探討當今環(huán)境下農(nóng)業(yè)水利灌溉工程技術(shù)

【摘要】伴隨我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對農(nóng)業(yè)水利灌溉工程技術(shù)的要求也在不斷提高，因此在當今環(huán)境下研究先進高效節(jié)水灌溉技術(shù)也已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)實必然發(fā)展需要。本文以農(nóng)業(yè)水利灌溉中的滴灌技術(shù)為主，以某地區(qū)農(nóng)田水利灌溉工程為背景，簡要分析了該地區(qū)農(nóng)業(yè)水利滴灌工程技術(shù)的設(shè)計流程與技術(shù)要點。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)水利灌溉；滴灌；節(jié)水管理；規(guī)劃設(shè)計；技術(shù)應(yīng)用

在農(nóng)村經(jīng)濟快速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)持續(xù)更新、三農(nóng)問題不斷升級的當今環(huán)境下，農(nóng)業(yè)灌溉工程技術(shù)也在不斷衍生新思路、新技術(shù)和新模式，有效的保障著國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及灌溉用水現(xiàn)實需求。滴灌作為目前節(jié)水灌溉中最為先進有效的現(xiàn)代化灌溉技術(shù)，它已經(jīng)逐漸融入到精準農(nóng)業(yè)工程當中，并發(fā)揮著不可替代的重要作用，實現(xiàn)了對灌溉土壤結(jié)構(gòu)的低影響、低水分蒸發(fā)以及對植物根系的高通氣疏松性。

一、關(guān)于農(nóng)業(yè)水利滴灌技術(shù)

（一）技術(shù)原理

滴灌技術(shù)是農(nóng)業(yè)水利灌溉工程技術(shù)中的一種，它相對更加先進，是近年來才出現(xiàn)的低壓型節(jié)水灌溉技術(shù)。它主要通過過濾后出水管道與管網(wǎng)來將水輸送到灌溉帶，以水滴形式緩慢而均勻向農(nóng)田實施滴灌。滴灌技術(shù)目前一般結(jié)合機械化配套設(shè)備來實現(xiàn)應(yīng)用，它所采用的是專門設(shè)計的小口徑管道與滴頭，將水與化肥慢慢滴灌到農(nóng)作物根系部位，實施局部滴灌。當然為了最大限度降低水分蒸發(fā)損失，滴灌技術(shù)還能實現(xiàn)自動化智能控制，擁有極好的節(jié)水效果和增肥效果。

（二）技術(shù)特點

滴灌技術(shù)對水的利用率相當高，它不但可以灌溉浸潤土壤表面，也能有效減少水分蒸發(fā)。由于它所采用的是根本土壤局部灌溉，所以它能夠有效防止雜草生長，且不會產(chǎn)生地面徑流。在施水深度控制方面相對簡單容易，節(jié)水效果非常可觀。

另外，滴灌技術(shù)能夠同時注入肥料，能切實保證作物時刻都具有足夠的養(yǎng)分與水分，使土壤水分處于滿足作物要求的穩(wěn)定狀態(tài)和較低的吸力狀態(tài)。近年來，我國多地農(nóng)業(yè)水利灌溉工程都在采用這種滴灌技術(shù)，它有效控制了區(qū)域內(nèi)農(nóng)田濕度，極大程度降低了病蟲害的發(fā)生頻率，對改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，增加產(chǎn)量都起到了一定促進作用。更重要的是，這種水利灌溉技術(shù)所具備的土壤強適應(yīng)能力也減小了范圍灌溉的工程壓力。

二、灌區(qū)基本概況及微灌工程技術(shù)參數(shù)

（一）灌區(qū)基本概況

某地區(qū)擁有耕地面積30萬hm2，其中旱作區(qū)占到了27.318萬hm2，是典型的干旱農(nóng)業(yè)區(qū)。從氣候方面來看，它屬于大陸性氣候，它夏短冬長、春暖遲、秋涼早，氣溫溫差較大，災(zāi)害性天氣較多，年均降水量僅為300～400mm，且年內(nèi)降雨分配相當不均，主要集中在夏季的7～9月，占到了全年總降雨量的71%，但其年平均蒸發(fā)量卻達到2500mm。

