设施农业农田管道灌溉系统输水技术

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1、设施农业农田管道灌溉系统输水技术前言目前，我国农业用水量仍占全国总用水量的70％，而在全国用水量中，农业蒸发消耗的水量约占90％[1]。所以，全国节水的重点在农业，农业节水的关键是减少农田的蒸发蒸腾耗水量。由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，就全国范围而言，水的利用率仅为45 % ，而水资源利用率高的国家已达70% 一80% ，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。灌溉系统自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业

2、发展的主要原因。以色列、日本、美国等一些国家已采用先进节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情和农作物的生长，实现水管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如今，水资源紧缺已成为制约我国乃至全球经济发展的“瓶颈”，每年农业用水更是占据了我国总用水量中

3、的70%，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，因此发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节。 1概述 管道输水灌溉系统是以管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式，水由分水设施输送到田间。直接由管道分水口分水进入田间、沟畦。管道输水有多种使用范围，大中型灌区可以采用明渠水与管道有压输水相结合，有专门为喷灌供水的压力输水管道，还有为田间沟畦灌溉的管道输水。管道灌溉的特点是出水口流量大，出口不会发生堵塞，仍属地面灌溉技术。 1.1管道输水特点 （一）节水节能 管道输水可减少渗漏损失和蒸发损失，与土垄沟相比，管道输水损失可减少5％，水的利用率比

4、土渠提高了30％～40％，比混凝土等衬砌方式节水5％～15％。对机井灌区，节水就意味着降低能耗。 （二）省地、省工 用土渠输水，田间渠道用地一般占灌溉面积的1％～2％，有的多达3％～5％，而管道输水只占灌溉面积的0.5％，提高了土地利用率。同时管道输水速度快，避免了跑水漏水现象，缩短了灌水周期，节省了巡渠和清淤维修用工。（三）投资小、效益高 管灌投资较低，一般每亩在100～300元。同等水源条件下，由于能适时适量灌溉，满足作物生长期需水要求，因而起到增产增收作用。 （四)适应性强 压力管道输水，可以越沟、爬坡和跨路，不受地形限制，施工安装方便，便于群众掌握，

5、便于推广。配上田间地面移动软管，可解决零散地块浇水问题，适合当前农业生产责任制形式。 1.2管道输水系统的组成 管道输水灌溉系统由水源与取水工程部分、输水配水管网系统和田间灌水系统3部分组成，见图1-1。 （一）水源与取水工程 管道输水灌溉系统的水源有井、泉、沟、渠道、塘坝、河湖和水库等。水质应符合《农田灌溉用水标准》，且不含有大量杂草、泥沙等杂物。 井灌区的取水工程应根据用水量和扬程大小，选择适宜的水泵和配套动力机、压力表及水表，并建有管理房。自压灌区或大中型提水灌区的取水工程还应改进水闸、分水闸、拦污栅及泵房等配套建筑物。 （二）输水配水管网系统输配水管

6、网系统是指管道输水灌溉系统中的各级管道、分水设施、保护装置和其他附属设施。在面积较大灌区，管网可由干管、分干管、支管和分支管等多级管道组成。 （三）田间灌水系统 田间灌水系统指出水口以下的田间部分，它仍属地面灌水，因而应采取地面节水灌溉技术，达到灌水均匀并减小灌水定额的目的。图1-1  灌溉管道系统组成图1.3管道输水系统的分类 管道输水系统按其压力获取方式、管网形式、管网可移动程度的不同等可分为以下类型。 （一）按压力获取方式分类 按压力获取方式不同可分为机压输水系统和自压输水系统。 1．机压(水泵提水)输水系统 它又分为水泵直送式和蓄水池式。当水源水位不

7、能满足自压输水要求时，要利用水泵加压将水输送到所需要的高度或蓄水池中，通过分水口或管道输水至田间。目前，井灌区大部分采用直送式。 2．自压输水系统 当水源较高时，可利用地形自然落差所提供的水头作为管道输水所需要的工作压力。在丘陵地区的自流灌区多采用这种形式。 （二）按管网形式分类 按管网形式不同可分为树状网和环状网两种类型。 1．树状网 管网呈树枝状，水流通过“树干”流向“树枝”，即从干管流向支管、分支管，只有分流而无汇流，见图4-2(a)。2．环状网。管网通过节点将各管道连接成闭合环状网。根据给水栓位置和控制阀启闭情况，水流可作正逆方向流动，见图4-2(b

8、)。 目前国内低压管道输水灌溉系统多采用树状网，环状