導(dǎo)語：灌區(qū)節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

前言

在節(jié)水農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展中，節(jié)水灌溉制度的優(yōu)化設(shè)計(jì)越來越引起重視。但長(zhǎng)期以來，節(jié)水灌溉制度沒有完善的設(shè)計(jì)方法，雖然國內(nèi)外專家提出了一些基本理論，但實(shí)踐中仍然按照充分灌溉理論，基本沿用常規(guī)灌溉的設(shè)計(jì)方法，這和實(shí)際情況不符。依托863課題“南方季節(jié)性缺水灌區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)體系集成與示范”四川簡(jiǎn)陽示范點(diǎn)，本文在總結(jié)示范點(diǎn)采用的農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水灌溉技術(shù)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以非充分灌溉理論和調(diào)虧灌水技術(shù)為指導(dǎo)，提出了可供實(shí)際應(yīng)用的節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)方法。

1四川簡(jiǎn)陽“863”節(jié)水農(nóng)業(yè)示范基地農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水技術(shù)

我國南方地區(qū)年降雨量豐富，但時(shí)空分布不均，近年來季節(jié)性干旱較為嚴(yán)重。以四川為例，四川東部丘陵區(qū)的季節(jié)性干旱就非常嚴(yán)重，很多地區(qū)常常是春旱、夏旱連伏旱且十年九旱。隨著水資源的日益匱乏、灌溉水成本逐漸提高的影響,節(jié)水灌溉、科學(xué)灌溉的呼聲越來越高，特別是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化及高科技農(nóng)業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,對(duì)灌溉用水進(jìn)行科學(xué)管理的市場(chǎng)需求也越來越大。四川簡(jiǎn)陽“863”節(jié)水示范區(qū)針對(duì)我國南方地區(qū)季節(jié)性干旱的特點(diǎn)，通過建立農(nóng)業(yè)用水基本信息數(shù)據(jù)庫、灌溉水量監(jiān)測(cè)與農(nóng)業(yè)用水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)配水模型，科學(xué)合理地對(duì)灌區(qū)灌溉用水進(jìn)行了管理。

灌溉制度設(shè)計(jì)是灌溉工程設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，節(jié)水措施是節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。依據(jù)地形、地貌、農(nóng)業(yè)氣候等特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)有水利設(shè)施，該示范區(qū)集成與展示有十項(xiàng)農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水技術(shù)，如下：

（1）水稻綜合節(jié)水灌溉技術(shù)

（2）玉米、紅苕綜合節(jié)水灌溉技術(shù)

（3）小麥、油菜綜合節(jié)水灌溉技術(shù)

（4）果樹綜合節(jié)水灌溉技術(shù)

（5）渠道、塘堰防滲堵漏綜合節(jié)水技術(shù)

（6）坡面集雨節(jié)灌綜合節(jié)水技術(shù)

（7）噴、微灌綜合節(jié)水灌溉技術(shù)

（8）沱江提灌站、萬古水庫與仙女灘石河堰聯(lián)合調(diào)配技術(shù)

（9）小水利工程（庫塘堰站池井）聯(lián)合運(yùn)行模式

（10）降雨、地表水、地下水、土壤水四水聯(lián)動(dòng)調(diào)配技術(shù)

2節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)方法

2.1灌溉制度設(shè)計(jì)原則

示范區(qū)所在地四川簡(jiǎn)陽屬川中丘陵區(qū)，旱作物生長(zhǎng)期內(nèi)土壤水分多數(shù)時(shí)間處于適宜土壤水分的中或下限，不少時(shí)間低于下限，作物或多或少地受到土壤水分脅迫。以往的灌溉制度設(shè)計(jì)基本上是按照充分灌溉理論（滿足作物全生育期內(nèi)潛在蒸發(fā)蒸騰需水量，作物全生育期土壤水分在適宜水分的上、下限之間）設(shè)計(jì)的，這和實(shí)際情況不符。計(jì)算出的灌溉定額比當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)年份實(shí)際采用的灌溉定額要高，而且高的幅度較大。

該示范區(qū)灌溉制度設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際情況，采用上述十項(xiàng)農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水灌溉技術(shù)，著力于提高示范區(qū)水的有效利用率和作物水分利用效率，在非充分灌溉理論和調(diào)虧灌水技術(shù)指導(dǎo)下進(jìn)行的。計(jì)算時(shí)采用了一些近年國內(nèi)外研究成果，受旱脅迫減產(chǎn)率小于5%。

2.1.1旱作物需水量計(jì)算公式

在非充分灌溉條件下，旱作物需水量計(jì)算可采用Jensen對(duì)數(shù)公式：

（1）

（2）

式中：為土壤水分脅迫修正系數(shù)；為相對(duì)有效含水率，，其中為根系活動(dòng)層的平均土壤含水率，為凋萎系數(shù)，為田間持水率。

根據(jù)對(duì)四川省農(nóng)田水分盈虧的研究，為了保證脅迫減產(chǎn)率小于5%，根活動(dòng)層的平均土壤含水率在作物生長(zhǎng)敏感期（關(guān)鍵期）應(yīng)保持在適宜土壤含水率下限以上，在其余生育期可低于適宜土壤含水率下限0.82以上（輕度缺水，輕微度受旱）。

