l 国外现代灌溉技术的发展

联合国1972年召开的"人类环境"会议和1979年召开的"水"的大会就曾警告全世界"水不久将成为一项严重的社会危机"。其实，世界上科技先进、经济发达的国家早在本世纪30年代就开始研究实施喷灌这一先进的节水灌溉技术了。

西方国家采用喷灌设备灌溉作物，始于庭园花卉和草坪的灌溉。30-40年代，欧洲发达国家由于金属冶炼、轧制技术和机械工业的迅速发展，逐渐采用薄壁金属管做地面移动输水管，代替投资大的地埋固定管，用缝隙或折射喷头浇灌作物。二次世界大战以后，西方各国为了恢复并发展经济，喷灌技术和机具设备的研制又一次得到快速发展，特别是大型自走式喷灌机和摇臂式喷头等技术的发展，使喷灌技术大大前进一步。这类设备因其节省大量劳力，灌溉水量均匀，增产显著，在美国干旱的西部17个州得到广泛使用，19％年美国喷灌面积为l082.2万平方米，占全美国灌溉面积的43.88％，其中园形和平移式大型自走喷灌机的喷灌面积占全美国喷灌面积的64.3％。与此同时，在欧洲，薄壁金属移动管道喷灌系统和卷管式喷灌机因其简便耐用，投资少、效益高，也在不断地发展。薄壁金属管的制造工艺和金属材料的改进提高，使管壁厚由原来的1.5mm减到现在的1.0mm,薄壁金属管道喷灌系统在法国、意大利、罗马尼亚等欧，洲国家得到较普遍的使用，在罗马尼亚占全国耕地面积80％以上的灌溉面积是喷灌，绝大部分是移动管道式喷灌。卷管式喷灌机是随着化学工业的发展，于70年代初期"特质PE输水管"和"塑胶软管"问世后才快速发展起来。 目前上述软管的重量、强度、耐磨、抗老化等技术指标都有很大提高，进机工作压力也由70年代末的0.8-1.2MPa，减至现在的0.6-1.OMPa。此外，恒速控制是当前卷管式喷灌机的显著优点之一。喷灌机上设置的电脑根据速度因子的变化，能及时指令水力驱动装置进水管道上的电磁阀改变进入水力驱动装置的流量，达到恒速的目的，使与PE管相连的喷头车行走速度保持不变，改善了喷洒质量。在德国有5000台以上卷管式喷灌机在使用，占喷灌面积的50％左右。

50年代以后，由于塑料工业的飞速发展，塑料制品取代金属制品的范围越来越广。为了适应水资源极度短缺地区灌溉的需要，以塑料为原材料的滴灌和微喷灌系统逐渐发展起来。到70年代中期，澳大利亚、以色列、墨西哥、新西兰、南非和美国等6个国家开始推广滴灌，当时全世界滴灌面积总计约5.66万平方米，到1991年全世界滴灌和微喷灌面积已增至160万。由于滴灌和微喷灌系统要克服灌水器堵塞的缺陷，因此，发展速度不如喷灌快。但是，近一、二十年来，以色列生产的滴灌和微喷灌系统，因其质量优良、技术先进，越来越受世人瞩目。特别是在使用电脑控制的自动化运行方面简便易行，农户很容易掌握使用。30年来以色列创造了农业用水的新概念，即土地局部灌溉，用我们的话讲就是给作物浇水，不是给土壤浇水。将灌溉水减到了最低水量，使以色列在半沙漠地区实现了现代农场这些农场一般都有高度自动化滴灌系统，以保证供给作物适时适量的水和肥料。以色列南部的内格夫荒漠，年降水量不足，但气温适宜，光热充足，当地农户在沙漠中建起温室大棚，用滴灌技术种植瓜果蔬菜花卉，出口欧洲。相当我国海南冬季返季节瓜菜种植，因而效益十分显著。

目前全世界的灌溉面积大部分仍是地面灌溉，为了使传统的地面灌溉同样提高灌溉水的利用效率，节约灌溉用水，国际上最近主要是将连续灌改为"波涌"灌(也称间歇灌)，其特点是在长沟中分次进行灌水，即第一次的灌水在沟中经一段距离后即停止灌水，停灌一段时间后开始下一次的脉冲灌水。其优点是加速水在灌水沟中的流速，减少水流在灌水沟中的渗漏损失。一般相同灌水量，流程可扩大一倍，比连续灌省水30％左右，沟的长度可达100m以上。但这种灌水技术较适用于壤质土地区。国外在地面灌方面的另一个节水先进技术就是激光平整土地，使整个地块的高差控制在2.3cm之内。最大程度的提高灌溉水的均匀度，减少田间渗漏损失。

