削減損失水量和灌溉水量的灌溉方法

1、削減損失水量和灌溉水量的灌溉方法安養(yǎng)寺久男 *安田裕 *Irrigation Method to Reduce Water Lossand Reduce Irrigation Water*Hisao ANYOJIHiroshi YASUDA日本沙丘學會雜志第 54 卷第 2 號（ 2007）增刊削減損失水量和灌溉水量的灌溉方法安養(yǎng)寺久男安田裕Irrigation Method to Reduce Water Lossand Reduce Irrigation WaterHisao AHiroshi YNYOJIASUDASummaryDeveloped water resources have

2、 to be used sustainably, because the development of new water resources hasbecomevery difficult.At the same time, water-useefficiencyin irrigationhas to be increased.The water-useefficiency of existing irrigation projects is not high but low. Both conveyance efficiency from the watersource to fields

3、 and application efficiency on each field have to be increased to attain higher water-useefficiency in irrigation. On each field, a reduction in water loss and irrigation water results in theattainment of high application efficiency. The possibility of reduction of water loss and irrigation wateris

4、discussedin thispaper with relationto irrigationmethods, because irrigationmethods affectapplicationefficiency. Only the drip irrigation of many micro-irrigation methods meets this objective. The cost of theinstallationof dripirrigationis the most expensive of the many irrigationmethods. However, in

5、 areas wherewater for irrigation is scarce and the necessity to reduce loss and irrigation water is very high, theinstallation of drip irrigation has to be considered to attain those objectives.Key words : drip irrigation, micro-irrigation, reduce of water loss, reduction of irrigation water1. 前言安養(yǎng)寺

6、和安田分析了國際灌溉排水委員會（ICID ）的調查數(shù)據(jù)，指出了在灌溉的各個階段中水的利用效率的實際情況。根據(jù)這種實際狀況，從水源到田間入口的輸水效率（conveyance efficiency）分布在0.22 0.93 的較大范圍內，平均值為0.58 （ 58%）。同樣，田間的灌水效率（ application efficiency）分布在 0.14 0.87 的較大范圍內，平均值為 0.51 （ 51%）。這些效率匯總計算出的綜合灌溉效率（total irrigation efficiency）分布在 0.07 0.60 的較大范圍內，平均值為0.28 （ 28%）。由此可見，灌溉中的水資源

7、利用效率絕不能算高。要提高綜合灌溉效率，就需要同時提高輸水效率和灌水效率。本文將探討在農田田間削減損失水量和灌溉水量的方法，并整理這些方法， 使水量的削減成為可能。其結果將會提高灌水效率，并對提高綜合灌溉效率做出貢獻。2. 損失水量的削減方法2.1關于農田田間的水利用效率，其數(shù)值大小主要取決于灌溉的方法。如圖1 所示，假設將日本鳥取大學干旱地區(qū)研究中心（680-0001 日本鳥取市浜坂1390）Arid Land Research Center, Tottori University關鍵詞：滴灌，微灌，削減灌溉水量損失，削減損失水量灌溉到農田里的水深按大小順序重新排列。例如，對于噴灌， 將 4

8、 個噴頭圍起來的部分劃分成格子形狀，在各個格子上安放接水罐，測定噴灑深度，并把它們按大小順序排列；對于滴灌，則是將沿滴灌管道分布的滴水器出水流量按大小順序排列；而對于溝灌， 則把它看作是從畦田上游端流到下游端的入滲深度的分布。DU：水深最大值（上游端的水深）A：根系區(qū)域所保持的水量DL：水深最小值（下游端的水深）B：滲透到根系區(qū)域下方的水量Dreq ：灌溉所需水深C：畦田下游端流出的水量D：通過灌溉仍未補足的水量圖 1灌溉水深的分布根據(jù)圖 1 來考慮水的利用效率。 假設 AB C 是灌溉到農田里的水量。 其中 A 為根系區(qū)域所保持的水量， B 為滲透到根系區(qū)域下方的水量。如果是溝灌，必須考慮畦

