節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探討

路偉亭

(安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠233000)

節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探討

路偉亭

(安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠233000)

隨著社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源及能源緊缺是制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展不僅是節(jié)水的需要，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。本文就我國節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作探討。

節(jié)水灌溉;技術(shù);趨勢

節(jié)水灌溉是指通過采用各種工程節(jié)水技術(shù)措施、資源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)、農(nóng)藝及生物節(jié)水技術(shù)和節(jié)水管理技術(shù)措施等，來節(jié)約或減少從地表水、地下水或其他水源中引取的灌溉水量，即用盡可能少的水投入，取得盡可能多的農(nóng)作物產(chǎn)品的一種農(nóng)業(yè)高效用水的灌溉模式。它是技術(shù)進步的產(chǎn)物，是發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效農(nóng)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。

灌溉通過給農(nóng)田補充水分來滿足作物需水要求，創(chuàng)造作物生長的良好環(huán)境條件，以獲得較高的產(chǎn)量。從水源到田間，到被作物吸收、形成產(chǎn)量，主要包括水資源調(diào)配、輸配水、田間灌水和作物吸收等四個環(huán)節(jié)。輸配水主要通過各級渠道來實現(xiàn)，對土質(zhì)渠道而言，一般從水源到田間進水口，約有50%的水量會滲漏損失掉。田間灌水是指灌溉水進入田間以后，將分配到一定灌溉面積上，以滿足作物生長需要。在此過程中，一部分水會形成深層滲漏損失，一部分水會通過土壤蒸發(fā)損失，還有一部分水量可能會從地表流失。如果田間灌水方法不當(dāng)，用水管理粗放，田間水量損失可以占到進入田間水量的30%～40%。作物吸收是指作物根系從土壤層中吸取水分供其生長并最后形成作物產(chǎn)量的過程。如果灌水過多，棵間蒸發(fā)量大，作物騰發(fā)量過多，也會造成水量損失。

1 我國節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

節(jié)水灌溉技術(shù)包括節(jié)水灌溉工程技術(shù)、節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)和節(jié)水管理技術(shù)。節(jié)水灌溉工程技術(shù)主要有渠道防滲工程技術(shù)、管道輸水灌溉工程技術(shù)、地面灌水技術(shù)和噴、微灌工程技術(shù)等。

1.1 渠道防滲技術(shù)

渠道是渠灌區(qū)輸水通道，其主要作用在于把灌溉水從水源處安全、快速、高效的輸送到需要的田間地頭。渠道防滲是減少灌溉水損失的重要措施之一，是提高渠系水利用率的主要措施。我國各類灌區(qū)渠道總長度達數(shù)百萬公里，大多數(shù)位為土渠，水的滲漏損失很大。渠道防滲技術(shù)是目前我國應(yīng)用推廣面積較大的一項技術(shù)，防滲效果在很大程度上取決于襯砌材料，目前各國普遍采用的材料為剛性材料、土料和膜料三類，其中剛性材料(尤其是混凝土)占主導(dǎo)地位。目前，我國已建渠道防滲工程占渠道總長不足25%，遠低于其他發(fā)達國家(如美國的混凝土渠道占全部渠道的52%，羅馬尼亞占70%～80%，意大利幾乎全部為混凝土渠道，日本輸水干渠一般采用預(yù)制混凝土襯砌)。

1.2 管道輸水灌溉工程技術(shù)

管道輸水效率高、節(jié)約能源、占地少、易于管理，管道輸水工程投資相對較低，以管代渠，可使渠系水利用系數(shù)提高到0.92～0.95，可使單位面積毛灌水定額減少30%左右，節(jié)約能耗25%以上。輸水管道埋于地下，便于機耕和養(yǎng)護，耕作破壞和人為破壞少，加之管道輸水速度明顯高于土渠，灌溉速度大大提高，可顯著提高灌水效率，因而省工、省時、省地、管理方便。

1.3 地面灌溉技術(shù)

地面灌水技術(shù)是我國目前應(yīng)用面積最廣的一種灌水技術(shù)，也是世界上采用較多的一種灌水方式。地面灌溉因其滲漏費水、灌水不均勻等特點，一度被認(rèn)為是沒有發(fā)展前途、落后的灌水技術(shù)。近年來，國內(nèi)外大量的試驗與示范結(jié)果表明，改進的地面灌水方法如能合理應(yīng)用，其田間水的有效利用系數(shù)可達0.9以上。目前國內(nèi)主要應(yīng)用了優(yōu)化的畦灌技術(shù)、節(jié)水型溝灌技術(shù)、地膜覆蓋灌水技術(shù)等。地面灌溉技術(shù)因其投資少、易于操作和管理等優(yōu)點，非常適合我國的實際情況，應(yīng)得到合理的推廣應(yīng)用。

1.4 噴灌工程技術(shù)

噴灌是當(dāng)今先進的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，由于其便于機械化、自動化控制實施灌溉過程，在全世界得到了迅速的發(fā)展。噴灌技術(shù)的發(fā)展有其局限性，如受風(fēng)的影響大、能耗大、一次性投資高、管理技術(shù)要求高等。因此，噴灌技術(shù)的發(fā)展一定要和經(jīng)濟效益掛鉤。對于附加值較高的經(jīng)濟作物，可以提倡發(fā)展噴灌。

1.5 微灌工程技術(shù)

