第四节　灌溉

农作物所消耗的水量，主要是参与体内营养物质的输送和代谢，然后通过茎叶的蒸腾作用散发到大气中去。此外，作物棵间土面与水面也均有水量蒸发，土层还有水量渗漏。而水是农作物需水量的重要来源。但是，由于降水在时间上和地区上分布的不均匀性，单靠雨水供给农作物水分，就不免会因某段时间无雨而发生旱灾，导致农业减产或失收。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。但也要看到作物对干旱有一定耐受能力，只有久旱不雨超过这种耐受能力时，才会形成旱灾。

灌溉的主要任务是：在旱季雨水稀少时，或在干旱缺水地区，用人工措施向田间补充农作物生长必需的水分。兴建灌溉工程，首先要选择水源，水源主要如下。

（1）蓄洪补枯。即利用水库、湖泊、塘坝等拦蓄雨季水量，供旱季灌溉用。

（2）引取水量较丰的河湖水。流域面积较大的河湖，在旱季还常有较多水量。为此，可修渠引水到缺水地区，甚至可考虑跨流域引水。

（3）汲取地下水。多用于干旱地区地面径流比较枯涸而地下水资源比较丰富的情况，常需打井汲水。

为配合以上水源，需修建相应的工程。主要包括：

1）蓄水工程。如修建水库、塘坝等，或在天然湖泊出口处建闸控制湖水位。蓄水工程常可兼顾防洪或其他兴利需要。

2）自流灌溉引水渠首工程。不论是从水库引水或从河湖引水，一般尽量采用自流灌溉方式，这适用于水源水位高于灌区高程的情况。自流灌溉需筑渠首工程，它分无坝引水式［图2-6（a）］与有坝引水式［图2-6（b）］两种。无坝引水投资较小，但常只能引取河水流量的一小部分。有坝引水则投资较大，但可拦截并引取河水流量的全部或大部。从综合利用水库中引水自流灌溉，也属于有坝引水性质。自流灌溉渠首工程包括：进水闸、沉沙池、消能工等，有时还包括渠首引水隧洞。

3）提水灌溉工程。当水源水位低于灌区高程时，就需提水灌溉。其年运行费用较贵，灌溉成本较高。提水灌溉工程包括：泵站、压力池、分水闸等。山区小灌区常用水轮泵、水锤泵等提水，以天然水能为能源，费用低廉，当从水电站的水库中引水自流灌溉下游低田时，可能使水能损失较大而降低发电效益。此时，也可自水库中引水自流灌溉下游高程较高的田，同时自下游河流中提水灌溉下游低田，两者相结合，常可获较大的综合效益。

4）渠系。指渠首或泵站下游的输水及配水渠道，以及各类渠系建筑物，如节制闸、分水闸、斗门等控制、调节和配水建筑物；涵洞、倒虹吸管等交叉建筑物；泄水闸、退水闸等泄水建筑物。

5）“长藤结瓜”水利系统。在山丘区盘山开渠，将若干水库、塘坝及干支渠等串联起来，形成蓄水、输水、配水相结合的统一体系，称为长藤（指渠道）结瓜（指库、塘等）水利系统。它能扩大水库的集水面积，提高水源利用率，增大蓄水容积，扩大灌溉效益，并有利于实现水资源综合利用。

设计灌溉工程，需要求出灌溉用水量及其随时间的变化，它是根据作物灌溉制度推求出来的。所谓作物灌溉制度，是指某种作物在全生育期内规定的灌水次数、灌水时间、灌水定额和灌溉定额而言。这里，灌水定额是指某一次灌水时每亩田的灌水量（m3/亩），也可以表示为水田某一次灌水的水层深度（mm）。灌溉定额则是指全生育期历次灌水定额之和。灌溉制度要按照作物田间需水量、降雨量、土壤含水量等情况，并根据当地生产经验和试验资料等制定。若是水田，则还要看田间水层深度与土壤渗漏量。各地农业试验站或水利机构常有制定的灌溉制度资料可供查阅，如表2-3和表2-4的例子。由于不同年份气候不同，作物田间需水量与灌溉制度也不同。通常，设计干旱年的田间需水量和灌溉制度是设计灌溉工程的主要依据。

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

某作物某次净灌水量　W净＝mA　　（m3）

毛灌水量W毛＝W净＋ΔW＝W净/η　　（m3）

毛灌水流量Q毛＝W毛/Tt＝mA/Ttη　（m3/s）

式中　m——灌水定额，m3/亩；

　　　A——作物种植面积，亩；

　　　ΔW——渠系及田间灌水损失，m3；

　　　η——灌溉水量利用系数，0＜η＜1；

　　　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（24h），在提水灌溉情况下则小于该数，因为抽水机要间歇运行。决定灌水延续天数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，以减小工程投资。

当某作物各次灌水的毛灌水流量Q毛分别求出后，就可按月、旬列出，并绘成此作物的灌溉流量过程线。全灌区全年各种作物的灌溉流量过程线分别绘出后，按月、按旬予以叠加，就成为全灌区全年的灌溉需水流量过程线（图2-7），根据它可求出全年灌溉用水量。各年灌溉制度不同，需水流量过程线也不同，所以应以设计干旱年的需水流量过程线作为决定渠首设计流量的依据，此外，若需水流量过程线上流量变幅很大，应设法调整灌区各渠段各片的灌水延续时间和轮灌方式，使干渠和渠首设计流量尽可能减小些，以节省工程量和投资。

正确地选择灌水方法是进行合理灌溉、保证作物丰产的重要环节。灌水方法按照向田间输水的方式和湿润土壤的方式分为地面灌溉、地下灌溉、喷灌和滴灌四大类。

地面灌溉是田间的水靠重力作用和毛管作用湿润土壤的灌水方法，此法投资省、技术简单，是我国目前广泛使用的灌水方法，但用水量较大，且易引起地表土壤板结。

地下灌溉是利用埋设在地下的管道，将灌溉水引至田间作物根系吸水层，主要靠毛管吸水作用湿润土壤的灌水方法。此法能使土壤湿润均匀，为作物生长创造良好的环境，还可避免地表土壤板结和节约灌溉用水量，但所需资金及田间工程量较大。

喷灌是要利用专门设备的灌水方法，利用专门设备把有压水流喷射到空中并散成水滴洒落在地面上，像天然降雨那样湿润土壤。喷灌可以灵活掌握喷洒水量，采用较小的灌水定额，得到省水、增产的效果。缺点是投资较高，且需要消耗动力，灌水质量受风力影响较大。

滴灌的灌水方法，是利用低压管道系统，把水或溶有化肥的水溶液，一滴一滴地、缓慢地滴入作物根部土壤，使作物主要根系分布区的土壤含水量经常保持在最优状态。滴灌是一种先进的灌水技术，具有省水（因灌水时只湿润作物根部附近的土壤，可避免输水损失和深层渗漏损失，减少棵间蒸发损失）、省工（不需开渠、平地和打畦作埂等）、省地和省肥等优点，与地面灌溉相比，滴灌能使作物有较大幅度的增产。此法的主要缺点是投资较高，其滴头容易堵塞。滴灌在干旱缺水地区有比较广阔的发展前途。

随着农业节水技术的不断创新与进步，一些新型的灌溉方式也逐渐得到推广，如膜下滴灌技术、低压管道灌溉技术、波涌灌技术、渗灌技术等，根据作物类型、土壤性质及当地气候等因素合理选择这些灌溉技术，能有效降低田间水量损失，提高水资源的利用效率。