9、田下游端流走的水。因此，假設畦田長度 L 保持原樣一直延伸到 L，將畦田下游端流出的水量 C 作為入滲水量。 A D 是灌溉前根系區(qū)域所需要的水量。 其中 A 為灌溉補充的水量， D為通過灌溉仍未補足的水量。灌水效率（ Ea，小數(shù)）是用來評價根系區(qū)域所保持的水量占灌溉到田間的水量的比例的一個數(shù)據(jù)，可用下式計算：A（ 1）Ea=A+B+C損失水量比率（ Dp，小數(shù)）是用來評價滲透到根系區(qū)域下方的水量和畦田下游端流出水量占灌溉到田間的水量的比例的一個數(shù)據(jù)，其計算公式如下。 此外，灌水效率和損失水量比率為相反關系， E和 D之和為 1.0。apB+C（ 2）D p=A+B+C僅有 Ea 和 Dp 還

10、不能評價田間的灌水效率。蓄水效率（Es，小數(shù)）是用來評價灌溉所補充的水量占灌溉前根系區(qū)域所需要水量的比例的一個數(shù)據(jù)，計算公式如下：A（ 3）Es=A+D水量不足比率（Pd，小數(shù)）是用來評價灌溉未補足水量占灌溉前根系區(qū)域所需要水量的比例的一個數(shù)據(jù)，計算公式如下。此外，蓄水效率和水量不足比率為相反關系，Es 和 Pd 之和為 1.0。D（ 4）Pd=A+D2.2 損失水量的削減灌溉中減少損失水量的方法，首先是削減圖1 中的 C。從公式（ 1）可以清楚地看到，如果減少或去掉 C，就會提高 Ea。根據(jù)灌溉方法的不同， Ea 也會有很大的差異。例如，對于溝灌以外的其他灌溉方法，因為C 0，所以與溝灌相比

11、，其灌水效率就會變高。即使是溝灌，如果流出畦田下游端的水能得到再利用，那么C 0。對于流出畦田下游端的水得不到再利用的情況，作為減少C的方法，有減量式灌溉和涌流式灌溉。對于溝灌來說，重要的是讓水盡快地從畦田上游端流到下游端。這樣，上游端的水深DU 和下游端的水深 DL 的差距就將變小，Ea 和 Es 同時提高， Dp 和 Pd 同時降低。為此，適當?shù)钠栝L、畦田上游端的流入流量大小和流入方式十分重要。如圖 2 所示，畦田上游端的水流流入方法有連續(xù)式和間歇式。減量式指的是雖然水連續(xù)流入，但流量分階段遞減的一種方式。即在灌溉開始時，只要不引起侵蝕，必須讓盡可能大的水流流量持續(xù)地從畦田上游端流入，并盡

12、快流到下游端。 但是，從水流到達畦田下游端時開始，分階段地減少水流流入流量，這樣可以減少圖1中的 C。如圖 2 所示，涌流式灌溉指的是讓水間歇性地流入畦田上游端，并盡快到達下游端的一種方法。 停止水流流入時， 土壤中會發(fā)生水的重力下沉和毛細管中水的二次移動，同時出現(xiàn)負壓狀態(tài)。由于出現(xiàn)這種負壓狀態(tài)，土壤表面會被壓縮。在這種狀態(tài)下如果再進水，與向土壤中滲水相關的動水流坡降會比連續(xù)灌水時加大。但是，土壤表面收縮所引起的透水性降低超過了動水流坡降增加所產生的影響，結果土壤滲水受到抑制， 水的前進速度加快14）。為了反復灌水和停水，灌溉作業(yè)需要的時間確實會增加。但是，如果單從水的流入時間來看，和連續(xù)灌水

13、相比，水流到達畦田下游端的時間加快了，圖1 中的 C就能夠得到削減。連續(xù)流入流量滲流入流量 2.0l/sec連續(xù)流入（減量式）入速流度連續(xù)流入比量間歇流入流入 10 分鐘間歇流入（涌流式）停水 10 分鐘流量經過時間經過時間 (min)圖 2 畦田上游端水流流入方法圖 3水流滲入速度的降低表 1 間歇流入引起的蓄水常數(shù)的變化流入流量間歇流入連續(xù)流入有無碾壓蓄水常數(shù)1 次2 次3 次4 次l/sec2.0a17.0024.9026.8413.34有b0.540.650.670.63a13.1323.6525.1324.9716.23有b0.760.770.810.820.632.5a15.582

