第四节 灌溉

由于降水在时间上和地区上的不均匀性，单靠雨水供给农作物水分，不免会因为某段时间无雨而发生旱灾，导致农业减产。因此，用合理的人工灌溉来补充雨水之不足，是保证农业稳产的首要措施。灌溉措施，即按照作物的需要，通过灌溉系统有计划地将水量输送和分配到田间，以补充农田水分的不足。

一、灌溉水源

灌溉水源是指天然资源中可以用于灌溉的水体，有地表水和地下水两种形式，其中地表水是主要形式。

地表水包括河川、湖泊径流及在汇流过程中拦蓄起来的地面径流。地下水一般是指潜水和层间水，前者又称浅层地下水，其补给来源主要是大气降水，由于补给容易、埋藏较浅、便于开采，是灌溉水源之一。灌溉回归水和城市污水用于灌溉，是水源的重复利用。海水和高矿化度地下水经淡化处理后也可用于灌溉，但由于费用昂贵，尚少采用。

开发灌区首先要选择好水源。选择水源时，除考虑水源的位置尽可能靠近灌区和附近具备便于引水的地形条件外，还应对水源的水量、水质以及水位条件进行分析研究，以便制定利用水源的可行方案。

目前，我国农田灌溉总用水量约占全国各经济部门总用水量的80%左右，而我国水资源总量折算成每亩耕地占有水量却又很低，因此，尽力利用各种可利用的水源，减少废弃，提高利用程度，对于灌溉水源的利用来说是十分重要的。首先，要兴建和用好蓄水设施，提高灌溉水源的利用程度。其次，实行区域之间的水量调剂，协调好水资源与土资源的分布不相协调的问题。最后，实行地面水和地下水的联合运用，特别是在北方水量不足的地区，井灌与渠灌相结合两水并用，可大大提高水资源的利用程度。

二、取水方式

灌溉取水方式，随水源类型、水位和水量的状况而定。主要可分为地表取水与地下取水两种。

（一）地表取水

1.无坝引水

灌区附近河流水位、流量均能满足灌溉要求时，即可选择适宜的位置作为取水口修建进水闸引水自流灌溉，形成无坝引水，如图1-4中A点所示。无坝引水渠首一般由进水闸、冲沙闸和导流堤三部分组成。进水闸控制入渠流量，冲沙闸冲走淤积在进水闸前的泥沙，而导流堤一般修建在中小河流中，平时发挥导流引水和防沙作用，枯水期可以截断河流，保证引水。渠首工程各部分的位置应相互协调，以有利于防沙取水为原则。

2.有坝（低坝）引水

当河流水源虽然较丰富，但水位较低时，可在河道上修建壅水建筑物（坝或闸），抬高水位，自流引水灌溉，形成有坝引水的方式，如图1-4中B点所示。有坝引水枢纽主要由拦河坝（闸）、进水闸、冲沙闸及防洪堤等建筑物组成。拦河坝拦截河道，抬高水位，以满足灌溉引水的要求，汛期则在溢流坝顶溢流，宣泄河道洪水。进水闸用以引水灌溉，冲沙闸是多沙河流低坝引水枢纽中不可缺少的组成部分，而为减少拦河坝上游的淹没损失，在洪水期保护上游城镇、交通的安全，可在拦河坝上游沿河修筑防洪堤。

3.抽水取水

当河流水量比较丰富，但灌区位置较高，修建其他引水工程困难或不经济时，可就近采取抽水取水方式。这样，干渠工程量小，但增加了机电设备和年管理费用，如图1-4中C点所示。

4.水库取水

河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时，必须在河流的适当地点修建水库进行径流调节，以解决来水和用水之间的矛盾，并综合利用河流水源。这是河流水源较常见的一种取水方式。采用水库取水，必须修建大坝、溢洪道和进水闸等建筑物，工程较大，且有相应的库区淹没损失，因此，必须认真选择好建库地址。但水库能综合利用河流水资源，这是优于其他取水方式之处。

在实际应用中，往往综合使用多种取水方式，引取多种水源，形成蓄、引、提结合的灌溉系统，如图1-5所示。即使只是水库取水方式，也可对水库泄入河道的发电尾水，在下游适当地点修建壅水坝，将它抬高，引入渠道，以充分利用水库水量及水库与壅水坝间的区间径流。