2 国内节水灌溉发展概况

我国农业灌溉有着悠久的历史。但是，直到解放初期大部分农田灌溉还沿袭着旱田大水漫灌、水田串畦淹灌的灌水方法。由于长期大水漫灌的结果，抬高了地下水位，土壤发生次生盐碱化，严重影响着作物产量的提高。 解放后为了发展农业，满足国民经济增长和人民生活水平提高的需要，各省和各大灌区在50年代先后建立了灌溉试验站。试验研究科学的灌溉制度和与之相配套的田间工程规格、标准。50年代我国一直不断地开发新水源，建设新灌区。因此，灌溉面积发展很快，从1949年的1600万平方米到1957年增加到2734万平方米；粮食产量从1132亿kg增加到1950亿kg。为了提高灌溉水的有效利用率，灌区除不断加强科学管理、合理配水、大搞平田整地、划小畦块外，同时还不断开展渠道防渗工作，到1992年，全国各级渠道已采取防渗措施的有55.11万km，占全国渠道总长的18％，使渠系水的有效利用率从O.35-0.45提高到O.45-0.55，提高约0.1左右。80年代初又开始在全国推广低压管道输水灌溉，使灌溉水的有效利用率又提高一步，到1996年底全国低压管道输水灌溉面积达到367万多平方米。

为了进一步开展节水灌溉，50年代末我国开始从国外引进先进的节水灌溉技术和设备，如前苏联的涡轮涡杆喷头、法国的薄壁铝合金移动管道成套系统，并在重庆、武汉、上海、南京四城市的郊区各建立了一个喷灌试点，当时的指导思想是"洋为中用；自立更生，土法上马"，这段时期推广使用的喷灌设备主要是柴油机或电机带动的单机单喷头的手抬式或小推车式的轻小型喷灌机，喷头多为缝隙式喷头，只有少数院校在研究仿制涡轮涡杆式和离心式、折射式喷头。小喷灌机的使用范围以两湖、两广、江浙地区为多。直到1970年大寨在虎头山的一面坡上修建半固定式喷灌工程，和墨西哥原总统埃切维尼亚1974年赠给大寨一套美国滴灌设备以后，各地在"农业学大寨"的影响下，才陆续开展喷、滴灌的技术研究和设备研制工作。

