节水灌溉技术概述与灌溉机械应用.ppt

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节水灌溉技术概述和灌溉机械应用,1概述,2节水灌溉技术和灌溉机械,一、我国水资源现状与用水结构,1概述,按1997年人口统计，我国人均水资源量为2200m，在世界153个国家的人均水资源排位中居121位，预测到2030年我国人口达到16亿时，人均水资源量将降低到1760m。

按国际上一般承认的标准，人均水资源量少于1700m的为用水紧张国家。

（少于1000m为缺水国家，少于500m为严重缺水国家）。

1、我国水资源基本现状,我国水资源空间分布很不均匀，北方水资源贫乏，南方水资源相对丰富，南北相差悬殊。

长江及其以南地区流域面积占全国总面积36.5%，却拥有占全国80.9%的水资源总量；,长江以北地区流域面积占全国总面积的63.5%，拥有的水资源量仅占全国的19.1%，,即使在北方地区，水资源的空间分布和土地资源也极不相配。

黄河、海河、淮河三流域的土地面积占全国的13.4%，耕地占39%，人口占35%，国民生产总值（GDP）占32%，而水资源量仅占7.7%，人均水资源量约为500m耕地每公顷水资源少于6000m是我国水资源最为紧张的地区。

西北内陆河流域的土地面积占全国的35%，耕地占5.6%，人口占2.1%，GDP占1.8%，水资源量占4.8%，该地区属干旱区，但因人口稀少，人均水资源量约5200m，耕地每公顷水资源量约2400m。

据统计，1997年我国水资源开发利用率平均为19.9%，而黄河流域超过50%，海河流域接近80%，已经超过40%的水危机标准。

因此，我国部分地区已经进入严重的水危机状态。

水的问题到了不得不引起人们高度重视的地步。

我国不但水资源紧张，而且用水效率又极其低下，用水浪费现象更是普遍存在。

我国目前的用水量和美国相等，但GDP仅为美国的1/8，我国农田灌溉水利用系数仅为0.4左右，而先进国家为0.70.8。

（1）近期我国年供水量将基本维持在5600亿m，不会有过大的增长。

纵观我国水概况，用水结构以及发展趋势，概括起来，大致有以下3个特点。

2.、我国用水结构与发展态势,

（2）我国农业年用水量将基本控制在4000亿m左右，但必须满足16亿人口的食物安全问题。

目前农业用水占总用水的比重较高。

但其发展趋势是不断降低，从1949年的97.1%逐步降低到目前的70%左右。

尽管总用水量有所增加，而农业用水量近20年来基本稳定在4000亿m左右，但粮食总产却逐步增加。

农田灌溉用水是农业的主要用水和耗水对象，农田灌溉用水占农业用水量的比例始终保持在90%以上。

（3）农业、工业、生活用水比重在近期内将基本维持在7：

2：

1的水平。

其发展态势为农业用水的比重逐渐降低，而工业、生活用水比重逐渐增加，2030年农业用水比重有可能降低到60%。

（发达国家农业用水比重一般在50%左右，美国1989年时农业用水比重在48%）。

近期我国用水构成表,二、我国节水灌溉技术的发展现状,节水农业就是以节约用水、提高农业用水效率为核心的农业，是现代化农业的重要内涵。

其核心是在有限的水资源条件下，通过采用先进的工程技术，适宜的农业技术和用水管理等综合技术措施，充分提高农业用水利用率和水的生产效率及效益，保证农业持续稳定发展。

在某种意义上讲，节水农业是节水、高产、高效、优质的农业。

节水灌溉技术是节水农业的核心技术。

节水灌溉是根据作物需水量规律及当地供水条件，为了有效地利用降水和灌溉水，获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益而采取的多种措施的总称。

结合我国农业发展的特点，适宜于推广应用的节水农业技术主要有：

3、地面灌水技术,1、渠道防渗技术,2、低压管道输水技术,4、喷灌技术,9、农业节水管理技术,6、雨水利用技术,7、农业节水配套技术,8、劣质水利用技术,5、微灌技术,节水灌溉体系,1、水源开发与优化利用技术,2、节水灌溉工程技术,3、农业耕作栽培节水技术,4、节水管理技术,1.水源开发与优化利用技术,雨水集流技术,水窖,蓄水池,塘坝,劣质水利用技术,灌溉回归水利用技术,井渠结合地表水、地下水互补技术,储水灌溉技术,2.节水灌溉工程技术,喷灌技术,微灌技术,渠道防渗技术,低压管道输水技术,膜上灌水技术,抗旱点浇技术,沟畦灌水技术,土壤墒情监测与灌水预报技术,灌区输配水系统水的测量与自动监控技术,3.农业耕作栽培节水技术,耕作保墒技术,覆盖保墒技术,施用化学制剂节水,优选抗旱品种,调整种植结构,4.节水管理技术,改进和完善灌溉制度,用节水型的灌溉制度指导灌水,制定适合不同地区自然和社会经济条件的农业节水技术政策,制定和完善有利于节水的政策、法规,建立健全节水管理组织和节水技术推广服务体系，完善节水管理规章制度，把节水管理责任落实到每项工程，每个干部职工，每个农民。

