1.渠道防滲工程技術
渠道是大多數灌區輸水的主要方式。渠道灌溉的關鍵是防滲。渠道防滲灌溉技術采用混凝土護面、砌築襯砌、塑料薄膜等方法進行防滲處理,以減少水源向田間輸水的損失,提高渠道輸水效率。土渠輸水壹般滲漏損失20% ~ 40%,大大降低了水的利用率。與土渠道相比,渠道防滲可以減少60% ~ 90%的滲漏損失(海生,2003)。渠道防滲技術的關鍵是確定合適的防滲材料和合理的斷面結構。
渠道防滲技術通過降低渠床透水性或建立不透水保護層來減少滲漏,使渠道的水分損失降低到5% ~ 10%。該技術是應用最早、最廣泛的節水技術之壹,是目前大中型灌區理想的灌溉技術。其橫截面形狀有矩形、梯形和U形。使用的材料從砂漿砌築、預制板發展到現澆混凝土。這種灌溉技術的渠道水利用系數可達70% ~ 80%,利用地形的高差,水可以從高處流向低處。但渠道防滲只是減少了輸水過程中的水分損失,要進壹步提高水的利用率,還需要做田間節水工程。
2.低壓管道灌溉工程技術
低壓管道灌溉簡稱管道灌溉。它是用機泵抽取河水,通過塑料或混凝土等管道代替土渠直接輸送到田間溝渠和畦灌農田,再接上最後壹根輸水軟管灌溉農作物,以減少水在運輸過程中的滲漏和蒸發損失。沒有軟管的管道灌溉叫不完全管道系統,軟管灌溉叫完全管道系統。後者比前者節水效果更好,但灌溉更麻煩。低壓管道輸水技術的水利用率可達95%,並且能有效提高輸水速度。低壓管道輸水技術已在我國北方井灌區推廣,但大規模自流灌區仍處於試點階段。
3.噴灌工程技術
噴灌技術是噴水灌溉技術,利用水泵或水源的自然落差加壓,將加壓的水通過管道和噴嘴噴向空中,均勻地散布到田間,灌溉農作物。噴灌技術是大規模機械化解決大田作物節水灌溉的主要形式。在噴灌機械中,平移式(包括中央支撐軸)自動噴灌機械、軟管卷盤式自動噴灌機械和手動移管噴灌機械是世界上使用的三種主要機型。噴灌是壹種機械化、高效、節水的灌溉技術,適用於除水稻、蔬菜、果樹等以外的幾乎所有大田作物。對地形、土壤等條件適應性強,建在凹凸不平、土壤滲透性強的土地上經濟效益最好。與地面灌溉相比,噴灌不僅可以噴灑農藥和化肥,還可以創造和改善田間小氣候,調節空氣、土壤和作物的溫度和濕度,可用於防止作物霜凍和幹熱風。大田作物噴灌壹般可節水30% ~ 50%,增產10% ~ 30%(海生,2003)。噴灌也分固定式、半固定式和移動式,投資最少,但灌溉管理麻煩。壹個地區不宜種植多種作物,不宜采用噴灌。而且噴灌受風和空氣濕度影響大,設計要求高,設備投資大,能耗高。同時,大型設備結構復雜,運行維護技術要求高,必須對運行管理人員進行專門培訓。
4.微灌工程技術
微灌是壹種新型的灌溉技術,包括滴灌、微噴灌、春灌和地下滲灌。是壹項現代化、精準、高效的節水灌溉技術,具有節水、節能、適應性強的特點。灌溉也可用作肥料,灌溉效率可達90%以上(Julie,2002)。微灌已經從果樹、蔬菜等少數經濟作物發展到行播大田作物。
