中小型農田水利灌溉工程設計及節(jié)水技術研究

龍桐花 馬立權 圖雅

內蒙古自治區(qū)阿拉善盟阿拉善左旗農牧業(yè)綜合行政執(zhí)法大隊 內蒙古阿拉善左旗 750300

中小型農田水利的灌溉工程在設計和規(guī)劃的過程中，必須要堅持因地制宜、因勢導利的原則，針對不同地區(qū)的地形和農業(yè)生產特點設計灌溉方案，圍繞安全性開展一系列的水利灌溉設計和施工操作，并盡可能地帶動其他產業(yè)的協(xié)同發(fā)展。此外，還要結合不同地區(qū)的氣候、土壤和降水特點，充分運用多種節(jié)水技術，并不斷優(yōu)化技術的具體應用策略。

1 中小型農田水利灌溉工程設計原則

1.1 因地制宜

首先，不同地區(qū)的農業(yè)生產環(huán)境和土壤地質都不一樣，不同農作物生長期間的用水量也各不相同，所以中小農田的水利工程設計者必須根據(jù)所在地的地質、地形、水文、鹽堿等情況，并對該地區(qū)農田的作物種植特點和差別，堅持具體問題具體分析的原則。不僅要保證灌溉工程能夠滿足作物生長的實際用水需求，對農田的排水力和承載力進行全面的分析和核算，避免造成干旱和內澇，還要考慮到由于不同地區(qū)的地勢落差和高低勢能各不相同，水利工程的灌溉水流的流速、流量和流向都要在灌溉規(guī)劃設計中有所體現(xiàn)，特別是一些山地、丘陵地區(qū)的農田，可以針對性地在地勢高的位置開挖溝渠，在地勢低的位置挖排水明渠，以確保能夠實現(xiàn)對農田的有效灌溉。此外，還要以井點降水來輔助排水，避免農作物受到澇災，影響農業(yè)種植的產量和農民經濟收入[1]。

1.2 安全性

在確保水利灌溉工程設計規(guī)劃能夠為中小型農田提供良好的水分供應的基礎上，還要保證工程的建設施工和投入使用過程中的安全性與穩(wěn)定性。要充分考慮到中小型農田農作物的生長實際需要，在正式施工之前，要嚴格檢測建筑材料和施工器械的合格性，尤其是在購置油料、水泥、木材等材料時必須確保采購渠道的可靠和可信度；在施工的過程中，如果水利工程的挖方過多、過深或填方過高都會引起嚴重的塌方問題，因此，在設計和規(guī)劃期間，要特別重視水利工程的科學選址，充分地掌握選址區(qū)域土壤和土層的蓄水、排水和透水情況，并結合水文和地質在排洪和泄洪設施上的實際需要，嚴格按照國家的水利工程設計和規(guī)劃原則進行安全施工。相應地，為了避免影響附近村民的農業(yè)生產和日常生活，應該在施工溝渠河道周圍設置施工便道和護砌圍擋，并在危險處設置醒目的警示牌。

1.3 協(xié)同發(fā)展

水利工程的灌溉設計規(guī)劃，要在滿足中小型農田對水資源需要的基礎上，充分發(fā)揮農田的經濟價值，促進水利工程灌溉與其他產業(yè)的協(xié)同發(fā)展，提高資源的利用率。比如，考慮到我國地形和地勢的特點，可以借助灌溉水流的高低勢能差進行農業(yè)發(fā)電，為農業(yè)生產和農田水利提供更便捷的電力支持，另外，還可以借助水利灌溉工程發(fā)展水產養(yǎng)殖，近年來，隨著小龍蝦在消費市場上行情越來越好，在部分水稻種植區(qū)，已經有許多農民通過在水稻田養(yǎng)殖小龍蝦，獲得了額外的經濟收益。因此，不同地區(qū)應結合農業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢和特點，在建設水利灌溉工程的基礎上，促進多產業(yè)的協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)對中小型農田水土資源的科學綜合利用。

2 中小型農田水利灌溉工程設計

2.1 灌水閥門設計

中小型農田的灌水閥門設計直接影響著整個灌溉工程在運行時的實際效率，也關系到能否及時且順利地為農作物提供高效水分，也是在貫徹節(jié)水理念，應用節(jié)水技術時需要重點考量的因素。灌水閥門的設計，一方面，要根據(jù)不同地區(qū)農田的具體地質情況和水文情況，在確保閥門有良好的蓄水功能的同時，還要時刻保持灌溉設施儲備了充足且水質合格的水源，可以根據(jù)所在地區(qū)的實際情況，適當增加閥門的孔數(shù)，可以提升一定容積的蓄水量；也可以因地制宜的選擇合適的閥門材料，擴寬閘室的面積，提升灌水閥門的灌溉作業(yè)效率；另一方面，還要將規(guī)劃管理的重心放在閥門的檢修和養(yǎng)護上，不僅要確保主要部件和部位在日常能夠得到定期的養(yǎng)護，還要及時更換效率不高、年久失修的老舊閥門，確保其能夠發(fā)揮良好的引出和蓄水作用，為水利工程提供穩(wěn)定的服務[2]。