三、我国节水灌溉存在的问题与研究的重点,节水灌溉存在的问题有：

4、政策法规不健全，投资体系不妥善，节水实施不力。

1、节水虽得到高度重视，但行业之间协调不利，缺乏根本思路。

2、节水虽有一定科学积累，但未形成整体优势。

3、管理水平落后，缺乏用水标准。

近期我国科技节水重点应放在：

1、加强国家节水战略研究，理清节水思路，制定我国节水科技发展规划。

2、加强节水工作中的科学问题的研究。

3、节水技术研究。

2节水灌溉技术,节水灌溉技术是指灌溉水（包括降水）进入农田后，通过采用良好的灌溉方法，最大限度地提高灌溉水利用率和利用效率的灌溉技术。

好的灌水技术不仅灌水均匀，而且节水、节能、省工，使土壤保持良好的物理化学性状，提高土壤肥力，从而获得最佳效益。

节水灌溉技术主要包括地面节水灌溉技术、喷灌和微灌等新的灌溉技术。

一、喷灌,喷灌是利用管道将压力水输送，分配到田间，再由喷头喷射到空中，形成细小的雨滴，均匀地撒在灌溉面积上，以满足作物生长地需要。

压力水地形成，可以用水泵从水源取水加压或利用地形落差，形成自压水头。

我国自50年代开始研究喷灌技术，近十多年进行了大量地试验研究和应用推广，证明喷灌具有一系列的优点。

喷灌可以使灌溉水比较均匀地撒在地面，渗入到作物根系活动层，不产生深层渗漏和地面流失，因此，水的利用率大大提高。

灌水均匀度可达8090，水的利用率达到6085，与地面灌溉相比，一般可以节省2030；,1、灌水均匀，用水节省；,由于喷灌能适时适量进行灌溉，有效地调节土壤水分状况。

灌溉后土壤中水，热，通气，营养状况良好，并能调节田间气候，有利于作物地生长，一般可增产1020。

2、作物产量高；,喷灌地适应性强，喷灌对土地的平整要求不高，对于地形复杂的岗地，缓坡地也可采用喷灌。

有些土壤，例如沙土采用地面喷灌有困难，但可采用喷灌。

3、喷灌地适应性强；,4、喷灌可以用于防止或减少灾害性天气对作物的影响；,用喷灌可节省田间渠系占地，提高土地利用率710。

喷灌比地面灌节省约一半的劳动力。

5、喷灌省时省工；,例如可以用喷灌防止春天霜冻，在干热风时期喷灌可提高空气湿度，降低气温。

喷灌也有它的缺点，主要是：

在多风的情况下，由于风的影响，使喷灌均匀度大大降低，水的飘移损失大，使水的利用系数大大降低。

一般3级风（3.44.5m/s）对喷灌均匀度就会有影响。

2、喷灌需要一定的动力设备和管材，需要较大的投资。

1、喷灌受风的影响大。

3、移动式或半移动式喷灌虽可减少设备投资，但在田间操作需要搬动管道或移动机组，比较麻烦，又易塌伤作物，破坏土壤。

4、喷灌需要较高的压力，耗能大，在能量紧张的情况下，受到限制，从节省能源的角度考虑，国外趋于发展中近射程喷灌。

（一）喷灌系统的组成和类型,喷灌系统一般由水源，动力，水泵，管道，喷头及田间工程系统等部分组成，如图所示；,1.喷灌系统的组成,一般的河流，渠道，塘库，井泉等都可作为喷灌水源。