（二）地下取水

由于不同地区地质、地貌和水文地质条件不同，地下水开采利用的方式和取水建筑物的形式也不相同。根据不同的开采条件，大致可分为垂直取水建筑物、水平取水建筑物和双向取水建筑物三大类。

1.垂直取水建筑物

垂直取水建筑物主要有管井和筒井。管井是在开采利用地下水中应用最广泛的取水建筑物，由于水井结构主要是由一系列井管组成，故称为管井。管井的主要组成部分有井壁管、滤水管、沉淀管。它不仅适用于开采深层承压水，也是开采浅层水的有效形式。筒井是一种大口径的取水建筑物，由于其直径较大（一般为1～2m），形似圆筒而得名，由井台、井筒和进水部分（水筒）三部分组成。井筒具有结构简单、检修容易、能就地取材等优点，但由于井口过大，井不宜过深，因而，筒井多用于开采浅层地下水。

2.水平取水建筑物

水平取水建筑物主要有坎儿井、卧管井、截潜流工程。坎儿井主要分布在我国新疆地区山前洪积冲积扇下部和冲积平原的耕地上。高山融雪水通过洪积冲积扇上部的漂砾卵石地带时，大量渗漏变为潜流。当地人民采取开挖廊道的形式，引取地下水。当地称这种引水廊道为坎儿井，如图1-6所示。卧管井即埋设在地下水较低水位以下的水平集水管道。集水管道与提水竖井相通，地下水渗入水平集水管，流到竖井，可用水泵提取灌溉。截潜流工程也称地下拦河坝。在山麓地区，有许多中小河流，由于沙砾、卵石的长期沉积，河床渗漏严重，大部分水量经地下沙石层潜伏流走，在这些河床中筑地下坝（截水墙），拦截地下潜流，即为截潜流工程，如图1-7所示。

3.双向取水建筑物

为了增加地下水的出水量，有时采用水平和垂直两个方向相结合的取水形式，称为双向取水建筑物。

三、灌水方法

灌水方法是灌溉水进入田间并湿润根区土壤的方法与方式。其目的在于将集中的灌溉水流转化为分散的土壤水分，以满足作物对水、肥、气的需要。对灌水方法的要求是多方面的，先进而合理的灌水方法应满足以下几方面的要求：①灌水均匀；②灌溉水的利用率高；③少破坏或者不破坏土壤团粒结构，灌水后能使土壤保持疏松状态；④便于和其他农业措施相结合，要有利于中耕、收获等农业操作，对田间交通的影响少；⑤应有较高的农业生产率；⑥对地形的适应性强；⑦基本建设与管理费用低；⑧田间占地少，有利于提高土地利用率使得有更多的土地用于作物的栽培。

灌水方法一般按照是否全面湿润整个农田和按照水输送到田间的方式以及湿润土壤的方式来分类，常见的灌水方法可分为全面灌溉与局部灌溉两大类。

（一）全面灌溉

灌溉时湿润整个农田根系活动层内的土壤，传统的常规灌水方法都属于这一类，比较适合于密集作物，主要有地面灌溉和喷灌两类。

1.地面灌溉

水是从地表面进入田间并借重力和毛细管作用浸润土壤，所以也称重力灌水法。按其湿润土壤方式的不同又可分为畦灌、沟灌、淹灌和漫灌。

（1）畦灌。畦灌是用田埂将灌溉土地分隔成一系列小畦，灌水时，将水引入畦田后，在畦田上形成很薄的水层，沿畦长方向流动，在流动过程中主要借重力作用逐渐湿润土壤。

（2）沟灌。沟灌是在作物行间开挖灌水沟，水从输水沟进入灌水沟后，在流动过程中主要借毛细管作用湿润土壤。

（3）淹灌。淹灌是用田埂将灌溉土地划分成许多格田，灌水时，使格田内保持一定深度的水层，借重力作用逐渐湿润土壤，主要适用于水稻。

（4）漫灌。漫灌是在田间不做任何沟埂，灌水时任其在地面漫流，借重力渗入土壤，是一种比较粗放的灌水方法。

2.喷灌

喷灌是利用专门设备将有压水送到灌溉地段，并喷射到空中散成细小的水滴，像天然降雨一样进行灌溉。其突出优点是对地形的适应性强，机械化程度高，灌水均匀，灌溉水利用系数高，尤其是适合于透水性强的土壤，并可调节空气的湿度和温度。但基建投资较高，而且受风的影响大。

