地下灌溉

地下灌溉

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名词定义

     中文名称:地下灌溉

      英文名称:subirrigation;subsurface irrigation

     定义:使灌溉水从地面以下一定深度处浸润土壤的灌水方法。如渗灌。

      应用学科:生态学(一级学科);农业生态学(二级学科)

基本概述

       subsurface irrigation 灌溉水借土壤毛细管作用自下而上湿润土壤的灌方法。也称渗灌。其优点是灌水质量好,蒸发损失小,占耕地,且不影响机械耕作,灌溉作业还可与其他田作业同时进行。但地下管道造价高,管理检修较困难,表层土壤浸润较差的条件下,对种子出苗不利;在透性强的土壤中渗漏损失大,迄今仍限于小面积使用。

       地下灌溉,就是指利用埋在地下的管道,将灌溉水引至田间作物根系吸水层,主要靠毛细管作用湿润土壤,供植物吸收。地下灌溉分为地下渗灌和地下滴灌。地下灌溉系统一般由输水部分和田间灌水部分组成。输水部分可采用管道或渠道与水源连接。田间灌水部分为埋没于地面以下的渗水管网,灌溉时水沿管壁的孔眼渗出,经土壤渗吸扩散,进入根层。从理论上来说,地下灌溉将灌溉水直接输送到作物根区,蒸发损失小,不破坏土壤结构,是一种最科学的节水灌溉技术。

     这种灌溉方法具有土壤湿润均匀、不破坏土壤结构、无板结层、地面蒸发少、省水、灌溉效率较高、可同时进行其他作业等优点,被认为是最有发展前途的节水灌溉技术。但由于灌溉渗水管网孔口常被堵塞,导致灌水系统失效报废,目前该技术的推广应用仍受到限制。还对环境无破坏,很实惠,不过用起来,不怎么方便。

系统组成

    地下灌溉系统一般由输水部分和田间灌水部分组成。输水部分可采用渠道或管道与水源连接。田间灌水部分为埋设于田面以下的渗水管网,灌溉时水沿管壁的孔眼渗出,经土壤渗吸扩散,进入根层。暗管的渗水强度应和土壤渗吸性能相适应,一般为每米管长每小时渗出水量5~20L,强度过小则灌水慢,过大则增加向深层的渗漏,浪费水量。常用瓦管、砾石混凝土管、塑料管和鼠道(土洞)等作为渗水暗管,其中塑料管容易控制灌水强度,便于埋设施工。灌溉水从管壁的孔眼渗出后,既因土壤毛管吸渗作用向四周扩散,又因重力作用向下流动。在大田作物中,一般要求向下流动而渗漏到根层以下的水量不超过20%,向上扩散的湿润锋线应接近地表,水平方向则要使相邻两管的扩散湿润圈相互搭接(见图)。管道埋深一般采用40~50cm,间距一般控制在100~150cm以内。每条渗水暗管的长度,所用管径大小,供水水头大小等,要根据灌水强度要求和农田坡降而定,以能满足田块首尾渗水均匀为准。 

主要方法

漫灌

  漫灌要挖沟渠,以前用人工,后来用牲畜、拖拉机,后来最先进的用 激光测距的先进机械,取决于 经济和地理条件,例如需要灌溉的地域面积大小,有什么可用的技术,人工费用等。植物在畦和陇沟中排成行或在苗床上生长,水沿着渠道进入农田,顺着陇沟或苗床边沿流入。也可以在田中用硬塑料管或铝管引水,在管上间隔距离开孔灌溉,用 虹吸管连接渠道。

  应用管道可以控制水流量,由于温度、风速、土壤、渗透能力等不同,漫灌容易造成有的地方水多,有的地方水不足的现象,管道可以移动,因此可以控制不产生这种不均的现象。尤其是如果采用自动阀门更可以增加效率。

  但由于漫灌比较浪费水资源,需要较多的劳动力,并且容易造成地下水位抬高,因此使土壤盐碱化,在发达国家已经逐渐被淘汰。但由于只需要少量的资金和技术,在多数发展中国家中仍然被广泛使用。

