我國(guó)改進(jìn)地面灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及展望(編輯修改稿)
2024-08-23 15:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)性能差異的影響，作物產(chǎn)量與田面平整精度間的關(guān)系也反映出與上述趨勢(shì)相似的變化規(guī)律，當(dāng)Sd值高于2cm后，產(chǎn)量遞減受地面平整狀態(tài)的影響亦較為顯著。這表明要實(shí)現(xiàn)改善畦田灌水質(zhì)量、節(jié)水增產(chǎn)的目的，田面平整精度應(yīng)以不大于2cm為最佳，為達(dá)到這個(gè)地面平整標(biāo)準(zhǔn)，則需實(shí)施激光控制下的土地精細(xì)平整技術(shù)[13]。利用不同田面平整精度處理下獲得的田間畦灌試驗(yàn)資料，針對(duì)不同的灌水時(shí)間條件設(shè)置，采用地面灌溉模型SRFR模擬了3種典型地面平整狀況下的水流推進(jìn)與消退過(guò)程和畦田水分入滲分布狀況，分析討論田面平整精度對(duì)畦灌系統(tǒng)性能的影響。模擬結(jié)果表明，隨著田面平整精度的改善，畦灌系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)顯著提高。與田面粗平狀況相比，激光控制精細(xì)平地條件下的灌溉效率可提高34%，灌水均勻度可提高28%[14]。3．2閘管灌溉田間閘管是可以移動(dòng)的管道，沿管道一測(cè)帶有許多小型閘門，水通過(guò)這些閘門進(jìn)入畦（溝）。閘門的間距可與畦（溝）間距一致，并且閘門開度可以調(diào)節(jié)，用以控制進(jìn)入畦（溝）的流量。根據(jù)使用材料的不同，可將田間閘管分為柔性閘管系統(tǒng)和硬閘管系統(tǒng)。其中柔性閘管系統(tǒng)有時(shí)也稱作地面軟管，可采用塑料、橡膠或帆布等材料制成。具有造價(jià)低、易于應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，但使用壽命相對(duì)較短；硬閘管系統(tǒng)采用抗老化PVC或鋁等材料，配有快速接頭，可根據(jù)畦（溝）條件在田間組裝使用。與柔性閘管系統(tǒng)相比，硬閘管使用壽命長(zhǎng)，但造價(jià)相對(duì)較高。我國(guó)目前普遍應(yīng)用的田間閘管為柔性閘管。在實(shí)際應(yīng)用中，田間閘管既可以替代土毛渠畦到田間配水的作用，同時(shí)通過(guò)閘閥控制，還可以調(diào)整配到畦（溝）水量。圖1分別顯示閘管灌溉在畦灌和溝灌條件下的應(yīng)用情況。田間應(yīng)用考核表明，該項(xiàng)技術(shù)投資少、見效快、施工方便、使用簡(jiǎn)單，適應(yīng)我國(guó)大田作物節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展的需要,它的推廣應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。閘管灌溉系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)田間控制灌溉，田間灌溉水利用率達(dá)到了80%，可比現(xiàn)狀節(jié)水30%~40%，而且具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、減少田間毛渠及田埂占地等優(yōu)點(diǎn)。此外，從灌水溝長(zhǎng)50m、100m、150m的節(jié)水效果看，隨著溝長(zhǎng)的增加，其節(jié)水效果不斷下降。綜合考慮節(jié)水及閘管設(shè)備投資等因素，在常規(guī)機(jī)械平地的條件下，閘管灌溉的灌水長(zhǎng)度以100m為宜，最長(zhǎng)150m[6]。閘管灌溉在畦灌中的應(yīng)用閘管灌溉在溝灌中的應(yīng)用圖1 閘管灌溉在畦灌和溝灌條件下的應(yīng)用情況3．3水平畦田灌溉水平畦田灌溉技術(shù)是建立在激光控制土地精細(xì)平整技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上的一種地面灌溉技術(shù)，自80年代起在許多國(guó)家已得到推廣應(yīng)用[15]。