科學灌溉

科學灌溉體現了灌溉的科學性，使現有的節水灌溉更加科學化，通過合理的灌溉計算，制定合適的灌溉制度，並通過行之有效的管理體系進行維護，使灌溉目的達到最最佳化，使產值與用水量的比值達到最高點。 但科學灌溉強調的是灌溉的科學性，在節水的基礎上增加嚴格的科學依據，主要包含以下幾個方面：（1）灌溉制度的科學性；（2）設計方案的科學性；（3）運行管理的科學性。

基本介紹

• 中文名：科學灌溉
• 科學依據1：灌溉制度的科學性
• 科學依據2：設計方案的科學性
• 科學依據3：運行管理的科學性

概述

灌溉制度的科學性

農作物的灌溉制度是指作物播種前（或水稻栽秧前）及全生育期內的灌水次數、每次的灌水日期和灌水定額。灌水定額是指一次灌水單位灌溉面積上的灌水量，各次灌水定額之和，叫灌溉定額。灌水定額和灌溉定額常以m3 /畝或mm表示，它是灌區規劃及管理的重要依據。充分灌溉條件下的灌溉制度，是指灌溉供水能夠充分滿足作物各生育階段的需水量要求而設計制定的灌溉制度。

對於新型節水灌溉而言，灌溉制度體主要體現在：灌水定額、灌水周期、一次灌水延續時間等內容。

設計灌水定額

以下式進行計算：　m=0.1γ*H*P*(θmax-θmin)*η

式中：m——設計灌水定額（mm）；

γ——土壤容重（g/m³ ）；

P——土壤濕潤比；

H——計畫濕潤層深度(cm)；

θmax，θmin—— 土壤適宜含水率上、下限；

η——灌溉水利用係數。

設計灌水周期

表示的是灌溉的間隔時間，通常按照下式進行計算： T=m/ Ea

式中： Ea——作物耗水強度（mm）。

一次灌水延續時間

指的是每次灌溉持續的時間： t=m*a*b/q　;

式中：t ——每次灌水時間（H）；a——噴頭行距（m）；（b）——噴頭間距（m）；q ——灌水器出水量（L/H）。

採用測定土壤水分的儀器，可以更加科學地確定灌水延續時間。目前在工程上常用的儀器有電子土壤水分測試儀和張力計。

設計方案的科學性

設計方案的科學性主要體現在灌區規劃的合理性、管道選擇的科學性、安裝工程的嚴格性等方面。

灌區規劃的合理性

灌溉系統的工作制度通常分為續灌和輪灌。續灌是對系統內的全部管道同時供水，即整個灌溉系統作為一個輪灌區同時灌水。其優點是灌水及時，運行時間短，便於其他管理操作的安排；缺點是乾管流量大，工程投資高，設備利用率低，控制面積小。對於絕大多數灌溉系統，為減少工程投資，提高設備利用率，擴大灌溉面積，一般均採用輪灌的工作制度，即將支管劃分為若干組，每組包括一個或多個閥門，灌水時通過乾管向各組輪流供水。

輪灌組劃分的原則

1）輪灌組的數目應滿足作物需水要求，同時使控制灌溉面積與水源的可供水量相協調；

2）對於手動、水泵供水且首部無衡壓裝置的系統，每個輪灌組的總流量儘可能一致或相近，以使水泵運行穩定，提高動力機和水泵的效率，降低能耗；

3） 同一輪灌組中，選用一種型號或性能相似的噴頭，同時種植的草坪品種一致或對灌水的要求相近；

4） 為便於運行操作和管理，通常一個輪灌組所控制的範圍最好連片集中。但自動灌溉控制系統不受此限制，而往往將同一輪灌組中的閥門分散布置，以最大限度地分散乾管中的流量，減小管徑，降低造價。

管道選擇的科學性

管道的選擇主要依據管道的過流量和管道的水力損失。管道水力計算包括計算管道水頭損失和校核管道的實際工作壓力。管道水頭損失計算首先應該確定管道的流量，再根據系統的運行情況確定管道級別、管道的水力類型以及管道上出水口的出流形勢，從而正確的進行水頭損失計算。管道水力計算的另外一個重點是計算各級管道的工作壓力大小、管路上的壓力分布情況以及管道中的水力瞬變，用於校核管道壓力和流量是否有關標準和規範的要求，是否滿足系統運行安全的要求。

安裝工程的嚴格性

系統施工安裝的總的要求，應嚴格按設計進行。必須修改時應先爭得設計單位的同意並經主管部門批准。涉及到有關建築物的施工，應符合現行規範的要求，如《給排水建築物施工及驗收規範》、《地下防水工程施工及驗收規範》等。

