農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造與實(shí)踐

郝 林

（天津市北辰區(qū)農(nóng)村水利技術(shù)推廣站 天津市 300400）

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，又是一個(gè)水資源不足、時(shí)空分布極不均衡，旱澇災(zāi)害頻繁的國(guó)家。根據(jù)我國(guó)水利部近10年來(lái)水資源公報(bào)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年均水資源總量為27 783 億m3，居世界第六位；但人均水量?jī)H為世界人均水量的1/4，單位耕地平均水量約為世界平均水量的3/4，均低于世界平均水平。所以，在農(nóng)田水利實(shí)踐中，我們要積極地利用各種節(jié)水灌溉技術(shù)，最大程度節(jié)約水資源，合理灌溉，爭(zhēng)取獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境、社會(huì)效益。下面結(jié)合實(shí)例，主要研究農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)的改造與實(shí)踐問(wèn)題。

1 案例基本情況介紹

現(xiàn)以某市為例，分析農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造與實(shí)踐問(wèn)題。該市位于我國(guó)西北部干旱地區(qū)，屬于大型高揚(yáng)程灌區(qū)。建成以來(lái)，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。但隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)水資源的需求量越來(lái)越大，原有的灌溉系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際需要。所以，我們需要積極地改進(jìn)當(dāng)?shù)毓喔燃夹g(shù)，有效提高該地區(qū)灌溉水的利用率。

2 該地區(qū)原有灌溉技術(shù)分析

該灌區(qū)采用的是傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)，渠道大多為土質(zhì)渠道，灌溉水通過(guò)灌溉系統(tǒng)的輸送和分配，最終到達(dá)田間，為各種作物提供生長(zhǎng)所需的水分。在整個(gè)灌溉的過(guò)程中，大體分為三個(gè)階段：

（1）第一個(gè)階段：輸水和配水。這一階段，通過(guò)各級(jí)渠道，實(shí)現(xiàn)輸水和配水。通常情況下，整個(gè)過(guò)程中大概會(huì)有一半的水量會(huì)因?yàn)榍赖臐B漏而損失掉。

（2）第二個(gè)階段：田間灌水。這一階段，灌溉水進(jìn)入田間之后，一部分損失是由于深層滲漏導(dǎo)致的，另一部分損失則是因?yàn)橥寥赖恼舭l(fā)，或者是因?yàn)樘镩g的廢泄。

第一、二階段會(huì)對(duì)灌溉水的有效利用率產(chǎn)生十分直接的影響。

（3）第三個(gè)階段：作物消耗水。作物從土壤層中吸收生長(zhǎng)所需要的水分，并最終形成作物產(chǎn)量和干物質(zhì)的過(guò)程也會(huì)消耗大量的水。這一階段，水量損失會(huì)對(duì)水的生產(chǎn)率造成影響。

3 對(duì)該灌區(qū)現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)的分析

由上文可知，該灌區(qū)的渠道大多為土質(zhì)，所以，在輸水的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)十分嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象，造成較嚴(yán)重的水分損失。而且，據(jù)了解，該灌區(qū)主要采用的是地面灌溉的方法，只有少量糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物采用的是溝灌和畦灌方式。但是，地面灌溉方式占用的面積較大，且容易造成較嚴(yán)重的水資源損失。所以，通過(guò)分析我們認(rèn)為，對(duì)該灌區(qū)灌溉技術(shù)改進(jìn)的主要措施是對(duì)地面灌溉方法進(jìn)行改進(jìn)。另外，該灌區(qū)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)在處理泥沙量較大的水源時(shí)，采用的是先經(jīng)過(guò)水池的沉淀，然后進(jìn)行過(guò)濾后再進(jìn)行利用的方式。這種方式需要花費(fèi)較多的時(shí)間，且過(guò)濾時(shí)不僅要過(guò)濾泥沙，還需要去除各種有機(jī)雜質(zhì)。因?yàn)閷?shí)際操作不容易控制，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)濾的效果不佳，導(dǎo)致各種故障的出現(xiàn)，影響最終的灌溉效果。