國(guó)外的水平畦田灌溉系統(tǒng)中的田面通常為水平狀態(tài)，灌水時(shí)的流量較大，水能在較短的時(shí)間內(nèi)充滿田塊，均勻地分布在整個(gè)土壤表面。畦田可以是任意形狀，周邊由田埂封閉。畦塊規(guī)格的設(shè)計(jì)取決于供水流量、土壤入滲特性等因素，一般在4hm2左右，較大的可達(dá)到16hm2。國(guó)外目前采用的水平畦田灌溉技術(shù)，就畦田的規(guī)格形式和灌水方式而言，均類似于我國(guó)的格田灌溉技術(shù)。但不同之處首先在于，國(guó)外采用激光控制平地技術(shù)完成二維畦面的無(wú)坡度平整，我國(guó)則一直采用常規(guī)機(jī)械平地設(shè)備進(jìn)行土地粗平，田面平整精度上的差異顯然較大；其次水平畦田灌溉方式在國(guó)外的大田作物中得到推廣應(yīng)用，而格田灌溉方式主要應(yīng)用于我國(guó)南方的水稻作物，大田作物中幾乎沒(méi)有采用；最后水平畦田灌溉技術(shù)中對(duì)入地流量的要求較高，只有較大的供水流量才能滿足入滲水分在田塊內(nèi)均勻分布的要求，而我國(guó)農(nóng)田灌溉工程系統(tǒng)的末級(jí)進(jìn)地流量受井灌區(qū)農(nóng)用機(jī)井出水量和渠灌區(qū)田間輸配水設(shè)施容量的制約普遍較小，難以圖2 水平畦田灌溉技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用達(dá)到實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)所需達(dá)到的流量標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到從國(guó)情條件出發(fā)的原則，對(duì)水平畦田灌溉技術(shù)在我國(guó)北方大田作物耕地上的應(yīng)用進(jìn)行因地制宜地改造，即在對(duì)現(xiàn)有田間灌溉工程進(jìn)行必要改進(jìn)與配套的基礎(chǔ)上，采用激光控制平地技術(shù)完成對(duì)現(xiàn)有畦塊的田面平整工作。通過(guò)激光控制平地作業(yè)，在水流推進(jìn)方向上減小田塊坡面上下起伏的不平整程度，消除局部倒坡或反坡，保持田塊具有適宜的畦面縱坡，提高水流在田間的平暢推進(jìn)速度；在垂直水流運(yùn)動(dòng)方向的田面上，則通過(guò)改善地面平整精度，使之達(dá)到水平的無(wú)坡度狀態(tài)，導(dǎo)致水流橫向擴(kuò)散的田面凸凹障礙點(diǎn)的消除有利于水流推進(jìn)鋒面保持較高的均勻一致性，便于水流快速推進(jìn)到畦尾（圖2）。應(yīng)用水平畦田灌溉技術(shù)，田間灌溉水利用率由平均50%提高到80%，灌溉均勻度由70%左右提高到85%左右；與其他農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)措施配合后，采用常規(guī)機(jī)械進(jìn)行粗平后年使可增產(chǎn)20%，采用激光控制進(jìn)行精平后年使可增產(chǎn)30%；。因此，水平畦田灌溉技術(shù)的節(jié)水增產(chǎn)效益顯著[4]。3．4波涌灌溉波涌灌溉是一種新型的地面灌水方法，它采用間歇供水、大流量的方式向溝（畦）放水，整個(gè)灌水過(guò)程依據(jù)田塊長(zhǎng)度被劃分為幾個(gè)周期，入地水流不是一次性的連續(xù)推進(jìn)到溝（畦）末端，而是分階段的由首端推進(jìn)至末端。這種供水與停水交替發(fā)生的間歇灌水方式可以形成表土致密層，能夠降低土壤的入滲率，同時(shí)先期灌溉濕潤(rùn)的溝（畦）段上田面糙率的減少有利于加快后期灌溉水流的推進(jìn)速度，進(jìn)而提高田間灌溉效率和灌水均勻度[2]。波涌灌溉技術(shù)在灌溉自動(dòng)化程度較高的國(guó)家已得到較為廣泛的應(yīng)用，我國(guó)也已經(jīng)完成了機(jī)理研究、波涌灌設(shè)備國(guó)產(chǎn)化開
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