淺析節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

任浩克+李蒙蒙

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在水資源短缺的壓力下，節(jié)水灌溉技術(shù)以節(jié)水、有效的優(yōu)勢已逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)灌溉走進(jìn)了人們的生活，但在灌溉技術(shù)發(fā)展的同時也存在一些弊端。通過分析灌溉技術(shù)的起源與發(fā)展以及灌溉技術(shù)的分類，并結(jié)合生活實(shí)際，分析節(jié)水灌溉的優(yōu)勢與弊端，并得出改進(jìn)和創(chuàng)新方法。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉；灌溉形式；存在問題；解決措施

1 節(jié)水灌溉的概況

1.1節(jié)水灌溉的來源

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。我國淡水資源總量約為2.8萬億立方米，居世界第六位，但在眾多土地和人口的壓力下，人均水量只相當(dāng)于世界人均占有量的1/4，已成為全球13個人均水資源最貧乏的國家之一[1]。除水資源缺乏以外，我國水資源分布不均，年際變化大等使水資源的供需矛盾突出。在水資源供需矛盾突出的同時，我國水資源利用方式卻比較粗放，利用率低下。于是，加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)完善的灌溉排水工程體系，提高灌溉水利用效率，是我國建設(shè)節(jié)水型社會、緩解水資源供需矛盾的有效途徑。

水是光合作用的基本原料，是一切植物組織的組成成分，維持蒸騰作用的耗水過程，水還是植物生長、發(fā)育、繁殖所依賴的最重要的生態(tài)因子之一。而人類的發(fā)展史從某種程度上說就是一部與水旱災(zāi)害的斗爭史，在與水旱災(zāi)害斗爭的過程中，人們逐漸了解了水旱運(yùn)動的某些規(guī)律，掌握了一些攔河蓄水、筑渠引水、開畦灌溉的技術(shù)。公元前2000年前后，中國、埃及、印度以及古代的巴比倫等國已經(jīng)有了修建灌溉系統(tǒng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。我國春秋戰(zhàn)國時期已經(jīng)有了關(guān)于灌溉技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的文字記載，如《荀子·王制》中對于灌溉系統(tǒng)作用的說明，《管子·地員》中對于土壤、水分和作物種類與產(chǎn)量關(guān)系的闡述，《呂氏春秋·任地·辯土》中對開溝平地、沖洗鹽堿等改良土壤的技術(shù)的論述[2]。

1.2節(jié)水灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國耕地面積為19.5億畝，其中有效灌溉面積8.38億畝，占耕地面積的43%。根據(jù)《中國水利年鑒2003》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2002年底，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積為2.8億畝，占有效灌溉面積的33.4%；其中噴灌和微灌面積3700萬畝，占節(jié)水灌溉面積的13.2%，占有效灌溉面積的4.4%；低壓管道輸水灌溉面積6235萬畝，占節(jié)水灌溉面積的22.3%；其余為渠道防滲灌溉控制面積，占節(jié)水灌溉面積的64.5%[3]。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，有57%的耕地仍面臨無法灌溉的問題，而且，節(jié)水灌溉技術(shù)未能全部普及，66.6%的有效灌溉土地依然使用傳統(tǒng)的灌溉方式，水的利用率較低。在不斷發(fā)展的今天，節(jié)水灌溉在一定程度上能夠提高水的利用率和節(jié)約水資源，但是，一些耕地?zé)o法引進(jìn)灌溉技術(shù)和節(jié)水灌溉技術(shù)沒有普及的問題對現(xiàn)代灌溉仍是巨大挑戰(zhàn)，如何解決現(xiàn)代節(jié)水灌溉存在問題是當(dāng)下的奮斗目標(biāo)。

2 節(jié)水灌溉形式及存在問題

2.1渠道防滲

渠道輸水是目前我國農(nóng)田灌溉的主要輸水方式，而渠道滲流問題對灌溉效率產(chǎn)生極大影響。目前我國渠系水利用系數(shù)平均不到0.5，低于美國、日本、巴基斯坦等國家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國渠系年輸水損失為1730億m3左右，為全國用水量的33%[4]。所以為了增加水的利用率，減少輸水損失，渠道防滲在節(jié)水灌溉方面不可缺少。

渠道防滲技術(shù)的優(yōu)勢在于可以提高水利用系數(shù)，增加灌溉水的利用率。但是在防滲材料的選擇、防凍脹技術(shù)的運(yùn)用、襯砌結(jié)構(gòu)的形式、施工技術(shù)等方面，渠道防滲技術(shù)存在一些問題。在防滲材料的選擇上：土料資源豐富，技術(shù)簡單，造價(jià)低，但渠道允許的流速低，抗凍性差；水泥土取材方便，防滲性能好，但早期強(qiáng)度低，抗凍性差；砌石抗凍性好，取材方便，耐磨能力高，但造價(jià)較高，施工較難；混凝土強(qiáng)度高、粗糙程度低，便于施工管理，但變形能力差，部分地區(qū)造價(jià)高；膜料變形能力強(qiáng)，質(zhì)量輕，施工方便，耐腐蝕性能好，造價(jià)低，但膜料容易被破壞。在防凍脹技術(shù)應(yīng)用上：可以采用處理渠道地基和選擇合理的襯砌結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)防凍脹能力，但防治技術(shù)比較單一，不能完全解決凍脹破壞問題。在襯砌結(jié)構(gòu)形式上：梯形斷面的渠道施工簡單，但抗凍性差；U形、弧形底梯形的渠道防滲效果好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，適應(yīng)凍脹變形能力強(qiáng)，但適應(yīng)條件比較單一。在施工技術(shù)上：施工技術(shù)比較落后，機(jī)械化施工沒有普遍應(yīng)用。

