二、沟灌
沟灌的田间布置如图3-4所示。适宜的沟灌坡度一般为0.005~0.02。一般灌水沟是沿地面坡度方向布置,但当地面坡度较大时,可以与地形等高线成锐角,使灌水沟获得适宜的比降。沟的间距视土壤性质而定。根据灌水沟两侧土壤湿润的范围(图3-5),一般轻质土壤的间距较窄,重质土壤的较宽。表3-4列出了一些参考数值,具体确定还要结合作物的行距来考虑。

图3-3 虹吸管给灌水沟配水示意图

图3-4 灌水沟布置示意图

图3-5 灌水沟两侧土壤湿润范围示意图
沟灌的技术参数,主要是沟长与入沟流量。沟长与入沟流量都与地面坡度及土壤透水性能有关,它们之间是相互制约的。一般沟灌是使水流入灌水沟后,在流动过程中使部分水量渗入土壤,待放水停止后,再在沟中存蓄一部分水量,使其逐渐渗入土壤。这样,各灌水技术参数之间的关系如下。
(1)计划的灌水定额应等于在t时间内的渗入水量与灌水停止后在沟中存蓄水量之和。
表3-4 不同土质条件下灌水沟间距表 单位:cm


式中 h——沟中平均蓄水深度,m;
a——灌水沟间距,m;
m——灌水定额,m;
l——沟长,m;
b0——平均水面宽,b0=b+ψh,m;
b——灌水沟底宽度σ,m;

Ht——在t时间内的入渗深度,m。
(2)沟长与坡度及沟中水深有下列关系:(https://www.daowen.com)
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式中 h1——灌水停止时沟首水深,m;
h2——灌水停止时沟尾水深,m;
i——沟的坡度。
为了使土壤湿润均匀,h2-h1之差值应不超过0.06~0.07m。如灌水沟的最小极限坡度为0.002,则其最小长度为30~35m。
(3)当沟长和流量已知时,灌水时间为
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表3-5中列出河南引黄灌区的沟灌技术要素,可供参考。
表3-5 河南省引黄灌区灌水沟长度灌水流量关系表

在一些地面坡度较大,土壤透水性小的地区,实践中多采用细流沟灌,也就是在水流动过程中将全部水量渗入土壤,放水停止后在沟中不形成积水。这样其各灌水要素之间的关系如下。
(1)灌水时间t的决定。由于在停止放水后沟中不存蓄水量,所以在灌水时间t内的入渗水量就应该等于计划灌水定额,即

(2)灌水流量与灌水沟长度的关系:
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细流沟灌的灌水沟规格与一般沟灌相同,只是在每个灌水沟口放一个控制水流的小管,引入小流量,一般采用0.1~0.3L/s。沟内水深不超过沟深一半。每条输水沟一次可开20~40条灌水沟。控制水流的小管,可用竹管或瓦管,管孔直径约为15mm左右。对于黏质土壤,也可用锹开个三角形小口,代替灌水管。细流沟灌的优点是沟内水流流动缓慢,完全靠毛细管作用浸润土壤,能更好地使灌水分布均匀,节约水量,不破坏土壤的团粒结构,不流失肥料。
灌水沟的断面一般成梯形或三角形。浅沟深约8~15cm,上口宽20~35cm;深沟深约15~25cm,上口宽约25~40cm。水深一般为1/3~2/3沟深。
为了增加沟灌对土质与地形的适应性,提高灌水效率(即田间水有效利用率),节约用水,近年来世界上开始采用一些沟灌新技术。除了与畦灌相同,也可采用闸门和虹吸管外,主要有以下两种:
(1)尾水回收系统(tail water recovery system):透水性较差的土壤,为了达到一定的灌水定额,要求在沟中保持较长时间的水流,而且地形坡度又较大,沟中不便蓄水,这样就不可避免要有一些水从沟尾排走,进入排水系统,从而降低了灌溉效率,还增加了排水系统的负担。因此建立尾水回收系统,从沟尾将排走的水收集起来再送到沟首或其他田块以供灌溉之用,这种系统一般包括集水沟,蓄水池,提水系统,输水管道,沟尾的泄水经由集水沟收集,暂时存在蓄水池中,到一定时候由提水系统加压,经输水管道送到本田块或其他田块的沟首。装了尾水回收系统后,不但可以省水,提高灌水效率,而且还可以减少排水问题,保肥节能,防止土壤的侵蚀。
(2)波涌(surge flow)沟灌:又称为涌流沟灌或间歇沟灌,是间歇地向灌水沟放水,一般是放水几分钟或几十分钟,然后停水几分钟或几十分钟,重复多次,直到灌水沟的首尾都得到均匀地灌溉为止。这样放水使得在给定的水量条件下,灌水沟中水流的进程距离比连续放水多两倍到三倍。从而可减少沟首、沟尾入渗时间的差别,使沿灌水沟的水量分布均匀,可以使沟灌的灌水效率由50%~60%,提高到70%~80%。当然,为了要按一定的间歇周期放水,就要配备有自动控制或人工控制的放水设备。这显然会增加灌水的费用,但也同时提高了灌水的机械化和自动化程度,节约灌水劳动力。
这种方法同样也可用于畦灌,而成为波涌畦灌或间歇畦灌。