淺談農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程設計

蒲文生

（甘肅省武威市涼州區(qū)雜木河水利管理處，甘肅 武威 733000）

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水資源的需求量較大，但我國水資源短缺嚴重，同時水資源浪費嚴重。農(nóng)田水利灌溉工程是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎，可提高水資源利用率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質量，其發(fā)展須滿足新時期農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需求。但當前農(nóng)田水利灌溉工程建設過程中，普遍存在規(guī)劃設計不合理、技術不完善等問題，制約了農(nóng)田水利灌溉工程建設順利開展。應加強對農(nóng)田水利灌溉技術的研究，完善農(nóng)田水利工程規(guī)劃設計，從而促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要充足的水資源，現(xiàn)階段我國水資源相對稀缺，為了給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水資源，須加強應用高效節(jié)水灌溉技術，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對水資源的消耗。因此，相關單位要將節(jié)約用水的理念滲透到農(nóng)田水利工程之中，結合實際情況選擇合適的節(jié)水灌溉技術，實現(xiàn)對水資源的有效利用，提高水資源利用率，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程設計要點

農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設計應遵循的原則：一是因地制宜原則。為了提高農(nóng)田水利灌溉工程的科學性和合理性，須做好對灌區(qū)地理資源、水文資源和氣象條件等的調(diào)查工作，選擇科學可行的灌溉技術。二是安全性原則。在山地丘陵地區(qū)開展農(nóng)田水利灌溉工程建設具有一定的復雜性與危險性，因此要把安全放在第一位，循序漸進地開展水利灌溉工程建設。三是節(jié)水性原則。目前我國正面臨水資源嚴重短缺問題，開展農(nóng)田灌溉工程建設時，應在保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質量的前提下，促進節(jié)水理念與灌溉技術的有效融合，提高水資源利用率。農(nóng)田水利建設過程中，要根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境分析農(nóng)業(yè)用水需求，采取有效的灌溉手段。首先，農(nóng)田水利建設應采取不同技術手段節(jié)約水資源。農(nóng)藝節(jié)水可通過覆蓋技術、耕作技術、生物節(jié)水3 種不同的技術手段實現(xiàn)節(jié)水效果。覆蓋技術主要是通過地膜、秸稈、砂石等簡單、低成本的地面覆蓋措施提高地溫，抑制水分蒸發(fā)。通過農(nóng)業(yè)耕作方法的改進，可改變土壤物理特性，從而達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)水的目的。生物節(jié)水可以基因工程為核心，通過轉基因、基因重組等技術手段研發(fā)農(nóng)作物新品種，通過種植農(nóng)作物新品種實現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)。其次，農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉涉及到渠道防滲技術的應用。農(nóng)田水利建設過程中防滲技術可實現(xiàn)對地下水位的有效控制，在提高土壤儲水能力的同時，防止土壤鹽堿化。目前，農(nóng)田水利建設過程中可利用混凝土、漿砌、石襯砌、復合防滲等不同手段，保障渠道的輸水功能，達到節(jié)水目的。

2 農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程設計存在的問題

2.1 機械化推廣不全面

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術的不斷發(fā)展，越來越先進的機械化農(nóng)業(yè)種植技術被廣泛應用，農(nóng)田水利節(jié)水技術也得到了很好的應用。但我國幅員遼闊，農(nóng)業(yè)機械化推廣不全面，許多地區(qū)的農(nóng)民仍然使用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植技術進行生產(chǎn)。由于沒有明確的節(jié)水標準和要求，農(nóng)民不了解新的節(jié)水技術，農(nóng)業(yè)種植過程中水資源浪費嚴重。因此，相關部門要大力推廣農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉技術，讓更多的農(nóng)民掌握節(jié)水灌溉技術[2]。

2.2 水利工程建設不完善

部分地區(qū)的水利設施建設相對較早，設備隨著時間的推移逐漸老化。由于缺乏足夠的資金支持，老化設備未能及時修復更新，阻礙了農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程建設。同時，老的水利工程不能滿足新的節(jié)水灌溉技術的要求，在一定程度上制約了當?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。農(nóng)民的節(jié)水意識在一定程度影響著農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程建設，由于耕地面積小、生產(chǎn)用地少，農(nóng)民不重視節(jié)水灌溉技術應用，仍采用傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉方式進行農(nóng)業(yè)灌溉[3]。

2.3 農(nóng)田灌溉方式落后

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉方式雖然對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定的積極作用，但水資源浪費嚴重。部分農(nóng)民認為水資源是取之不盡、用之不竭的，因此在開展農(nóng)田灌溉時缺乏節(jié)約水資源的意識。因此，要不斷加強節(jié)水灌溉技術推廣應用，培養(yǎng)農(nóng)民的節(jié)水意識。農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程建設要充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和社會效益，目前部分水利工程建設單位不能平衡經(jīng)濟效益和社會效益。水利工程建設單位要不斷探索和創(chuàng)新，在提高農(nóng)民經(jīng)濟收入的同時，提高水資源利用率和耕地利用率。

2.4 節(jié)水灌溉工程設計規(guī)劃不合理

節(jié)水灌溉是節(jié)約水資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量的主要措施之一，在進行節(jié)水灌溉工程設計前，須充分了解當?shù)氐耐恋乩媒Y構、水質、水源等，綜合分析影響灌溉系統(tǒng)的因素。不能機械套用以往節(jié)水灌溉工程建設的成功案例，需合理規(guī)劃，合理選擇灌溉技術。如果沒有充分了解場地的實際情況，就會影響工程設計和規(guī)劃，從而影響工程使用效果[4-5]。