4 對(duì)該灌區(qū)灌溉系統(tǒng)的改進(jìn)措施

4.1 相關(guān)技術(shù)分析

（1）微灌技術(shù)。根據(jù)該灌區(qū)的實(shí)際情況，我們決定采用微灌技術(shù)。微灌技術(shù)是一種利用毛細(xì)管作用，局部灌溉作物根系的灌溉方式。根據(jù)流出方式的不同，微灌技術(shù)可分為滴灌法、微噴灌法和涌泉灌法等多種類(lèi)型。微灌技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，可以保證灌溉水損失小于10%，主要應(yīng)用于果樹(shù)、蔬菜、花卉、棉花等寬行距的經(jīng)濟(jì)作物。微灌具有顯著的增產(chǎn)、省水效益，一般比地面灌溉省水1/3～1/2，比噴灌省水15%～25%。微灌有很強(qiáng)的適應(yīng)性，不論何種作物和土壤都可微灌。特別是地形條件比較復(fù)雜的地區(qū)都可以采用。根據(jù)我國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，微灌主要是適用于果園、蔬菜、花卉、大棚作物等經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物；適用于干旱缺水但有一定水源條件的地區(qū)； 沒(méi)有地面灌溉條件或很難實(shí)現(xiàn)地面灌溉的地區(qū)。結(jié)合該灌區(qū)的實(shí)際環(huán)境條件，微灌技術(shù)十分適合應(yīng)用于該灌區(qū)。

（2）滲灌技術(shù)。滲灌技術(shù)是利用埋于地表下開(kāi)有小孔的多孔管或微孔管道，使灌溉均勻而緩慢地滲入作物根區(qū)地下土壤，借助毛管力作用濕潤(rùn)土壤的一種方法。滲灌技術(shù)的灌水質(zhì)量較好，水分的蒸發(fā)較小，且占用的耕地面積較少，便于機(jī)械操作，節(jié)水、節(jié)能、便于中耕；并且不會(huì)破壞土壤的結(jié)構(gòu)；利于防止雜草和各種病蟲(chóng)害的發(fā)生。滲灌管埋設(shè)示意圖如圖1。

圖1 灌管埋設(shè)示意圖

滲灌技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①可以使土壤保持良好的疏松狀態(tài)和結(jié)構(gòu)，不會(huì)導(dǎo)致土壤表面出現(xiàn)板結(jié)，從而為各種作物的生長(zhǎng)提供良好的土壤、水分狀況；②可以保證地表土壤的濕度較低，減少地面蒸發(fā)；③滲灌技術(shù)的管道是埋于地下的，不會(huì)占用地表面積，便于日常交通和作業(yè)。另外，還可以同時(shí)進(jìn)行灌水和其他農(nóng)事活動(dòng)；④可有效減少灌水量，且工作效率較高；⑤能有效減少雜草的生長(zhǎng)，并減少病蟲(chóng)害的出現(xiàn)；⑥滲灌系統(tǒng)的流量較小，所需要的壓力也較低，所以可以減少動(dòng)力消耗，有效節(jié)約能源。

（3）噴灌技術(shù)。噴灌技術(shù)是利用各種專用的設(shè)備，通過(guò)一定的壓力，將水輸送、分配到田間，再利用噴頭噴射到空中，形成細(xì)小的雨滴，象天然降雨一樣降落到地面，最終均勻地撒在灌溉面積上，借毛細(xì)管力和重力作用滲入土壤灌溉作物，以滿足作物生長(zhǎng)的需要。壓力水的形成，可以用水泵從水源取水加壓或利用地形落差，形成自壓水頭。噴灌系統(tǒng)一般由水源、動(dòng)力、水泵、管道、噴頭及田間工程系統(tǒng)等部分組成。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)示意圖如圖2 所示，總體來(lái)看，該灌溉系統(tǒng)由三部分組成：

（1）取水裝置。包括水泵和逆止閥。

（2）水處理裝置。包括初級(jí)處理裝置和次級(jí)過(guò)濾裝置。其中，初級(jí)處理裝置用于分離沙石，采用的是離心式的砂石分離器，其進(jìn)水口通過(guò)逆止閥與水泵相連；次級(jí)過(guò)濾裝置則用來(lái)去除各種有機(jī)雜質(zhì)，采用的是砂石過(guò)濾器，出水口通過(guò)主水管與微灌裝置相連。另外，砂石分離器的出水口和砂石過(guò)濾器的進(jìn)水口通過(guò)設(shè)置的灌溉總閥相連。