14、4.7623.0826.3613無b0.630.700.820.840.68a15.4669.6929.3630.5718.31有b0.700.720.760.800.543.0a16.6127.5829.5931.9917.7無b0.630.740.780.790.57中國黑龍江省水利科學研究所進行了很多關于溝灌的實驗。表1 表示的是水流入10 分鐘、停水 10 分鐘、重復3 4 次時公式（ 6）的蓄水常數(shù)?？梢悦黠@地看出，第二次灌水時，蓄水常數(shù) a 大幅度增加，水的前進速度變快了。但是第三次灌水時，和第二次灌水時相比，蓄水常數(shù)未見有大幅度增加。同樣地，圖3 表示了土壤的滲水速度。和連續(xù)流入

15、相比，間歇流入時水的滲入速度明顯降低。其次，減少損失水量的方法就是使圖1 中的 B 變小。從公式（1）可以明顯地看出， B減小， Ea 就會變大。反過來說，如果對灌溉設施進行了提高Ea 的灌溉設計，就可以減小B。除了灌溉方法， 將灌溉水深分布中的哪一個數(shù)值設定為灌溉所需水深，也將影響B(tài)值的變化。例如在圖1 中，如果將上游端的水深D（水深最大值）設定為灌溉所需水深D，其Ureq他水深就將低于Dreq ，那么 B 0， Ea 就會變高，但是 D 變大了， Es 就會變小。相反，如果將下游端的水深D（水深最小值）設定為D，其他水深就將大于 D。D 0，E 變高了，但是LreqreqsB 會變大， E

16、a 會變小。象這樣，必須通過B 和 D 的關系，考慮將灌溉水深分布中的哪一個數(shù)值設定為 Dreq 。2.3 溝灌的效率2.3.1 水的滲入公式與前進公式對于離畦田上游端的距離為任意距離l 的一個地點， 滲水時間 （任意地點處于蓄水狀態(tài)的時間）是指從水到達的時刻開始到水退去的時刻之間的時間。因此，對于溝灌的設計，就需要有水的前進公式、水的退去公式以及水的滲入公式。農田田面的坡度如果在0.05%以下，就不能忽略水的退去時間，但是如果在0.05%以上，由于水很快就會退走，就可以忽略退去時間11）適用。另一方面，對于濕潤地區(qū)的溝灌來說，坡度的下限值為0.03 0.05%，上限值為 0.30%11）0.

17、05% 0.30%，。在這里，假設農田的坡度為不考慮水的退去時間。對于水的滲入，使用公式（ 5）科司齊亞科夫的滲入公式7）。水的前進則使用公式（ 6）指數(shù)函數(shù)公式15）。D=ct 0n（ 5）l=at lb（ 6）to=T-t l（ 7）這里， D：表示時間t 0 時的滲入水深；t 0：表示距離畦田上游端距離為l的地點的滲水時間（蓄水狀態(tài)下的時間）； c，n：表示實驗常數(shù)（滲水常數(shù)）； l ：表示離畦田上游端的距離；t l ：表示水從畦田上游端到達距離為l 的地點的時間； a，b：表示實驗常數(shù) （蓄水常數(shù)）；T：表示全部灌溉時間。灌水效率利用公式（ 5）（ 7），求溝灌的灌水效率。如果流出畦田

18、下游端的水沒有再利用，那么灌水效率計算如下所示：X b -nX b+1（ 8）Ea=nb11+btLX=T這里， T：表示全部灌溉時間；t L：表示水從畦田上游端到達下游端的時間；n：表示滲水常數(shù)； b：表示蓄水常數(shù)。這樣， Ea 就成了 X， n，b 的函數(shù)。但是，如果確定了作為測定對象的田間，n 和 b 就是一個固定值，所以只有X 是可能變化的。如果將公式（8）對 X 進行微分并使其為 0，則 X為公式（ 9）時 Ea 為最大值。因此，如根據(jù)這個X 確定畦田的長度，灌水效率將達到最大。Xb（ 9）n（1+ b）3）如果對流出畦田下游端的水加以再利用，則灌水效率如下所示：E=1-nXanbX