2.2 灌溉渠道設計

引水和排水渠道是中小型農田水利灌溉工程設計中最核心的部分，灌溉渠道的設計和規(guī)劃，不僅要滿足不同地區(qū)、不同農作物各個生長期間對水分的需要，在不會造成旱澇的情況下，最大限度地計算分析總需水量，并選擇最優(yōu)的涉及渠道和灌溉方式。通常情況下，中小型農田的水利灌溉渠道要以保證水流暢通無阻為主要規(guī)劃設計原則，從干、支、斗等不同方面進行設計，并結合鄉(xiāng)村交通道路、農業(yè)區(qū)和居民區(qū)的實際分布情況，在不影響交通運輸、不占用耕地、不干擾附近農民和牲畜日常的活動前提下，確保在滿足實際灌溉需水量的同時，進一步使溝渠向科學化和資源節(jié)約化看齊，充分發(fā)揮現(xiàn)代農業(yè)生產與水利工程的可持續(xù)發(fā)展理念。

2.3 田間工程設計

配備相應的田間工程是中小型水利灌溉工程設計規(guī)劃中不可缺少的重要一環(huán)，如果沒有配備良好的田間工程，農田很容易因為水利灌溉工程而出現(xiàn)鹽堿化和沼澤化的現(xiàn)象，十分不利于農業(yè)生產活動的良性循環(huán)。因此，在設計和優(yōu)化田間工程時，不僅要根據(jù)農田規(guī)模，設置合理的排水溝數(shù)量并適當加深，還要精確地測量出各個排水溝間隔的距離，避免排水溝間隔過近而是農作物在雨季和汛期收到長時間的浸泡，確保排水工能恰到好處地發(fā)揮作用。此外，還要根據(jù)灌溉工程的設計特點、農業(yè)重視和排水蓄水需要，合理規(guī)劃整理農田的形狀和面積，并保證不同類型的工程輔助設計，比如灌水溝、毛渠等局部細節(jié)都能夠充分發(fā)揮各自的作用和優(yōu)勢，提升水利灌溉工程規(guī)劃設計的整體作業(yè)效率。

2.4 灌溉方式設計

中小型農田的灌溉設計，還要考慮到不同地區(qū)的地形地貌和農作物種植特點，要保證農作物需水量與土壤蒸發(fā)量之間的平衡關系，選取最佳的灌溉方式。當前，中小型農田一般適合噴灌、滴灌和漫灌等方式，也可以根據(jù)農業(yè)種植的實際情況選擇搭配使用，在確保單位區(qū)域灌溉效率的基礎上，科學合理的使用水資源。另外，隨著現(xiàn)代農業(yè)生產技術的發(fā)展，智能化監(jiān)控設備和追蹤技術已經在其中得到了充分的應用，所以在經濟條件允許的情況下，水利灌溉可以也通過加強動態(tài)化監(jiān)測功能，提高對不同灌溉方式的實時追蹤與管理的綜合水平，確保能夠及時發(fā)現(xiàn)各種意外情況，為灌溉工程的改進和優(yōu)化提供更多有參考性的指導意見[3]。

3 中小型農田水利工程節(jié)水技術

3.1 噴灌節(jié)水技術

在水利工程的灌溉設計規(guī)劃中，中小型農田為了提高水力資源的利用率并節(jié)約用水通常會選擇噴灌節(jié)水積水，利用噴灌設備的噴頭對水流進行實時的控制，其主要原理是通過水泵控制水壓差，再連接外管線，利用噴頭調控水流，保證向農田輸送勻速、穩(wěn)定的水資源。在現(xiàn)階段，針對規(guī)模中等的農田，選擇的噴灌設備一般是固定式噴灌設備、半固定式噴灌設備和移動式噴灌設備，其中，固定式噴灌設備需要依靠完整的水利灌溉系統(tǒng)才能實現(xiàn)對灌溉水水流的控制，雖然設備本體的部件無法進行移動，但是卻有較好的封閉性和安全性，因此更適用于小型農田；半固定式噴灌設備雖然主體部分無法移動，但是噴灌裝置卻可以在具有一定密封性的基礎上進行移動，相較于固定式噴灌設備，可以更好地滿足不同農作物的灌溉需求；移動式噴灌設備的主體、連接配件和噴射部件都能移動，具有普遍的適應性，由于其突出的靈活性，在當前的中小型農田水利工程灌溉規(guī)劃設計中是應用最廣泛的。