微灌工程技術(shù)是一種先進的節(jié)水灌溉工程技術(shù)，它具有節(jié)水省能、灌水均勻、水肥同步、適應(yīng)性強及操作方便等優(yōu)點，適用于山區(qū)、丘陵、平原等各種地形條件。微灌系統(tǒng)不需要平整土地和開溝打畦，可實現(xiàn)自動控制灌水，大大減小了灌水的勞動強度和勞動量。微灌的不利因素在于系統(tǒng)建設(shè)的一次性投資大、灌水器易于堵塞等。因此，要因地、因作物、因區(qū)域經(jīng)濟而定，同時又要考慮微灌本身屬于局部灌溉的特點。

2 節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)為大田農(nóng)作物機械化節(jié)水灌溉的主要技術(shù)，其研究方向是進一步節(jié)能及綜合利用。不同噴灌機型有各自的優(yōu)缺點，要因地制宜綜合考慮。

2.2 地面灌溉技術(shù)

地面灌溉是當(dāng)今世界占主導(dǎo)地位的灌水技術(shù)。隨著高效田間灌水技術(shù)的成熟，輸配水有低壓管道化方向發(fā)展的趨勢。

2.3 地下灌溉技術(shù)

地下灌溉是公認(rèn)的一種最有發(fā)展前景的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。但目前仍存在一些問題，應(yīng)用推廣速度較慢，隨著關(guān)鍵技術(shù)的解決，今后將會得到一定的發(fā)展。

2.4 農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)

農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)管理水平越來越高。應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)資源數(shù)據(jù)庫、模擬模型等技術(shù)的集成，達到精確灌水。

2.5 節(jié)水綜合技術(shù)

節(jié)水綜合技術(shù)的開發(fā)利用，是提高水分利用率和水分利用效率的重要途徑，是今后節(jié)水灌溉發(fā)展的方向。

3 節(jié)水灌溉技術(shù)要點

3.1 灌區(qū)分析評價技術(shù)

灌區(qū)分析評價技術(shù)對現(xiàn)狀灌排設(shè)施進行調(diào)查，總結(jié)經(jīng)驗，找準(zhǔn)問題;根據(jù)水資源條件、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等變化趨勢，提出灌區(qū)節(jié)水改造的目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)方案、技術(shù)路線、經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)、管理體制等等。灌區(qū)分析評價是灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃工作的基礎(chǔ)，也是一項重要的前期性研究工作。

3.2 應(yīng)用3s技術(shù)的精細(xì)灌溉技術(shù)

運用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)，遙感技術(shù)(RS)和計算機控制系統(tǒng)，實時獲取農(nóng)用小區(qū)作物生長實際需求的信息，通過信息處理與分析，按需給作物進行施水的技術(shù)，可以最大限度提高水資源的利用率和土地的產(chǎn)業(yè)率。

3.3 作物調(diào)控灌溉技術(shù)

與生物技術(shù)相結(jié)合的作物調(diào)控灌溉技術(shù)從作物生理角度出發(fā)，在一定時期主動施加一定程度有益的虧水度，使作物經(jīng)歷有益的虧水鍛煉，改善品質(zhì)，控制上部旺長，實現(xiàn)矮化密植，達到節(jié)水增產(chǎn)的目的。

3.4 智能化節(jié)水灌溉裝備技術(shù)

智能化節(jié)水灌溉裝備技術(shù)把生物學(xué)、微電子、自動控制、人工智能、信息科學(xué)等高新技術(shù)集成節(jié)水灌溉機械與設(shè)備，適時地檢測土壤和作物的水分，按照作物不同的需水要求來實施變量施水，達到最優(yōu)的節(jié)水增產(chǎn)效果。

3.5 變頻調(diào)速技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)引進變頻恒壓節(jié)水灌溉自動控制裝置，使一條供水管網(wǎng)能夠在不同時間段提供兩種工作壓力，既滿足了微噴灌和滴灌的要求，又使灌溉管理大大簡化。變頻恒壓節(jié)水灌溉自控裝置與灌溉自動控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，形成目前我國較高標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)水灌溉自動控制網(wǎng)絡(luò)，控制滴灌面積大大增加。

3.6 信息技術(shù)

信息技術(shù)不同于傳統(tǒng)的自動化技術(shù)，它除采集數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令外，更強調(diào)信息的共享性。因此用于灌區(qū)節(jié)水改造的信息技術(shù)將涉及信息網(wǎng)絡(luò)、信息決策、信息倉庫、信息平臺、信息服務(wù)等廣泛的領(lǐng)域，信息技術(shù)只有更直接地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟服務(wù)，才能發(fā)揮提升傳統(tǒng)灌排工程系統(tǒng)的作用。

4 結(jié)語

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，灌溉農(nóng)業(yè)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的作用，面對我國嚴(yán)峻的水資源短缺、工程設(shè)施老化和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等多方面的挑戰(zhàn)，在制定農(nóng)業(yè)節(jié)水規(guī)劃時，既要重視節(jié)約灌溉用水量，又要重視節(jié)約水資源量，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀缓徒?jīng)濟條件，兩者結(jié)合起來，提高灌溉水的生產(chǎn)率，以達到水資源量的綜合利用。

［1］崔毅.農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)及應(yīng)用實例.2005.

［2］高傳昌，吳平.灌溉工程節(jié)水理論與技術(shù).2005.

［3］李代鑫，劉潤堂.節(jié)水灌溉工程實用手冊.2005.

S275

B

1004－1184(2013)06－0119－02

2013－08－20

路偉亭(1977－)，男，河南長葛人，工程師，主要從事農(nóng)田水利和勘查設(shè)計工作。