设施节水灌溉技术.ppt
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1、设施节水灌溉技术设施节水灌溉技术施坰林等编施坰林等编 屈忠义讲授屈忠义讲授本课程设置的目的和基本要求n目的n了解节水灌溉基本理论与技术,为本专业的学生从实用的角度介绍设施节水灌溉技术的基本理论,常用设备、规划设计和应用等内容。使学生初步掌握设施节水灌溉技术的基本内容。为今后的实际应用奠定专业基础。n要求:注重技术应用,强调实用推广。n本课程涉及农田水利学、土壤物理学、土壤化学、水力学、农学、土壤学等方面的内容主要讲授的内容n第一章 绪论 2学时n第二章 节水灌溉的理论基础 4学时n第三章 设施灌溉中的土壤、水和作物的基本理论 4学时n第四章 设施节水灌溉技术 8学时n第五章 设施节水灌溉设备
2、6学时n第六章 设施灌溉系统设计 12学时第一章 绪论n参考书目:n节水灌溉新技术 中国农业出版社,施埛林主编n设施灌溉技术 化学工业出版社 郭 彦彪等主编n温室灌溉 化学工业出版社 周长吉主编 第一节第一节 节水灌溉的内涵及其范畴节水灌溉的内涵及其范畴n节水灌溉是农业可持续发展的必由之路。节水节水灌溉是农业可持续发展的必由之路。节水灌溉(灌溉(water saving irrigation)water saving irrigation)就是科学高效利用就是科学高效利用水资源。水资源。n采用节水技术进行生产的农业称为节水农业采用节水技术进行生产的农业称为节水农业(water saving a
3、griculture)water saving agriculture),目的是提高水的利,目的是提高水的利用率、水分利用效率。用率、水分利用效率。n节水农业的更本目的是在有限的水资源条件下,节水农业的更本目的是在有限的水资源条件下,实现区域农业生产效益最大化。其本质是提高实现区域农业生产效益最大化。其本质是提高农业生产单方水的经济产出。农业生产单方水的经济产出。一、节水灌溉的内涵一、节水灌溉的内涵n节水灌溉是指根据作物的需水规律、当地农业节水灌溉是指根据作物的需水规律、当地农业气象条件等采取气象条件等采取工程、农艺、管理工程、农艺、管理等措施,用等措施,用尽可能少的水投入,获得农业的最佳经济
4、效益、尽可能少的水投入,获得农业的最佳经济效益、社会效益和生态效益而采取的多种措施的总称。社会效益和生态效益而采取的多种措施的总称。n其核心是在有限的水资源条件下,采取先进的其核心是在有限的水资源条件下,采取先进的水利工程技术、适宜的农艺技术和用水管理等水利工程技术、适宜的农艺技术和用水管理等综合技术措施,充分提高综合技术措施,充分提高灌溉水的利用率灌溉水的利用率和和水水分生产率。分生产率。n灌溉水利用率:从水源通过引水、输水工程到达田间水的利用效率,即灌入田间可被作物利用的水量与渠首引进水量的比值。n水分生产效率:作物单位面积产量与作物生育期耗水量的比值。n自然界的水转化为农作物的产量一般要
5、经过以下四个环节:na水资源合理开发,使其成为农业可用水资源;b 将水从水源输送到田间;c 把引入田间的水,均匀的分配到指定的区域并存储到土壤中;d 作物经根系吸收土壤水,通过作物内生理、生化过程转化为经济产量。合理开发农用水资源n农用水资源包括:降水、地表水、地下水、土壤水、经过净化处理的污水。n农用水资源的合理开发是指采取必要的工程技术措施,对天然状态下的水进行有目的的干预、控制和改造,在维护生态平衡条件下,为农业生产提供一定量的活动。n修建输配水工程,将水从水源送到田间。n采用田间工程技术把引入田间的水均匀的分配到指定的面积上。n不同的田间灌水技术:沟灌、畦灌、格田灌、喷灌、微灌。设施节
