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节水灌溉技术
作者:lsnj110admin  2004-07-02
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  一、渠道防渗技术


  1、什么是渠道防渗技术


  渠道防渗技术是为了减少渠床土壤透水性或建立不易透水的防护层而采取的一种技术措施,是减少输水损失、控制地下水位,提高渠道水利用系数的工程措施。目前防渗衬砌的材料主要有灰土、砌石、水泥土、沥青混凝土、混凝土、复合土工膜料等,其中混凝土材料占有很大的比重。根据国内外的实测结果,—般渠灌区的干、支、斗、农渠采用粘土夯实能减少渗漏损失量45%左右,采用浆砌石防渗渠道较土渠减少渗漏损失50%—60%,采用混凝土衬砌能减少渗漏损失量70%—75%,采用塑料薄膜衬砌能减少渗漏损失量80%左右。


  2、减少渠道渗漏主要有哪些措施?


  (1)工程技术措施:包括①改变渠床土壤渗透性能的措施,如压实法、淤填法、化学生物法等。②在渠床表面修筑防渗层的措施,如采用粘土、三合土、砌石、混凝土衬砌、沥青混凝土衬砌,用作渠道防护面防渗,以及塑料薄膜防护等。


  (2)管理措施。主要包括:①加强工程管理,改建不合理的渠系布局,搞好田间工程配套,加强渠道及其建筑物的维修和养护,保持渠道水流畅通。②实行计划用水,合理凋配水量和组织轮灌,改进灌水方法,提高灌水技术。


  3、对防渗工程技术措施的基本要求是什么?


  防渗效果好,一般减少渗漏值不应小于50%—80%。②因地制宜,就地取材,施工简便,造价低廉。③寿命长,具有足够的强度和耐久性。④提高渠道的输水能力和抗冲能力,减少渠道的断面尺寸。⑤便于管理养护,维修费用低。


  4、怎样选择效果好,造价低的防渗技术?


  ①根据渗漏程度、确定衬砌渠段。在修建防渗工程前,应对渠道沿线的土壤质地情况,渠道渗漏程度,进行具体分析或测定,然后确定该衬砌的渠段。对于哪些渗漏不甚严重,衬砌意义不大的渠段,可以暂不衬砌。


  ②因地制宜,择优选定衬砌方案。在确定衬砌渠段的基础上,根据衬砌工程的要求,当地来料情况和可能采用的几种防渗措施,进行多方案的经济分析和技术论证,择优选用能最大限度地节约材料和人工,并能取得较好防渗效果的衬砌方案。例如在含膨胀性粘土蒙托岩地区,采用埋设塑料膜类的柔性衬砌,显然要比用混凝土类的刚性衬砌经济;对于傍山渠道,采用混凝土类的刚性衬砌,由于其允许流速大,渠道曲率半径小而显现其优越性。在土地十分珍贵的地方,则可考虑选用造价较高的地下输水管等。


  5、化学生物防渗技术有哪几种?


  化学生物法防渗是利用胶休溶液渗入土壤在一定深度范围内改变土层的渗透性能,使土层表面自身形成不易透水的防渗层。目前采用的主要有钠化法(即食盐处理法)。砂化法和生物化学法,由于这些材料缺少,造价又高,因此在生产实践中应用不多。


  (1)钠化法(即食盐处理法或土壤的盐泥灌浆护面法)。此法适用于碳酸盐含量低的粘性土壤,砂性土壤不宜采用。采用此法防渗可减少渗漏40%—60%,且对渠道杂草生长有良好的抑制作用。在食盐中加入百分比不大的碱性盐类外加剂:(如NaOH1,,Na3CO3)防渗效果将更好。采用此法技术简单,每平方米渠道需用食盐3—5公斤,防渗效果3—5年。具体做法有:①表面式。将食盐液化为浓度不小于15%的盐溶液,用喷洒器喷入预先干燥3—5厘米深的渠道过水断面上,土壤吸收后即能形成表面式的碱化层。喷洒顺序先边坡(从上部开始),后渠底。②埋藏式。先在需要处现的渠床上,铲除10—20厘米厚的表上层,然后用与表面式相同的方法处理露出的土面,最后把铲掉的土覆盖其表面并压实。


  (2)生物化学法,对于重粘土、粘土,包括酸性土以及粘性土壤连续工作的渠道都适用。具体做法是:将事先切碎的树叶、草、稻草、麦秸等,铺在渠底和边坡上,厚度5—7厘米,再在其上盖土10—15厘米并压实,渠道放水后,压于渠床土下的植物层,被水饱和后,在一定温度下(5℃以上),即可发生生物化学还原(除氧)、分解(堵塞)过程,使土壤逐渐变成有粘性的没有结构的胶状不透水层,从而降低了土壤的透水性,一般减少渗漏50%—90%。


  6、如何对防渗渠道进行管理养护?


