第四节 波涌畦灌灌水方案设计方法
波涌畦灌灌水方案设计方法有理论方法和经验方法。主要确定周期数、循环率、放水总时间 和单宽流量的q。
一、理论方法
式中： 为土壤连续入渗的入渗系数和指数； 为前几周期的间歇入渗系数； 为土壤容重； 为计划湿润层深度(cm)； 为田间持水率(占干土重)；n为周期数。
二、经验法
式中：R为波涌畦灌相对连续畦灌的节水率(%)，通过试验确定； 为连续畦灌灌水时间 。
第五节 波涌畦灌灌水质量评价方法
评价灌水质量的指标有三个即用水效率 ，储水效率 和灌水均匀度。
(1) 用水效率
式中： 为用水效率； 为灌水后储存于土壤计划湿润层中的水量； 为灌入田间的总水量。
(2) 储水效率
式中： 为计划湿润层土壤中所需的灌水量。
(3) 灌水均匀度
式中： 为沿畦方向第i点的渗水深度， 为沿畦长方向圭壤中平均入渗深度。
以上三个灌水质量指标是评价灌水质量和进行理论分析的前提。在一定的灌水定额下，当三项指标均大于0.80时，说明灌水方案合理。
第六节 波涌灌技术的应用
波涌灌在不同的条件下的节水效果和灌水质量是不同的，因而波涌灌技术有其适宜的条件。
一、波涌灌适宜的田间条件
1、波涌灌适宜的土壤条件
适宜波涌灌的土壤为：结构良好的中壤土、轻壤土、沙壤土和粘壤土，且土壤表层不应有土壤板结现象，在田间发生严重板结时，进行波涌灌前应对土壤进行中耕，以提高灌水效果。
而对于透水性不良的粘土和透水性过强的沙土，其波涌灌的效果较差。根据经验观察耕作层土壤质地和结构，若判断为沙土和粘土，则不易波涌灌，若为中壤土、轻壤土、沙壤土和粘壤土需作入渗试验来确定，当第一个小时的土壤入渗量为50～260mm/h，则适宜波涌灌，否则不适宜波涌灌。
2、波涌灌对田间沟畦的要求
沟畦条件指灌水沟、畦的规格、农田平整程度和纵坡等。原则上讲，适宜连续沟畦灌的土壤也适宜实施波涌灌，一般要求实施波涌灌的沟、畦纵向不存在倒坡，沟和畦的长度一般大于80m。如要达到计划灌水定额，则沟畦长度应为合理畦长。由计算确定。
三、泾惠渠灌区波涌灌灌水方案
可供参考。
四、波涌灌灌水控制方式
波涌灌灌水可自动控制，也可人工控制。自动控制灌水是用装有波涌阀和自控装置的设备，按预定的计划时间放水和停水，在灌水期间交替进行放水，直到灌水结束。自动控制波涌灌技术用于低压管道输水的自流灌区效果更为优越。在管理水平和生产条件允许的情况下，应推广低压管道的波涌灌技术。
人工控制就是采用和传统连续灌时开、堵沟(畦)口的办法，按波涌灌灌水要求向沟畦放水，此法完成一次灌水，需多次开、堵沟(畦)口，费工、灌水人员劳动强度有所增大，但不需增加设备投资，仅将一般连续灌水改为波涌灌灌水方法即可，对于衬砌灌区更加有效。
思考题 波涌灌技术要素
波涌畦灌技术要素
专业术语 波涌灌 周期数 循环率
第八章 渗灌
第一节 渗灌特点及其发展
一、渗灌特点及其发展
渗灌即地下灌溉，它是利用地下管道将灌溉水输入埋设地田间地下一定深度的渗水管或鼠洞内，借助土壤毛管作用湿润土壤的灌溉方法。
渗灌的主要优点是：(1) 灌水后田面土壤仍保持疏松状态，不破坏土壤结构，不产生土壤板结，为作物生长提供良好的水肥气热条件；(2) 地表土壤含水量低，可减少田面土壤蒸发；(3) 管道埋入地下，可少占耕地，便于交通和田间作业，可同时进行灌水和农事活动；(4) 灌水定额小，灌水效率高；(5)能减少田间杂草生长和虫害发生；(6) 渗灌系统流量小，压力低，故可减少能耗，节约能源。
渗灌存在的主要缺点是：(1) 表层土壤湿度较差，不利于作物种子发芽和幼苗生长，也不利于浅根作物生长；(2) 投资高、施工复杂，且管理维修困难，一旦管道堵塞或破坏，难以检查和修理；(3) 易产生深层渗漏，特别对透水性较强的轻质土壤，更易产生渗漏损失；(4) 渗水孔易堵塞。
二、渗灌技术的发展