2.1.2計(jì)算方法

在節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)中，有兩種計(jì)算方法：一種是參數(shù)修正法，即對(duì)農(nóng)田水分平衡方程中的計(jì)算參數(shù)按相應(yīng)節(jié)水灌溉技術(shù)要求進(jìn)行修正。這種方法可以計(jì)算出灌水時(shí)間、灌水定額、灌溉定額等節(jié)水灌溉制度的全部數(shù)據(jù)。這種方法較為復(fù)雜，適合于灌溉管理、大、中水利工程節(jié)水規(guī)劃設(shè)計(jì)。另一種是綜合修正法，這種方法直接對(duì)常規(guī)灌溉制度計(jì)算的灌溉定額結(jié)果進(jìn)行打折修正，得出節(jié)水灌溉定額，但無法獲得節(jié)水灌溉制度的其它指標(biāo)。這種方法較為簡(jiǎn)單，適合于水資源平衡計(jì)算，小型水利工程節(jié)水規(guī)劃設(shè)計(jì)，目前許多節(jié)水規(guī)劃是采用這種方法計(jì)算的。這里采用參數(shù)修正法為主綜合修正法為輔的計(jì)算方法。

2.1.3種植結(jié)構(gòu)調(diào)整

由于示范區(qū)均為提水灌區(qū)，特別是沱江灌區(qū)，提水揚(yáng)程較高，渠道較長(zhǎng)，灌溉供水成本較高，不適合進(jìn)一步發(fā)展高耗水作物。根據(jù)現(xiàn)有情況，對(duì)水稻面積進(jìn)行了控制。

2.1.4節(jié)水措施

水稻：四川、貴州等南方季節(jié)性缺水灌區(qū)，一般屬中、小型灌區(qū)。渠道和泵站的運(yùn)行都是間斷性的。除冬水田、沖、槽田外，水稻“淺、濕、薄、曬”灌水技術(shù)并不適合這些地區(qū)。淺灌中（深）蓄灌水技術(shù)有利于節(jié)水(10～20%)和蓄雨(增加蓄雨5～30%)，已為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民普遍采用，是一種常規(guī)的灌水技術(shù)。該示范區(qū)主要采用的節(jié)水技術(shù)有旱育秧技術(shù)、塑料薄膜、秸稈覆蓋技術(shù)和“強(qiáng)化大三圍”栽培技術(shù)等，這些技術(shù)主要是通過減少泡田水量、減少棵間蒸發(fā)、減少滲漏量達(dá)到省水的目的。

旱作物綜合節(jié)水灌溉技術(shù)構(gòu)成比水稻復(fù)雜，一般都是幾種節(jié)水灌溉技術(shù)一起采用,種子包衣技術(shù)、控制性灌水、秸稈覆蓋等，這些技術(shù)主要是通過促進(jìn)種子及根系生長(zhǎng)能力、減少棵間蒸發(fā)、抑制植株無效蒸發(fā)、多蓄雨水來達(dá)到節(jié)水的目的。

果樹綜合節(jié)水灌溉技術(shù)主要由優(yōu)質(zhì)苗木靠接技術(shù)、關(guān)鍵期水肥結(jié)合溝（點(diǎn)）灌技術(shù)、抗旱劑噴施技術(shù)和棵間覆蓋（秸稈、種殼、雜草、肥料等有機(jī)混合物覆蓋）技術(shù)組成。

2.2節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.1水稻

根據(jù)參數(shù)修正法和節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)要求，分秸稈覆蓋和薄膜覆蓋兩種情況對(duì)水稻節(jié)水灌溉制度計(jì)算參數(shù)如作物系數(shù)、初始水層、降雨深蓄限、適宜灌溉水層上限、適宜灌溉水層下限等作調(diào)整。

2.2.2旱作物

根據(jù)參數(shù)修正法和節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)要求，對(duì)旱作物節(jié)水灌溉制度計(jì)算參數(shù)土壤適宜水分上、下限作調(diào)整。

3四川簡(jiǎn)陽“863”節(jié)水農(nóng)業(yè)示范區(qū)節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)成果