  (1)土料渠道的管理养护。要在严寒到来之前,提早放空渠道,使防渗保护层的含水量在冰冻之前降到最低限度。并做到勤清淤,除草,勤维修,使防渗层和保护面经常处于完整状态。解冻后,春季放水前,要对渠道进行检查,发现洞穴、裂缝立即修补处理并夯实。


  (2)砌石渠道的管理养护。砌石渠道头一年放水运用时,流量应由小到大,逐渐增加,流量最大不宜超过设计流量的70%,经过一段时间后达到正常。干砌石渠道的检修,除了灌前和灌后进行正常的检修外,在输水期间,也应根据渠道运用情况,进行必要的停水检修。对于易冲坏的部分如弯道的外侧填方段、陡坡段和工程质量较差的渠段,要特别加强管理,对险工段要派专人驻守。


  (3)混凝土衬砌渠道的管理养护。在投入使用前,应先放小水后放大水,逐段进行泡水试渠,发现问题及时处理。以后每次放水前后都要认真检查一次,如混凝土有否剥落、裂缝和破坏,伸缩缝是否完好,缝下有无淘刷,基础有无沉陷、冻胀和洞穴隐患,渠槽内有无堆积物及冲淤等现象。放水期间还应检查水流是否平顺均匀,有无壅水现象,填方外坡有无渗水浸湿,发现严重损坏或险工,应及时查找原因,组织人力进行修补,每年停水期间,要进行全面的检查和整修。


  (4)塑膜类衬砌渠道的管理养护。塑膜衬砌渠道输水期间要经常检查维修,停水后要进行全面检查维修,特别是在冬季输水后春季行水前,因冻融而疏松的保护层,应普遍夯实一次。放水时流速不要过大,停水时水位降落不宜过猛,降雨时要防止雨水或地表水入渠以免冲毁保护层,要经常清除杂草和淤积物,使水流畅通无阻。


  低压管道输水灌溉技术


  1、低压管道输水灌溉系统由哪些部分组成?


  低压管道输水灌溉系统由以下几部分组成。


  水源  可以利用井、泉、河渠、沟塘等水源,除有自然落差可实行自压管道输水外,一般需水泵和动力机提水加压。


  榆水系统   由一级、二级或多级管道和管件(三通、弯头等)连接而成的输水管网。


  给配水装置  山地下输水管道伸出地面,向田间沟、畦配水的给水装置及配水管道,直接向田间临时毛沟或土垅沟配水的称出水口;可以连接地面移动管道或多孔闸管的称给水栓。


  安全保护装置   为了防止管道系统由于突然断电停机或其它事故产生的水锤破坏,在管道系统的首部或适当位置,安装的凋压、限压及进排气阀等装置。


  田间灌水设施   一般指与给水栓连接的地面移动软管和地面移动多孔闸管。


  2、低压管道输水灌溉系统有哪几种形式?


  移动式  只有机泵和地面可移动的配水软管(俗称小白龙),水泵抽水直接进入小白龙灌溉农田,设备投资低,但移动软管容易老化损坏,操作管理不便。


  固定式   地下输水管道固定,地面配水管道季节性固定,操作管理方便,但投资大,我国尚很少采用。


  半固定式   输水管道地埋固定,地面配水管道可在多个给水栓间轮换移动使用,投资较少,但操作管理费工,移动管道容易破损。


  管渠结合式   输水管道固定埋于地下,配水部分仍为田间土渠。这种方式一次性投资少,但土渠仍有大量渗漏损失。


  3、管灌系统在运行管理中应注意哪些事项?


  ①专人管理。根据工程规模的大小和生产体制,配亩专管人员,或建立必要的管理组织,实行管理责任制。


  ②制定管理制度。民主制定包括运行管理、用水管理、水费征收办法、没备维修保养等规章制度,并严格执行。


  ③做好设备的维修养护。机井应设井台、井盖或井房,防止污染、淤塞和破坏;定期检查维修机泵,保证正常运行;经常检查管道、给水栓、安全装置及其它工程,发现漏水、损坏现象,应及时修理。


  ④正确操作。为防止压力瞬时骤增,破坏管道,水泵开机前应首先打开出水口,变换出水口应先开后关,严禁突然开启或突然关闭阀门和出水口,灌溉完毕应先停机后关出水口。


  喷灌技术


  1、什么叫喷灌?


  喷灌是喷洒灌溉的简称,它是利用专门的设备将水加压(用泵或利用水源的自然落差)后,经管道输送至灌溉地段,并由喷头将水射出(流量q≥250L/H)在空中散成细小水滴,均匀地散布在田间进行灌溉。喷灌和地面灌水方法相比,它具有节约用水、节约劳力、少占耕地、提高产量、对地形和土质的适应性强、能保持水土等优点。因此,它被广泛用于灌溉蔬菜和园林草地及各种农作物,由于喷灌的经济效益显著,在世界上已得到广泛应用。但喷灌也有一定的局限性,如受风的影响大,在风大时不易喷洒均匀,以及比一般地面灌水技术投资要高。


  2、喷灌为什么能节水增产?


