灌溉排水工程学第四章灌水方法(1)施坰林z主要内容灌水方法分类适用条件基本要¾一、灌水方法分类、适用条件、基本要求与评价指标¾二、地面灌水方法(1-2)喷灌法¾三、喷灌法(3)四微灌法¾四、微灌法(4)z教学要求：了解灌水方法的分类、特点及其适应条件；了解对灌水方法的基本及其适应条件了解对灌水方法的基本要求与评价灌水质量的指标；掌握地面灌水系统、喷、微灌系统的规划与设计。
z教学重点：改进地面灌水技术与喷灌、滴灌系统的规划与设计。
滴灌系统的规划与设计§4-1灌水方法分类41z灌水方法是指灌溉水进入田间或作物根区土壤内转化为土壤水分要素的方法，区土壤内转化为土壤水分要素的方法亦即灌溉水湿润田面或田间土壤的形式。
z灌水技术包括从田间渠道网或管道向灌水地块配水，向灌水沟、畦、格田或灌水设备灌水机械内供水分水与灌水水设备、灌水机械内供水、分水与灌水等技术。
§4-1灌水方法分类z一. 灌水方法分类：z根据灌溉水向田间输送与湿润土壤的方式不同把灌水方法分为四大类：¾1.地面灌水方法；¾2.喷灌灌水方法；¾3.微灌灌水方法；4渗灌灌水方法¾4.渗灌灌水方法。
z 或根据土壤湿润情况分为全部灌溉、局部灌或根据壤润情况分为部灌溉局部灌溉。
z地面灌水方法是使灌溉水通过田间渠沟或管道输入田间，水流呈连续薄水层或或管道输入田间水流呈连续薄水层或细小水流沿田面流动，主要借重力作用兼有毛细管作用下渗湿润土壤的灌水方法，又称重力灌水法。
z地面灌水方法是普遍采用的灌水方法。
全世界现有灌溉面积中约有90％左右的灌溉面积采用地面灌溉。
我国地面灌溉面积占全国总灌溉面积的98％以上。
根据灌溉水向田间输送的形式或湿润土壤的方式不同，传统地面灌水方法可分为畦灌、沟灌、块灌、漫灌、串灌和淹灌畦灌沟灌块灌漫灌串灌和淹灌，除上述几种之外的方法均在《节水灌溉技术》课中讲授。
z喷灌是利用一套专门的设备将灌溉水加压或利用地形高差自压，并通过管道系并通过管道系统输送压力水至喷洒装置(即喷头)喷射到空中分散成细小的水滴，象天然降雨一样降落到地面，随后主要借毛细管力样降落到地面，随后主要借毛细管力和重力作用渗入土壤灌溉作物的灌水方法。
z微灌是通过一套专门设备，将灌溉水加低压或利用地形落差自压、过滤，并通过管道系或利用地形落差自压过滤并通过管道系统输水至末级管道上的特殊灌水器，使水和溶于水中的化肥以较小的流量均匀而又经常地、缓慢地湿润作物根系区附近的土壤表面或地表下土壤。
微灌法主要借毛细管作用，或地表下土壤微灌法主要借作用也有部分重力作用湿润根系区附近局部范围的土体，所以又称局部灌溉。
微灌以细小水的土体所以又称微灌以细小水流由灌水器流出的方式不同，可分为滴灌、微喷灌和涌泉灌等多种类型。
等z渗灌又称浸润灌、地下灌。
它是利用修筑在地下的专门设施(管道或鼠洞等)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灌溉作物的灌水方法。
各种灌水方法都有其优缺点，都有其适应的自然条件如应主要考虑作物其适应的自然条件，如应主要考虑作物壤气候形等以及水源情况、土壤、气候、地形等以及水源情况，社会经济条件和农业生产状况等。
二．对灌水方法的基本要求二对灌水方法的基本要求各种灌水方法都应以节水、省工、增产和取得最大经济效益为总目标合理的和取得最大经济效益为总目标。
