节水灌溉工程课件.ppt
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1、第七章 农业水土工程,第一节 我国农业灌溉概况,*我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,居世界第四位,但人均只有2300立方米,仅为世界平均水平的14、美国的15,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。,*我国水资源分布很不均匀,北方水资源贫乏,南方水资源相对丰富,南北相差悬殊。,占全国的百分比%,水土资源分布不均,占全国的百分比%,* 水资源的每公顷分配和人均分配的地区差别很大,占全国人均的百分比%,* 我国部分地区已经进入严重的水危机状态,水的问题必须引起人们高度重视。,水土流失,洪涝灾害,干旱
2、缺水,水环境污染,* 用水浪费现象普遍存在。,用水浪费,* 水污染加剧水资源短缺。,*满足国家战略水安全和粮食安全战略的要求:满足国家战略水安全必须确保我国农业用水量维持零增长或负增长,但要满足我国粮食安全战略需求必须增加农业用水量约1200亿m3,这二个现实需求也形成了一对难以调和的矛盾。在我国水资源极为有限的前提下,解决这一矛盾的唯一出路只能是依靠科学技术,大力发展现代节水高效农业,走扩大资源内涵式的发展道路。,节 水 的 内 涵,节制用水,高效用水,保护水源,优化用水,节 水 的 必 要 性,水需求的增长性,水资源的稀缺性,水环境的脆弱性,节 水 的 紧 迫 性,缺水已开始制约可持续发展
3、缺水有可能导致动乱和战争,!节水是缓解缺水的根本措施,节水型农业节水型工业节水型城市节水型企业节水型社区,节水型社会,全社会节水,农业管理的节水(政策、法规和体制)。,农业节水的核心就是提高降水和灌水的 利用效率。,灌溉范畴的节水(灌溉工程、灌溉技术)。,农学范畴的节水(作物生理、农田水分调控)。,农的业关节键水,合理降低作物的无效耗水,提高农业用水的有效性。,我国现有耕地19.5亿亩,其中旱地农业(雨养农业)11.62亿亩,有效灌溉面积8.38亿亩。,实现农业可持续发展和水资源可持续利用的重点。,涉及到农业资源、农作物、农业经济、水利、机械、自动化和管理、政策、法规等科学,应突出重点、突出特
4、色、综合实施,科学节水。,节水是系统工程,我国传统灌溉工程技术的发展,我国的灌溉已有2000多年的历史,灌溉一词,“灌”意为人工注水,“溉”意为由点到面扩散。公元前613591年,楚国就修了芍陂蓄灌工程,该工程利用至今,成为渭河灌溉工程的组成部分。公元前256年和公元前246年秦国修建了都江堰和郑国渠。其中都江堰举世闻名,其原理科学、设计巧妙、规模巨大、布局合理为世界所罕见。,农业生产的发展离不开水利工程的兴建大禹治水的传说,反映了上古时代先民为战胜自然灾害、发展生产而兴修水利工程的艰苦历程。四大水利工程 春秋时期楚国孙叔敖主持修建的芍陂 (4que 1bei ) 战国时期秦国李冰主持修建的都
5、江堰 建成于公元前214年灵渠(秦始皇33年), 以西汉的漕渠白渠等水利工程陆续建成的郑国渠,芍陂 灌溉“云梦之野”中国古代淮河流域水利工程,又称安丰塘。位于今安徽寿县南。芍陂引淠入白芍亭东成湖,东汉至唐可灌田万顷。隋唐时属安丰县境,后萎废。1949年后经过整治,现蓄水约7300万立方米,灌溉面积4.2万公顷。 期思陂水里工程:据淮南子人间训载孙叔敖曾在今商城境内“决期思之水,而灌雩娄之野。”这项水利工程,不但完工早,而且不论是渠址选择还是地势勘察、水量调节、排洪灌溉诸方面的设计,都达到相当科学的水平。这项水利工程,发挥着巨大的抗旱排涝作用。使楚国“收九泽之利以殷润国家”,水稻种植面积激增,“
