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摘要：我国目前95%以上的灌溉面积采用地面灌溉方法。改进地面灌溉技术，提高地面灌溉的灌水效果对缓解我国水资源短缺、保持灌溉农业的可持续发展具有重要意义。本文通过对国内地面灌溉技术的现状进行评价，分析了影响地面灌溉效果的因素。根据改进地面灌溉技术的发展趋势，总结介绍了国内外各项改进地面灌溉效果的应用技术，并结合国内实际，探讨了有关技术的应用效果和应用前景，对现代地面灌溉技术在农业生产中的作用进行了展望。

 

关键词：灌溉技术评价发展趋势

 

1前言

 

我国目前95％以上的灌溉面积仍采用不同形式的地面灌溉。传统的地面灌溉包括畦灌、沟灌、格田淹灌和漫灌，由于田间灌溉工程设施不完善，土地不平整，灌溉管理粗放等问题，水的浪费相当严重。地面灌溉不仅是发展中国家广泛应用的灌水技术，在发达国家也是主要的灌水方法。如美国，1997年地面灌溉面积仍占总灌溉面积的50.7%[1]。随着土地集约化规模经营的发展，大型农业机具的使用以及激光平地技术的应用，使得地面灌溉在灌溉均匀度和灌溉效率两方面都有很大提高。计算机技术在地面灌溉管理和设计中的应用，为改进地面灌溉提供了更有力的工具。同时一些先进的地面灌水技术，如波涌灌溉技术、水平畦田灌溉技术和田间闸管系统等，在发达国家得到广泛应用，取得了显著的节水效益[2,3]。

 

长期以来，对地面灌溉存有一种偏见，甚至将地面灌溉等同于大水漫灌。因此，对改进地面灌水技术给予高度重视，研究推广先进的地面灌溉方法，显得格外重要。随着水资源供需矛盾的突出，改进地面灌溉技术、提高地面灌溉方法的灌水质量正成为当今现代农业节水技术的重要组成部分“九五”期间“节水农业技术研究与示范”项目列入国家重点科技攻关计划，中国水科院承担的“田间节水灌溉新技术研究”专题对波涌灌溉技术和水平畦田灌溉技术进行了深入研究，取得了丰硕的成果[4]；结合“948”项目，中国水科院引进国外先进技术和设备，开发生产了田间柔性闸管，并对闸管灌溉技术进行了推广应用；中国水科院与欧盟开展的合作项目“华北平原农业持续发展水土资源管理研究”及“黄河流域节水策略研究”对改进地面灌水技术进行了系统研究[5]；国家节水灌溉北京工程技术研究中心通过承担科技部农业高效用水科技产业示范工程项目（新疆）中的“改进地面灌溉新技术集成”研究，对激光控制平地技术、田间闸管灌溉技术和高效沟灌技术进行了研究[6]。本文结合我国国情，总结了国内外改进地面灌溉技术的各项措施，探讨了现代灌溉技术的发展趋势，并对其在我国的应用前景进行了展望。

 

2我国地面灌溉现状评价

 

近几十年来地面灌溉技术已得到较大发展，其中最重要的进展之一就是建立了地面灌溉的田间评价方法。通过对地面灌水全过程内的不同阶段进行量化观测，了解和分析现有系统中可能存在的问题和不足，找出影响地面灌溉效果的主要因素，为改进地面灌溉系统的性能提供科学依据。地面灌溉的田间评价方法已在国外已得到广泛应用[2,7]。

 

2．1田间灌溉效果

 

地面灌水技术在旱作地区大多采用畦灌和沟灌的形式，在西北、华北地区，采用传统的大畦、长畦地面灌溉方式还相当普遍，管理粗放，沟渠规格不合理，田间水的浪费十分严重。如豫东平原井灌区的畦田，畦长小于50m的只占9.1%，超过100m的占45%，平均为100m；畦宽小于4m的只占14%，大于6m的占34%，平均为6m。田间灌溉水的利用率只有0.5~0.7左右。西北不少地区仍沿用大畦大水漫灌的旧习，水的浪费更为严重。

 

沟灌适用于宽行距中耕作物，如棉花、玉米等。目前我国各地灌水沟长度在砂壤土时为30~50m，粘土时为50~100m。入沟流量一般为0.5~1.5l/s，沟距50~80cm，应土壤质地而异。因此，沟灌使地面灌溉中较好的一种方法，能控制较小的灌水定额，沟灌一般比畦灌省水30%左右。目前在井灌区，还采用细流沟灌，一般每条沟流量控制在0.1~0.5l/s以下，沟长20~50m，沟的深度为15~20cm，宽度30~40cm[8]。