合理的灌水方法、灌水技术一般应满足下述基本要求：本要求¾(1)保证实现定额灌水；¾(2)田间水的有效利用率高；¾(3)田间灌水质量高；¾(4)高效低耗，灌水成本低；¾(5)方便与农业技术措施密切配合；简单经济便于推广¾(6)简单、经济，便于推广。
土壤入渗剖面湿润土层¾V s 为灌溉后储存于计划湿润作物根系土壤区内的水量(m 3或mm)；¾V 1为作物有效利用的水量，即作物蒸腾量(m 3或mm)¾3V 2为深层渗漏损失水量(m 或mm)；¾V 3为田间灌水径流损失水量m 3或mm)；¾V 4为蒸发量和水分漂移损失水量(m 3或mm)，对于地面灌水方法V 4主要指棵间蒸发量；¾V 0为灌水量不足区域所欠缺的水量(m 3或mm)；¾V 为输入田间实施灌水的总水量(m 3或mm)。
z1．田间水有效利用率Ea间水有效利用率9田间水有效利用率定义为储存于作物根系土壤区内的水量与实际灌入田间的总水量的比值。
9主要表征对农田灌溉水有效利用的程度，是标志农田灌水质量优劣的一个重要评估指标。
对于地面灌溉一般要求田间水有效利用率Ea≥90%。
Ea ＝V s /V•100％= (V 1十V 4)／V=(V 1十V 4)／(V 1十V 2十V 3十V 4)z2.田间灌溉水储存率E 间灌溉水储存率s ¾田间灌溉水储存率定义为储存于作物根系土层区内的水量与该区所需要的总水量的比值。
E s ＝V s /V n •100％＝(V 十V ／(V 十V 十V ) (14)(140)式中：E s 为田间水储存率(％)；V n 为灌前作物根系土壤区内所需要的总水量(m 3或mm)；V s 为灌溉后储()存于计划湿润作物根系土壤区内的水量(m 3或mm)；其余符号意义同前。
z式中：9E d 为田间灌水均匀度(％)；9ΔZ 为灌水后各测点的实际入渗水量与平均入渗水量离差绝对值的平均值（m 3或）mm ）；9Z (m3d 为灌水后土壤内的平均入渗水量(或mm)；为测点数目9n 为测点数目。
z4．田间灌水质量综合有效利用率z田间灌水质量综合有效利用率定义为有效入渗水量与有效入渗水量、深层渗漏水量、田间灌水径流流失量、土壤蒸发水量田间灌水径流流失量土壤蒸发量和水分漂移损失水量以及灌水不足区域所欠缺水量总和的比值。
域所欠缺水量总和的比值=V+V+V+V+V)z E g V1/(V1 V2 V3 V4 V0)z式中：E g为田间灌水质量综合有效利用率(％)；其余符号意义同前。
其余符号意义同前§4-2地面灌水方法z灌溉水流的推进与入渗过程：地面灌溉是通过灌溉水在田面上的流动与向土壤中下渗同时完成的。
灌溉水由田间渠沟或管道连续进入田块后，迅速沿田面的纵方向推进，并形成个明显的湿润前，并形成一个明显的湿润前锋，水流边向前推进，边向土壤中下渗，即灌溉水流在继续向前推进的同时就即灌溉水流在继续向前推进的同时就伴随有向土壤中的下渗。
z地面灌溉水流运动特性，通常可采用地面灌溉田间试验和理论分析两类方法确定。
地面灌水田间试验z 1．地面灌水田间试验z 根据当地条件，选择具有代表性的作根据当条件选择具有代表性的作物、地块，采用小区或大区对比试验方法，进行实地灌水，以探求作物省水、高产、低成本和高效益的地面畦、沟、淹灌等地面灌水方法及其最优灌水技术要素。
zz地面灌溉水流推进、消退与下渗是一个随时间而变化的复杂过程。
在进行地面随时间而变化的复杂过程在进行地面灌水的田间试验中，应准确测记向田间开始供水的时间和引入流量；准确记录田面水流到达各测点距离的时间，即到达各水流推进长度处的推进时间、相应的水流深度，以及水流由各测点消退的的水流深度以及水流由各测点消退的时间。