19、11+bEa也成為 X，n，b 的函數(shù)，這時仍然只有 X 是可變量。用 X 將公式（ 10）微分，整理其分子，則為 -n/ （1 b）。由于 n 和 b 均為正數(shù)，則公式（ 10）的導數(shù)總是為負數(shù)，得不到最大最小值，因此不能以 Ea為指標從解析的角度來確定X 的最佳值。假設 n 0.75 ，b 0.75 ，那么根據(jù)公式（ 9），X 0.57 。將這些數(shù)值代入公式（8），則Ea 0.55 （ 55%）。即，水在占全部灌溉時間T 的 57%的時間里流過的距離為畦田的最佳長度。但是，由于對流出畦田下游端的水沒有加以再利用，灌水效率將停留于55%。但如果假設對流出畦田下游端的水加以再利用，將n0.75

20、 ， b0.75 ， X0.57 代入公式（ 10），則 Ea將提高到0.70 （ 70%）。針對每種情況下的X，計算 Ea 和 Ea的數(shù)值。 從圖 4 可以明顯地看出， 雖然 Ea 有最大值，但 Ea卻同樣隨 X 的增加而減少。并且不管 X 為哪一個數(shù)值， Ea都大于 Ea。這樣，如果對畦田下游端流出的水加以再利用，灌水效率就會提高。但是，為收集流出水，需要在農田下游側修建蓄水池。 并且為了將收集到的水送到上游側的供水渠道里，需要有水泵和輸水管道。流出水的再利用并不是一個現(xiàn)實的辦法。如圖 5 所示，必須假設在畦田下游端的流出水得不到再利用的情況下，來設計溝灌。 這時，如圖4 所示， Ea 的

21、最大值為0.60 （ 60%）左右。此外，圖6 不是溝灌，而是畦灌，農田明顯太長。 這種太長的農田如果使用溝灌，由圖1 所示， DU 與 DL 之間的差距極度增大，灌水效率就會變得很低。如上所示，溝灌在削減損失水量方面是有一定局限性的。灌水效率（圖 5畦田下游端的流出水%）的值圖 4 X 與灌水效率的關系圖 6過長農田實施的畦灌2.4噴灌與滴灌的效率灌溉用水的分布效率在噴灌的設計中，將對噴頭進行選擇，確定其安裝間隔，以便使 4 個噴頭圍起來的矩形區(qū)域內的噴灑深度分布效率超過標準值。分布效率用于表示噴灑深度的分布狀況，普遍使用的是均勻系數(shù)和噴灑效率。均勻系數(shù)8）x 的平均值以及該平均值與各個噴灑

22、深度的偏差是根據(jù)測得的噴灑深度分布的絕對值的平均值計算出來的分布效率，如下式所示。 如果將 x 的分布作為沿滴灌管道分布的滴水器的出水流量分布，那么公式（11）就可以用于滴灌。NixxUCC=1i=1（ 11）N x這里， UCC ：表示均勻系數(shù)（小數(shù)）， xi：表示測得的各個噴灑水深，x ：表示x 的平均值， N：表示測定噴灑深度的數(shù)量。9）噴灑效率 是根據(jù)測得的噴灑深度分布 x 的平均值以及按從小到大的順序選取相當于測定數(shù)量的 25%的噴灑深度求得的平均值而計算出來的分布效率，計算方法如下所示。公式（ 12）同樣可用于滴灌。PE=x1 / 4（ 12）x這里， PE：表示噴灑效率（小數(shù)），

23、 x 1/4 ：表示從小到大排列，第一個四分之一處（噴灑深度測定數(shù)量N的 25%）以下的噴灑水深的平均值。均勻系數(shù)和噴灑效率都是評價測定數(shù)據(jù)的分布狀態(tài)的指標。數(shù)（ CV，小數(shù)）是用于評價所測得數(shù)據(jù)的分布狀態(tài)的指標，統(tǒng)計學上普遍使用的變動系UCC和 CV的關系如下：UCC 1 0.798CV（ 13）同樣， PE和 CV的關系如下所示10）：PE=1 1.268CV（ 14）根據(jù)公式（ 13）和（ 14）， PE和 UCC的關系如下所示：PE=-0.589+1.589UCC（ 15）日本的噴灌設計要求確定噴頭的安裝間隔時，必須使PE 達到 0.60 （60%）以上12 ）。如果將 PE0.60

