标题：科学灌溉
概述
灌溉制度的科学性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。
对于新型节水灌溉而言，灌溉制度体主要体现在：灌水定额、灌水周期、一次灌水延续时间等内容。
设计灌水定额以下式进行计算：　
式中：m——设计灌水定额（mm）； γ——土壤容重（g/m&sup3; ）；P——土壤湿润比； H——计划湿润层深度；
θmax，θmin—— 土壤适宜含水率上、下限； 　η——灌溉水利用系数。
设计灌水周期表示的是灌溉的间隔时间，通常按照下式进行计算： 
式中： Ea——作物耗水强度（mm）。
一次灌水延续时间指的是每次灌溉持续的时间，　
式中：t ——每次灌水时间（H）；a——喷头行距（m）；（b）——喷头间距（m）；q ——灌水器出水量（L/H）。
采用测定土壤水分的仪器，可以更加科学地确定灌水延续时间。目前在工程上常用的仪器有电子土壤水分测试仪和张力计。
设计方案的科学性
设计方案的科学性主要体现在灌区规划的合理性、管道选择的科学性、安装工程的严格性等方面。
灌区规划的合理性灌溉系统的工作制度通常分为续灌和轮灌。续灌是对系统内的全部管道同时供水，即整个灌溉系统作为一个轮灌区同时灌水。其优点是灌水及时，运行时间短，便于其他管理操作的安排；缺点是干管流量大，工程投资高，设备利用率低，控制面积小。对于绝大多数灌溉系统，为减少工程投资，提高设备利用率，扩大灌溉面积，一般均采用轮灌的工作制度，即将支管划分为若干组，每组包括一个或多个阀门，灌水时通过干管向各组轮流供水。 
轮灌组划分的原则1）轮灌组的数目应满足作物需水要求，同时使控制灌溉面积与水源的可供水量相协调； 
2）对于手动、水泵供水且首部无衡压装置的系统，每个轮灌组的总流量尽可能一致或相近，以使水泵运行稳定，提高动力机和水泵的效率，降低能耗； 
3） 同一轮灌组中，选用一种型号或性能相似的喷头，同时种植的草坪品种一致或对灌水的要求相近； 
4） 为便于运行操作和管理，通常一个轮灌组所控制的范围最好连片集中。但自动灌溉控制系统不受此限制，而往往将同一轮灌组中的阀门分散布置，以最大限度地分散干管中的流量，减小管径，降低造价。
管道选择的科学性管道的选择主要依据管道的过流量和管道的水力损失。管道水力计算包括计算管道水头损失和校核管道的实际工作压力。管道水头损失计算首先应该确定管道的流量，再根据系统的运行情况确定管道级别、管道的水力类型以及管道上出水口的出流形势，从而正确的进行水头损失计算。管道水力计算的另外一个重点是计算各级管道的工作压力大小、管路上的压力分布情况以及管道中的水力瞬变，用于校核管道压力和流量是否有关标准和规范的要求，是否满足系统运行安全的要求。
安装工程的严格性系统施工安装的总的要求，应严格按设计进行。必须修改时应先争得设计单位的同意并经主管部门批准。涉及到有关建筑物的施工，应符合现行规范的要求，如《给排水建筑物施工及验收规范》、《地下防水工程施工及验收规范》等。
维护管理的科学性在完成了科学的设计方案和严格的施工安装工作后，管理维护也是一项非常关键的工作，通过制定合理有效地管理制度，并严格地执行，也是科学灌溉系统运行必不可少的环节。主要体现在以下几个方面：（1）建立专人专管制度；选择懂技术的人员负责；（2）准确掌握系统的工作时间；（3）系统定期维护保养。
科学灌溉的优势
节水采用喷、滴灌等设施进行灌溉，可以很好地避免产生地面径流和深层渗漏损失，使水的利用率大为提高。
喷灌：是将灌溉水加压，通过管道，由喷嘴将水喷洒到灌溉土地上的一种灌溉方式。喷灌是目前大田作物较理想的灌溉方式，与地面输水灌溉相比，喷灌能节水50%—60%。
