吳杏子

【摘 要】本文針對我國灌水技術較落后、土地與水資源不足的問題，簡要介紹了目前地面灌溉理論及一些地面灌水新技術和設備方面的國內外研究現(xiàn)狀，探討了地面灌溉未來的發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】地面灌溉；灌水質量評價指標；水平畦灌

1.地面灌溉的改進途徑

傳統(tǒng)的地面灌溉主要有畦灌、溝灌、漫灌、淹灌等四種灌水方法，它們具有灌水方便、成本低、節(jié)能等優(yōu)點，但也存在著灌水定額大、均勻性不太高、深層滲漏嚴重、勞動強度較大等問題。而地面灌溉改進的途徑有兩個：一是水流在田間運動的規(guī)律，盡快完成水在田面上的流動過程，以達到灌水均勻和節(jié)省用水的目的，如長畦分段灌，波涌流溝灌和變流量溝灌等。二是改進田間灌水設施，以提高灌水質量和減輕灌水勞動強度，如用帶孔軟管或移動軟管代替輸水垅溝，用段管或虹吸管自輸水溝向灌水溝放水，用自動閘閥控制格田的水層深度以及實行溝畦灌水自動化等。

1.1灌水質量評價指標體系

評價灌水質量的指標主要有灌溉水效率、田間灌溉水儲存率、田間灌水均勻度。提高這三項指標， 即意味著減少灌溉水的無效損失， 提高灌水質量及灌溉水的有效利用率。雖然都反映了不同條件灌溉質量優(yōu)劣， 但當它們同時使用才能較全面地評估某種灌水方法和灌水技術的灌水效果， 僅用其中的任何一項指標都不能作為全面評估田間灌水質量優(yōu)劣的標準。理想的灌溉要使上述三項指標都達到較高的水平， 但由于上述三個指標往往存在一定矛盾之處， 據(jù)研究其中最關鍵的是灌水均勻度， 因為灌水均勻度不高必然導致灌水效率和儲水效率兩項指標不高，因此生產(chǎn)中可把灌水均勻度作為評價地面灌水技術優(yōu)劣的關鍵指標。

2.灌水技術要素

影響水平畦田灌溉系統(tǒng)性能的主要灌水技術要素有：

（1） 土壤入滲性能?？紤]到土壤入滲性能具有地域性， 其對畦灌系統(tǒng)性能帶來的各種影響只能通過合理地選擇其它灌水技術要素和適宜的畦灌系統(tǒng)設計予以彌補或消除。

（2） 畦田微地形。較大的畦田縱坡有助于縮短入畦水流的推進時間， 達到較好的灌溉質量。但過陡的田面縱坡會招致地面土壤受到?jīng)_蝕、計劃灌水深度難以達到要求。適宜的畦田縱坡應根據(jù)田間土壤質地在0. 001～ 0. 003 的范圍內確定。要達到這種地面平整精度標準， 則必須實施激光控制下的土地精細平整技術。

（3） 入畦單寬流量。較大的入畦單寬流量能促使水流在畦田內的推進速度加快， 縮短推進歷時， 使得田間土壤入滲受水分布更為均勻， 有利于提高灌水效率和灌水均勻度。為避免流量過大對畦田土壤的沖刷， 入畦單寬流量的適宜值應結合畦塊寬度并視田間土壤質地在3～5 L/（ s·m ） 的范圍內選擇， 最大值以不超過5 L/（s·m）為佳。

（4） 畦田規(guī)格。畦田規(guī)格是指畦塊的長度與寬度。隨著畦田長度的增加， 水平畦灌系統(tǒng)的性能有下降的趨勢。同時， 較長的畦塊會使得田間微地形變化帶來的不利作用更為突出， 進而影響畦灌系統(tǒng)的灌溉質量。雖然較短的畦田有利于提高灌溉系統(tǒng)的性能， 但卻占用耕地且不利于田間栽培管理。故在田面平整狀況較差的情況下， 可采用短畦； 而當田面平整精度指標值小于2 cm 時， 在采用較大的入畦流量條件下， 可適當增大畦長到100 m 左右。選擇適宜的畦寬主要取決于田面平整的精度和實際可用的入畦流量的大小。在入畦流量較大的條件下， 當田面平整度較佳時， 可適當加大畦田寬度到10m左右， 這不僅能擴大耕地的有效利用面積， 還可適應現(xiàn)代化大農業(yè)中田間機耕、機播作業(yè)對畦田規(guī)格提出的要求。