2.2低壓管道輸水灌溉

低壓管道輸水就是以管道代替明渠來進(jìn)行輸水，并通過一定的壓力將灌溉水由分水設(shè)施輸送到田間的一種輸水工程措施。與傳統(tǒng)灌溉相比，管道輸水具有節(jié)水、節(jié)地、省工、減少能耗、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，成為節(jié)水灌溉技術(shù)中的重要措施。

我國自20世紀(jì)50年代開始嘗試低壓管道輸水灌溉技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。到2003年底，全國低壓管道輸水灌溉面積已達(dá)448萬hm3，覆蓋全國25個省市自治區(qū)[5]，在緩解我國北方地區(qū)農(nóng)業(yè)用水矛盾，實(shí)現(xiàn)井灌區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面起到了重要作用。盡管低壓管道輸水灌溉發(fā)展較快，但仍存在一些問題，如缺乏嚴(yán)格規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，缺少相關(guān)的材料和設(shè)備，投資少，設(shè)備利用率低等。

2.3噴灌和滴灌

隨著節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展和普及，噴灌和滴灌技術(shù)得到了很大的應(yīng)用與推廣。噴灌是把有壓水通過壓力管道送到田里，再經(jīng)噴頭噴射到空中，形成細(xì)小水滴，均勻地灑落在農(nóng)田的一種高效節(jié)水灌溉方式。滴灌是通過干管、支管、毛管和毛管上的滴頭，在低壓下向土壤持續(xù)、緩慢地滴水直接向土壤提供水分、肥料等的灌溉方式。在當(dāng)代社會，噴灌和滴灌具有節(jié)水、省力、提高水的利用率、適應(yīng)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，但噴灌和滴灌仍面臨著造價(jià)高，設(shè)備性能不夠好，國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)落后，國家投資低等問題，這些問題影響著噴灌和滴灌技術(shù)的發(fā)展。

3 節(jié)水灌溉技術(shù)的改善與創(chuàng)新

節(jié)水灌溉技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)灌溉走進(jìn)了人們的生活，在一定程度上解決了我國水資源短缺、水資源利用率低的問題，但在實(shí)踐過程中仍存在一些問題，所以，改善和創(chuàng)新節(jié)水灌溉技術(shù)是進(jìn)一步解決水資源問題的必要措施。具體措施如下：

（1）增強(qiáng)推廣力度，并提供資金支持。我國有大于一半的土地未能灌溉，有大多數(shù)土地仍使用傳統(tǒng)灌溉方式，如果這些土地都能使用節(jié)水灌溉方式，勢必會大大減少水資源的損耗。國家加強(qiáng)投資和推廣，會促進(jìn)各個地方發(fā)展節(jié)水灌溉，進(jìn)而促進(jìn)節(jié)水灌溉的普遍應(yīng)用。

（2）探索低能耗、高效率的創(chuàng)新設(shè)備，使用新能源。隨著科技的發(fā)展，目前存在的灌溉技術(shù)存在一些弊端，這就要求我國相關(guān)企業(yè)改進(jìn)技術(shù)條件，不斷研究新技術(shù)，如可以推行土地濕度控制灌溉技術(shù)，當(dāng)土壤的濕度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時進(jìn)行自動灌溉，這種灌溉技術(shù)減小了水資源的浪費(fèi)，而且更加適合作物生長，提高產(chǎn)率。灌溉設(shè)備的運(yùn)行過程，需要用到電和其他能源增加了能源的消耗，所以，可以采用風(fēng)能和其他清潔能源來進(jìn)行灌溉設(shè)備的運(yùn)行。

（3）將不同的節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合。我國地形條件和氣候條件復(fù)雜，各個地區(qū)適應(yīng)的灌溉方式也不同，如我國北方天氣寒冷，這就要求使用抗凍性較強(qiáng)的材料，所以應(yīng)針對不同地區(qū)的環(huán)境條件使用不同的灌溉方式。在某些情況下單一的灌溉方式不能解決灌溉問題或者水資源利用率低，使用兩種或以上灌溉方式結(jié)合的方法可以提高水資源利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈宏偉，鄭世宗.灌溉水利用效率的理論、方法與應(yīng)用[M].北京：中國水利水電出版社，2013

作者簡介：

任浩克（1994.05.06-），男，漢族，河南省洛陽市，身份證號410381199405064013，本科生，研究方向：水利水電工程.

李蒙蒙（1996.01.08-），女，漢族，吉林省長春市，身份證號220182199601082729，本科生，研究方向：水利水電工程.