水源提供的水量，流量，水质必须满足喷灌系统的要求。

大多数情况下，水源的高程不足以提供喷灌必要的水头，必须利用水泵将灌溉水汲取提加压。

喷灌常用的水泵有离心泵，自吸离心泵，长轴井泵，深井潜水泵等。

（1）水源,

（2）水泵,在用电方便的地区，一般用电动机带动水泵。

也有使用柴油机，汽油机带动。

还可用于手扶拖拉机或拖拉机上的动力机带动水泵。

动力机的功率与水泵配套相适应。

（3）动力,管道系统的作用是将有压的灌溉水输送，分配到田间。

喷灌管道系统一般包括干管和支管及其相应的连接，控制部件，如弯头，接头，三通，闸阀等。

（4）管道系统,喷头的作用是将灌溉水喷射到空中，形成细小的水滴。

喷头是喷灌系统的专业部件，一般用竖管与支管连接。

有些喷灌系统，需要利用渠道将灌溉水从水源引到田间，以节省管道长度，就必须修建田间渠道及相应的建造物。

（5）喷头,（6）田间工程系统,2.喷灌系统的分类,喷灌系统有不同的分类方法,按系统获得压力的方式分为,机压喷灌系统,自压式喷灌系统,按系统设备组成可分为,管道式喷灌系统,机组式喷灌系统,按喷灌特征可分,定喷式喷灌系统,行喷式喷灌系统,按系统总主要组成部分是否移动和移动的程度分为,固定式,移动式,半固定式,根据我国应用的实际，以下分别对固定式喷灌系统、移动式喷灌系统和半固定式喷灌系统做简要介绍。

喷灌系统的各组成部分除喷头外，在整个灌溉季节，甚至常年都是固定不动的。

水泵和动力机组成固定的泵站，干管和支管埋入地下，进行轮灌，或在非灌溉季节卸下进行保养。

这种喷灌系统称为固定式喷灌系统。

（1）固定式喷灌系统,固定式喷灌系统的优点式使用操作方便，易于管理和养护，生产效率高，运行费用低，工程占地少。

缺点是工程投资大，设备利用率低，同时固定在田间的竖管，对机耕有一定的妨碍。

因此，一般只在灌水频繁，经济价值高的蔬菜及经济作物采用固定式喷灌系统。

在田间仅有固定的水源（塘，井或渠道），而动力、管道及喷头都是移动的。

这样在一个灌溉季节里，一套设备可以在不同地块上轮流使用，提高设备的利用率，降低了单位面积设备的投资。

将移动部分安装在一起，甚至省去干管，支管，构成一个整体称为喷灌机。

（2）移动式喷灌系统。

如图；这种形式的喷灌系统使用灵活，但管理劳动强度大，路渠占地多。

半固定式喷灌系统的动力、水泵和干管是固定的，在干管上装有许多给水栓，支管和喷头是移动的。

支管在一个位置上与给水栓连接进行喷洒，喷洒完毕，可移动至下一个位置与下一个给水栓连接。

这样的喷灌系统比固定式喷灌系统设备利用率高，投资也较省，操作起来比移动式喷灌系统劳动强度低些，生产率也高些。

因此，很多国家的喷灌系统多为半固定式喷灌系统。

（3）半固定式喷灌系统,人工移动支管操作比较可靠，但工作条件差，劳动强度大，国外大多采用机械移动支管。

根据支管移动的方式可分为人工移动支管和机械移动支管。

机械移动支管的形式很多，主要有以下五种：

滚动式喷灌系统，其支管在直径为12m的许多大轮子上，以支管本身为轮轴，轮距一般为612m，如图48。

在一个位置喷完后，由人工利用专门的杠杆或小发动机，使支管滚移至下一个位置继续喷灌。

a.滚动式喷灌系统,它适用于矮杆作物及较平的地块。

端拖式喷灌系统，其支管布置在田块中间，支管上装有小轮或滑撬，在一个位置喷好后，由拖拉机或绞车纵向牵引越过干管到一个新的位置，如图所示。

b.端拖式喷灌系统,支管可以式软管，也可以是有柔性接头的刚性管道，一般支管的长度不超过50m。

绞盘式喷灌系统，由田间固定干管的给水栓供水，支管是软管缠绕在绞盘上，绞盘架设在绞盘车上，与喷洒车连接组成绞盘式喷灌机。

喷灌时绞盘车转动，边喷，边收管，收卷完毕，喷头停喷，然后转入下一地段作业。

c.绞盘式喷灌系统,时针式喷灌系统又称中心支轴式喷灌系统。

其结构如图410和411所示。

在喷灌田块的中心有供水系统（给水栓或水井与泵站），其支管支承在可以自动行走的小车及塔架上，工作时支管象时针一样绕中心点旋转。

时针式喷灌系统,常用的支管长度为400500m，根据轮灌的需要，转一周要210天，可控制8001000亩，支管离地面23m。

这种系统的优点是机械化自动化程度高，可以不要人操作，连续工作，生产效率高；并且支管上可以装有很