 

中国水科院与欧盟的合作项目以河北省雄县作为华北黄淮海平原的典型代表，对冬小麦生长期内的4次灌溉进行了持续跟踪评价[5]。总体上说，研究区内灌溉均匀度du的变化范围在84%到90%之间，反映了在现有条件下畦灌系统可保持较高的灌溉均匀度值。而且对不同的灌溉时节，灌溉均匀度值没有明显差异。较高的du值与田间过量灌溉有关，因为实测平均灌溉水深值zavg远大于实际灌溉需水量zreq；而田间灌溉水利用率ea值较低，变化范围在52%到79%之间。整个冬小麦生长期内的平均灌水量为545mm，灌溉需水量为330mm，畦灌条件下平均田间灌溉水利用率仅为60%。

 

沟灌的情况则可用新疆棉花的试验结果进行评价[6]。根据农七师127团灌溉科的统计资料，2000年全团棉花生育期平均灌水量为420mm（最大578mm），平均每次140mm（最大192mm）。其中，第1水平均138mm，第2水平均143mm，第3水平均140mm。田间实测3次灌水量的结果是，第1水192mm，第2水165mm，第3水120mm，平均每次159mm，3水合计为477mm。根据当地棉花需水量计算，沟灌条件下平均田间灌溉水利用率仅为45%。

 

现有研究成果表明：我国地面灌溉条件下灌溉均匀度值较高，其原因与田间过量灌水直接相关；田间灌溉水利用率普遍较低，反映田间灌溉技术和灌溉管理方面问题突出，造成地面灌溉的灌溉效果较差。

 

2．2影响地面灌效果的因素

 

灌溉均匀度du和田间灌溉水利用率ea可表达为如下技术要素的函数[9]：

 

在影响地面灌溉效果的诸多因素中，qin、l、及fa可根据田间实测数据确定；s0可由田块地面高程确定；n和ic受土壤空间变异性影响难以在实地精确测定，但可通过地面灌溉模型反求；tco为重要的管理参数，是改进现有地面畦灌管理的重要依据。灌溉均匀度du反映了地面灌溉系统的自然特性，其值更多地取决于系统的自然条件与特征；田间灌溉水利用率ea除受这些特征参数的影响外，还取决于灌溉制度和田间灌溉管理水平，如作物需水量、smd值等。以上灌水技术要素对地面灌溉特性的影响并不是独立的，各因素间往往存在着内在联系。在定量分析各技术要素对系统性能影响的基础上，找出最主要的也是最重要的因素，进而有针对性的对其加以改进是提高地面灌溉系统运行水平的重要基础工作。通过对田间实测资料的分析，得到地面灌溉条件下影响灌溉效果的主要因素如下[5,10]：

 

入地单宽流量qin：较大的qin值意味着较快的推进过程，有助于获得较好的灌溉特性。畦田宽度是控制qin值大小的主要因素。

 

畦（沟）长度l：畦（沟）较长时，微地形条件的影响更为显著。

 

微地形条件：田块的平整度对提高灌溉效率影响极大，较高的地面平整条件，将获得较高du和ea值。

 

入渗参数：入渗参数对du和ea都有影响。入渗参数值较大时，需要的灌溉供水时间tco也较长，在田间管理水平较低的情况下，极易造成du和ea值的降低。

 

2．3地面灌溉节水潜力分析

 

根据田间评价，可以对我国地面灌溉存在的主要问题概括如下：

 

灌溉均匀度低。一般的讲，畦灌条件下进地流量过小，与畦块长宽比例不当，造成水流推进缓慢，灌溉均匀度较低。

 

田块地面高低不平，水流推进慢；或是地块尾部的反坡较大，造成壅水，影响了灌溉效果。

 

田间灌溉管理粗放，灌溉时畦（沟）跑水、漏水现象严重。

 

针对上述存在问题，根据影响地面灌溉效果的主要技术要素，可以利用计算机模拟模型对地面灌溉节水潜力进行分析。结果表明：整个生长期内总灌水量得到降低，可节水138mm，整个生长期内总的田间灌溉水利用率高达81%[10]。

 

3改进地面灌溉的主要措施