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1、节水灌溉原理与新技术,绪 论,1、节水灌溉的概念 2、发展节水灌溉的意义 3、节水途径 4、节水灌溉主要研究内容 5、以色列节水灌溉发展的启示 6、我国节水灌溉的发展 7、学习方法、目的与要求,提纲:,1 节水灌溉（water-saving irrigation，WSI）,节水灌溉是根据作物需水规律及当地供水条件，为了有效地利用降水和灌溉水获取农业的最佳经济效益、社会效益和生态环境效益而采取的多种措施总称。,水源到形成作物产量经历过程：（1）通过渠道或管道将水从水源输送至田间 渠系水利用系数（2）田间的水均匀分配转化为土壤水 田间水利用系数（3）作物吸收、利用土壤水（4）作物自身生理过程，形成
2、经济产量,工程技术条件和管理条件,农作物吸收和消耗水分的过程,渠系水利用系数：从灌区的末级固定渠道供给田间的毛水量之和与同一时期“渠首”引进水量（不含非灌溉用水量）之比。田间水利用系数：同一时期内田间世纪灌水面积计划湿润层内土壤中得到的净水量与灌区末级固定渠道供给田间毛水量的比值。,2 发展节水灌溉的意义,2.1节约用水，解决水资源紧缺问题,2.2实现农业水利现代化的要求,2.1节约用水，解决水资源紧缺问题,*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，
3、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，南方水资源相对丰富，南北相差悬殊。,占全国的百分比%,水土资源分布不均,占全国的百分比%,*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%,*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。,*用水浪费现象普遍存在。,用水浪费,*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
4、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。,农业用水量=5548*0.65=3606亿m3,农业实际用水量=3606*0.45=1623亿m3,农业用水量=1623/0.7=2318亿m3,提高农业灌溉用水利用率后：,节约水量=3606-2318=1287亿m3,1998年为丰水年流域总供水量（不含污水）432亿3。其中，地下水供水量265亿3，占总供水量的61；当地地表水供水量112亿3，只占26；引黄河水51亿3，占12；微咸水、海水利用量4.0亿3，占。若包括用于农业灌溉的25.7亿3污水在内，则总
5、供水量为457.7亿3。19561998年海河流域多年平均水资源总量为372亿3,案例：海河流域水资源评价,1998年，全流域总用水量（不含污水）432.1亿3。其中，城镇生活用水26.1亿m3，占总用水量6；工业用水70.5亿3，占16；城市河湖环境用水1.4亿3，占0.3；农村生活21.5亿3，占5；农业灌溉293.2亿3，占69，林牧渔业用水19.4亿3，占4。根据现状供需分析结果，全流域现状多年平均缺水量达85亿3（污水利用量计入可供水量）,海河流域产生了一系列严重的环境恶化问题：地下水严重超采。水污染不断加剧。水环境日趋恶化。,解决方法：引黄可供水量可由现状的41亿3增加到2010年
6、的44.8亿3，净增3.8亿3。建设城市集中污水处理厂 农业灌溉采取咸、淡混浇等措施 加大海水利用力度 规划病险水库除险加固，提高调蓄能力，增加供水量；建设一批引水、调水、水库和雨洪利用工程；山区建设水窖 规划近期（2010年）南水北调调水70亿3左右,2.2实现农业水利现代化的要求,节水灌溉是水利现代化的主要标志,以色列：,1.微灌方式普遍采用计算机控制。2.埋在地下的湿度传感器，可以传回有关土壤湿度的信息。3.有的传感系统还能通过检测植物的茎和果实的直径变化，来决定对植物的灌溉间隔。4.在温室等设施内较多使用小型灌溉控制器，通常能控制几路或十几路。5.已经出现了在家里利用电脑对灌溉过程进行
7、全部控制(无线、有线)的农场主.,3 节水途径,节水途径,水源工程开源与节流水资源合理开发利用,工程节水减少渗漏、蒸发和径流损失,农艺节水减少棵间无效蒸发，降低奢侈蒸腾,管理节水适时适量灌水,主要技术措施,农业水资源合理开发利用技术措施,水资源优化分配技术,多水源联合运用技术,雨水汇集利用技术,地下水利用技术,劣质水安全利用技术,农业水资源合理开发利用技术措施,雨水利用技术：是雨水资源化的过程，它是以地表径流调控为手段，提高雨水的利用率和利用效率的一项技术。,水窖提水灌溉,劣质水利用技术：劣质水主要包括三种：城市污水、水矿化度较高的苦咸水（矿化度大于3g/l）、高含沙量浑水。,高含沙水的利用迷