1975年原一机部农业机械局在山西祁县召开了全国第一次喷灌机具技术经验交流会，与会单位带来的设备仍以手抬式和手推车式轻小型喷灌机和仿制的摇臂式喷头为主。从现场演示看，以"红雨"和"华北50"两种喷头性能较好、运转可靠。其余多数喷头存在反向旋转机构运行不可靠、停转频繁、漏水严重等问题。这次会上最引人瞩目的产品当局银川市银河仪表厂仿德国佩罗特公司生产的全套薄壁焊接镀锌钢管喷灌移动管道系统，这套设备当时在我国应当说是非常好的喷灌产品，与国外同类产品的差距很小但因价格较高，购买的人极少，更遗憾的是银河仪表厂不久就停产了，未能持续下去。 这次大会对全国产生了两大影响。一是国产喷灌设备与国外差距较大，使一些人认识到必须采取措施努力缩小差距，以满足我国节水灌溉发展需要。另一个是许多人只看到喷灌省水、省工、增产等优点的一面，没看到发展喷灌还必须要有优质可靠的设备，足够的资金和工程技术专业人员，喷灌工程才能发挥其优势。因此，各地掀起的大搞喷灌群众运动修建的喷灌工程，很快就暴露出许多问题，如喷头运转不可靠，停转现象严重；工作压力不足，喷洒不均匀；设计不合理，产生漏喷；输水管达不到工作压力要求，发生爆管；以及设计未考虑水锤破坏作用，频频爆管等。为此，水利部针对性地采取了以下措施：一是水利部与原一机部联合组织有关人员对喷灌用泵、地埋管及管件、薄壁金属移动管道系统、喷头等设备采取联合攻关的办法，使我国喷灌用机泵管头四大设备的水平、质量大大提高一步。同时，1977年原一机部还把大型喷灌机列为新产品课题进行研制，到1983年部级鉴定通过的我国自行研制的大型喷灌机的衍架、减速器、同步自 控系统等部件的技术指标已接近美国同类产品水平。二是引进国外先进喷灌设备和生产线，改进提高我国的产品质量。自1979。1986年我国先后从美国、德国、澳大利亚、南斯拉夫等国引进大型园型喷灌机34台、平移式喷灌机3台、卷管式喷灌机25台、滚移式喷灌机55台、双悬臂式喷灌机1台。1984年由水利部组织南京、郑州、太原从奥地利鲍尔公司引进薄壁镀锌钢管、薄壁铝管和喷头三条生产线。三是组织院校教授、专家和厂家、各省多年从事节水灌溉的管理人员编写《喷灌工程设计手册》、国家标准、行业标准。同时举办各级培训班，提高各级技术人员的设计、施工、管理水平。四是建立示范区。但80年代初建的示范区，因农村体制的转变而未能保持下去。但也有因严重缺水而走上集约化大面积发展喷灌的道路，如北京市顺义县，全县喷灌面积1992年就已达到平方米，占全县灌溉面积的 80％以上。五是派团出国学习考察，我国从1975年开始先后曾派团到美国、墨西哥、澳大利亚、日本、法国、奥地利、西德、罗马尼亚、南斯拉夫、英国，以色列等10余国考察喷、微灌工程和生产厂家，对加快我国喷、微灌发展起到很大作用。六是政策性倾斜，国家为了发展节水灌溉，从1985年至1997年共发放节水灌溉专项贴息贷款48.9亿元，大大推动了全国节水灌溉的发展。到1997年底全国节水灌溉工程面积已达到2.37亿亩。

从1975年起，我国开始滴灌技术的研究和设备的研制。但因滴头堵塞问题长时期未能获得彻底解决，致使滴灌技术不能快速发展。1990年以后，绿源公司引进以色列技术自行研制了补偿式滴灌带和过滤装置以后，使我国微灌设备的水平提高了很大一步，对许多生产微灌设备的厂家也是一次促进，促使有的厂家改进设备，引进国外先进生产线，使全国微灌发展速度明显加快。90年代以来，生产微灌设备的外国公司纷纷到我国设分公司或办事处，采取各种办法争夺我国的微灌市场，这种竞争也促进了我国微灌的发展。此外，有关微灌工程手册和行业标准的编制，对微灌的发展也起到了很大促进作用。 综上所述，我国节水灌溉工作大体可分为三个阶段。即1950-1970年基本上是充分灌溉的节水灌溉发展阶段，这一阶段主要是开发新水源，建设新灌区和改建扩大旧灌区，主要采取渠道防渗，健全渠系建筑物，划小畦块，平田整地，按作物需水量进行灌水，以及灌区加强管理，合理配水等节水措施。 第二阶段大致从60年代末、70年代初，我国北方有些地区水资源量已明显减少，不能满足灌区工程控制面积按作物需水进行灌溉以后开始的。如山西晋祠泉水灌区，解放初灌溉1万多亩稻田和数干亩山丘旱作。但到70年代中期因泉水量从解放初的1.4m3/s减到0.6m3/s。使稻田面积急剧缩小因此，许多灌区因灌溉水量的严重不足，不得不将按作物需水量的灌溉制度，改为按实有水资源量如何能获得灌区内最大总产量的灌溉制度。如山西汾河灌区的水资源量按全灌区面积平均只能灌1.4次水，研究将这有限的水量获取全灌区最大的产量的灌溉制度，就成为上述灌区的新课题。从70年代起，这类灌区在北方越来越多。从此，我国(北方)进入非充分灌溉阶段。

第三个阶段是局部灌溉发展阶段，这个节水灌溉阶段是从1974年大寨安装滴灌设备以后开始的，基本上是和非充分灌溉同步发展着，随着水资源量的不断减少，各地结合本地实际情况，创造、推广了许多行之有效的局部灌溉措施，如东北的坐水种、西北的膜上灌等都对农业发展起到很大作用。今后随着人口的增长、城市的扩大、工农业用水量的增加，局部灌溉的节水灌溉一定会快速发展。