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-1-浅谈节水灌溉技术中的喷灌技术乌兰察布市水利新技术推广试验站王芳摘要：水资源是21世纪最具战略意义的经济资源之一。根据我国节水灌溉技术的现状以及发展，而喷灌技术作为当今世界上最主要的节水灌溉技术之一。本文首先介绍了喷灌技术的发展，其次详细阐述了采用喷灌所具备的一些条件、技术要求，喷灌系统的组成、类型和规划设计，喷灌技术的优缺点、以及存在的问题，最后从农业节水灌溉的角度展望了未来喷灌技术的发展。关键词：节水节水灌溉喷灌技术喷灌发展1.简述节水灌溉技术我国人多、地少、水缺，全国人均占水量仅为世界平均水平的1/4，是世界上13个贫水国之一。21世纪将是我国从发展中国家转变为世界中等发达国家的重要时期，也是我国人口增加到16亿的高峰时期，农业用水危机将更为严峻，节水灌溉将成为我国农业发展迫切需要解决的重大问题，是我国农业发展的一场革命，其中节水技术的应用将成为农业可持续发展的关键。目前，我国水资源紧缺，且又存在水资源严重浪费的现象。由于粮食生产的极端重要性和灌溉用水量大、效率低的特殊性，认真搞好农业节水，大力发展节水灌溉，形成节水型社会，已成为我国的一项基本国策。因此，发展和推广节水灌溉技术对缓解我国水资源危机有着重要的现实意义。1.1国内节水灌溉技术的现状为了解决21世纪我国农业可持续发展和人口对粮食的需求问题，我们必须放弃不惜以消耗水资源、破环生态系统为代价的传统农业灌溉模式，推广使用先进的节水灌溉技术。主要的节水工程措施有：渠道防渗技术、低压管道输水灌溉技术、地面灌溉改进技术及喷灌技术等。目前，我国耕地面积为1.30亿hm2，其中有效灌溉面积5586.67万hm2，占耕地面积的43.0%。根据《2007年全国水利发展统计公报》的统计数据，截至2007年底，全国万亩以上的灌区，农田有效灌溉面积达到57782千hm2(自97年以来有效灌溉面积统计表如下)，占全国耕地面积的44.4%。全国工程节水灌溉面积达到23489千hm2，占全国有效灌溉面积的40.7%。在全部工程节水灌溉面积中，其中渠道防渗节水灌溉面积10058千hm2，低压管道输水灌溉面积5574千hm2，喷灌和微灌面积3583千hm2。全国农业灌溉水利用系数达到0.47。也就是说，我国有一半以上的耕地面积没有灌溉设施；大部分的有效灌溉面积还在沿用传统落后的灌溉方法。在节水灌溉面积中，采用现代先进节水灌溉方式的微乎其微，绝大部分只是按低标准初步进行了节水改造。因此，我国的节水灌溉面积尤其是高效节水灌溉面积存在着巨大的发展空间和潜力。2009年7月3日，2009年小型农田水利建设工作会议在北京召开。会议指出，要科学-2-编制农田水利建设规划，小型农田水利建设是一项强基础、惠民众、管长远的民生工程。因此，鉴于我国水土资源如此紧缺的状况，发展节水灌溉是我国农田水利建设的一项无可替代的重要战略措施。1.2我国节水灌溉技术的发展趋势节水灌溉技术是一种多学科、多部门的综合技术，只有工程措施、灌水技术、农业措施、管理措施、政策措施紧密配合，相互促进,才能过到最佳的节水效果。我国幅员辽阔，各地自然条件差异较大，发展节水灌溉的模式也不形同，必须遵循因地制宜的原则。我国近期节水灌溉的发展方向如下：1.以节水增产为目标对灌区进行技术改造。2.加强用水管理，推广节水灌溉制度。3.平田整地，开展田间工程改造。4.加快发展节水灌溉工程。5.重视节水农业的应用。6.有单项技术向综合技术发展。2003年12月，水利部正式启动了全国水利发展“十一五”规划编制工作。“十一五”时期具有承前启后的重要历史地位，是重要战略机遇期的一个阶段。据统计，自“九五”以来，全国水利建设已累计投入6000亿元（水利发展“十一五”规划编制组，2002）。预计到2010年，全国新增工程节水灌溉面积1000万hm2，新增有效灌溉面积133.33万hm2（“十一五”及2020年水利发展规划思路目标，2005），基本完成现有粮食产主区主要大型灌区骨干工程续建配套和节水改造。