20世纪以来，许多国家开展了渗灌的试验研究工作，并在管材、滤料施工方法以及土壤水分运动等方面取得较大进展。原苏联B.T考尔涅夫于1923年根据土壤吸水特性提出的吸力灌溉法，引起了灌溉工作者的极大兴趣，他建议采用粘土多孔管进行地下灌溉，管距1m，埋深0.3m，管中为无压流，靠土壤吸水作用使土壤达到湿润。在考尔涅夫吸力灌溉的基础上，发展了有压水的渗灌研究，提高了灌水效率。渗灌在意大利多用于果树灌溉，他们采用了较小直径(10～20mm)的塑料管作为透水管，管壁上开有5～10mm宽的纵缝，有内水压力时，纵缝张开灌水，无内水压力时自动闭合。原西德尼德韦默针对干旱和半干旱地区，设计了一种用于渗灌的施工方法和机具。美国德克萨斯州、阿肯色州以及亚利桑那州进行的渗灌试验研究表明，应用人工不透水阻隔层(如沥青、合成橡胶和塑料膜等)也可有效地提高水的利用率。
我国渗灌研究工作起始于20世纪50年代，当时在河南、陕西、江苏等省开展了渗灌的田间试验，用于渗灌的透水管多为陶土管。20世纪70年代以后，开展了渗灌研究的省市和科研单位有所增加，对透水管材料、滤料、渗灌系统规划设计和施工方法、渗灌灌溉制度及土壤水分运动等进行了较系统的研究，并取得了一定的成果。
第二节 渗灌机理
均质土渗灌条件下土壤水分运移扩散和土壤湿润锋随灌水时间变化情况如图所示。灌水初期由于土壤基质势对土壤水流起着主导作用，而重力势相对较重力势相地较小，所以土壤水流在透水管四周各个方向的入渗速度接近相同，形成大致呈园形的湿润面。但是，随着时间延长，重力势作用将逐渐增加，由透水管向上的水流因克服重力致使速率相对较小，向下的水流却因重力推动而有较大的速率，于是便形成了上短下长的扁园形湿润锋，时间越长越显得扁。在湿润锋包围内的土壤，愈靠近透水管处含水率愈大，甚至会形成围绕透水管的饱和水带。这说明土壤湿润区内存在有含水率梯度。
以上为均质土壤渗灌时的湿润情况。显然，由于均质土壤渗灌时不可避免出现上短下长的扁园形湿润区，往往使表土层和透水管两侧较远处土壤得不到足够水分，而下层土壤的水分又超出要求，乃至产生深层渗漏损失。为此，可在透水管下侧设置人工隔水层(夯实土、粘土、塑料膜等)，提高渗灌湿润土壤的效果，这方面国外已有不少成功的经验。最适于渗灌的土壤剖面应该是这样的两层土壤组成，即上部根层土壤较为透水，底层为弱透水土壤，在这种土壤条件下，渗灌效果最好，还可使透水管间距加大，降低成本。
第三节 渗灌类型及系统组成
一、渗灌类型
(一) 地下水浸润灌溉
它是利用沟渠河网及其调节建筑物，将地下水位升高，再借土壤毛管作用向土壤上部补给水分，以达到灌溉目的。此类方法适用于土壤透水性较强，地下水位高和地下水及土壤含盐最较低的地区。
(二) 地下渗水暗管灌溉
通过埋设于地下一定深度的渗水暗管，使灌溉水进入土壤，并主要借毛管作用向四周扩散运移进行灌溉。此类方法适用于地下水位较深，灌溉水质好，含沙量及含盐量低，且无污物杂质的灌溉水，以及土壤透水性适中的地区。
二、渗灌系统的组成与结构
1、渗灌系统的组成 渗灌系统一般由水源工程、首部枢纽、输水部分和渗水器等四部分组成。输水部分的作用是与水源工程相连接，并将灌溉水输送到田间的渗水器，它的结构可以是明渠，也可以采有暗渠或地埋管。渗水器埋设在地下，是渗灌系统的主要灌水部件。
2、渗水器
(1) 渗水器分类 按向渗水器供水状况的不同，可把渗水器分为有压和无压两种形式。在有压情况下，渗水器内充满水，呈压力流状态。灌溉水通过有压渗水器向土壤入渗，不完全依靠土壤的吸水能力，而主要依靠渗水器的压力水头(0.2～0.5m以上)向土壤层内扩散，其湿润范围较大。在无压流的情况下，渗水器中水深一般为管径的1/2～1/3，呈明渠水流，灌溉水向土壤中扩散主要靠土壤毛管作用和土壤与作物根系吸水能力，湿润范围较小。
(2) 渗水器的种类
① 渗水管 其种类繁多，有利用当地材料制成的陶土管、灰土管、混凝土管和塑料管，一般在管上开孔透水或利用管道缝隙渗水，也可制成多孔透水管。还有在塑料中加发泡剂和成型剂混合后挤压成型的渗水管，以及利用回收橡胶加特殊的添加剂，经特殊加工工艺制成的新型渗水管。