（二）局部灌溉

这类灌溉方法的特点是灌溉时只湿润作物周围的土壤，远离作物的行间或棵间的土壤仍保持干燥。主要包括渗灌、滴灌、微喷灌、漏灌和膜上灌。

（1）渗灌。渗灌是利用修筑在地下的专门设施（地下管道系统）将灌溉水引入田间耕作层借毛细管作用自下而上湿润土壤，所以又称地下灌溉。

（2）滴灌。滴灌是由地下灌溉发展而来的，是利用一套塑料管道系统将水直接输送到作物的根部，水由每个滴头直接滴在根部上的地表，然后渗入土壤并浸润作物根系最发达的区域。

（3）微喷灌。微喷灌是用很小的喷头（微喷头）将水喷洒在土壤表面。

（4）涌灌。涌灌又称涌泉灌溉，是通过置于作物根部附近的开口的小管向上涌出的小水流或小涌泉将水灌到土壤表面。

（5）膜上灌。膜上灌是近几年我国新疆试验研究的灌水方法，是让灌溉水在地膜表面的凹形沟内借助重力流动，并从膜上的出苗孔流入土壤进行灌溉。

上述灌水方法各有其优缺点，都有其一定的适用范围，在选择时主要应考虑到作物、地形、土壤和水源等条件。

四、灌溉制度及灌溉水用量

农作物的灌溉制度是指作物播种前（或水稻插秧前）及全生育期内的灌水次数、每次灌水的日期和灌水定额以及灌溉定额。灌水定额是指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和，叫灌溉定额。

灌溉用水量是指灌溉土地需从水源取用的水量而言，是根据灌溉面积、作物种植情况、土壤、水文地质和气象条件等因素而定。灌溉用水量的大小直接影响灌溉工程的规模。当已知灌区全年各种农作物的灌溉制度、品种搭配、种植面积后，就可分别算出各种作物的灌溉用水量。即某作物某次净灌溉用水量为

毛灌溉用水量为

毛灌水流量为

式中 m——该作物某次灌水的灌水定额，m³/亩；

A——该作物的灌溉面积，亩；

ΔW——渠系及田间灌水损失，m³；

η——灌溉水量利用系数，恒小于1.0；

T，t——该次灌水天数和每天灌水秒数。

每天灌水时间t在自流灌溉情况下可采用86400s（即24h），在提水灌溉情况下则小于该数，因为抽水机要间歇运行。决定灌水天数T时，应考虑使干渠流量比较均衡，全灌区统一调度分片轮灌，以减少工程投资。

五、灌溉用水管理

灌溉用水管理的主要任务是实行计划用水。计划用水是有计划地进行蓄水、取水（包括水库供水、引水和提水等）和配水。实行计划用水需要在用水之前，根据作物高产对水分的要求，并考虑水源情况、工程条件以及农业生产的安排等，编制好用水计划。在用水时，视当时的具体情况，特别是当时的气象条件，修改和执行用水计划，进行具体的蓄水、取水和配水工作。

用水计划是灌区（干渠）从水源取水并向各用水单位或各渠道配水的计划，包括水源取水计划和配水计划两部分。

编制水源取水计划首先要进行河流水源情况的分析和预测。渠首可能引取的水量取决于河流水源情况及工程条件。因此，应首先分析灌溉水源。在无坝引水和抽水灌区，需分析和预测水源水位和流量；在低坝引水灌区，一般只分析和预测水源流量；对含沙量较大的水源，还要进行含沙量分析和预测。通过分析和预测，确定渠首可能引取的水量和灌区灌溉需要的水量后，将两者进行平衡分析，最后可确定计划取引水量的过程。编制配水计划，是在全灌区的灌溉面积、取水时间、取水水量和流量已经确定的条件下，拟订每次灌水向配水点分配的水量、配水方式、配水流量（续灌时）或是配水顺序及时间（轮灌时）。

编制用水计划，只是实行计划用水的第一步，更重要的是贯彻、执行用水计划。其中最主要的是要建立和健全各级专业和群众性的管理组织以及渠系工程配套。此外，还要在放水前做好一系列准备工作，如加强节约用水的思想教育，建立各种用水制度，做好渠道和建筑物的检查、整修工作等。