此外，近年来，现代高新技术发展迅速，目前在节水灌溉的高新技术中，最引人注目的是“3S”技术(RS、GPS和GIS)。“3S”技术的应用产生了数字水文、数字河流、数字渠道、数字灌区等概念。我校也将“3S”技术应用于一些节水灌溉中，充分发挥“3S”技术在节水灌溉技术中的应用。喷、滴灌是目前国内外节水增产效果最好的田间灌溉工程。喷、滴灌突出的优点是适于坡地及不平整的耕地，节省土地，不易产生水土流失和土壤板结，有利于土壤微量生物良性循环，改善农田小气候，这是其它灌溉方法所不具备的，此外，喷灌设施还可发挥施肥、喷药等综合作用。我想应当建议国家和地方有关部门，组织有关领域的科研院校、技术推广部门，针对节水灌溉工程快速、大幅度地扩大节水灌溉技术的应用面积与范围，使我国的节水灌溉事业可持续发展，取得更好的节水效果、更大的经济效益、社会效益和环境效益。2.喷灌技术的发展喷灌技术是当今世界上最主要的节水灌溉技术之一。它是利用水泵加压或自然落差将灌溉水通过喷灌系统(或喷灌机具)输送到田间，经喷头均匀地喷洒器将水均匀喷洒在农田里，-3-为作物正常生长提供水分的一种灌溉方法。喷灌技术是大面积机械化解决大田作物、草坪、蔬菜和经济林等高效节水灌溉与施肥问题的主要形式。2.1国外喷灌技术的发展喷灌是一种节水而灌溉效果显著的先进灌溉技术，由于世界上水资源越来越紧张，若干年后，在干旱地区主要依赖于微灌、包括喷灌、滴灌等。而在非干旱地区，必须提高水的利用率。全世界自然条件差异很大，包括干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区。降雨量少的地区急需发展节水灌溉技术，在降雨量充沛的地区，由于降雨时分布不均，也经常发生季节性的春旱、夏旱和秋旱。因此，喷灌技术在世界得以重视，并予以广泛的应用。喷灌出现得比较早，最早是以色列人对此重点研究，1969年首先在南非研制试用，1976年被美国列为专利，70年代在世界上得到了发展，80年代以后得到进一步的完善和大面积的推广应用。当前，世界发达国家喷灌技术发展表现出以下趋势：1.不断提高机械化与自动化水平。喷灌面积持续增大，表现在机械化程度高的喷灌机使用面积日益扩大和电子计算机技术在喷灌系统的应用。2.广泛应用新技术如激光遥感提高喷灌质量。3.朝低压、节能型发展，开展多目标利用，有效降低单一用途上的造价。4.改进设备，提高性能，开发和研制新型喷头，提高喷灌质量，产品日趋标准化、系列化。2.2国内喷灌技术的发展我国的喷灌技术水平已基本成熟，喷灌设备生产初具规模，但与世界发达国家相比仍然存在较大差距。随着20世纪90年代中期全球性缺水呼声的日益高涨和我国水资源环境的恶化，国家将发展节水灌溉作为一项基本国策，投入了大量推广与科研资金，并将喷灌作为节水农业的一部分列入国家发展规划，为喷灌的稳步发展奠定基础。随着科学发展技术的突飞猛进和灌溉施肥设备的日新月异，喷灌技术发展到现在已不再是原来意义上的节水灌溉技术，而是一项集灌溉、施肥和自动化管理和合理的田间管理技术相结合，才能很好地发挥灌溉技术的优势，促进农业生产标准化、高效化发展。实施节水灌溉，尤其是采用各种喷灌机，不仅仅能节约灌溉用水，同等重要的是可以大幅度减轻劳动强度，提高农业劳动生产率。因此，搞喷灌项目时不宜只单纯追求节水效益，而应将其提高到实现农业机械化和现代化的高度来认识。在“十一五”期间，将各地区机械化灌溉面积列入实现农业机械化的评价指标之一。喷灌是一种具有节水、增产、节地、省工等优点的先进节水高效灌溉技术。70年代初，我国开始发展喷灌技术。1976年中国科学院将喷灌列为全国科技十年规划重点项目，1978年水利部将喷灌作为重点推广新技术项目。20多年来，我国喷灌技术发展经历了引进、探索、发展、徘徊、提高等几个阶段，在我国农业生产和环境建设等方面发挥了显著的作用，同时也取得了不少经验和教训。-4-喷灌与传统的地面灌溉方法相比，一般可省水30%～50%，增产30%～50%。