微灌：有微喷灌、滴灌、渗灌、微灌等形式，是将灌溉水加压、过滤，经各级管道和灌水器灌水于作物根系附近，属于局部灌溉，只湿润部分土壤。微灌与地面灌溉和喷灌相比，可节水80%—85%。微灌与施肥结合，利用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补充作物所需要水分和养分，增产效果好，微灌应用于大棚栽培和高产高效经济作物上。
节约耕地以往传统的灌溉方法是水通过干渠、支渠、斗渠，毛渠五级渠道输送到田间的，而在田间还要挖大量的埂、畦、沟渠，这样真正有效的种植面积只有70～80%，而采用喷灌、微灌等，可以将田埂、沟渠等取消，可以增加种植面积15－20%，大大地提高了土地利用率。
改善农田小气候农田小气候指农田中作物层里形成的特殊气候，是农田贴地气层与土层同作物群体间的生物过程和物理过程相互作用所形成的一种局部气候。由土壤温度和湿度、田间空气温度和湿度、贴地层与作物层中的辐射和光照、风速和二氧化碳浓度等要素组成。
农田小气候对农作物的生长、发育和产量以及病虫害都有很大影响。由于各种农作物的群体结构不同，株间的光能分布、空气温湿度、风速和土壤温湿度的特征均与裸露地上有显著差异。不同农作物，不同植株密度、株距、行距、行向，不同生育期和叶面积大小等都能形成特定的小气候。农田小气候既具有其固有的自然特征，又还是一种人工小气候，人类可以通过农业技术措施在一定程度上改变农田小气候。
喷灌、微灌等新形科学灌溉模式，可以很好地改善农田上部和下部环境，有效地防止了传统漫灌带来的土壤板结问题，有利于提高土壤墒情、加速灌溉水的渗透速率和提高肥料的有效利用率，使土壤固、液、气三相结构维持在较好的状态。
近几年来，自动控制的灌溉系统越来越多的应用到灌溉系统中，通过各种传感器测量农田小气候的各个参数，在经过中央处理系统的分析，将灌溉、施肥等工作合理的进行安排管理，使农业生产效率达到了一个新的高度。
实现水肥一体化、减少环境污染我国农村传统的灌溉为大水漫灌，施肥方法主要是经验施肥，没有充分考虑到土壤本身养分养况和农作物生长所需养分，往往大部分肥料随着大水而流失，造成了投入高，产量低，农产品品质下降，效益下降。更为严重的是，长期的大水漫灌及施肥造成了土壤结构被破坏，土地板结，环境污染，严重阻碍了农业的可持续发展。据有关资料显示，我国耕地面积不到世界的1/10，但氮肥和磷肥用量却分别为世界总用量的30%和26%，在单产相近的情况下，氮、磷肥用量分别高出世界平均水平2.05倍和1.86倍；农业污染量已占全国总污染量的1/3～1/2。造成农田污染的主要原因有化肥、农药、农膜等的污染，这些污染不仅影响农产品的生产环境，同时也造成农业资源的极大浪费。科学有效地开发、保护、利用农业资源是21世纪农业实现可持续发展的重要保证。
新型科学灌溉模式利用施肥装置（比例注肥泵、压差式施肥罐、文丘里施肥器等）将肥料和水直接送到紧靠植物根部的地方，以使蒸发和渗漏水量减到最小，且肥料得到了最大的利用，减少环境污染，以下以比例注肥泵为例进行说明。
比例注肥泵直接安装在灌溉管线上，由管路中水流的动能驱动比例加药泵工作。其唯一的动力就是水压。在带压的水流的驱动下，按比例定量将农药剂吸入，然后再与作为动力的水混合。在水压作用下，充分混合的水及药剂随后被输送到下游。吸入（投加）的药剂始终同进入比例加药泵水的体积直接成比例，而同管路中水压及水量的变化无关，从而实现直接流量比例混合及投加。“比例性”是保持恒定的精确剂量的关键，无论流进管线的水流量和压力如何变化，注入的溶液剂量总是与流进水管的水量成正比，可以根据农作物对药剂量的需要在外部调节比例，灵活方便，注肥比例也十分精确。