6、家富人喜,优赡乐业”,楚庄王由此“知其可以为令尹。,都江堰 使成都平原成为“天府之国”。六字炳千秋,十四县民命食天,尽是此公赐予;万流归一汇,八百里青城沃野,都从太守得来。 纪念李冰父子的二王庙大殿联变水害为水利,使川西平原成为千里沃野;水利发电,缓解电力危机;美化了环境,促进了旅游业的发展,拉动了四川地区的经济;体现了中国古代劳动人民的辛勤与智慧;被列入世界文化遗产名录,具有较高的精神文化价值。,郑国渠 天然博物馆是最早在关中建设大型水利工程的,战国末年秦国穿凿,公元前246年(秦始皇元年)由韩国水工郑国主持兴建,约十年后完工。位于今天的泾阳县西北25公里的泾河北岸。它西引泾水东注洛水,长达
7、 300 余里(灌溉面积号称4万顷)。,郑国渠自秦国开凿以来,历经各个王朝的建设,先后有白渠、郑白渠、丰利渠、王御使渠、广惠渠、泾惠渠,至今造益当地。引泾渠首除历代故渠外,还有大量的碑刻文献,堪称蕴藏丰富的中国水利断代史博物馆。现已列入国家级文物保护单位。郑国渠遗址历来享有中国水利史“天然博物馆”的盛誉。它的发现,对于研究中国古代水利方面的成就,具有重要意义。,都江堰,古老的提水工具-水车,河套灌区鸟瞰图,三盛公水利枢纽,灌区引水进水闸,青铜峡水利枢纽,人民胜利渠,新中国成立后黄河上新建的第一座引黄灌溉工程,有效灌溉面积4万公顷,红旗渠,1960年,河南林县人民在十分艰苦的条件下,自力更生、艰
8、苦奋斗,苦干7个春秋,架设渡槽152座,凿穿隧洞211条,修建各种渠系建筑物12408座,挖砌土石方1515万立方米,在我国太行山腰建成了著名的人造天河红旗渠,让漳河水穿山而来,结束了水贵如油的历史,陕西泾惠渠,山西晋惠渠是中国最古老的灌溉工程,前身为郑国渠,相传开凿于公元前246年。新中国成立后经过改改建与扩建,由单一的渠道灌溉发展为渠井结合的灌溉系统,灌区旱涝保收面积已达9万公顷。,灵渠在广西壮族自治区兴安县境内,是世界上最古老的运河之一,有着“世界古代水利建筑明珠”的美誉。灵渠古称秦凿渠、零渠、陡河、兴安运河,于公元前214年凿成通航,距今已2217年,仍然发挥着功用。,1986年11月
9、,世界大坝委员会的专家到灵渠考察,称赞“灵渠是世界古代水利建筑的明珠,陡门是世界船闸之父。”,灵渠联接了长江和珠江两大水系,构成了遍布华东华南的水运网。自秦以来,对巩固国家的统一,加强南北政治、经济、文化的交流,密切各族人民的往来,都起到了积极作用。灵渠虽经历代修整,至今依然发挥着重要作用。,是跨越湘江水系和珠江水系的古运河,位于湘桂走廊中心兴安县境内,与陕西的郑国渠、四川的都江堰并称为“秦的三大水利工程”。,戽斗和倒虹吸戽斗是古代最常见的提水器具,在木桶、柳条筐系上绳子,两人相对而立,用手牵拉绳子,从低处戽水上岸。,倒虹吸一类的提水设施在东汉时见于记载。,桔槔(jie gao),桔槔始见于墨
10、子。备城门,作“颉皋”。是一种利用杠杆原理的取水机械,它的制作方式是:“凿木为机,后重前轻,掣水若抽,数如沃汤。”也就是用一条横木支在木架上,一端挂着汲水的木桶,一端挂着重物,像杠杆似的,可以节省汲水的力量。,辘轳,据说早在周朝初期就已有了辘轳。物源记载:史佚始作辘轳。而史佚,是周朝初期的一个史官。到春秋时期,辘轳就已经流行,辘轳是利用轮轴原理做功的机械。用于提取井水的辘轳始见于汉代,作“椟栌”。李斯苍颉篇:“椟栌,三辅举水具也。”长安三辅地区多有,辘轳的出现,解决了深井的取水问题,标志着人类利用地下水进入新的阶段。,辘轳逐渐成为北方地区使用最普遍的提水机械,机汲,一种利用滑轮提水的设施,适合