它还具有如节水量大、能扩大浇地面积、适应性强、可提高土地利用率、增产效益明显、省工高效等，因此成为近年备受关注的一种节水工程形式。3.采用喷灌需具备的条件、技术要求3.1发展喷灌所需的条件选择喷灌时首先应考虑：建设费用、管理费用及投资、效益的比较；水量、输配水设施、灌溉效率、作物种类和种植结构、经济价值、地形、地表、土质、气候(风、雨、温度)等；土地所有权、生产所有制形式、劳动力、劳力报酬、农业对国民经济的影响，社会效益分析等。除此之外，还要考虑群众、技术干部、领导对喷灌的认识和接受程度。适宜发展喷灌的条件是：①用地面灌土壤渗透大,如沙地、河滩地等；②土层浅,平整土地容易破坏土层结构。在地形起伏不平时平整土地费用太高；③坡度较陡和容易受侵蚀的土壤；④水源的水量和流量不能满足地面灌溉的要求，或地面灌不能有效配水，而采用喷灌其水源水量和流量可以满足要求；⑤喷灌的设计和施工可以很快进行，能够尽快获得高产和经济效益；⑥劳力、资金、材料、设备及运输等有保证。喷灌是一种先进的灌溉技术，其建设投资和运行费用都较昂贵，技术要求高，因此采用喷灌应还应具备如下一些条件：①是要有一定的能源条件。对于机压喷灌系统，由于需要加压才能进行喷灌，因此要有能源条件，如电、油料等。②是要有一定的交通条件。③是要有经过培训的技术、管理人员。由于喷灌技术含量高，涉及面广，其运行管理要由专门的、受过培训的人员来管理。④是要有专业化的施工队伍。因喷灌系统工作压力较高，隐蔽工程较多，施工和设备安装质量的好坏直接关系着工程能否正常运行、设备能否正常发挥。因此，喷灌工程要由专业队伍（专业人员）进行施工和设备安装。3.2喷灌的技术要求喷灌是一种具有多功能和综合效益的先进灌水技术。为了是建成的喷灌工程能充分发挥效益，体现喷灌的优越性，在进行喷灌工程技术设计牵必须清楚喷灌的技术要求，也就是说必须清楚地了解评价喷灌工程质量优劣的技术标准。1.适时适量地给作物提供水分。要做到这一点，必须制定合理的灌溉制度，保证干旱年或半干旱年作物正常生长对水分的要求。即喷灌工程的设计标准必须满足灌溉保证率不低于85%，按这个标准配套容量合理、工程结构可靠、运行安全方便、各部分的设计规格能保证喷灌灌溉制度实施的水源工程。2.有适宜的喷灌强度。指组合喷灌强度，影响其数值大小的主要因素与影响组合均匀度的因素相同。要求喷头的组合喷灌强度不得大于当地土壤的允许喷灌强度。对于行喷式喷灌系统的喷灌强度可以略大于土壤的允许喷灌强度，在喷洒的过程中允许地面出现当时渗不下去而过后能很快渗入的小水洼，但不得出现地面径流。3.有较高的喷灌均匀度。喷灌均匀度指的是组合均匀度，它与单个喷头的倾斜度、地面-5-坡度、风速、风向等因素有关。要求在设计风速下，定喷式喷灌系统的组合均匀系数不低于75%，行喷式喷灌机的组合均匀系数不低于85%。4.有良好的雾化程度。喷灌水是以模拟天然降雨的形式落在田间的，为了避免土壤板结或损坏作物，要求喷洒水滴对土壤和作物的打击强度要小。但是水滴雾化要消耗能量，雾化过度不仅不经济，而且因细小水滴容易被风吹散、漂移，蒸发损失加大。因此，应根据作物种类，以不损坏作物为度，选用具有适宜雾化指标的喷头。总之，喷灌的技术特征：要求灌溉水必须均匀地分布在所灌溉的土地上；同时喷洒后地表不产生径流和积水，没有灌溉水的二次再分配；此外，喷洒水滴不得破坏土壤的团粒结构，也不得伤害作物，造成减产。为了使喷灌达到上述的技术要求，规定了喷灌的技术“三要素”，即喷灌强度、喷灌均匀度和喷灌雾化指标。任何喷灌过程只有当这三项技术指标的值不低于国家标准要求时，才能达到喷灌的省水、增产、保土、保肥、提高作物品质的效果。4.喷灌系统的组成和类型4.1喷灌系统设备构成作为一项为农业生产服务的工程措施，喷灌系统主要由水源工程、首部装置、输配水管道系统和喷头等部分构成。1.水源工程。包括河流、湖泊、水库和井泉等都可以作为喷灌的水源，但都必须修建相应的水源工程，如泵站及附属设施、水量调节池等。2.水泵及配套动力机。喷灌需要使用有压力的水才能进行喷洒。通常是用水泵将水提吸