地表水灌溉的定義與原理
地表水來(lái)源與分布
地表水是指存在于地殼表面，暴露于大氣的水，主要包括河流、湖泊、冰川、沼澤等水體。全球地表水儲(chǔ)量約為 24254 萬(wàn)億立方米，占全球水總儲(chǔ)量的 1.75%。其中，河流徑流量是地表水的重要?jiǎng)討B(tài)水量，每年有 43.5 萬(wàn)億立方米河流徑流和 2.3 萬(wàn)億立方米冰川徑流流入海洋，占入?？偭康?94.7%。
從分布來(lái)看，全球約 62% 的陸地面積有河流、湖泊和沼澤，12% 的面積被冰川覆蓋。中國(guó)的地表水資源分布不均，大小河流總長(zhǎng)度約 42 萬(wàn)公里，徑流總量達(dá) 27115 億立方米，占全球徑流量的 5.8%，且主要集中在東部和南部地區(qū)。這種分布特征決定了地表水灌溉在我國(guó)不同地區(qū)的應(yīng)用程度和方式存在差異。
灌溉原理與作用
地表水灌溉是利用河川、湖泊以及匯流過(guò)程中攔蓄起來(lái)的地表徑流進(jìn)行灌溉。其原理是通過(guò)修建引水、蓄水或提水等不同取水方式的灌溉系統(tǒng)，將地表水引入農(nóng)田，滿足作物生長(zhǎng)所需的水分。
引水灌溉：當(dāng)河流水量豐富且在時(shí)間分配上能滿足灌溉用水的要求時(shí)，可在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建無(wú)壩或有壩引水樞紐，引取河水進(jìn)行灌溉。這種方式在我國(guó)南方水網(wǎng)密集地區(qū)應(yīng)用廣泛，如長(zhǎng)江中下游平原，其灌溉面積占該地區(qū)耕地面積的 70% 以上。
蓄水灌溉：當(dāng)河川徑流與灌溉用水在時(shí)間分配上不相適應(yīng)時(shí)，在河流適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建水庫(kù)，對(duì)徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)，以解決來(lái)水與用水矛盾。我國(guó)的三峽水庫(kù)就是一個(gè)典型的例子，其調(diào)節(jié)后的水量可滿足周邊地區(qū)大規(guī)模的灌溉需求。
提水灌溉：當(dāng)河流水量豐富，但灌區(qū)位置較高，筑壩引水困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建泵站，利用抽水設(shè)備提水灌溉農(nóng)田。在北方一些地勢(shì)較高的農(nóng)田，提水灌溉是重要的灌溉方式，如華北平原部分地區(qū)通過(guò)提水灌溉解決了高臺(tái)地的灌溉問(wèn)題。
地表水灌溉的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
提高作物產(chǎn)量：地表水灌溉能夠保證作物在生長(zhǎng)關(guān)鍵期獲得充足的水分，從而提高作物產(chǎn)量。例如，水稻在分蘗期和抽穗期需要大量的水分，地表水灌溉可使水稻產(chǎn)量提高 20% - 30%。
改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境：地表水灌溉有助于調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候，增加空氣濕度，減少土壤侵蝕。在一些干旱和半干旱地區(qū)，地表水灌溉使農(nóng)田生態(tài)環(huán)境得到顯著改善，植被覆蓋率提高 15% - 20%。
促進(jìn)水資源的合理利用：地表水灌溉通過(guò)蓄水、引水和提水等方式，將地表水資源進(jìn)行合理調(diào)配，提高了水資源的利用效率。我國(guó)地表水灌溉的水有效利用系數(shù)已從 20 年前的 0.4 提高到現(xiàn)在的 0.55。
蓄水灌溉
蓄水灌溉是通過(guò)修建水庫(kù)、塘堰等蓄水工程，對(duì)地表徑流進(jìn)行攔蓄和調(diào)節(jié)，以解決灌溉用水在時(shí)間上的供需矛盾。
工程設(shè)施：蓄水灌溉的主要工程設(shè)施包括水庫(kù)和塘堰。水庫(kù)規(guī)模較大，如三峽水庫(kù)，其總庫(kù)容達(dá)393億立方米，調(diào)節(jié)后的水量可滿足周邊地區(qū)大規(guī)模的灌溉需求。塘堰則是小型蓄水工程，主要攔蓄當(dāng)?shù)氐孛鎻搅?，一般有山塘和平塘兩類?br/>應(yīng)用范圍：蓄水灌溉在我國(guó)應(yīng)用廣泛，尤其在降水季節(jié)性分布不均的地區(qū)，如黃淮海平原，通過(guò)修建水庫(kù)和塘堰，將雨季的多余水量蓄積起來(lái)，用于灌溉春、秋季節(jié)的作物。
優(yōu)勢(shì)與局限性：蓄水灌溉的優(yōu)勢(shì)在于能夠有效調(diào)節(jié)水資源的時(shí)間分布，提高水資源的利用效率。但修建水庫(kù)和塘堰工程量大，投資較高，且可能會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定影響，如淹沒(méi)土地、影響水生生物的生存環(huán)境。