一概述．概述z灌溉水流的推进与入渗过程：z影响地面灌溉水流运动的因素很多，而且因素间关系复杂，因此要进行全面田间灌水试素间关系复杂因此要进行全面田间灌水试验，试验工作量非常大，这就有必要采取理论分析方法，计算得出推进曲线和消退曲线论分析方法计算得出推进曲线和消退曲线。
地面灌溉水流在水力学中属渗透底板上z地面灌溉水流在水力学中属于渗透底板上的明渠非恒定流。
描述地面灌溉水流运动的数学理论主要有：①流体动力学理论模型；②零位惯性量模型；③运动波理论模型和④②零位惯性模；③动波模和④水量平衡理论模型。
z 地面灌溉水量平衡原理是，在一定时间内进入田块的水量应当等于在该时间内渗入土壤中的水量与继续沿地面流动的水量之和即地面流动的水量之和，即ll Zdd ∫∫+=t Zdx ydx q 00z 式中：q 为入田块单位宽度的流量(L ／s)；t 为放水历时(s)；y 为停水时刻田面水流推进长度内任一点距首端x 处的地面水深(m)；x 为任意时间的水流推进长度(m)；z 为t 时段内任意一点x 处的入渗水层深度(m)；l ()()为关闭首端进水口后停止供水时的水流推进长度(m)。
z上式为一积分数学式，求解时需事先确定这两个积分项，也就是要事先确定地面水流推进函数和土壤入渗函数，这两个函数一般都数壤数个数般都采用幂函数形式表示，即水流推进函数t9(1)水流推进函数：y＝at b9(2)土壤入渗函数：Z＝Kt n-α式中：t为水流推进时间(min或h)；式中a、b为水流推进函数的系数和指数；t n为灌溉水向土壤中入渗的时间(min或h)；K和α为土壤入渗函数的系数和指数。
上述两个函数均可通过田间试验实测确定。
三地面灌溉三、地面灌溉z1.畦灌(border irrigation)(1)畦灌的特点畦灌是用临时修筑的土梗将灌溉土地分隔成一系列的长方形田块，即灌水畦，又称畦田。
灌溉水从输水垄沟或直接从又称畦田田间毛渠引入畦田后，在畦田田面上形成很薄的水层，沿畦长坡度方向均匀流动，在流动的过程中主要借重力作用，以垂直下渗的方式逐渐湿润土壤的灌水方法。
适用于窄行距密植作物。
方法窄行距密植作物(2)畦田布置及规格）畦田布置¾1）畦田布置。
¾畦田布置应主要依据地形条件，并结合考虑耕作方向，一般认为以南北方向布置为最好，但应保证畦田沿长边方向有置为最好但应保证畦田沿长边方向有一定的坡度。
一般适宜的畦田田面坡度为0.001～0.003，最大可达0.02，但畦田田面坡度过大，容易冲刷土壤而引发水土流失。
¾2）畦田规格。
畦田规格主要指畦田的长度宽度长度、宽度。
z ①畦宽：①畦宽畦宽主要取决于畦田的土壤性质和农业技术要求，以及农业机具的宽度通常畦宽约传统畦灌法度。
通常，畦宽约2～4m ，传统畦灌法的畦宽一般都要求最宽不宜大于3m 。
在水源流量小时或井灌区般畦的宽水源流量小时或井灌区，一般畦田的宽度较小，多为0.8～1.2m 左右。
为了灌水均匀，一般要求畦田田面无横向坡度以免水流集中冲刷畦田田面土壤，以免水流集中，冲刷畦田田面土壤。
z②畦长：畦长应根据畦田纵坡、土壤质地及土壤透水性能、土地平整情况和农地及土壤透水性能土地平整情况和农业技术条件等合理确定。
畦田田面坡度大的畦长宜短，纵坡小的畦长可稍长；透水性强的砂质土壤，畦长宜短；土壤透水性弱的土壤，畦长可以稍长。