② 鼠洞 是利用拖拉机牵引钻孔器在土壤中钻成的土洞通道进行灌水。鼠洞的深度为40～50cm，间距60cm左右，粘土直径7-8cm，轻质土直径10～12cm。
灌溉水直接流入鼠洞，由洞壁直接渗入土壤进行灌溉。
第四节 渗灌技术要素确定
管道式渗灌的技术要素包括管道埋深、灌水定额、管道间距、长度及坡度。渗水管的埋深、间距和长度一般应根据不同的土壤条件和作物种类，通过试验确定，一些国家和地区的经验数值可参考使用。
(1) 管道深度 渗灌管道埋深应使灌溉水借助于毛管作用上升充分湿润作物根系活动层的土壤，并使渗漏最小。因此管道的埋深取决于土壤性质和作物种类，一般粘性土埋深大，砂性土埋深小，此外还应考虑耕作的要求和管道的抗压强度，不致因拖拉机和其他机械行走而损坏。目前，各地采用的管道埋深一般为40～60cm。
(2) 灌水定额 渗灌每次灌水量应能使相邻两管间土层得到足够的湿润，以不发生深层渗漏为依据，一般要通过田间试验确定。
(3) 管道间距 渗灌时，灌溉水借助毛管力作用横向扩散的距离主要取决于土壤性质和供水压力，土壤颗粒愈细，扩散范围愈大，因而管道间距可以加大。为了保证土壤湿润均匀，相邻两条管道中的浸润曲线应有一部分重叠 。一般砂性土中管距较小，粘性土中管距较大，管道中压力愈大，管距可较大。可达5～8m，在无压条件下，可达2～3m。
(4) 管道压力和流量 渗灌一般采用有压流供水，但压力不能太大，以免发生深层渗漏和溢出田面，一般管道式水头压力控制在0.4～0.8m为宜。管道流量可按下式计算：
式中： 为每根渗水管道所需入管流量，(L/s)；m为灌水定额，(m3/hm2)；b为地下渗水管管道间距，(m)；L为地下润水管道的长度，(m)；t为一次灌水延续时间，(h)，由试验确定。
(5) 管道长度与坡度 适宜的管道长度应使管道首尾范围内的土壤湿润均匀，渗漏量小，它与管道坡度、压力情况、流量大小和渗水情况有关。国内采用的管长，无压供水时为80～120m，有压供水时为150～200m。无压供水时管道适宜坡度为1/1000～4/1000，有压供水时，以地面坡度确定，但要保证管长方向上的各点水流湿润均匀，且不致溢出地面。
一、农作物的灌溉制度简介
农作物的灌溉制度是指作物播种前（或水稻栽秧前）及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期和灌水定额。灌水定额是指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量，各次灌水定额之和，叫灌溉定额。灌水定额和灌溉定额常以m3
/亩或mm表示，它是灌区规划及管理的重要依据。充分灌溉条件下的灌溉制度，是指灌溉供水能够充分满足作物各生育阶段的需水量要求而设计制定的灌溉制度。
二、制作灌溉制度的方法有哪些？
⑴
总结群众丰富灌水经验
多年来进行灌水的实践经验是制定灌溉制度的重要依据。灌溉制度调查应根据设计要求的干旱年份，调查这些年份的不同生育期的作物田间耗水强度(mm/d)及灌水次数、灌水时间间距、灌水定额及灌溉定额。根据调查资料，可以分析确定这些年份的灌溉制度。
⑵
根据灌溉试验资料制定灌溉制度
我国许多灌区设置了灌溉实验站，试验项目一般包括作物需水量、灌溉制度、灌水技术等。实验站积累的试验资料，是制定灌溉制度的主要依据。但是，在选用试验资料时，必须注意原试验的条件，不能一概照搬。
⑶
按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度
这种方法是根据水稻淹灌水层和旱作物计划湿润层内水量平衡的原理进行灌溉制度的制定。在实践中一定要参考群众丰富灌水经验和田间试验资料，即这三种方法结合起来所制定的灌溉制度才比较完善。