采用上述方法，編制計(jì)算軟件，對(duì)示范區(qū)主要作物以旬為單位進(jìn)行了長(zhǎng)系列（1960-2000年）的節(jié)水灌溉制度計(jì)算。水稻節(jié)水灌溉定額是將秸稈覆蓋、薄膜覆蓋以及旱育秧的節(jié)水原理進(jìn)行分解，然后分別對(duì)水量平衡方程的參數(shù)作相應(yīng)的修正，計(jì)算出秸稈覆蓋、薄膜覆蓋的單項(xiàng)灌溉定額，再結(jié)合各自的使用面積綜合而成。旱作物及果樹節(jié)水灌溉單項(xiàng)定額是在考慮土壤水分脅迫和非關(guān)鍵期限制性灌溉的基礎(chǔ)上，按水量平衡方程及農(nóng)田水分調(diào)蓄計(jì)算得出的結(jié)果，再用其它不同節(jié)水措施的節(jié)水效果和實(shí)施面積計(jì)算得出的加權(quán)綜合節(jié)水比例進(jìn)行修正后得出。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)示范區(qū)節(jié)水與常規(guī)灌溉面積比例，加權(quán)平均得到主要作物的綜合凈灌溉定額。再根據(jù)各種作物的面積加權(quán)平均得到示范區(qū)田綜合凈灌溉定額、土綜合凈灌溉定額以及田土綜合凈灌溉定額。同時(shí)，對(duì)各種作物的凈灌溉定額以及綜合凈灌溉定額作了排頻分析，得到了75%典型年的凈灌溉定額供水資源平衡分析采用。其中，示范區(qū)水稻節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)成果見表1、表2、表3、表4、表5，旱作物及果樹的灌溉制度設(shè)計(jì)及計(jì)算軟件等成果略，有興趣的讀者可向作者索取。

表1示范區(qū)水稻節(jié)水灌溉技術(shù)節(jié)水效果表

采用技術(shù)

減少泡田水量

減少需水量

減少滲漏量

綜合節(jié)水

實(shí)施面積

旱育秧技術(shù)

35～45%

15～30%

85～95%

40～65%

30%

秸稈覆蓋技術(shù)

/

15～25%

20～35%

15～30%

15%

薄膜覆蓋及“強(qiáng)化大三圍”技術(shù)

20～35%

30～50%

50～65%

30～50%

35%

備注：1、本表根據(jù)省內(nèi)外相關(guān)試驗(yàn)資料總結(jié)而得。

2、表中減少水量是相對(duì)常規(guī)灌溉而言，本次計(jì)算綜合節(jié)水效果取中值。

3、實(shí)施面積為占播種面積的百分?jǐn)?shù)。

表2示范區(qū)水稻節(jié)水灌溉制度參數(shù)表（秸桿覆蓋）

5下

6上

6中

6下

7上

7中

7下

8上

8中

8下

作物系數(shù)

0.81

0.98

1.05

1.09

1.24

1.28

1.24

1.35

1.26

1.17

滲漏量（mm/d）

1.48

1.44

0.00

1.44

1.96

1.96

1.96

1.77

0.00

0.00

初始水層（mm）

40.00

降雨深蓄限（mm）

40.00

70.00

0.00

90.00

90.00

90.00

80.00

50.00

0.00

0.00

適宜灌溉水層上限(mm)

35.00

50.00

0.00

60.00

60.00

60.00

50.00

30.00

0.00

0.00

適宜灌溉水層下限(mm)

5.00

20.00

0.00

20.00

20.00

20.00

20.00

5.00

0.00

0.00

表3示范區(qū)水稻節(jié)水灌溉制度參數(shù)表（薄膜覆蓋與強(qiáng)化大三圍）

5下

6上

6中

6下

7上

7中

7下

8上

8中

8下

作物系數(shù)

0.58

0.70

0.90

0.93

0.93

1.12

1.09

1.05

1.12

1.04

滲漏量（mm/d）

0.74

0.72

0.72

0.72

0.98

0.98

0.98

0.89

0.00

0.00

初始水層（mm）

15.00

降雨深蓄限（mm）

20.00

35.00

35.00

45.00

45.00

45.00

40.00

25.00

0.00

0.00

適宜灌溉水層上限(mm)

18.00

25.00

25.00

30.00

30.00

30.00

25.00

15.00

0.00

0.00

適宜灌溉水層下限(mm)

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

表4示范區(qū)水稻節(jié)水灌溉制度表（秸桿覆蓋）（P=75%）單位：m3/畝

5下

6上

6中

6下-7中

7下

8上

8中-8下

本田全生育期

（凈灌溉定額）

全生育期

（凈灌溉定額）

灌水量

21

47

27

20

33

148

266

灌水次數(shù)

1

1

1

1

2

6

表5示范區(qū)水稻節(jié)水灌溉制度表（薄膜覆蓋與強(qiáng)化大三圍）（P=75%）單位：m3/畝

5下

6上

6中

6下-7中

7下

8上

8中-8下

本田全生育期（凈灌溉定額）

全生育期

（凈灌溉定額）

灌水量

17

40

20

77

195

灌水次數(shù)

1

2

1

4

4結(jié)論

采用本設(shè)計(jì)方法得到的灌溉制度和和示范區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。本設(shè)計(jì)方法不限制于南方季節(jié)性缺水灌區(qū)，可在全國普遍采用。但由于節(jié)水灌溉情況下作物需水量尚需進(jìn)一步研究，節(jié)水措施又非常多，節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)涉及到大量的參數(shù)，目前尚缺乏充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證某些參數(shù)選用的合理性，本設(shè)計(jì)方法需要進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

1陳亞新，康紹忠.非充分灌溉原理[M].北京：水利電力出版社，1995

2趙永，蔡煥杰，張朝勇.非充分灌溉研究現(xiàn)狀及存在問題[J].中國農(nóng)村水利水電，2004，（4）：1-4