24、代入公式（ 14）和（ 15），將分別得到CV0.32 和 UCC 0.75 （ 75%）。對于滴灌設計，要求滴灌管道設計必須使CV小于 0.1013）。如果將 CV0.10 代入公式（ 13）和（14），分別得到UCC 0.92 （ 92%）和 PE 0.87 （ 87%）。累積概率密度值A1A2：根系區(qū)域保持的水量B：滲透至根系區(qū)域下方的水量D：灌溉未補足水量圖 7正規(guī)分布的累積概率密度2.4.2 灌溉用水的利用效率假設噴灌的噴灑深度分布及沿滴灌管道分布的滴水器出水流量分布為正規(guī)分布，將這些流量按大小順序排列，用正規(guī)分布的累積概率密度可表示為如圖74） 所示。在噴灌中，從噴嘴噴射到空中的一

25、部分水在到達地表之前就蒸發(fā)了，或者附著在植物表面，另外一部分則被風吹散。因此，圖7 中顯示的是田間供水水量減去這些損失水量之后的數(shù)值。圖 7 和圖 1 相似。但是噴灌和滴灌沒有必要考慮圖1 中的 C，故根據(jù)圖7 來考慮水的利用效率。把 A A B 看作灌溉到農田里的水量。其中，A A 為根系區(qū)域所保持的水量，B1212為滲透至根系區(qū)域下方的水量。A1 A2 D 為灌溉前根系區(qū)域所需灌溉水量，其中A1 A2為灌溉補充的水量，D為灌溉后仍未補足的水量。將圖 7 所表示的噴灑深度或出水流量分布作為x。 x 與灌溉所必需的水深的關系為公式（ 16）。即，根據(jù)公式（ 16）的 值的大小和正負，就可以找出

26、灌溉所必需的水深和噴灑水深或出水流量分布中某一個特定數(shù)值之間的關系。例如，假設 0， x 就是灌溉所必需的水深 xreq 。xrep= + = (1+ CV)（ 16）這里， xreq ：表示灌溉所必需的水深，：為 x 的平均值， ：為 x 的標準偏差， CV：為 x 的變動系數(shù)， ：為任意數(shù)值。對于滴灌， 使用正規(guī)分布的概率密度函數(shù)可求出CV與 Ea 之間關系的公式4）。公式（ 17）也可用于噴灌，并且1.0 減去公式（ 17）就得到Dp（這時為深層滲透損失率）。112CV（17）Ea=1+a CV-e 22這里， a：表示大于（ ）的 x 的累積概率密度。同樣，對于滴灌，利用正規(guī)分布的概率

27、密度函數(shù)可求出CV 與 Es 之間關系的公式4）。公式（ 18）也可用于噴灌。 1.0 減去公式（ 18）就得到 Dd。1+a CV-1eEs=2CV1+2CV（18）如公式（ 17）和（ 18）所示， Ea 和 Es 不僅和噴灑深度或出水流量分布效率CV有關，還和 a 與 有關系。假設設計時使用噴灑深度或出水流量分布的平均值，由于xreq ，公式（ 16）的 0，公式（ 17）和公式（ 18）就成為簡單的相同公式。Dp 和 Pd 則變成公式 （20）。Ea=E s=1-0.399CV（19）Dp=P d=0.399CV（20）從公式（ 19）和（ 20）可以清楚地看到，要同時降低p 和d、提

28、高 Ea 和 Es，設計時就DP必須使噴灑深度或出水流量分布效率變高，使CV變小。這樣，可就表示出aspd和 CV之間的關系。由于已經表示出了UCC與 CV以及E ， E，D，PPE 與 CV的關系，通過CV，就可以找出UCC， PE與 Ea， Es ， Dp ，Pd 之間的關系。前面提到過，對于噴灌的設計，要求確定噴頭的安裝間隔時必須使PE大于 0.60 （ 60%）11 ）代入公式（ 14），那么 CV 0.32 。下面如果將 CV 0.32代入公式（ 19）。如果將 PE 0.60和公式（ 20），分別得到Ea Es 0.87 （ 87%）和 Dp Pd 0.13 （ 13%）。對于滴灌

