线源滴灌滴头流量设计依据-研究

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1、线源滴灌滴头流量设计依据研究第一章文献综述1．1研究背景1．1．1我国水资源概况我国是一个洪涝灾害频繁、水资源短缺、生态环境脆弱的国家“。。我国水资源总量约28亿ml，居世界第六位，但人均占有量仅为2200m3。不足世界人均水平的i／4，居世界第109位，被列为世界13个贫水国之一。水资源短缺和水土环境恶化已成为制约我国农业乃至整个国民经济可持续发展的核心问题，我国是一个农业大国，农业用水比重非常大，农业用水约占年总用水量的70％。预计2l世纪，我国人口的发展将达到16亿高峰，人均水资源量将比现状减少I／4。11；工业和城市的用水量急剧增加，会进一步挤占农

2、业用水，造成农业用水比重继续下降，从而更加剧了水资源的供需矛盾。虽然存在众多的因素影响水资源量和农业用水比重的减少，但并不表示没有解决之道。目前，我国农业灌溉水的利用率约为43％，大大低于发达国家灌溉水利用率70％一80％，可见，农业节水的潜力很大。所以，作为用水大户的农业，解决缺水问题，根本出路在于发展节水型农业，提高有限水资源的利用率”3。1．1．2新疆水资源概况和节水技术的发展新疆地域辽阔，总面积166．04万平方公里，约占全国总面积的i／6，但由于地处欧亚大陆腹地，远离海洋，气候干旱，形成我国面积最大的干旱荒漠区，农林业生产都依赖灌溉“1。全疆平均

3、年降水量仅为147mm，雨平均蒸发势高达1512．imm，蒸降比可达10，南疆地区可达30—40。水资源年径流量约750亿Ill3(减去净出国水量)，其中地下水天然补给量仅63亿mJ，水资源短缺极为严重“1。新疆地区的土地光热资源丰富，适宜各种喜温作物，但是由于水资源相对缺乏，制约了农业经济的规模，并成为制约新疆经济发展的主要障碍因素之一”1。农业水资源浪费严重，灌溉水利用率约为40％。新疆农业属于灌溉农业，农业是用水大户，因此，解决水资源短缺问题首先要从农业节水出发。发展高效、资源节约型的节水灌溉是新疆农业持续发展的先决条件，它不仅可以提高水分利用率和作

4、物产量，而且可促进生态环境的良性发展”1。在普及应用节水灌溉技术的过程中，微灌(滴灌、微喷、涌泉灌等)以其省水、增产、省工、对地形和土壤适应性强、能结合施肥且肥效高，减少平地锄草田间管理工作量、易于实现自动化灌水等多方面优点而引起人们关注和重视【9】。而新疆具有发展微灌的极其优越的自然、气候、作物条件“⋯。特别是滴灌，它属于局部灌溉，可有效减少地表蒸发耗水和土壤深层渗漏，一般可节水50％左右，有效使用期长，可操作性强，适于大面积应用。1995年，为了解决沙漠扩展在绿洲外围形成的沙丘、沙地对绿洲的蚕食，新疆林科院引进以色列等国的滴灌节水技术，进行了多种节水灌

5、溉方法的造林对比试验，肯定了滴灌技术在防沙治沙造林中应用的可行性”1。1998年，膜下滴灌技术首先在石河子垦区2．7万亩棉花上进行对比测试，效果十分显著。目前，节水滴灌农业新技术席卷了新疆第一章文献综述天山南北，据2000年的统计资料，新疆微灌面积约为2．6万hm2，其中主要为滴灌形式[6’虽然滴灌在新疆具有发展的优势和潜力，但随着滴灌技术的大面积应用，许多系统设计问题、工程管理问题以及产品生产问题也暴露出来。其中表现在系统设计方面的问题有：1)滴头流量选择过大，田间出现径流，有时整个地块里都是水。2)滴头流量太小，使士壤湿润带较窄，造成棉花各行间高矮不齐

6、。3)滴头间距太大，使湿润带上土壤水分分布不均匀，同一行棉花波浪生长。4)在选择滴头流量时，设计人员知道对于砂性土壤应选择大流量滴头雨对粘性土壤应选小流量滴头这样一个概念““。但在具体应用时却没有一个定量标准，而是厂家有什么样的滴头就选什么样的滴头。5)厂家在生产滴灌产品时，对于确定怎样的滴头流量系列和滴头间距系列缺少科学依据。所有这些问题实际上反映了滴头流量的合理选择在滴灌系统设计中的重要性。而这一问题我国现行微灌设计方法中没有解决““。它也使我们滴灌技术的设计理论不完善，因此，有必要对这一问题加以关注。1．2国内外滴灌技术研究现状及存在问题1，2．1滴

7、灌发展的历史滴灌是微灌中最主要的一种灌溉技术。它是利用低压管道系统，使滴灌水成点滴地、缓慢地、均匀而叉定量她浸润作物根系最发达的区域，使作物主要根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态，同时能有效地减少土壤水分的深层渗漏。滴灌只部分地湿润土体，作物行间保持干燥。与地面灌和喷灌不同，滴灌水滴离开滴头进入土壤后，除了在重力作用下水分垂直向下运动，逐渐湿润深处的土壤外，而且在毛管张力和土壤的基质张力作用下作水平运动向四周扩散，逐渐湿润滴头(或出水口)所在位置附近的土壤“⋯。滴灌的最初发展阶段是地下灌溉。1860年在德国首次实验这种灌溉方法，使作物产量成倍增长，这项

8、实验连续进行了20年。1920年德国又创制了管道出流灌溉法。利用一