3 農(nóng)田水利灌溉工程設計

3.1 設計標準

3.1.1 灌溉工程設計保證率 灌溉工程設計保證率是指在灌溉工程建成之后能夠保證灌溉的年限和灌溉工程規(guī)定使用年限的百分比。設計農(nóng)田水利工程時應合理選擇相應數(shù)值的保證率，旱田需要灌溉的時段少，灌溉工程設計保證率控制為50%～75%；水田需要長期進行灌溉，設計保證率控制為75%～90%。

3.1.2 抗旱天數(shù) 有時會出現(xiàn)連續(xù)無雨的情況，即連續(xù)一段時間降水量為0 或降水量少于當?shù)氐恼舭l(fā)量，抗旱天數(shù)是指在這種情況下，當?shù)氐乃?、池塘等能滿足農(nóng)作物用水需求的天數(shù)。設計的灌溉設備要滿足農(nóng)田的灌溉用量，抗旱天數(shù)取決于當?shù)氐臍夂?、土壤等[6]。

3.2 設計取水方式

農(nóng)田水利工程取水方式的設計，要對當?shù)氐牡乩砬闆r進行調(diào)研，重點檢查當?shù)氐乃?，然后確定取水方式。水利工程的取水方式包括自流取水、提水取水等。自流取水灌溉包括有壩取水和無壩取水。

3.2.1 無壩取水 無壩取水是在有閘的地方進行取水灌溉，其優(yōu)點是在水流比較大或發(fā)洪水時，可對水利工程進行有效保護，防止設備損壞。設計時要使入水渠的方向與河流流向成30～45°。

3.2.2 有壩取水 有壩取水是指部分地區(qū)水資源雖然豐富，但水位低于農(nóng)田，不方便進行灌溉，須在河道上修建水壩。雖然為了達到灌溉目的而修建水壩需要消耗大量財力、物力，但這種灌溉方式中引水渠比較短，可縮短建設工期。

4 灌溉技術在農(nóng)田水利工程中的應用

4.1 低壓管灌技術

以前灌溉的時候多采用明渠輸水，但目前明渠輸水已逐步被低壓管灌替代，減少了水資源運輸過程中的損失。由于管道內(nèi)部水壓較低，所以對管道的要求不高。

4.2 滴灌技術

滴灌技術是嚴重缺水地區(qū)的灌溉方式，利用大量管道將水資源輸送至農(nóng)作物根部附近，可節(jié)省大量的水資源，同時可保證農(nóng)作物得到充分灌溉。滴灌技術適合于局部灌溉，如果園、蔬菜園等。滴灌技術通過帶有小孔的輸水管道，將水噴灑在作物表面，使作物快速吸水，從而實現(xiàn)節(jié)水灌溉的目標。該技術的操作難度相對較低，不需要專業(yè)的技術和能力，可有效節(jié)省人力和物力。滴灌技術也有明顯的缺點，如水質較差時發(fā)生孔洞堵塞的概率較大，因此應用該技術時需提前過濾水中的雜質。滴灌不僅可提高水資源利用率，還可避免對土壤的破壞，有利于充分發(fā)揮肥料的有效性。要根據(jù)農(nóng)作物種植面積，選擇合適的位置設置滴灌管道。滴灌管道應設在地下，與地面保持1 m 左右的距離，同時滴灌管路應與減壓閥、水泵配合使用。減壓閥可合理控制滴灌管道出水量，實現(xiàn)節(jié)約水資源的目的[7-8]。

4.3 膜灌技術

膜灌技術的應用基礎是覆膜栽培，能滿足作物生長過程中對水分的需求，達到良好的節(jié)水效果。灌區(qū)作物為棉花、玉米、花生等時，可采用地膜灌溉技術。與以往地膜覆蓋栽培的溝灌模式相比，地膜灌溉技術節(jié)水效果更強，水資源利用率更高。

4.4 步行灌溉技術

步行灌溉技術是一種類似于噴灌技術的灌溉技術，拖拉機是步行灌溉技術的常用設備。步行灌溉技術操作方便，成本低，可大幅度提高工作效率。同時，步行灌溉技術可節(jié)約水資源，提高灌溉效率，被廣泛應用于農(nóng)田灌溉。

4.5 渠道防滲技術

渠道防滲技術主要采用渠道維護管理的形式，實現(xiàn)渠道灌溉的有效性，避免灌溉滲水和漏水，從而最大限度地提高灌溉水利用率。開展防滲工作，可加快渠道水流速度，從而全面提高渠道輸水能力。在農(nóng)田水利工程建設中，提高水資源輸送效率是重要環(huán)節(jié)，應積極應用渠道防滲技術，保證水資源運輸質量，避免因滲漏而造成水資源浪費。渠道防滲技術在我國農(nóng)田水利工程中得到了廣泛應用，尤其是瀝青防滲技術因耐久性好、防滲效果好、施工成本低而具有很高的應用價值。采用瀝青防滲技術時，需合理調(diào)整瀝青混合料配比，合理確定施工溫度、碾壓次數(shù)和鋪裝厚度。