29、的設計，要求設計滴灌管道時必須使CV小于 0.1012）代入公式（ 19）和公式（ 20），。如果將 CV 0.10將分別得到 E E 0.96 （ 96%）和 D P 0.04 （ 4%）。aspd如上所示，與溝灌相比，噴灌和滴灌可以減少損失水量。灌溉水量的削減方法3.1非充分灌溉如圖 1 所示，根據(jù)將灌溉水深分布中的哪一個數(shù)值設定為灌溉所必需的水深，B和 D就會不一樣， Ea， Es， Dp， Pd 也會發(fā)生變化。非充分灌溉（deficit irrigation）是為了同時提高 Ea 和 Es，在可以容許的范圍內允許D的存在，不以Pd 0 為目標的一種灌溉管理方式。這樣，可以減少灌溉水量。

30、假設灌溉水深呈正規(guī)分布，如果將水深分布的平均值作為灌溉所必需的水深，那么E ，aE ， D ， P 就可以使用公式（19）和（ 20）。spd如果設計灌溉設施時，選擇分布效率高的灌溉方法，使CV變小，那么就可以將Dp 和 Pd控制在較低水平，并可同時提高E 和 E 。例如 , 選擇滴灌并在設計時將滴水器出水流量的分as布效率設為 CV0.1, 那么就可以將 Dp 和 Pd 控制在 0.04 （ 4%）的較低水平，同時將Ea 和 Es提高到 0.96 （ 96%）。如果將 CV進一步縮小， Dp和 Pd 就會降低， Ea 和 Es 就會提高。3.2垂直式部分灌溉通過灌溉，土壤水分的管理方法如圖8

31、 所示2）。（ a）計劃間歇天數(shù)的水分管理，是指在根系區(qū)域內對生長發(fā)育有很大影響的限制土層的有效水分被消耗，達到阻礙生長的水分點的時候，一次性地灌溉此前根系區(qū)域消耗的全部水量（總速效性有效水分，TRAM），使土壤的水分狀態(tài)恢復到田間的持水量。這是一種充分利用土壤的持水能力的灌溉方式，在旱地灌溉的用水計劃中12），要求農田應全面實行這種土壤水分的管理。圖 8 中的（ b）低水分張力水分管理，與其說是通過阻礙生長的水分點來判斷是否需要灌溉， 不如說是通過低水分張力來進行判斷。這種方式在設施栽培中被普遍應用。與其他兩種方式相比， 這種方法的土壤水分可容量總是很小。露天栽培如果采用這種水分管理，有效利

32、用降雨的可能性較低。圖 8 的（ c）高水分張力水分管理， 是指在水分張力達到阻礙生長的水分點的時候灌溉，但是相對于田間持水量， 恢復后的水分狀態(tài)停留于干燥狀態(tài)的一種方式。 這樣，與其他兩種方法相比，土壤水分的可容量總是很大。如果使水分張力的恢復點接近阻礙生長的水分點，土壤水分的可容量就會更大。 露天栽培如果采用這種水分管理， 有效利用降雨的可能性就會很高。對田間全面實行土壤水分的低水分張力或高水分張力管理是一種部分利用土壤保水功能的方法。 特別是露天栽培， 如果采用高水分張力來管理土壤水分， 有效利用降雨的可能性就會提高，就可以減少灌溉水量。（ a）計劃間歇天數(shù)的水分管理計劃間歇天數(shù)田間容水

33、量阻礙生長的水分點灌溉灌溉（ b）低水分張力水分管理田間容水量灌灌溉點的溉水分張力阻礙生長的水分點c）高水分張力水分管理田間容水量恢復點的水分張力灌溉阻礙生長的水分點圖 8間歇天數(shù)灌溉灌溉間歇天數(shù)土壤水分的管理方法3.3平面式部分灌溉土壤蓄水機能的部分利用還包括從平面來看僅灌溉農田的有限部分，使農田平面形成濕潤區(qū)和非濕潤區(qū)的方法。滴灌所形成的濕潤區(qū)和非濕潤區(qū)就是一個典型。如圖 9 所示， 只有靠近農作物種植行列的部分是濕潤的，而種植行列之間很寬的區(qū)域是干燥的。在旱地灌溉的用水計劃中，耗水量是以水深來表示的，并以耗水量乘以整個農田面積來計算所需要的水量。但是，如圖9 所示，如果形成濕潤區(qū)和非濕潤