11、远距离高落差的地方提取河水。唐代刘禹锡机汲记“比竹以为畚,置于流中。中植数尺之臬,辇石以壮其趾,如建标焉。索绹以为縆,系于标垂上属数仞之端;亘空以峻其势,如张弦焉。锻铁为器,外廉如鼎耳,内键如乐鼓,牝牡相函,转于两端,走于索上,且受汲具。“唐通典。兵“识水泉、隔山取水、越山渡险”条也有类似越山取水设备的记载。,今人根据文献,绘制出大致形制。 可隔山取水,5.水车,古代水车是轮转提水机械的统称,按动力分有人力、畜力、水力和风力,因为动力装置不同而有不同形制。后汉及三国时都有水车发明的记载,唐代水车开始推广应用。大和二年(828)文宗“内出水车样,令京兆府造水车。散给郑白渠百姓以溉田”。用人力或畜
12、力的水车称龙骨水车利用水流冲动来提水的水车称“筒车”,龙骨水车,东汉时,出现了提水效率更高的翻车。后汉书记有毕岚作翻车,三国马钧加以完善。翻车又称龙骨水车 。是一种刮板式连续提水机械。龙骨水车是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。有效地解决了从低河渠向高田灌水的问题 从东汉到三国翻车正式的产生,可以视为中国水车成立的第一发展阶段。,元代王祯农书和清代麟庆的河工器具图说中关于龙骨车的叙述比较详细。它的构造除压栏和列槛桩外,车身用木板作槽,长二丈,宽四寸到七寸不等,高约一尺,槽中架设行道板一条,和槽的宽窄一样,比槽板两端各短一尺,用来安置大小轮轴。在行道板上下,通周由一节一节的龙骨板叶用木销子连结起
13、来,很像龙的骨架一样,所以名叫龙骨车,水力水车,中唐时,已有了水力提水机械的文字记载,最早称之“水轮”、“机轮”。在元代王祯农书记载了两类水力提水机械:筒车和水车水车有水转翻车、水转高车(明代徐光启记做水转筒车)。,筒车,最早的文字记载见于唐陈廷章水轮赋,水轮即为提水水车,“鄙桔槔之繁力,使自趋之转毂”,这标志着水力机械有了新的进展,从人力提水发展为水力提水。筒车是由竹或木制成的轮形提水机械。竹筒或木筒在水中注满水,随轮转到上部时,水自动泻入盛水槽,输入田里。水转筒车的水筒与水轮联成一体,既是接受水力的驱动构件,又是提水倒水的工作构件,其机构简明紧凑,设计构思巧妙。,水转翻车,元代王祯农书始见
14、记载,动力传动部分与人力、畜力水车相同,出水端有传动轮;进水端位于水下,为动力轮。水轮有立式、卧式两种,适用于低水头的水力条件,高转筒车,水轮愈大,需要的水动能愈大,宋元时大水轮被广泛用在提水机械上。元代王桢说“此近创捷法,已经较试”可见应是当时的产物,王祯称平江府(治今江苏吴县)虎丘寺剑池安装了这种水车供水,它的形制“其高以十丈为准,上下架木,各竖一轮,下轮半在水内,各轮径可四尺”。高转筒车提水高度可达约30米,水轮直径1米以上,说明水轮的制作工艺和水工建筑物的修建技术都有相当高的水平。,风力水车,明清出现厂风力水车的记载。风力水车的动力装置是风帆,工作机的构造与龙骨水车相同。明,宋应星天工
15、开物:“扬郡以风帆数扇,俟风转车,风息则止,此车为救潦,欲去泽水,以便栽种。”这类提水机械用于太湖流域排水,有风就转且可经常工作。清代长芦利用风力水车提取海水制盐,一具风帆可带动两部水车。,(1)通过渠道或管道将水从水源输送到田间,对应的技术称为输配水工程技术。,农业用水技术环节,农业用水技术环节,内蒙玉米滴灌示范,山西霍泉自压喷灌示范,(2)将引至田间的灌溉水,尽可能均匀地分配到指定的面积上转化为土壤水,对应的技术称为灌水技术(如喷灌、微灌、地面灌等技术)。,农业用水技术环节,(3)作物吸收利用土壤水,以维持它的生理活动。,(4)通过作物复杂的生理过程,形成经济产量。,最根本和有效措施则是采
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