節(jié)水措施在農(nóng)田水利工程灌溉中的應(yīng)用

劉國恒

（甘肅省高臺縣水務(wù)局，甘肅 高臺 734300）

我國大陸性季風(fēng)氣候顯著，多地降雨量少而蒸發(fā)量大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠人工灌溉，目前很多地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)比較落后，對節(jié)水措施運(yùn)用的不夠充分，造成水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。立足這一背景，就節(jié)水措施在農(nóng)田水利工程灌溉中的應(yīng)用做具體分析。

1 農(nóng)田水利工程節(jié)水現(xiàn)狀

灌區(qū)部分群眾節(jié)水意識比較淡薄，未認(rèn)識到節(jié)水工作的重要性，節(jié)水積極性不高。除了節(jié)水意識不足外，很多地區(qū)節(jié)水技術(shù)也比較落后，大水漫灌等傳統(tǒng)技術(shù)在灌區(qū)仍有使用。管灌、噴灌、滴灌等高效節(jié)水措施由于一次性投入大，管理成本高，一般農(nóng)戶無力承擔(dān)，因此不愿使用。此外，由于資金缺口較大，許多灌區(qū)的節(jié)水示范工程建設(shè)進(jìn)度緩慢，沒有探索出適合灌區(qū)的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系與可持續(xù)發(fā)展用水模式，這些問題都影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。要樹立用水戶高效節(jié)水灌溉意識，推廣先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)，推進(jìn)節(jié)水灌溉工程建設(shè)。

2 農(nóng)田水利工程灌溉中節(jié)水措施的應(yīng)用

2.1 渠道襯砌與改造

研究與實(shí)踐證明，做好渠道的襯砌與改造也是提升農(nóng)業(yè)用水效率的重要措施。在使用土渠往田間輸送水資源的過程中會出現(xiàn)嚴(yán)重的下滲以及蒸發(fā)問題，造成水資源無端浪費(fèi)。因此，有必要改造水渠，將灌區(qū)的各分干渠、干渠、支渠等進(jìn)行襯砌，視輸水渠道所處的具體位置因地制宜選擇襯砌方式，兼顧襯砌所使用的建筑材料和施工難易程度優(yōu)化選擇襯砌方案。在西北地區(qū)普遍采用砼現(xiàn)澆或砼預(yù)制塊襯砌方式。為提高襯砌渠道使用壽命，防止地下水對襯砌渠道的凍脹破壞，在易凍脹區(qū)和地質(zhì)較松軟的草湖黏土層較厚地段，一般都采用砂礫石置換黏土層的方式，防止渠道凍脹破壞。在近年的工程施工中，對特殊地段的土渠進(jìn)行襯砌設(shè)計(jì)時，若遇襯砌段處在砂礫石難以運(yùn)送至渠基礎(chǔ)置換地段或砂礫資源比較缺乏、置換成本較高時，設(shè)計(jì)時采用了“聚笨乙烯泡沫板”代替砂礫墊層的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)和多年的使用總結(jié)，用聚笨乙烯泡沫板代替砂礫墊層應(yīng)用于渠道防凍脹，泡沫板防滲用于渠道的厚度可減小到砂礫墊層厚度的1/10，運(yùn)用此方案比砂礫石墊層可節(jié)約資金1/3。同時，施工工序有所簡化，既提高了施工效率，又縮短了建設(shè)工期，建成的渠道比砂礫墊層襯砌渠道更加規(guī)整，渠道使用壽命更長，加速了水體流動，減少了輸送過程中的下滲量與蒸發(fā)量，進(jìn)而達(dá)到提高水資源利用率的目的。為獲得更好地節(jié)水灌溉效果，還可在改造渠道接縫預(yù)留伸縮部位使用塑料薄膜，進(jìn)一步減少滲透，提高水資源利用率[2]。