6、水灌溉技术n作物从农田土壤中获取水分形成产量n作物需水量:植物蒸腾+棵间蒸发n管理节水是节水灌溉的重要组成部分,包括节水灌溉制度、墒情监测与预报、优化配水技术、量水技术和现代化管理新技术等。n可见,节水灌溉技术不是一种单一技术,可见,节水灌溉技术不是一种单一技术,而是由工程节水技术、农艺节水技术和而是由工程节水技术、农艺节水技术和管理节水技术组成的一种技术体系。管理节水技术组成的一种技术体系。n实施这种技术的根本目的:最大限度减实施这种技术的根本目的:最大限度减少从输水、配水、灌水及作物耗水过程少从输水、配水、灌水及作物耗水过程中的损失,最大限度提高单位耗水量的中的损失,最大限度提高单位耗水量
7、的作物产量和产值。作物产量和产值。节水灌溉的范畴n灌溉水从水源到被田间作物利用要经过几个环节,每个环节都存在水量无效消耗。凡是在这些环节中能够减少水量损失、提高灌溉水使用效率和经济效益的各种技术措施,都属于节水灌溉的范畴。节水灌溉的特征n从农业水循环和节水技术措施看,节水灌溉包括了工程节水、农艺节水和管理节水措施的综合生产系统,具有明显的系统特征、效益特征和技术综合特征。n1、节水灌溉的系统特征n在农业生产系统中,水是农业生产的重要资源和环境要素,但不是唯一要素。n节水灌溉是一项农业和水利技术精密结合,土、水、肥、作物等资源综合开发的系统工程。水的循环过程非常复杂,与整个SPAC系统紧密联系。
8、农业用水是否节约和高效不仅受水循环本省的影响,也受到整个系统中土壤、养分、农业生物等条件的综合影响。因此,节水灌溉是一项复杂的系统工程。n2、节水灌溉的效益特征n节约和高效用水的基本环节有三个:一是减少降水、渠系输水、田间灌溉过程中的深层渗漏和地表径流损失。提高降水和灌溉水的利用率。二是减少田间和输水过程中的蒸发蒸腾量;三是提高灌溉水和降水的水分利用效率。n减少田间和输水过程损失,提高了有限水资源的利用率,是资源型节水。而降低作物耗水系数是节约了奢侈性水分消耗,提高了水资源的利用效率和效益,是效益型节水。因此,真正意义上的节水是节水增效的农业,具有显著的效益特征。n节水技术的综合特征n节水技术
9、与土壤、肥料、作物品种、耕作、栽培、植保、农业设施等各项措施是密切联系和不可分割的。发展节水灌溉的意义n缓解农业水资源不足n节水灌溉是确保农业增产的关键n节水灌溉是现代农业的必然要求第三节 节水灌溉的理论体系及内容n一、节水灌溉的理论体系n节水灌溉理论研究的根本目的并非单纯节约用水,而是通过供水和其他环境变量的优化提高水的利用效率。n对于资源型缺水区域而言,灌溉取水节水量中的可回收水量,通常在农业或其他方面可以再利用,只有减少不可回收的水量才属于真正意义上的节水。n节水灌溉理论可以分为两类:节水硬科学和节水软科学。n节水硬科学:从水源引水到田间灌水的全部技术及设施。水利枢纽、输配水系统、地面灌
10、溉方法和灌水技术等。n节水软科学:作物节水灌溉的理论、水管理等。二、节水灌溉的内容n节水灌溉理论的基本任务:一是研究技术上先进、经济上合理的各种工程措施、途径和方法,减少灌溉水的无益损耗。n二是研究灌溉系统中各种工程设施的控制、调度和运用方法,在时空上合理分配水资源,并在田间推行科学的灌溉制度和灌水方法。节水灌溉理论的研究包括nSPAC系统水分传输理论n水分胁迫对作物生理活动及产量的影响n不同田间水分条件下作物蒸腾量的变化规律、影响因素、分析计算及预报理论模型等。n作物水分生产函数及其变化规律n节水灌溉条件下水肥综合运移规律及调控机理。n节水灌溉农业综合技术n农业水资源的优化配置n实时灌溉预报
11、与决策系统n节水灌溉环境评价理论与方法n节水灌溉新方法与新技术n节水灌溉工程规划、设计、施工等n节水灌溉设备的研制与设计理论n劣质水资源化与利用技术n节水灌溉试验原理与方法节水灌溉的技术措施n一、水源节水技术措施n1、水资源优化分配技术n2、多水源联合运用技术n3、雨水集蓄利用技术n4、地下水利用技术n5、劣质水利用技术n二、输水节水技术措施n1、渠道防渗技术n2、管道输水灌溉技术n三、配水节水技术n1、节水灌溉制度n2、土壤墒情监测与预报技术n3、灌区配水技术n4、灌区量水技术n5、现代化灌溉管理技术n四、田间节水技术措施n1、灌水方法与灌水技术措施n(1)喷灌技术n(2)微灌技术n(3)覆