此次農(nóng)業(yè)水利灌溉工程依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》、《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》兩項，對工程項目區(qū)規(guī)模、等級、附屬建筑物級別進行擬定，通過滴灌技術(shù)來劃分單元，將工程規(guī)模定義為2型，工程等級為5級，建筑物等級為5級。

滴灌工程設(shè)計參數(shù)及目標

按照節(jié)水灌溉規(guī)范與國內(nèi)外滴灌技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗，此次工程的技術(shù)參數(shù)設(shè)定分別如下：其中微灌土壤濕潤比設(shè)置為40%～50%，微灌水利用系數(shù)設(shè)置為0.90～0.95，設(shè)計灌水均勻度設(shè)置為90%～95%，設(shè)計濕潤深度為0.85m，設(shè)計日耗水強度為5～7mm/d。為了迎合該地區(qū)干旱特點，選擇合理灌溉制度對區(qū)域進行農(nóng)業(yè)水利灌溉管理，并對灌溉工程中各級管道進行合理布局，采用了輪灌區(qū)劃分效果，并對系統(tǒng)水力、給出流量與壓力需求進行了相應(yīng)計算。

三、某地區(qū)農(nóng)業(yè)水利灌溉工程技術(shù)分析

以該地區(qū)中溫室大棚種植的蔬菜水利滴灌工程技術(shù)為例，為其進行典型的滴灌技術(shù)體系設(shè)計。

（一）大棚農(nóng)田作物滴灌方案設(shè)計

1.工程設(shè)計基本要求

主要針對該地區(qū)的蔬菜大棚滴灌工程進行設(shè)計，它的溫室內(nèi)部尺寸為99x10m，外部規(guī)格為100x8m，主要種植黃瓜、番茄、青椒等高產(chǎn)值經(jīng)濟作物，且采用寬行種植方式，它的行距控制保持在1.1～1.4m左右。對于蔬菜種植而言，要求棚內(nèi)溫度不要過高，所以為了迎合蔬菜種植經(jīng)驗需求，選擇滴灌灌溉方式。

2.滴灌方案設(shè)計

該大棚在滴灌管道材料方面采用的是國產(chǎn)PE管，灌水器方面則采用了雙塑壓力補償式滴灌帶，它的滴頭間距都在30～35cm左右，工作壓力保持在0.60～1.0kPa范圍，可以實現(xiàn)每米每小時出水量3.48L/h。在棚內(nèi)管道布設(shè)方面，主要是輸水管沿溫室長度縱向布設(shè)，并在滴灌帶旁連接輸水閥，垂直于輸水管布置，確保其與棚內(nèi)作物種植行保持一致。根據(jù)不同蔬菜作物，滴灌帶間距與農(nóng)作物株距也是不同的，例如黃瓜的平均種植株距密度就在1.2m，如圖1。

3.灌溉制度擬定

對工程大棚的灌水定額進行確定，擬定灌溉制度，考慮到滴灌必須按照農(nóng)作物現(xiàn)實需要來設(shè)計參數(shù)及制度，所以應(yīng)該做到適時適量向作物根層供水，確保根系活動層水分四種保持在最佳狀態(tài)。該工程對砂壤土與田間土壤的持水量設(shè)計在=13%，調(diào)萎含水量=5%，在設(shè)計中所規(guī)劃的濕潤層保證在0.5m，允許消耗水量占到土壤田間持水量比例的20%左右，最后土壤濕潤比設(shè)計在75%，所以基于這些設(shè)計參數(shù)就可以為該工程設(shè)計灌水定額：

最后帶入上述數(shù)值計算出=6.2。

4.灌水周期

該工程的灌水周期按照蔬菜作物的生長旺盛期來決定，基本上保持每日平均耗水量5mm/d，設(shè)計灌水周期為T，就有：

根據(jù)上述計算結(jié)果，灌溉周期應(yīng)該設(shè)置為1天為最佳。

最后計算每次滴灌持續(xù)時間，根據(jù)大棚農(nóng)田滴灌系統(tǒng)布置來看，它的毛管間距為1.0m，滴灌帶流量為3.2L/（h·m），所以滴灌帶取單位長度，設(shè)計其與低頭的間距為=1m，根據(jù)以上參數(shù)來計算每次滴灌的持續(xù)時間應(yīng)該為：