引水灌溉
引水灌溉是通過(guò)修建引水樞紐，將河流、湖泊等地表水引入灌溉渠道，直接用于農(nóng)田灌溉。
工程設(shè)施：引水灌溉的工程設(shè)施包括無(wú)壩引水樞紐和有壩引水樞紐。無(wú)壩引水樞紐適用于河道水位和流量能滿足取水要求的情況，如都江堰水利樞紐，其引水樞紐由魚嘴、金剛堤、飛沙堰等工程組成，可自然分水和泄洪。有壩引水樞紐則需在河道上修建壅水建筑物，抬高水位以便引水自流灌溉。
應(yīng)用范圍：引水灌溉在我國(guó)南方水網(wǎng)密集地區(qū)應(yīng)用廣泛，如長(zhǎng)江中下游平原，其灌溉面積占該地區(qū)耕地面積的70%以上。此外，在北方一些河流水量豐富的地區(qū)，也采用引水灌溉方式。
提水灌溉
提水灌溉是通過(guò)修建泵站，利用抽水設(shè)備將地表水從低處提升到高處，用于灌溉地勢(shì)較高的農(nóng)田。
工程設(shè)施：提水灌溉的主要設(shè)施是泵站和輸水管道。泵站的規(guī)模和功率根據(jù)灌溉面積和提水高度而定，如華北平原部分地區(qū)通過(guò)提水灌溉解決了高臺(tái)地的灌溉問(wèn)題。
應(yīng)用范圍：提水灌溉主要應(yīng)用于河流水量豐富但灌區(qū)位置較高的地區(qū)，如北方一些地勢(shì)較高的農(nóng)田。在我國(guó)南方一些山區(qū)，也采用提水灌溉方式，將山下的河水抽到山上的梯田進(jìn)行灌溉。
優(yōu)勢(shì)與局限性：提水灌溉的優(yōu)勢(shì)在于能夠解決地勢(shì)高差帶來(lái)的灌溉難題，提高灌溉的靈活性。但其缺點(diǎn)是需要消耗大量的能源，運(yùn)行成本較高，且對(duì)設(shè)備的維護(hù)要求較高。
蓄引提結(jié)合灌溉
蓄引提結(jié)合灌溉是將蓄水、引水和提水設(shè)施結(jié)合使用，以充分利用地表水資源，最大限度地發(fā)揮各種取水工程的作用。
工程設(shè)施：這種灌溉系統(tǒng)主要包括渠首工程、輸配水渠道和灌區(qū)內(nèi)部的中小型水庫(kù)、塘堰和提水設(shè)施。例如，在一些大型灌區(qū)，通過(guò)修建水庫(kù)蓄水，再通過(guò)輸水渠道將水引入灌區(qū)，同時(shí)在灌區(qū)內(nèi)設(shè)置提水設(shè)施，將水提升到地勢(shì)較高的農(nóng)田。
應(yīng)用范圍：蓄引提結(jié)合灌溉在我國(guó)的大型灌區(qū)應(yīng)用較為廣泛，如甘肅省的景電灌區(qū)，通過(guò)蓄水、引水和提水相結(jié)合的方式，解決了灌區(qū)內(nèi)的灌溉問(wèn)題。
優(yōu)勢(shì)與局限性：蓄引提結(jié)合灌溉的優(yōu)勢(shì)在于能夠綜合多種灌溉方式的優(yōu)點(diǎn)，提高水資源的利用效率和灌溉的可靠性。但其工程復(fù)雜，投資較大，需要進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和管理。
灌溉渠道與管道技術(shù)
灌溉渠道與管道是地表水灌溉系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，其技術(shù)水平和質(zhì)量直接影響灌溉效率和水資源利用效果。
渠道技術(shù)：傳統(tǒng)的土渠灌溉在我國(guó)應(yīng)用廣泛，但存在滲漏損失大的問(wèn)題。近年來(lái)，渠道防滲技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，如混凝土防滲、塑料薄膜防滲等?；炷练罎B渠道的防滲效果好，使用壽命長(zhǎng)，可減少滲漏損失 90%以上。塑料薄膜防滲則具有施工簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)點(diǎn)，能減少滲漏損失 70% - 80%。此外，渠道的斷面形式和尺寸設(shè)計(jì)也不斷優(yōu)化，如采用梯形斷面、U 形斷面等，以提高渠道的輸水能力和水利用效率。
管道技術(shù)：管道輸水灌溉技術(shù)發(fā)展迅速，低壓管道輸水灌溉在我國(guó)北方地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是輸水速度快、水利用效率高、節(jié)省土地。例如，山東省平原井灌區(qū)的低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)，每畝固定管道長(zhǎng)度不少于 6 米，管網(wǎng)布局根據(jù)地塊形狀和單井控制面積進(jìn)行規(guī)劃。此外，新型的管道材料如 PVC 管、PE 管等不斷涌現(xiàn)，具有耐腐蝕、強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提高了管道輸水的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
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