2.2 田間節(jié)水

除了對土渠進(jìn)行襯砌與改造外，還可運(yùn)用田間節(jié)水技術(shù)提高水資源利用率。田間節(jié)水措施：一是對土地進(jìn)行平整，通過平整土地保證農(nóng)作物灌水均勻，使田間的農(nóng)作物都能均勻吸收到水分，并且通過平整土地，讓土壤板結(jié)、鹽堿化等問題得到減輕或預(yù)防，從而使灌溉效果更加理想。相關(guān)研究表明：土地不平會造成灌水不勻，導(dǎo)致至少20%以上的農(nóng)田灌溉用水被浪費(fèi)，同時也更容易使土壤出現(xiàn)鹽斑。因此，在種植生產(chǎn)期間要勤整土地，從而使灌溉水能更順暢地流進(jìn)田間、流到作物根部被作物吸收。二是采用畦灌技術(shù)。如果作物種植密度過大，大水漫灌的方式可能無法獲得十分理想的灌溉效果，建議運(yùn)用畦灌技術(shù)代替大水漫灌技術(shù)，能有效減少田間輸水損失，提高灌溉用水的有效利用率。在運(yùn)用畦灌技術(shù)的同時，也應(yīng)做好土地平整工作，通過平整土地減少水流推進(jìn)方向的阻礙，尤其是將反坡或局部的倒坡消除，使水流能更快地流入田間，迅速推進(jìn)到畦尾。在平整土地時，可運(yùn)用激光控制平地技術(shù)的精平功能全面提升畦面平整精度。在將畦面平整精度提高后還可根據(jù)具體的節(jié)水目標(biāo)以及種植生產(chǎn)需求適當(dāng)增加畦塊的幾何尺寸，從而擴(kuò)大耕地面積，增加產(chǎn)出量[3]。三是采用溝灌方法。合理使用溝灌技術(shù)有利于提高灌溉用水的有效利用率，達(dá)到節(jié)水目的。如田間作物是向日葵、甜菜、玉米等寬行距作物時，可采用溝灌的方法進(jìn)行灌溉。研究與實(shí)踐證明，對于寬行距作物，運(yùn)用溝灌技術(shù)不僅有利于提高水資源利用率，而且還能起到保護(hù)作物根部土壤、保持土壤肥力的作用。在運(yùn)用溝灌技術(shù)時，要先對土壤的透水性進(jìn)行調(diào)查，對作物行距進(jìn)行測算，在此基礎(chǔ)上確定溝間距（一般溝間距等于作物行距）以及溝灌的具體形式，確保能獲得最為理想的灌溉以及節(jié)水效果。一般情況下，鹽堿地區(qū)的溝斷面宜采用寬淺式，入溝流量根據(jù)溝的斷面大小決定。

2.3 完善秋澆灌水

我國大部分地區(qū)冬天氣溫低，土壤凍結(jié)嚴(yán)重，來年土壤解凍后又因?yàn)闅夂蚋稍铩⑺终舭l(fā)強(qiáng)烈而土壤表面積鹽，肥力下降。鑒于此，要在秋季為土壤補(bǔ)足水分。而秋澆補(bǔ)水是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。灌溉時要根據(jù)田地大小、土壤肥力情況控制好灌溉量，并掌握好灌溉次數(shù)，以獲得理想的灌溉效果。灌溉時若未能科學(xué)控制好水量，灌水定額過大會造成土壤潮塌返漿，使土壤表面的積鹽現(xiàn)象更加嚴(yán)重，同時也導(dǎo)致灌溉水被嚴(yán)重浪費(fèi)。為獲得最為理想的秋灌效果，在灌溉時可參考一些研究人員給出的建議，在9月10日到10月25日開始秋澆灌水，然后在適當(dāng)時間做好土壤翻耕等工作，既能適當(dāng)減小灌溉用水量，而且能獲得良好的洗鹽、返鹽效果。另外，灌溉時要合理控制灌溉面積，可以只對第二年準(zhǔn)備春播的土地進(jìn)行澆水灌溉，對其他土地小額澆灌或是不澆，以減少秋澆用水量，提高水資源利用率[4]。

2.4 農(nóng)業(yè)耕作節(jié)水

為獲得理想的節(jié)水效果，可采用相應(yīng)的農(nóng)業(yè)耕作節(jié)水措施提高水資源利用率，減少水資源的損耗與浪費(fèi)。農(nóng)業(yè)耕作節(jié)水技術(shù)主要包括調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，采用與節(jié)水灌溉工程相配套的種植模式。調(diào)動農(nóng)民規(guī)?；N植的積極性，優(yōu)先發(fā)展成片上規(guī)模的高效經(jīng)濟(jì)作物，為實(shí)施高效節(jié)水提供基礎(chǔ)保障。可以積極推廣玉米壟作覆膜溝灌技術(shù)，小麥壟作栽培節(jié)水技術(shù)以及覆膜馬鈴薯、番茄等壟作栽培與節(jié)水技術(shù)，有效提高水資源的利用率。在生產(chǎn)過程中采用適量、適時以及適墑的方式，建立高效、低耗群體結(jié)構(gòu)，提高水、光、肥利用率，增加作物產(chǎn)量[5]。

2.5 高新節(jié)水技術(shù)

2.5.1 微灌灌溉技術(shù) 這種灌溉技術(shù)包括的灌溉方式有多種，如滴灌、脈沖灌溉、微噴灌、涌泉灌溉等。在當(dāng)前農(nóng)田水利灌溉工程中，微灌技術(shù)是通過一定設(shè)備和適宜的條件所提供一定的水流壓力，將水量通過各級輸水管道輸送到作物吸收所需部位，一般有常壓微灌和重力微灌2 種形式，微灌技術(shù)要求對灌溉系統(tǒng)、水源輸送管道以及水質(zhì)過濾體系進(jìn)行全方面綜合利用，對水源流入田間有良好的控制性。工作原理是在穩(wěn)定器、分水器、輸水帶、滴水頭的共同作用下，將水量和溶解于水中的營養(yǎng)物質(zhì)以均勻較小的流量精確地輸送到作物根部土壤中，供農(nóng)作物吸收，從而確保農(nóng)作物茁壯成長。