喷灌

  喷灌是由管道将水送到位于田地中的喷头中喷出,有高压和低压的区别,也可以分为固定式和移动式。固定式喷头安装在固定的地方,有的喷头安装在地表面高度,主要用于需要美观的地方,如 高尔夫球场、 跑马场草地灌溉、公园、墓地等。

  喷头的压力一般不能超过200巴,过高会产生水雾,影响灌溉效益,喷头有可以转动的,转动可以是360度回转也可以是转动一定角度。也有喷枪式。可以在275-900巴的压力下工作,喷射较远,流量达到3-76升/秒。喷枪还可以用于工业防尘。

  如果将喷头和水源用管子连接,使得喷头可以移动,为移动式喷灌,将塑料管卷到一个卷筒上,可以随着喷头移动放出,也可以人工移动喷头。

  喷灌的缺点是由于蒸发也会损失许多水,尤其在有风的天气时,而且不容易均匀地灌溉整个灌溉面积,水存流在叶面上容易造成霉菌的繁殖,如果灌溉水中有化肥的话,在炎热阳光强烈的天气会造成叶面灼伤。[1]

微喷灌

   微喷灌是利用折射、旋转、或辐射式微型喷头将水均匀地喷洒到作物枝叶等区域的灌水形式,隶属于微灌范畴。 微喷灌的工作压力低,流量小,既可以定时定量的增加 土壤水分,又能提高 空气湿度,调节局部 小气候,广泛应用于蔬菜、花卉、果园、药材种植场所,以及 扦插育苗、饲养场所等区域的加湿降温。

相关优势

  暗管渗灌能减少地面蒸发水量,保持土壤疏松状态,改善土壤通气和养分状况,从而提高作物产量,比用明渠在田面灌水,还有节省占地,便于田间作业等优点。但因需要埋设很密的管道,工程造价高,在中国仍处于小面积试用阶段。一些地方实践证明,以灌溉果树等经济作物效益较好。有的地方,通过较密较深的田间沟渠,使灌溉水由沟渠向旁侧和向上方浸润根层土壤,或通过使底层土壤水分饱和再向上润湿根层土壤。因它使灌溉水从地面以下进入根层,也属于地下灌溉。在某些地下水位高又有渍涝威胁的地区,还有排灌两用的地下灌溉系统。灌溉时,通过沟渠和田间暗管,抬高地下水位,利用土壤毛细管作用进行浸润灌溉。多雨时通过暗管和沟渠将田间多余水分排走,并降低田间地下水位。这种系统的暗管埋设深度、间距和管孔透水强度均较大。这种设施在美国东南滨海平原地区已有十余年的运行历史,中国江苏及上海市近年来也在试用。

使用设备

时针式喷灌机

  时针式 喷灌机是一种 移动式喷灌机,喷灌头安装在有轮子支撑的电镀钢管或铝管上,围绕一个中心旋转,从中心 枢轴输送水,整个喷灌机喷灌面积形成一个圆。这种喷灌机械在美国使用的很普遍。

  这种机械喷头可以吊在钢管上,只在植物上面喷撒,有的可以几乎吊到地面上,直接在植物之间的地面上喷洒,因此可以节约由于蒸发损失的水。

  时针式喷灌机的旋转可以由水力推动,也可以由电机推动,目前大多数都使用电机。这种机械灌溉面积是一个圆形,因此在每个圆形之间的空档不能被灌溉利用,只适合在耕地面积充分的地区使用。

平移式喷灌机

  也叫连续直线移动式喷灌机,是一个长管道,每隔一定间隔有一个支架,支架上有轮子,喷头在管子上,整个管道平行移动喷洒,水由管道一头输入,所以喷灌面积可以大到几千公顷。

副的作用

  ● 对地表水源的争夺

  ● 造成地下水位下降

  ● 地面沉降

  ● 在蒸发量大的地区造成土壤盐碱化

  ● 过度灌溉的地区造成 农业废水引起的农药和 化肥污染。

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