34、區(qū)，那么理所當然的是，非濕潤區(qū)的土壤表面蒸發(fā)量就會減少。并且如果將滴灌設施埋在地下，由于農田表面不會形成濕潤區(qū)，所以土壤表面的蒸發(fā)量就會進一步減少，從而使耗水量本身得以減少。此外，與濕潤區(qū)相比， 非濕潤區(qū)有效利用降雨的可能性加大，從這一點來考慮， 也可以減少灌溉水量。圖 9滴灌條件下的濕潤區(qū)和非濕潤區(qū)3.4削減方法的組合不管什么樣的灌溉方法，都可以實施非充分灌溉。但是非充分灌溉的目標是使Dp 和Pd同時降低、 Ea 和 Es 同時提高。 以減少灌溉水量為目的的非充分灌溉的實施應該僅限于分布效率高的灌溉方法和分布效率高的灌溉設施。如果使用噴灌對整個農田實施土壤水分的高水分張力管理，那么這就是垂直

35、式部分灌溉，有效利用降雨的可能性就會加大， 灌溉水量能得到減少。 但是由于整個農田都變成濕潤區(qū)，土壤表面的蒸發(fā)量不會減少。溝灌是向田間的一部分供水， 由于會形成濕潤區(qū)與非濕潤區(qū)， 所以屬于平面式部分灌溉。非濕潤區(qū)的土壤表面蒸發(fā)量會減少。此外，非濕潤區(qū)有效利用降雨的概率也會變大。但是，足以抵消這些效果的是，會產生根系區(qū)域下方的深層滲漏損失和畦田下游端的流出水損失。為了減少灌溉水量，需要組合使用非充分灌溉、垂直式部分灌溉以及平面式部分灌溉。必須選擇能發(fā)揮這種組合效果的灌溉方法， 進行減少損失水量的灌溉設施設計。 能夠達到這個目標的，就是包括滴灌在內的微灌。微灌4.1什么是微灌安養(yǎng)寺和凌5） 對微灌

36、進行了整理，這里將從中摘錄微灌的概要。根據(jù)美國農業(yè)學會的解1）釋 ，微灌是指對土壤表面或地下進行少量而頻繁的灌溉，供水形態(tài)是通過沿供水支管方向安裝的出水器，供給間歇性水滴、連續(xù)性水滴、細小水流以及噴霧等等。根據(jù)日本的土地改良事業(yè)規(guī)劃指南微灌13），它指的是使連接到供水管道的供水支管的管內水壓保持低壓，從而對作物的根系區(qū)域等有限的部位進行頻繁的灌溉，它是滴灌、 多孔管灌、 微噴灌溉等的總稱。如上所述， 微灌指的是向根系區(qū)域等有限部位少量而頻繁地供水的一種方法。它是垂直式以及平面式的部分灌溉，它在減少土壤表面蒸發(fā)量的同時， 還將提高降雨的有效利用概率，因此能減少灌溉水量。要高效地進行少量而頻繁的供

37、水，灌溉方法就會受到限制。 也就是說， 只有灌溉設施的水流控制精準， 并且出水器出水流量的分布差異較小的方法才可以選用。如果出水流量分布差較小， 則分布效率就會提高。 分布效率變高， 就可以將深層滲漏損失水量以及缺水量占灌溉所需水量的比例控制在較低的水平，因此灌水效率和蓄水效率就會提高。其結果是能夠減少損失水量。4.2 出水器出水器是安裝在供水支管上、 最終調節(jié)出水流量的裝置。 一條供水支管上安裝的出水器數(shù)量以及間隔根據(jù)出水器出水流量、土壤的保水機能、 灌溉水的擴散方式、農作物種類與生長發(fā)育階段、根系區(qū)域、出水器的供水形態(tài)等不同而有所不同。此外，根據(jù)出水器的種類與功能，水的供給形態(tài)有噴灑式、噴水式、噴霧式、點滴式、地下供水等等。出水器種類與供水形態(tài)的關系如下所示：噴灑式：微噴、小噴嘴、多孔管道、多孔軟管、多孔細管。噴水式：噴水器。 噴霧式：微噴霧器、微噴射器、霧狀噴嘴。 點滴式：孔流出水器、孔流及渦流出水器、長流程出水器、雙層強化瓦楞紙管、三層強化瓦楞紙管、滲透管。地下供水：長流程出水器、滲透管。以上出水器有安裝