2.5.2 噴灌灌溉技術(shù) 噴灌。簡而言之，就是采用噴灑方式進(jìn)行灌溉，其特點(diǎn)是不受地形條件的制約，在不平坦的地面上可均勻的進(jìn)行水量噴灑（地面坡度在5°以下的農(nóng)田均可采用此灌溉方式），滿足作物用水需求。在農(nóng)田灌溉過程中，主要利用機(jī)械設(shè)備抽取地下水提供水壓力，水流通過多級管道流到灌溉地點(diǎn)，在灌溉面積上設(shè)置固定式噴頭，使噴水嘴處水壓力調(diào)到合適幅度，自動進(jìn)行噴灑灌溉。在不允許開采地下水的地域，可通過拉運(yùn)水的方式將水運(yùn)送至灌溉地點(diǎn)，通過空中噴灑或移動式噴灑的方式，實(shí)現(xiàn)灌溉目的。噴灌技術(shù)是通過管道輸水完成的，降低了在灌溉用水輸送過程中的水量損失，也便于水量和灌溉范圍控制，噴灌可有效地將水量噴灑到農(nóng)作物葉面和土壤表面，有條件時可將肥料溶于水灌內(nèi)一并噴灑到葉面和土壤表面，有利于作物吸收，有效避免了大水漫灌造成大量水滲入土壤深層，既浪費(fèi)水量，對化肥使用效率也不高。經(jīng)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，噴灌較地面灌溉方式相比可節(jié)約水量30%～50%，并適應(yīng)于大部分土壤和農(nóng)作物灌。噴灌也有一定的局限性，在灌溉時若遇大風(fēng)，會使噴出的水滴吹向同一方向，風(fēng)力對噴出水量射程有一定影響，造成噴灑到地面水量不均勻的情況。一般當(dāng)風(fēng)力大于4 級時，應(yīng)停止灌溉。噴灌是將水體噴灑在空中落下，在氣溫過高時，蒸發(fā)量較大，使用噴灌進(jìn)行灌溉，最好選擇在風(fēng)力較小或夜間進(jìn)行，此灌溉方式在西北地區(qū)有一定推廣價值。

2.5.3 滴灌灌溉技術(shù) 此灌溉方式適用于落差較大且地勢復(fù)雜的山地灌溉，利用較大的地勢落差提供自然水形成一定的水頭壓力，水頭壓力接入管道將水輸送到灌溉地點(diǎn)，在水頭壓力不足時，借助水泵增加管道壓力。一般而言，滴灌和噴灌本質(zhì)是屬同一灌溉體系，滴灌在灌溉地點(diǎn)處從主管上接入下一級管道，根據(jù)作物種植行距在該級管道上打孔后用專用水嘴接入滴管帶，根據(jù)作物種植間距在滴管帶上留有出水口，由水泵提供的水頭壓力將水體在出水口緩緩滴在作物根系附近。目前常用的滴管帶是“迷宮式”滴管帶，通過“迷宮”使通過滴管帶水量的水體在各滴水處都有相同的出水壓力，達(dá)到輸送到滴管帶首尾各出水口的輸出水量相同的效果。滴管灌溉技術(shù)與普通大水漫灌相比，可節(jié)約水量1/3 到1/2，較噴灌技術(shù)可節(jié)約水15%～25%。滴灌可將水量精確地輸送到作物根部，且均勻度達(dá)90%左右，其不利因素主要是對水量水質(zhì)要求清澈無泥沙雜物，泥沙雜物通過滴管帶容易發(fā)生“迷宮”口堵塞，造成作物無法灌溉的缺陷，在老灌區(qū)和穩(wěn)定的水流條件下是非常適用的一種灌溉方式，應(yīng)用范圍較廣。

2.5.4 管灌灌溉技術(shù) 管灌技術(shù)是通過埋入地下或固定在地表面的低壓管道輸水到田間灌溉的一種灌溉方式。為了充分利用耕地，方便種植和耕作，低壓管道一般都埋入地下。為防止管道發(fā)生凍脹破壞，管道埋設(shè)在凍土深度以下為宜，利用管道輸水減小輸水過程對地勢高低的要求，同時減少了水流沿途損失，管道輸水至灌溉地點(diǎn)處設(shè)置出水栓控制出水量，在地勢不平坦的地域是最經(jīng)濟(jì)適用的一種灌溉方式，深受廣大農(nóng)民群眾喜愛，也是目前應(yīng)用最廣泛的一種灌溉方式。但從長遠(yuǎn)來看，這種方式還不是一種比較好的節(jié)水灌溉方法，水的利率效率還不及滴灌和噴灌。隨著全球氣候變暖，水資源短缺現(xiàn)象越來越突出，這種灌溉方式有待于更好的節(jié)水方法予以替代。

3 結(jié)語

在水資源供需矛盾日益突出的背景下，推廣節(jié)水技術(shù)、發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)十分重要且必要。在日常的灌溉生產(chǎn)過程中，相關(guān)部門及人員應(yīng)高度樹立節(jié)水意識，結(jié)合實(shí)際情況將工程節(jié)水、田間節(jié)水、耕作節(jié)水以及技術(shù)性節(jié)水等各種措施有機(jī)結(jié)合，全面提高水資源有效利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。