計算得出=1.93h。每次需要持續(xù)滴灌1.93h才能達到所設(shè)計的農(nóng)田灌溉定額標準。

5.輪灌區(qū)數(shù)目

由于該工程采用的是固定式滴灌系統(tǒng)，所以水泵工作時間按照每天12h來進行計算。設(shè)置水泵每天開啟的時間比例k=1.5，每一組毛管的開啟時間為1.93h，灌水周期為1d，那么就可以計算輪灌區(qū)數(shù)目N為：

（二）滴灌區(qū)應(yīng)用效果

該工程所設(shè)計大棚滴灌區(qū)處于溫室大棚中，在工程完成并投入使用后基本收到了較好的節(jié)水灌溉效果。由于采用了微灌技術(shù)，所以該大棚能夠通過管道系統(tǒng)來在滴灌帶末端安裝灌水器，通過低壓水來緩慢灌溉作物根系，將水分充分滲透到土壤之中，同時最大限度降低水分蒸發(fā)損失。該工程的滴灌系統(tǒng)主要由取水樞紐與輸水系統(tǒng)兩部分組成，其中取水樞紐還包括了電機、水泵、化肥罐、壓力表以及過濾器。而輸水系統(tǒng)則包括了支管、干管、毛管、灌水器等等。

從滴灌區(qū)工程設(shè)計完畢的實踐應(yīng)用來看，它基本實現(xiàn)了以下4點成效。

首先，它實現(xiàn)了對地溫的有效提升，該工程中滴灌技術(shù)與地膜覆蓋技術(shù)實現(xiàn)了有機配合，確保了大棚棚室內(nèi)近地表溫度與耕作層土壤溫度的恒溫狀態(tài)。由于采用了滴灌技術(shù)，所以它的灌水量較小且灌水消耗時間長，能夠有效減輕地溫灌溉水所引發(fā)的土壤溫度劇烈波動問題。

其次，它實現(xiàn)了對病蟲害發(fā)生狀況的有效抑制，由于地表水水分蒸發(fā)量降低，空氣濕度也相對變小，所以病蟲害滋生的環(huán)境就被抑制，減少了病蟲害的發(fā)生情況。

第三，它實現(xiàn)了對供水量的大小調(diào)節(jié)，按照作物的蓄水規(guī)律，該工程溫室大棚中的供水量大小實現(xiàn)了可大小靈活調(diào)節(jié)，這就讓土壤濕度始終保持在一個最適宜作物的生長范圍之內(nèi)，這對提高該地農(nóng)作物的品質(zhì)與產(chǎn)量都有正向促進作用。

最后，通過該微灌技術(shù)也實現(xiàn)了大棚農(nóng)田隨時滴滲化肥及微量元素系統(tǒng)的形成，能夠在滴灌的同時為農(nóng)田注入更多營養(yǎng)元素。

（三）其它技術(shù)要點

為了確保該工程項目中滴灌系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作，還要注意以下3點技術(shù)要點。

第一，要做到敞開輪灌組控制開關(guān)及控制閥，讓灌頭器始終保持出流狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上來逐級打開上游開關(guān)，確保灌溉系統(tǒng)各個部分都處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。

第二，要嚴格控制滴灌系統(tǒng)工作水頭，避免超壓現(xiàn)象及水頭過低現(xiàn)象發(fā)生，因為這些都會影響到農(nóng)田灌溉質(zhì)量。

第三，當進入非灌溉季節(jié)以后，需要定期排放各級管道內(nèi)原有積水，避免管道內(nèi)產(chǎn)生大量微生物造成滴灌系統(tǒng)堵塞。尤其是在北方寒地地區(qū)，還要在管道積水排除工作以外做好管道保暖工作，避免管道凍脹破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

總結(jié)

本文對某干旱地區(qū)實施滴灌技術(shù)工程進行了簡要的技術(shù)流程闡述，證明了當今環(huán)境下農(nóng)業(yè)水利灌溉工程建設(shè)對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展及社會發(fā)展的重大意義。在未來，農(nóng)村農(nóng)業(yè)水利灌溉技術(shù)發(fā)展還應(yīng)該堅持走現(xiàn)代化、高效率路線，做好農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)研究，為推動第一產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展做出更多努力。

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