維護管理的科學性

在完成了科學的設計方案和嚴格的施工安裝工作後，管理維護也是一項非常關鍵的工作，通過制定合理有效地管理制度，並嚴格地執行，也是科學灌溉系統運行必不可少的環節。主要體現在以下幾個方面：（1）建立專人專管制度；選擇懂技術的人員負責；（2）準確掌握系統的工作時間；（3）系統定期維護保養。

科學灌溉的優勢

節水

採用噴、滴灌等設施進行灌溉，可以很好地避免產生地面徑流和深層滲漏損失，使水的利用率大為提高。

噴灌：是將灌溉水加壓，通過管道，由噴嘴將水噴灑到灌溉土地上的一種灌溉方式。噴灌是目前大田作物較理想的灌溉方式，與地面輸水灌溉相比，噴灌能節水50%—60%。

微灌：有微噴灌、滴灌、滲灌、微灌等形式，是將灌溉水加壓、過濾，經各級管道和灌水器灌水於作物根系附近，屬於局部灌溉，只濕潤部分土壤。微灌與地面灌溉和噴灌相比，可節水80%—85%。微灌與施肥結合，利用施肥器將可溶性的肥料隨水施入作物根區，及時補充作物所需要水分和養分，增產效果好，微灌套用於大棚栽培和高產高效經濟作物上。

節約耕地

以往傳統的灌溉方法是水通過乾渠、支渠、斗渠，毛渠五級渠道輸送到田間的，而在田間還要挖大量的埂、畦、溝渠，這樣真正有效的種植面積只有70～80%，而採用噴灌、微灌等，可以將田埂、溝渠等取消，可以增加種植面積15－20%，大大地提高了土地利用率。

改善農田小氣候

農田小氣候指農田中作物層里形成的特殊氣候，是農田貼地氣層與土層同作物群體間的生物過程和物理過程相互作用所形成的一種局部氣候。由土壤溫度和濕度、田間空氣溫度和濕度、貼地層與作物層中的輻射和光照、風速和二氧化碳濃度等要素組成。

農田小氣候對農作物的生長、發育和產量以及病蟲害都有很大影響。由於各種農作物的群體結構不同，株間的光能分布、空氣溫濕度、風速和土壤溫濕度的特徵均與裸露地上有顯著差異。不同農作物，不同植株密度、株距、行距、行向，不同生育期和葉面積大小等都能形成特定的小氣候。農田小氣候既具有其固有的自然特徵，又還是一種人工小氣候，人類可以通過農業技術措施在一定程度上改變農田小氣候。

噴灌、微灌等新形科學灌溉模式，可以很好地改善農田上部和下部環境，有效地防止了傳統漫灌帶來的土壤板結問題，有利於提高土壤墒情、加速灌溉水的滲透速率和提高肥料的有效利用率，使土壤固、液、氣三相結構維持在較好的狀態。

近幾年來，自動控制的灌溉系統越來越多的套用到灌溉系統中，通過各種感測器測量農田小氣候的各個參數，在經過中央處理系統的分析，將灌溉、施肥等工作合理的進行安排管理，使農業生產效率達到了一個新的高度。

實現水肥一體化、減少環境污染

我國農村傳統的灌溉為大水漫灌，施肥方法主要是經驗施肥，沒有充分考慮到土壤本身養分養況和農作物生長所需養分，往往大部分肥料隨著大水而流失，造成了投入高，產量低，農產品品質下降，效益下降。更為嚴重的是，長期的大水漫灌及施肥造成了土壤結構被破壞，土地板結，環境污染，嚴重阻礙了農業的可持續發展。據有關資料顯示，我國耕地面積不到世界的1/10，但氮肥和磷肥用量卻分別為世界總用量的30%和26%，在單產相近的情況下，氮、磷肥用量分別高出世界平均水平2.05倍和1.86倍；農業污染量已占全國總污染量的1/3～1/2。造成農田污染的主要原因有化肥、農藥、農膜等的污染，這些污染不僅影響農產品的生產環境，同時也造成農業資源的極大浪費。科學有效地開發、保護、利用農業資源是21世紀農業實現可持續發展的重要保證。

新型科學灌溉模式利用施肥裝置（比例注肥泵、壓差式施肥罐、文丘里施肥器等）將肥料和水直接送到緊靠植物根部的地方，以使蒸發和滲漏水量減到最小，且肥料得到了最大的利用，減少環境污染，以下以比例注肥泵為例進行說明。

