喷灌等。滴灌技术是将作物生长所需的水分和各种养分适时适量地输送到作物根部附近的土壤，具有显著的节水、增产效果。国内引进滴灌技术始于1973年，由于种种原因发展速度缓慢，且面积很小，主要应用于蔬菜、花卉、果树等高经济价值作物上，在大田作物上应用较少。涌灌又称涌泉灌溉。涌灌是指在末级毛管上安装涌水设备，使灌溉水形成间歇小股水流，以浸润土壤的灌水方法。灌水流量较大（但一般也不大于220升/小时），远远超过土壤的渗吸速度，因此通常需要在地表形成小水洼来控制水量的分布。适用于地形平坦的
12、地区，其特点是工作压力低，与低压管道输水的地面灌溉相近，出流孔口较大，不易堵塞。膜上灌是在作物行间铺盖的塑料薄膜上行水，水流从薄膜上的小孔下渗以浸润作物根部土壤的一种节水灌溉方法。膜上灌能够将田面水经过放苗孔或专用渗水孔，只灌作物，属局部灌溉，减少了沟灌的田面蒸发和局部深层渗漏。据实验，膜上灌比沟灌节水2530%，水的利用率可达80%以上。在水资源匮乏的沟灌区改膜上灌，节水可达4050%。如果膜上灌这种田面节水技巧与管道输水（水的利用率97%）配合灌溉，水综合利用率可达近90%。同时膜上灌与沟灌相比均匀度有很大提高，能够给作物供给较适宜的水分情况，有利于作物吸收且泥土不板结。在地膜栽培条件下的
13、棉花、玉米、花生、豆类、瓜类，以及粮棉套种（小麦+棉花）、粮油套种（小麦+花生）等，均可采用膜上灌溉。膜下滴灌技术是新疆生产建设兵团形成、发展起来的新型滴灌技术，它将滴灌技术与地膜覆盖技术有机结合，充分发挥其节水、节肥药、节机力、节人工和增产、增效作用，为干旱地区发展高效节水灌溉技术开辟了一条新路。截止到2004年，兵团膜下滴灌的应用面积已达2533万hm2，是在大田作物中应用膜下滴灌节水面积最大的地区，应用范围已从新疆扩展到内蒙、宁夏、甘肃、陕西和中亚的塔吉克斯坦；采用膜下滴灌的作物发展到甜菜、油菜、加工番茄、蔬菜、瓜类等作物上，节水、增产增效的效果显著，充分显示出强大的生命力。渗灌是继喷灌
14、、滴灌之后，一种新型的有效地下灌溉技术，是在满足植物生理生长需求的条件下，将以往对土地的灌溉转变为对植物根系直接进行灌溉。目前国内有低压渗灌和重力渗灌两种方式。缺点是渗灌普遍存在渗孔易于堵塞、灌水不均匀、坡度较大的田块不宜采用等问题，渗灌的发展曾遇到阻力。四、节水灌溉农艺技术1、作物调亏灌溉技术调亏灌溉是国际上在20世纪70年代中后期出现并逐步发展的一种新的节水灌溉技术，是在作物生长发育的某些阶段施加一定的干旱胁迫，有目的的使作物处于一定程度缺水的条件下，调节作物的光合产物向不同组织器官的分配，调控地上和地下生长动态，促进生殖生长，控制营养生长，舍弃有机合成物总量，提高经济产量，最终达到节水、
15、高效、高产的目的。2、作物控制性分根交替灌溉技术传统的灌溉方式是使作物根系土层达到充分湿润，作物控制性分根交替灌溉是改变根系生长空间的土壤湿润方式，人为控制根区土壤某个区域的干燥或湿润，使作物根区土壤交替干燥，让其产生水分胁迫信号传递至叶气孔，形成最优气孑L开度；使另一部分生长在湿润区的根系正常吸水，以减少作物奢侈的蒸腾和植株间的无效蒸发，节约灌溉用水量。这一技术可节水30以上，水分利用率提高4050。五、建立网络自动管理系统西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验针对我国水资源匮乏和灌区水利用率不高的问题,开发了一种基于ARM和GPRS技术的灌区用水监控系统。详细介绍了系统的总体构成,
16、包括括ARM控制、GPRS模块的硬件设计、各部分的软件实现以及上位机服务器的开发等基本满足了实际灌区用水管理监控的需要,实现灌区用水管理的信息化。灌区灌溉管理系统对提高灌区管理水平具有重要意义。华中科技大学水电与数字化工程学院基于WEB的疏勒河灌区灌溉管理系统系统建设以需求为主导,强调深化业务应用,为灌区提供简便直观的灌溉管理功能。系统采用浏览器/服务器体系结构,侧重于实现日常工作流程的自动化。系统功能和业务流程紧密结合实际,实现了灌溉管理的快捷性和安全性。通过运用模块化编程思想和Java开发语言,保证了系统的可扩展性和可移植性内蒙古科技大学信息工程学院基于无线通讯网络技术，提出了一种采用超声
17、波明渠流量计、巴歇尔槽、液位传感器等原件构成的灌区明渠流量测量系统方案。系统可以及时的将传感器采集到的数据，通过模块无线传输给监控中心的上位机，上位机将接收到的数据进行分析和处理，进而实现上住机对明渠流量计和数据采集仪等仪器的控制。系统以较低的建设成本实现灌区测流管理的自动化和信息化，相对误差较小，能够满足明渠流量计算的精度要求，且实时性好，可靠性高。我国以及其他发达国家都以及大力发展研究高效农业自动化管理系统，这类系统节约了劳动力，又更大程度上提高了节水灌溉效率。结语水资源短缺与节水将是我国不得不面对的永恒的主题。它不仅关系到国家粮食安全、生态安全，而且关乎到国家安全。农业节水将是缓解我国水资源供需矛盾的主要途径。如前所述，我国应当在节水灌溉工程技术与节水灌溉系统管理方面都大力发展才能真正达到节水的目的。参考文献：1任晓力、郭凤台节水灌溉原理M2逢焕成. 我国节水灌溉技术现状与发展趋势分析期刊论文-中国土壤与肥料2006(5)3郭荣祥、马磊、耿军.灌区灌溉用水量管理系统的研究与设计期刊论文-工业控制计算2010,23(12)4严冬,周建.基于WEB的疏勒河灌区灌溉管理系统期刊论文-中国农村水利水电.2008年第10期5 马孝义. 基于ARM与GPRS的灌区用水监控系期刊论文- 农机化研2008年6月