  喷灌可以根据作物需水的要求,适时适量地灌水,一般不产生深层渗漏和地面径流。喷灌后地面湿润比较均匀,均匀度可达0.8—0.9,而且喷灌常用管道输水,输水损失很小,灌溉水利用系数可达0.72—0.93,比明渠输水的地面灌溉省水30%—50%,在透水性强、保水能力差的土地,如沙质土,省水可达70%以上。由于喷灌可以采用较小的灌水定额进行浅浇勤灌;因此能严格控制土壤水分保持肥力,保护土壤表层的团粒结构,促进作物根系在浅层发育,充分利用土壤表层肥分。喷灌还可以凋节田间小气候,增加近地表层空气湿度在天热季节起到凉爽作用,而且能冲掉作物茎叶上的尘土,有利于作物的呼吸和光合作用。因此有明显的整产效果。多年大面积应用表明,与地面灌溉相比,喷灌粮食作物增产10%—30%;喷灌经济作物增产20%—30%,喷灌果树增产15%—20%,喷灌蔬菜增产1—2倍。


  3、喷灌有哪些主要技术要求?


  喷灌强度   是指单位时间内喷洒在灌溉土地上的水深,常以毫米/分钟或毫米/小时为单位来表示。一般要求喷灌强度在一定面积上的平均值与土壤透水性能相适应,并使喷灌强度小于土壤的入渗速度,这样喷洒到土壤表面的水才能及时地渗人土壤中,不会在地表产生积水和产生径流。


  喷灌均匀度   是喷灌面积上水量分布的均匀程度,常用喷灌均匀系数Cu表示。它与喷头结构、工作压力、喷头组合形式、喷头转速的均匀性、竖管的倾斜度、地面坡度和风速风向等因素有关。因此要提高喷灌均匀度,除了选用性能优良的喷灌设备外,必须正确掌握使用喷灌技术,一般要求喷灌均匀度系数Cu不低于80%。


  水滴打击强度  是指单位喷灌面积内喷头喷洒的水滴对土壤或作物的打击力。它与喷头喷洒出来的水滴质量、降落速度和密度有关,常以水滴直径的大小或雾化指标来表示。一般要求喷头喷洒最远处水滴平均直径为1—3毫米。雾化指标与喷头工作压力和主喷嘴直径的比值有关,对于同一喷嘴来说,比值越大,说明其雾化程度越高,水滴直径越小,打击强度也越小。


  4、哪些地方发展喷灌效果最好?


  喷灌几乎适用于灌溉所有的旱作物,例如谷物、蔬菜、果树、食用菌、药材等。既适用于平原也适用于山区,既适用于透水性强的土壤也适用于透水性弱的土壤。不仅可以灌溉农作物,也可以灌溉园林草地、花卉,还可以用来喷洒肥料、农药,防霜冻、防暑降温和防尘等,但为了更充分发挥喷灌的作用,取得更好的效果,应优先应用于:(1)当地有较充足的资金来源,且经济效益较高、连片、集中管理的作物。(2)地形起伏大或坡度较陡,土壤透水性较强,采用地面灌溉比较困难的地方。(3)灌溉水源不足或高扬程灌区。(4)需要调节田间小气候的作物,包括防干热风或防霜冻。(5)劳力紧张或从事非农业劳动人数较多的地区。(6)水源有足够的落差,适宜修建自压喷灌的地方。(7)不属于多风地区或灌溉季节风较小的地区。


  5、什么叫做喷灌系统?


  喷灌系统是指为实现灌溉而修建或装设的构筑物、机械、设备的总称。一般包括水源工程、动力机、水泵、各种管道,喷头及控制设备等。


  水源  河流、渠道、塘库、井泉、湖泊都可以作为喷灌系统的水源。

  水泵  喷灌要求水流具有一定的压力,因此常需要用水泵加压。如果水源与农田之间有足够的落差,也可以利用自然水源。


  动力机   可刚柴油机、电动机、拖拉机或汽油机等。


  管道系统  常分成干管和支管两级,为了避免作物的茎叶阻挡喷头喷出的水流,可在支管上装竖管,在竖管上再装喷头,使喷头高出地面一定距离,为了联接和控制管道系统,需要配备一定规格的弯头、三通、四通、闸阀、接头、绐水栓和堵头等。如需要利用喷灌系统进行施肥,还要配备肥料罐及注入装置。为保证喷灌系统的安全,根据需要应安装进排气阀、水锤消除器等安全保护装置。如需要实行自动控制时,则要装设流量、压力等控制没备。


  喷头   是喷灌系统的主要组成部分,是影响喷灌质量、效率和设备投资的重要部件。

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