8、宫式沉淀池,污水灌溉：有利条件：污水中含有较多氮，磷、钾、锌、镁等多种养分，有丰富的有机质悬浮物，不利因素：工业污水含有一些不利于水稻生长的重金属盐类，如铅、铬、砷、汞、以及氯、硫、酚、氰化物等有害成分。,工程节水措施,通过各种工程手段，达到高效节水的目的。,喷灌,利用专门设备将有压水送到灌溉地段，并喷射到空中散成细小的水滴，均匀地散步在田间进行灌溉的灌水方法。用于草原（坪）、经济作物、蔬菜等。,微灌,包括微喷灌和滴灌。,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
9、地下灌溉。,渠道防渗：为了减少输水渠道渠床的透水或建立不易透水的防护层而采取的各种技术措施。,低压管道输水：利用低压输水管道代替土渠将水直接送到田间沟畦灌溉作物，以减少在输水过程中的渗漏和蒸发损失的技术措施。,地面节水灌溉技术：包括沟灌、畦灌、波涌灌等。,田间闸管系统与波涌灌溉控制阀配套使用,田间闸管系统在农田灌溉中应用,沟灌,农艺节水措施 为了充分、高效利用农作物根层水分，达到作物增产的目的，采用的所有农艺技术。,管理节水措施 是指根据作物的需水规律控制、调配水源，以最大限度地满足作物对水分的需求，实现区域效益最佳的农田水分调控管理技术。,自动控制技术,土壤墒情监测、气象监测,TDR,负压计
10、,闸阀检测流量,测流堰,电池阀,4 节水灌溉主要研究内容,节水灌溉工程措施节水灌溉管理措施节水灌溉理论,节水灌溉理论：,研究灌溉系统中各种工程设施的控制、调度和运用方法，在时间和空间上合理地分配水源水量，并在田间推行科学的灌溉制度和灌水方法，以达到发挥工程作用，合理利用各种水资源，促进农业高产、稳产和获得较高经济效益的目的。,研究技术上先进、经济上合理的各种工程措施、途径和方法，减少灌溉水的无益损失；,节水灌溉理论,节水灌溉管理措施,节水灌溉工程措施,实际操作的内容,能够采取各种操作的原因,5 以色列节水灌溉发展的启示,以色列的基本情况,以色列位于亚洲西部，地中海、死海和约旦河之间，地处亚、非
11、、欧三大洲交通要道，地理位置十分重要，面积2.8万平方公里，全国以丘陵石质山地为主，土壤多为灰钙土、沙砾土、沙土，土层较薄。,以色列属亚热带地中海气候，夏季炎热干燥，冬季温暖湿润。从北向南降雨量逐步递减，南部沙漠降雨量仅50mm，北部可达700mm以上。,水资源短缺是制约以色列农业发展的颈瓶；,灌溉水源主要来源于：加里里湖、地下水和降雨；,以色列的节水灌溉,在以色列有人居住的地方就有绿色，有绿色的地方就有滴灌。,水肥一体化是以色列滴灌的特色。,1.悠久的节灌历史，庞大的灌溉管网,80年节水灌溉的研究历史；庞大的供水系统，遍布全国各个角落；水处理系统及其发达，所有水都不废弃，收集起来后，用管道输
12、送大污水处理厂处理后用于非食用作物灌溉。,2.灵活多样的灌溉方式，高度的自动化控制,一个管理人员可以管理几百公顷土地的灌溉，他的任务就是开车到各种植区观察和测定，结合分析结果来发现该灌溉渠与的问题，及时调整灌溉施肥程序。,3.节水设备技术与作物栽培技术紧密结合,节水设备技术成型过程：,向种植专家学习种植,设计产品,种植专家试用，反馈意见,修改产品,4.精准施肥的普及及应用,水肥一体化；精准施肥：精确了解水质、土壤养分和作物不同生长阶段需肥；,玉米：1000kg/亩；棉花：200kg/亩；柑橘：5000kg/亩；葡萄：3000kg/亩；枣：3700kg；西红柿：14000kg/亩；鲜花：1000
13、00支，批发价0.2美元/支，产值：2万美元/亩,6 我国节水灌溉的发展,20世纪60年代，开始进行节水灌溉技术试验研究；,20世纪70年代，大面积推广应用渠道防渗、畦田改造；,20世纪80年代，大面积推广低压管道输水并大范围进行喷灌、滴灌、微喷等先进节水灌溉技术的示范；,20世纪90年代，节水灌溉全面推广普及；,截至2000年底，全国节水灌溉面积达到2.46亿亩，约占全国有效灌溉面积的30%。但与国民经济及社会发展的要求相比，节水灌溉的发展速度、规模和技术水平还处于低水平发展阶段。,存在的问题：,一、是采用喷灌、微灌和管道输水等先进节水灌溉技术的比例还很低，其中喷、微灌面积不足全国有效灌溉面
14、积的5%；,三、是占全国有效灌溉面积95以上的地面灌溉普遍存在着土地平整精度差、田间工程不配套、管理粗放的问题；,二、是节水灌溉设备质量差、配套水平低，技术创新与推广体系不健全；,四、是灌溉用水管理技术落后，信息技术、计算机、自动控制技术等高新技术在灌溉用水管理的应用还很少，与发达国家相比，差距很大。,发展的趋势和方向：,（1）因地制宜，继续普及与推广喷、微灌技术（2）灌溉渠系管道化（3）现代精细地面灌溉技术（4）研究和推广非充分灌溉技术（5）“3S”技术在农业节水中的应用,7.学习方法、目的和要求,思考题（任选一题）：南水北调可能会面临什么水利问题？它能否解决我国的水资源短缺问题？为什么？解决我国水资源短缺问题的主要措施有哪些？为什么？,思考题：10分设计案例：20分考试：70分,