12、膜灌溉技术n(4)地下灌溉技术n(5)坐水种技术n(6)沟畦改造技术n2、土壤储水补灌技术n(1)蓄水保墒的工程技术n(2)覆盖保墒技术n(3)水肥耦合技术n(4)节水作物品种筛选技术第五节 节水灌溉的经济、生态环境和社会效益n一、经济效益n二、节水灌溉的生态效益n三、节水灌溉的社会效益n农业是国民经济和社会发展的基础。n农业的发展:n原始农业 传统农业 现代化农业n灌溉技术的发展:n自然灌溉模式(单纯靠雨水)传统灌溉模式(修建引水工程)现代灌溉模式n设施灌溉技术是现代农业灌溉体系中的最重要的组成部分。第六节 设施灌溉的产生与发展n设施灌溉技术的定义 facility irrigationn设
13、施灌溉技术就是根据作物生长的需要,通过一定的水利工程设施、灌溉设备或技术将灌溉水输送到田间进行灌溉的技术。n设施灌溉技术突破了传统意义上的灌溉和耕作方式,通过一定的设备、设施,人为的控制对作物的水、肥供给,促使农业种植结构、产业结构进一步优化,为现代农业的高产、优质、高效发展提供新的途径和方法,具有显著的经济和社会效益。国外设施灌溉技术发展概况n最初的灌溉主要在自然条件下进行n近代灌溉的发展依赖于水利工程的建设n随着全球化水资源紧缺日益严重,在不断开发新的水资源的同时,节水灌溉和缺水条件下的灌溉方法越来越受到人们的重视,喷灌、滴灌等新型节水灌溉技术随之产生并逐渐被广泛应用。国外喷灌技术发展概况
14、与前景v 喷灌最初产生于19世纪末,在1920年以前主要用于喷灌草坪和公园以及少量的蔬菜、苗圃、果树。v本世纪40年代以后,喷灌真正的用于大田灌溉,随之出现了射程远而结构简单的摇臂式喷头和薄壁铝管和合金管v 从50年代以后开始陆续研制了许多移动管道的机械系统,纵拖式(1948年)、滚移式(1935年)、时针式(1955年)绞盘式(1965年)平移式(1978年)相继研制成功世界喷灌发展的三大趋势v不断提供机械化与自动化水平,喷灌面积持续增长v注意节能、着手开发与利用新能源v日益广泛地应用新技术、重视提高喷灌质量18941894年,一位名叫查尔斯年,一位名叫查尔斯.斯凯纳的美国斯凯纳的美国依阿华
15、州人,发明了一种非常简单的喷水系统,依阿华州人,发明了一种非常简单的喷水系统,开拓了人类利用机械设施节水灌溉的先河。开拓了人类利用机械设施节水灌溉的先河。19331933年,美国加州一个叫澳滕年,美国加州一个叫澳滕.英格哈特的农英格哈特的农民发明了世界第一只摇臂喷头,并注册专利,民发明了世界第一只摇臂喷头,并注册专利,由著名的雨鸟公司制造。这种新型喷头的问世,由著名的雨鸟公司制造。这种新型喷头的问世,对此后农业节水灌溉起到了革命性的推动作用。对此后农业节水灌溉起到了革命性的推动作用。采用摇臂喷头喷水系统后,水的利用率大大提采用摇臂喷头喷水系统后,水的利用率大大提高,比大水漫灌可提高约高,比大水
16、漫灌可提高约50%50%以上。这样,同以上。这样,同样的水可多灌样的水可多灌50%50%的面积。美国农业工程师协的面积。美国农业工程师协会(会(ASAEASAE)在)在19901990年举行的年举行的“农业工程农业工程5050周年周年庆典庆典”上为此授予雨鸟公司上为此授予雨鸟公司“历史里程碑奖历史里程碑奖”。喷喷灌灌发发展展历历史史喷灌喷灌技术技术二次世界大战以后,美国的经济、二次世界大战以后,美国的经济、技术飞速发展,以皮尔斯(技术飞速发展,以皮尔斯(PiercePierce)为先导的灌溉企业制造出多种快速连为先导的灌溉企业制造出多种快速连接铝合金接头,与薄壁铝管连接,诞接铝合金接头,与薄壁
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