比例注肥泵直接安裝在灌溉管線上，由管路中水流的動能驅動比例加藥泵工作。其唯一的動力就是水壓。在帶壓的水流的驅動下，按比例定量將農藥劑吸入，然後再與作為動力的水混合。在水壓作用下，充分混合的水及藥劑隨後被輸送到下游。吸入（投加）的藥劑始終同進入比例加藥泵水的體積直接成比例，而同管路中水壓及水量的變化無關，從而實現直接流量比例混合及投加。“比例性”是保持恆定的精確劑量的關鍵，無論流進管線的水流量和壓力如何變化，注入的溶液劑量總是與流進水管的水量成正比，可以根據農作物對藥劑量的需要在外部調節比例，靈活方便，注肥比例也十分精確。

減少工作量，降低維護成本

採用傳統的地面溝灌、畦灌、自流漫灌，要大搞平整土地，這就加大了農田水利基本建設的工作量。採用噴灌、滴灌等科學灌溉後，土地基本不需平整，種地實現了"三無"，即無渠、無溝、無埂，大大減輕了水利建設的工作量，且可以運用自動控技術，實現在室內控制大田中農作物的種植，有力促進了農業向機械化、產業化、現代化方向的發展。

科學灌溉解決的四大需求

隨著城市建設、園林綠化的發展和公民環境意識的提高，大面積的觀賞草坪、休閒綠地和城市道路綠化在城市中也逐漸興起，與此同時綠化用水和城鎮居民生活用水之間的矛盾日益突出，因此，積極推廣科學的、高效的用水方式———園林噴灌勢在必行。

科學高效的灌水不僅體現在灌水器(噴頭、微噴頭等)安裝選型的合理性上，更重要的是如何實現精確且操作簡單的自動控制。然而，實現這個目標並不簡單，它涉及到目前園林灌溉系統需要解決的4大需求：滿足不同種類的園林植物需水量、滿足節水節能、滿足節省人力管理成本以及滿足綠地景觀形成等四方面需求。<BR>　<STRONG>

滿足不同植物的要求

園林景觀由多種類型的植物配植而成，如草坪、花卉、灌木、喬木等。園林灌溉不僅要滿足均勻的灌水，更重要的是還要滿足不同類型植物對灌水方式、灌水濕潤深度以及灌水周期的不同需求。<BR>　對於維護水平較高的草坪基本上需要每天進行灌溉，濕潤深度有十幾厘米就足夠，為了養護出一塊色澤均勻的優質草坪，灌溉系統噴灑應具有良好的均勻性。對於花卉來說，要求水滴霧化程度高，而且在不同生長季節也有著不同的管理措施。灌木和喬木的灌水方式有相似之處，比如不能進行葉面的噴灑，而應將水儘量直接灌到植物根系附近，但喬木有明顯主幹，灌木則多為叢生類型，在灌水設備選擇上又各不相同。這樣看來，對於一塊喬、灌、草混生的綠地，如何進行灌水就是非常複雜的一個問題，需要灌溉設計者分別對待，採取不同方案。

滿足節水節能的要求

園林灌溉通過提高水的有效利用率、減少無效灌水實現節水節能。園林灌溉節水一方面體現在灌水器灌水的準確性上，做到不“過噴”和不“漏噴”；另一方面是灌水時間的準確控制，在這裡不光是要做到根據植物需水量精準控制灌水時間，更重要的是能否根據灌水當天的天氣情況準確地調整灌水時間，真正做到植物需要多少水就灌多少水

節省管理成本的要求

隨著近幾年來人員工資待遇的提高，綠化養護成本越來越高，灌溉的管理成本同樣遇到這樣的問題。工人工資上漲，灌水人員的職業素質和責任心參差不齊，這些都驅使灌溉管理逐漸向自動化發展，儘量少用人工。現在的灌溉系統自動化管理系統功能強大，對於系統操作者來說，越來越簡單方便，甚至是可以做到無人化管理，大大節省了人力和管理環節。當然，無人化管理在未來仍存在大量可提升的空間。

滿足一定的景觀要求

我們經常能看到這些畫面：綠地中間有工人手裡拿著皮管子給各種植物澆水；在擁堵的道路上，綠化工人開著灑水車為路旁的植物灑水；一塊漂亮的綠地中間突兀地豎起一根根安裝著搖臂噴頭的桿子。坦誠地說，這些景象並不美觀。

現在有了解決的辦法，地埋噴頭得到了社會的廣泛認可，管道和噴頭都埋藏於地下，噴灑時噴頭自動彈出，噴灑完成後縮回地面，完全不會影響到綠地的景觀。而且地埋噴頭有多種多樣的噴灑水型，均勻、輕薄的水霧在陽光的照射下呈現出七彩光芒，又有誰能說大面積噴灑不是一種美麗的景觀呢？此外，安裝地埋噴頭的綠地非常方便日常的剪草作業，並且由於整個系統埋藏於地下，也不容易遭到自然或人為的破壞，使用壽命會被延長。