减少工作量，降低维护成本采用传统的地面沟灌、畦灌、自流漫灌，要大搞平整土地，这就加大了农田水利基本建设的工作量。采用喷灌、滴灌等科学灌溉后，土地基本不需平整，种地实现了"三无"，即无渠、无沟、无埂，大大减轻了水利建设的工作量，且可以运用自动控技术，实现在室内控制大田中农作物的种植，有力促进了农业向机械化、产业化、现代化方向的发展。
科学灌溉解决的四大需求
随着城市建设、园林绿化的发展和公民环境意识的提高，大面积的观赏草坪、休闲绿地和城市道路绿化在城市中也逐渐兴起，与此同时绿化用水和城镇居民生活用水之间的矛盾日益突出，因此，积极推广科学的、高效的用水方式———园林喷灌势在必行。
科学高效的灌水不仅体现在灌水器(喷头、微喷头等)安装选型的合理性上，更重要的是如何实现精确且操作简单的自动控制。然而，实现这个目标并不简单，它涉及到目前园林灌溉系统需要解决的4大需求：满足不同种类的园林植物需水量、满足节水节能、满足节省人力管理成本以及满足绿地景观形成等四方面需求。<BR>　<STRONG>　
满足不同植物的要求园林景观由多种类型的植物配植而成，如草坪、花卉、灌木、乔木等。园林灌溉不仅要满足均匀的灌水，更重要的是还要满足不同类型植物对灌水方式、灌水湿润深度以及灌水周期的不同需求。<BR>　对于维护水平较高的草坪基本上需要每天进行灌溉，湿润深度有十几厘米就足够，为了养护出一块色泽均匀的优质草坪，灌溉系统喷洒应具有良好的均匀性。对于花卉来说，要求水滴雾化程度高，而且在不同生长季节也有着不同的管理措施。灌木和乔木的灌水方式有相似之处，比如不能进行叶面的喷洒，而应将水尽量直接灌到植物根系附近，但乔木有明显主干，灌木则多为丛生类型，在灌水设备选择上又各不相同。这样看来，对于一块乔、灌、草混生的绿地，如何进行灌水就是非常复杂的一个问题，需要灌溉设计者分别对待，采取不同方案。
满足节水节能的要求园林灌溉通过提高水的有效利用率、减少无效灌水实现节水节能。园林灌溉节水一方面体现在灌水器灌水的准确性上，做到不“过喷”和不“漏喷”；另一方面是灌水时间的准确控制，在这里不光是要做到根据植物需水量精准控制灌水时间，更重要的是能否根据灌水当天的天气情况准确地调整灌水时间，真正做到植物需要多少水就灌多少水
节省管理成本的要求随着近几年来人员工资待遇的提高，绿化养护成本越来越高，灌溉的管理成本同样遇到这样的问题。工人工资上涨，灌水人员的职业素质和责任心参差不齐，这些都驱使灌溉管理逐渐向自动化发展，尽量少用人工。现在的灌溉系统自动化管理系统功能强大，对于系统操作者来说，越来越简单方便，甚至是可以做到无人化管理，大大节省了人力和管理环节。当然，无人化管理在未来仍存在大量可提升的空间。
满足一定的景观要求我们经常能看到这些画面：绿地中间有工人手里拿着皮管子给各种植物浇水；在拥堵的道路上，绿化工人开着洒水车为路旁的植物洒水；一块漂亮的绿地中间突兀地竖起一根根安装着摇臂喷头的杆子。坦诚地说，这些景象并不美观。
现在有了解决的办法，地埋喷头得到了社会的广泛认可，管道和喷头都埋藏于地下，喷洒时喷头自动弹出，喷洒完成后缩回地面，完全不会影响到绿地的景观。而且地埋喷头有多种多样的喷洒水型，均匀、轻薄的水雾在阳光的照射下呈现出七彩光芒，又有谁能说大面积喷洒不是一种美丽的景观呢？此外，安装地埋喷头的绿地非常方便日常的剪草作业，并且由于整个系统埋藏于地下，也不容易遭到自然或人为的破坏，使用寿命会被延长。[1]