3.2 滴灌節(jié)水技術

相比于噴灌節(jié)水技術，滴管節(jié)水技術更適合易發(fā)生缺水或干旱情況的中小型農田，具有較好的節(jié)水效果。其節(jié)水技術原理是通過在農田設置塑料管道，在利用毛管和滴頭將水注入到土壤中，直接作用在農作物的根部，促進農作物的根系生長，有利于幫助處在生長前期的作物向土層的縱深處扎根，提高農作物在生長中后期的抗倒伏能力，是中小型農田局部灌溉首選的節(jié)水技術。不僅如此，在具備良好灌溉節(jié)水效果的基礎上，還能借助滴灌設備同時施肥，實現(xiàn)種植的水肥一體化管理，有效地減輕從事農業(yè)生產活動人員的工作量，促進我國缺水干旱地區(qū)的農業(yè)高質量發(fā)展。

3.3 低壓滴灌節(jié)水技術

不同于傳統(tǒng)灌溉節(jié)水技術對設備和材料的高要求，低壓灌溉節(jié)水技術不僅有著突出的靈活性和便捷性特點，在應用過程中還幾乎沒有對材料和設備的要求，并通過塑料軟管代替了很大一部分的引水排水渠道，減少了水利灌溉工程的施工量，在降低水利工程建設成本的同時，低壓滴灌的方式還能有效地避免水資源的浪費，是當前我國廣大中小型農業(yè)生產普遍接受并認可的節(jié)水灌溉技術。為了更好地發(fā)揮該技術的優(yōu)勢，在應用過程中還要注意以下幾點情況：首先，為了不浪費水資源，在選擇塑料軟管時，要注意檢查是否存在吸水嚴重的情況；其次，塑料低壓管道還要具有良好的封閉性，保證在輸水的過程中不會使水資源被蒸發(fā)，確保種植管理的實際效益。最后，由于低壓滴灌節(jié)水技術在應用過程中會用到低壓電，所以在操作中要特別注意控制水流的大小，確保該技術的節(jié)能和節(jié)水特性。

3.4 信息化節(jié)水技術

隨著我國信息技術領域的快速發(fā)展，為各行各業(yè)的高質量轉型都提供了技術層面的跳板，現(xiàn)階段我國的水利灌溉工程逐漸開始應用信息化節(jié)水技術。其中以衛(wèi)星定位遙感技術、人工智能自動化技術尤為突出，衛(wèi)星定位遙感技術可以對農作物的水分情況和土壤墑情進行實時監(jiān)控，進而實現(xiàn)精確灌溉，在確保中小型農田的節(jié)水效果的同時提升灌溉效率[4]。

4 中小型農田節(jié)水灌溉技術的應用優(yōu)化策略

4.1 深入研究節(jié)水技術

為了確保中小型農田水利灌溉工程有更好的節(jié)水效果，必須加強對節(jié)水灌溉技術的開發(fā)，不斷推進我我國生態(tài)、綠色、可持續(xù)發(fā)展的農業(yè)建設。一方面，政府和農業(yè)水利部門的相關人士，必須要認識到中小型水利工程對促進我國農業(yè)經濟發(fā)展的重要意義，認識到節(jié)水技術的實際應用效果對建設環(huán)境友好型農業(yè)的重要作用，不僅要關注農業(yè)水利灌溉工程的開展情況，還要大力支持相關農門的技術人員深入研究新型節(jié)水技術，不斷提高整體設計的科學性和實際運用的效率；另一方面，還要加大水利工程建設人才的培養(yǎng)力度，在充分發(fā)揮高校相關專業(yè)的育人作用的基礎上，定期開展學習和進修活動，為水利建設工程和節(jié)水灌溉技術的研發(fā)事業(yè)持續(xù)輸送人才[5]。

4.2 加強節(jié)水技術推廣

廣大農民作為農業(yè)生產的參與者和農業(yè)發(fā)展的建設者，必須針對性地提高其節(jié)水意識，才能確保節(jié)水技術得到全面的普及推廣，不斷提高實際的節(jié)水效果。相關組織宣傳人員應采取多種宣傳手段，提高農民的節(jié)水意識，使其了解現(xiàn)階段的節(jié)水灌溉技術，并積極學習如何應用，考慮到我國農村地區(qū)經濟發(fā)展水平存在差異，要針對性地加大資金和技術的扶持力度，切實打造良好環(huán)境，用實際行動鼓勵農民采用新型節(jié)水技術。

綜上所述，中小型農田水利灌溉工程的規(guī)劃和設計以及節(jié)水技術的應用，必須針對不同地區(qū)的實際情況開展。在規(guī)劃和設計的工程中必須堅持因地制宜、保證安全、促進協(xié)同發(fā)展的原則，把握灌溉工程中的設計重點，通過充分了解不同節(jié)水技術的特點和適用的農田環(huán)境，進一步優(yōu)化現(xiàn)階段節(jié)水技術的實際應用策略，不斷提升中小型農田對水資源的利用率。