（5） 灌溉供水時間（t）。灌溉供水時間較長易造成過量的田間灌水， 致使灌水效率下降； 且過長的灌溉供水時間會導致畦田水分入滲分布的不均勻， 引起灌水均勻度減小。為此， 應依據(jù)畦灌系統(tǒng)的設計條件確定出合理的田間灌溉供水時間， 并加強田間灌溉管理。

3.塊灌灌水技術

近年來，隨著缺水問題突出，我國廣泛采用了“大塊改小塊、寬塊改窄塊和長塊改短塊”的“三改”灌水技術，稱為塊灌，有顯著的節(jié)水和增產(chǎn)效果。塊灌技術的塊田寬度一般不宜大于5m，塊田長度應在5m左右，塊田面積最好小于334m2，最大也不要超過667m2，對于無坡塊灌時，塊田面積、長度和寬度均可比有坡塊灌的大一些。一般塊田面積仍不宜超過667 m2，塊田長度不宜大于60m，寬度應小于10m。

經(jīng)過施炯林研究表明：塊灌只要掌握三要素，即大流量、快速推進、及時封口，就能達到節(jié)水灌溉的目的。大流量是指單寬流量必須要大于6 L/（s·m）；快速推進指對入塊流量要多開進水口，均勻分配水流的技術措施，消除水流的橫向作用，使水流迅速布滿田塊的整個寬度，但快速推進需不至于導致田塊的進水口處發(fā)生沖刷；及時封口是指封口成數(shù)要為七成到九成，倘若十成封口，會降低用水效率，便成了大水漫灌。

4.波涌灌溉

波涌灌是一種新型的地面灌水方法， 它采用低水頭流量，快速推進，間歇放水使水流呈波涌狀推進，利用了致密層在發(fā)展中不斷減小田面糙率與土壤入滲特性這一客觀規(guī)律，逐次為以后各周期的灌溉水流創(chuàng)造了一個加速水流推進與提高減滲效果的新界面。

由于波涌灌是間歇性地向農田供水， 因而一個灌水過程包括幾個灌水和停水周期， 這樣田面經(jīng)過“ 濕一干一濕”作用， 一方面使?jié)駶櫠翁镩g土壤入滲能力降低， 另一方面使田間水流邊界條件發(fā)生變化， 在表土形成致密層， 糙率減小， 在這兩方面的綜合作用下， 使波涌灌具有節(jié)水、節(jié)能、保肥、水流推進速度快、灌水質量高等優(yōu)點。

波涌灌適宜條件較廣， 只要符合如下幾點， 均可正常應用： ①地面坡降在1%～100 %之間的溝或畦灌（畦寬小于3 m） 條田， 相對平整， 無倒坡； ②條田長度在500 m以內， 農田水利相對配套的井、渠灌區(qū)均適用； ③除了粘土以外的農田土質， 因為粘土波涌效果和連續(xù)灌幾乎無差異； ④適于大田任何作物。

5.其他地面灌水方法

近年來，國內外還出現(xiàn)了許多不同的節(jié)水型地面灌水技術，如細流溝灌、隔溝灌、膜上灌等。

溝灌灌水技術是一種局部濕潤灌溉，改進傳統(tǒng)的地面灌溉全部濕潤方式，進行溝灌溉或局部濕潤灌溉，不僅能減少棵間土壤蒸發(fā)占農田總蒸散量的比例，使田間土壤水利用效率顯著提高，而且可較好地改善作物根區(qū)土壤的通透性，促進根系深扎，有利于根系利用深層土壤儲水，具有節(jié)水和增產(chǎn)雙重特點。

膜上灌是我國在地膜覆蓋栽培技術的基礎上發(fā)展起來的一種新的地面灌溉方法。它是將地膜平鋪于畦中或溝中， 畦、溝全部被地膜覆蓋， 從而實現(xiàn)利用地膜輸水， 并通過作物的放苗孔和專業(yè)灌水孔入滲給作物的灌溉方法。由于放苗孔和專業(yè)灌水孔只占田間灌溉面積的1%～5%， 其他面積主要依靠旁側滲水濕潤， 因而膜上灌實際上也是一種局部灌溉。

在當前及今后很長一段時間內，我國應該積極推廣和研究節(jié)水型地面灌水技術。高效的灌水方法和適宜的灌水技術參數(shù)選擇將會有效改變我國地面灌溉的落后狀況，從整體上緩解農業(yè)水資源短缺的矛盾，促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。