微灌技術是根據植物的需水量,通過管道系統和安裝在最後壹根管道上的滴頭,以很小的流量將植物生長所需的水分和養分均勻準確地直接送到植物根部附近的土壤表面或土層。與地面灌溉和噴灌相比,微灌屬於局部灌溉和精細灌溉,水的有效利用程度最高,比地面灌溉節水50% ~ 60%,增產20% ~ 30%(潘雲明和張永鋒,2005),比噴灌節水65,438+05% ~ 20%。但是微灌的工程投資也高,在國外被稱為昂貴的灌溉技術(楊紹軍,1998),而且這種技術也容易造成管道堵塞。為了支持高投入,微灌壹般只用於水果、蔬菜、花卉等高產值、高收入的經濟作物。嚴格來說,微灌不適合大田糧食作物。
5.地膜灌溉工程技術
覆膜灌溉包括覆膜灌溉和覆膜灌溉。膜上灌溉是在地膜栽培的基礎上,將以前的膜側灌溉改為膜上灌溉,水沿著苗孔和膜側滲透,灌溉農作物。通過調整膜畦頭和膜畦尾滲水孔的數量和大小,可以調整畦頭和畦尾的灌溉量,與傳統的地面灌溉方法相比,可以獲得較高的灌溉均勻度。膜下灌溉是膜下滴灌灌溉,比膜上灌溉節水。地膜覆蓋灌溉操作簡單,易於控制灌溉量,能大大減少土壤深層滲漏和蒸發損失,因此能顯著提高水分利用率。地膜覆蓋灌溉適用於種植地膜的中耕作物。與玉米、棉花常規溝灌相比,可節水60% ~ 80%,增產效果明顯。
6.地面灌溉工程實用技術
小型邊境灌溉。畦灌就是把耕地整平後,用壟把農田分成小塊進行灌溉。小畦灌的灌溉方式是“變長畦為短畦、變寬畦為窄畦、變大畦為小畦”的“三變”畦灌技術。小型畦灌技術的關鍵是確定合理的畦長、畦寬和畦寬流量。自流灌區畦田寬度為23m,抽水灌區為1 ~ 2m。地面坡度為1/400 ~ 1/1000時(侯,2002),單位寬度流量為2 ~ 4.51 m3/s;自流灌區邊界長度為30~50m,最長不超過80m,機井和高揚程灌區邊界長度為30m。壟高0.2~0.3m,底寬0.4m左右,頭壟和路邊壟可適當加寬加厚。
小型灌溉。在北方大部分采用塊灌方式的灌區,塊田壹般采用漫灌和大塊土地串聯灌溉,用塊田代替田間溝渠,浪費了相當數量的灌溉水,不僅影響灌溉質量,還影響農作物產量,導致土壤沼澤化和鹽堿化。近年來,隨著缺水問題的嚴重,廣泛采用“大塊變小塊、寬塊變窄塊、長塊變短塊”的“三變”灌溉技術,稱為小塊灌溉,節水增產效果明顯。壹般小畦灌技術的寬度和長度不宜大於5m,小畦灌技術的面積宜在5m左右,最好小於334m2,最大不宜超過667m2。對於無坡灌溉,小地塊灌溉技術的面積、長度和寬度可大於有坡灌溉。壹般情況下,地塊面積不應超過667m2,長度不應大於60m(侯,2002),寬度應小於10m。
長吐分段灌。將壹條長畦分成若幹條無橫壟的短畦,利用地面縱向輸入溝或塑料薄壁軟管向畦田輸入灌溉水,然後由下而上或由上而下依次灌滿短畦,直至所有短畦灌滿,稱為長畦分段灌溉或灌水。若采用輸水溝渠進行長畦灌溉,同壹輸水溝渠第壹次灌溉時,長畦末端的短畦應自上而下灌溉;第二次灌溉時,應自上而下從長畦首端到每段短畦灌水,排水溝內仍可種植作物。
7.波湧灌溉工程技術
波湧灌溉是地面溝和畦灌方法的重大發展。它是壹種新型的節水地面灌溉技術,按壹定周期向灌溉溝(畦)間歇供水,逐步濕潤土壤,直至水流推進到灌溉溝(畦)。波湧灌溉供水不是連續的,其灌溉水流不是壹次推到灌溉溝(畦)的末端,而是在第壹次供水達到壹定距離後,間歇地、反復地向灌溉溝(畦)多次供應灌溉水的地面灌溉技術。