（3）微灌裝置。改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)還包括設(shè)置在調(diào)壓開(kāi)關(guān)進(jìn)水側(cè)的進(jìn)水管和設(shè)置在調(diào)壓開(kāi)關(guān)出水側(cè)的出肥管，以及設(shè)置在主水管上的調(diào)壓開(kāi)關(guān)。其中，進(jìn)水管與儲(chǔ)肥罐的底部相連，出肥管與儲(chǔ)肥罐的一側(cè)相連。砂石過(guò)濾器由兩個(gè)或者兩個(gè)以上并聯(lián)的過(guò)濾罐組成；過(guò)濾罐的上部進(jìn)水，下部出水，內(nèi)部設(shè)置有砂床濾芯。微灌裝置包括滲灌和滴灌以及噴灌裝置，其中，滴灌裝置中包括了滴水管，滴水管連接在支水管上； 噴灌裝置包括連接在支水管上的毛水管。滲水管和滴水管以及毛水管分別單獨(dú)連接在支水管上。圖2 所示的連接中，一共有3 個(gè)支水管，每個(gè)支水管均與滲水管和滴水管以及毛水管單獨(dú)相連，實(shí)現(xiàn)最終的灌溉。

圖2 改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)示意圖

5 改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)的具體實(shí)施過(guò)程

改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)在實(shí)際使用過(guò)程中，要先將水泵的吸水口放入到水源中，啟動(dòng)水泵，將水源中的水通過(guò)逆止閥送入到離心式的砂石分離器中。然后對(duì)泥土和砂石等進(jìn)行分離之后，通過(guò)灌溉總閥進(jìn)入到砂石過(guò)濾器中，去除各種有機(jī)雜質(zhì)和剩余的泥沙之后，從主水管進(jìn)入灌溉裝置之中。對(duì)不同支水管水流的控制是通過(guò)控制電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)主水管上的流量計(jì)可以檢測(cè)、控制總流量。支水管末端的水壓表可以檢測(cè)末端的實(shí)際水壓，從而保證整個(gè)灌溉裝置中各管道具有足夠的水量；同時(shí)，系統(tǒng)中的施肥裝置還可以在灌溉水中添加農(nóng)藥和化肥，并通過(guò)調(diào)壓開(kāi)關(guān)的調(diào)控，從出肥管進(jìn)行加肥。

6 改進(jìn)評(píng)價(jià)及總結(jié)

改進(jìn)后的節(jié)水灌溉系統(tǒng)，首先利用初級(jí)處理裝置，對(duì)砂石進(jìn)行初級(jí)分離，然后利用次級(jí)過(guò)濾裝置，對(duì)泥沙進(jìn)行進(jìn)一步的過(guò)濾，去除其中的各種有機(jī)雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾處理，保證了最終的微灌裝置灌溉較均勻，且使用壽命較長(zhǎng)，非常適合該灌區(qū)水中泥沙量較大，有機(jī)雜質(zhì)較多的特點(diǎn)。同時(shí)，系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)有施肥裝置，可以在灌溉的同時(shí)施用各種作物所需的化肥農(nóng)藥。各種微灌裝置的應(yīng)用，也可以很好地適應(yīng)該灌區(qū)的實(shí)際環(huán)境特點(diǎn)和不同的需要，保證為各類(lèi)作物的生長(zhǎng)提供水分。總體來(lái)講，改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，操作簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，且成本較低，十分符合該灌區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)和灌溉需求。

總而言之，在我國(guó)水資源極度匱乏的今天，處理好龐大的農(nóng)業(yè)用水問(wèn)題是極其迫切的。所以，在農(nóng)田水利灌溉中，我們要積極地利用各種節(jié)水灌溉技術(shù)，并注意按照實(shí)際情況予以合理的改進(jìn)。我們通過(guò)對(duì)該灌區(qū)的灌溉系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，有效改變了該灌區(qū)采用地面灌溉方式為主造成大量水分損失的現(xiàn)象，有效提高了該地區(qū)的灌溉效果。

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