一种波涌灌溉方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于灌溉技术领域，尤其涉及一种波涌灌溉方法。
【背景技术】
[0002] 波涌灌溉（Surge Flow Irrigation)又称涌流灌溉或间歇灌溉，由于它具有灌水 均匀、节水省时、深层渗漏小及田间水利用率高等优点，目前波涌灌溉已在美国大面积推广 应用。我国自1987年以来也陆续在各地开展了波涌灌溉的试验与研宄，同样取得了明显节 水与高质量的灌水效果。
[0003] 对于波涌灌溉来讲，它在完成一个沟（畦）的灌水过程中，包含几个放水及停水 周期，灌水是分几个周期逐段由首部将水流推向前进，直到最后一个周期，水流才到达沟 (畦）的尾端。此种情况下，虽然在第一个周期灌水时，灌前田地的耕作情况对水流推进及 入渗过程的影响与连续灌完全相同，但在第一周期灌水过程中，由于已湿润地段的表层土 壤水分接近饱和，土粒间的水膜增厚，其土粒间的引力逐渐减弱，土壤粘结性也随之减小， 加之水流冲刷的机械作用，表层土壤迅速崩解溶化，土壤结构遭到破坏，以致表层土壤的颗 粒组成也发生变化。因此当第一周期灌水停止后，随着田面积水的落干，解体后土壤颗粒的 逐渐下沉，从而在田面逐渐形成一个光滑的致密层。致密层的形成使已湿润地段的田面糙 率及入渗能力明显地减小，这就为下一周期的灌水创造了一个有利于加速水流推进过程及 减小入渗水量的新边界。
[0004] 波涌灌溉正是利用了土壤在灌水后表土致密层的形成与发展这一客观规律，为改 善以后各周期的水流与入渗能力提供了条件，进而为本次灌水取得节水与高质量的灌水效 果起到了重要作用。与此相反，传统地面灌溉在完成一个沟（畦）的灌水任务后，虽然同样 能够在土壤表面形成一个光滑的致密层，但却没有利用这一有利的土壤物理变化的客观事 实，为本次灌水做出应有的贡献。
[0005] 但是实际灌溉过程中，影响灌溉效果的因素较多，使得波涌灌溉方法各参数的设 置非常复杂，包括灌水周期、循环率和单宽放水流量等参数，如何根据具体灌溉情况设置合 理的参数就显得尤为重要，现有的波涌灌溉方案或多或少都存在一些问题，如灌水过多或 过少、入渗水在田间分布不良或深层渗漏损失过大等问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种波涌灌溉方法，参数设置简单合理，而且灌溉质量好。
[0007] 本发明是这样实现的，一种波涌灌溉方法，所述波涌灌溉方法采用沟灌或畦灌，其 特征在于，所述波涌灌溉方法具有n个供水周期，n为大于等于2的整数，循环率r < 0. 5， 单宽放水流量为〇. 8~10lV(s ? m)，相应所述供水周期的供水量为Qn，且Qn+1多Qn。
[0008] 作为一种改进，所述波涌灌溉方法的灌溉用水的含沙率P为0~20%。
[0009] 作为进一步地改进，所述灌溉用水的含沙率P〈3%，相邻所述供水周期的供水量 之比 Qn+1/Qn 为 l+r。
[0010] 优选地，所述波涌灌溉方法具有3个供水周期，每个供水周期为30min，循环率 为1/3,第一个供水周期内单宽放水流量为2lV(s ? m)，第二个供水周期内单宽放水流量为 2. 67!V(s ? m)，第三个供水周期内的单宽放水流量为3. 56!V(s ? m)。
[0011] 作为另一种改进，当所述灌溉用水的含沙率P <20%，相邻所述供水周期 的供水量之比Qn+1/Qn为1+r2。
[0012] 优选地，所述波涌灌溉方法具有3个供水周期，每个供水周期为30min，循环率为 1/2,第一个供水周期内单宽放水流量为4IV( S i)，第二个供水周期内单宽放水流量为5L/ (s ? m)，第三个供水周期内的单宽放水流量为6.25!V(s ? m)
[0013] 由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0014] 由于波涌灌溉第一供水周期后在田面逐渐形成一个光滑的致密层，使已湿润地段 的田面糙率及入渗能力明显地减小，后续供水周期的灌溉用水经过光滑致密层快速推进， 由于致密层的存在，减少了水的深层渗漏，水流推进速度大大加快，整个灌溉过程水流时断 时续，呈波涌状推进，减少水的深层渗漏，使纵向水分布均匀，用相同的水量灌溉时，波涌灌 溉水流前进距离为连续灌溉水流前进距离的2~3倍，节水效果显著，尤其当后续供水周期 的供水量大于当前供水周期的供水量时，节水效果更为显著。
[0015] 本波涌灌溉方法不仅适用于清水灌溉，而且适用于浑水灌溉，由于浑水中含有一 定量的泥沙物质，在糙率较大的田面或灌水沟内流动，因而作为高低不平的田面水流界面， 必将一部分泥沙挂淤在田面或灌水沟的断面湿周边界上；同时由于水流的底部流速较小， 加之随着水流的不断推进，其流量及断面流速亦在逐渐降低，以致水流中的含沙量超过了 它的挟沙能力，因此也造成水流中的部分泥沙沿程逐渐落淤；此外在灌水过程中，随着水流 不断向土中入渗，其入渗水量中的泥沙物质也将全部滞留于田面或灌水沟的湿周表面。由 此可见，在浑水灌溉中，其表土致密层的形成与发展，不仅是表层土壤"本体"在受到干湿交 替后的一个物理变化过程，而更重要的是以含沙水流中的泥沙"客体"在田面流动过程中逐 渐"挂淤"、"落淤"及"入渗滞留"等共同作用的结果，使用浑水波涌灌溉的节水防渗的效果 较之使用清水灌溉的效果更加显著。
[0016] 本发明根据灌溉用水中的含沙量不同，合理设置波涌灌溉的参数，有效提高灌溉 质量。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本 发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0018] 本发明的波涌灌溉田间试验在潍坊市进行，分为两个试验点，两试验点种植的主 要作物是冬小麦和夏玉米，作物灌溉以地面畦灌为主，部分采用沟灌。其中一试验点的表层 土壤的质地为沙壤土（砂粒56. 0%、粉粒36. 7%、粘粒7. 3% )，另一试验点的地表土壤为 中壤（砂粒43. 6%、粉粒39. 9%、粘粒16. 5% )和粘壤（砂粒10. 0%、粉粒55. 3%、粘粒 34. 7% )。畦（沟）长200~400m，纵向坡度小于等于0? 005。
[0019] 田间波涌灌溉试验的入畦（沟）流量由安装在波涌灌溉设备引水硬管上的超声波 流量计控制，实时流量动态检测。田间灌溉试验中，视地块长度沿畦（沟）纵向每10~20m 处设立定位观测点，记录波涌灌溉各供水周期内的水流推进时间、推进距离和地面水深。在 灌前和灌后，沿各定位点处采集土样，取样深度分别为20、40、60、80和100復。利用室内土 样烘干法测定土壤的含水率，用于评价波涌灌水的质量。
[0020] 波涌灌溉的灌水质量评价指标包括：灌溉效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率En。为 与地面连续灌溉的效果对比，用节水率SR作为评价指标。
[0025] 上述公式中，W1-保存在计划湿润层内的水量；W2-深层渗漏水量；W3-沟（畦）尾 弃水量；Wtl-计划湿润层灌水不足量；ZJP Zavg分别是灌后沿田面各观测点处土壤的入渗水 量和平均