高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

郭捷山

（滄州水利勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，河北 滄州 061000）

我國地貌廣闊，南北降水資源不均衡，合理地使用水資源是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的保障。目前，節(jié)水灌溉已經(jīng)在國內(nèi)外得到了快速發(fā)展，并不斷應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展、有效利用水資源起到了一定的作用。

1 高效節(jié)水灌溉技術(shù)概述

與傳統(tǒng)土渠輸水灌溉技術(shù)及表面漫灌技術(shù)相比，高效節(jié)水灌溉技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。就目前而言，在我國高效節(jié)水灌溉技術(shù)中，噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、滴灌技術(shù)、低壓管道灌溉技術(shù)應(yīng)用極為廣泛。近年來，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用已成為推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要舉措，依托高效節(jié)水灌溉技術(shù)能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作質(zhì)量，有效緩解我國水資源供應(yīng)緊缺問題，對(duì)于推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。目前，高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用具有以下幾點(diǎn)意義。

第一，高效節(jié)水灌溉技術(shù)具有顯著的社會(huì)效益。與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比較，高效節(jié)水灌溉技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠節(jié)約30%～40%的水分，可以提高水資源利用效率，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的改變與創(chuàng)新。第二，高效節(jié)水灌溉技術(shù)具有顯著的生態(tài)效益，依托高效節(jié)水灌溉技術(shù)能夠避免次生鹽漬化及水土流失的問題出現(xiàn)。第三，高效節(jié)水灌溉技術(shù)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。高效節(jié)水灌溉技術(shù)在應(yīng)用過程當(dāng)中能夠有效降低人力成本及物力成本投入，費(fèi)用支出也能夠得到明顯的控制，人工管理工作效率及質(zhì)量能夠得到明顯的提升。

2 農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

2.1 優(yōu)化地區(qū)資源

我國是名副其實(shí)的水資源大國，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國淡水儲(chǔ)量達(dá)到2.8萬億m3，但是同時(shí)我國也是水資源極度匱乏的國家，由于人口眾多，工農(nóng)業(yè)用水量較大，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程當(dāng)中一直存在著淡水資源不足的問題，我國人均淡水資源的占有量在世界上排名靠后。因此，通過在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程當(dāng)中引入高效節(jié)水灌溉技術(shù)，可以有效地促進(jìn)淡水資源缺乏的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得更好的生產(chǎn)效果。此外，部分水資源特別緊張的地區(qū)，只有選擇運(yùn)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，才能夠?qū)⒈镜剞r(nóng)業(yè)灌溉的成本降到最低，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 有利于提高減災(zāi)效率

現(xiàn)階段，我國氣候的不穩(wěn)定性日益凸顯，部分地區(qū)氣候不規(guī)律，甚至?xí)l(fā)生更加復(fù)雜的自然災(zāi)害。此外，很多區(qū)域會(huì)出現(xiàn)冰雹和干旱等極端天氣，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展。通過應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，使水資源節(jié)約效果明顯增強(qiáng)，為減災(zāi)工作的開展提供了必要保障，更有利于農(nóng)業(yè)收益的增加。在此基礎(chǔ)上，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量，農(nóng)田的用水成本顯著下降，極大地促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

2.3 提高農(nóng)業(yè)收益

我國領(lǐng)土廣袤，東西跨度與南北跨度都比較大，在全國范圍內(nèi)，不同地區(qū)可能會(huì)同時(shí)受到不同氣候的影響。此外，部分地區(qū)由于自然環(huán)境的限制，經(jīng)常面臨嚴(yán)重的自然災(zāi)害，這些問題都將會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)行為造成一定的不利影響。通過將高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，可以幫助農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，最大限度地減少由于突發(fā)的自然災(zāi)害而對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益造成的損失，幫助農(nóng)戶提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的收益。

3 高效節(jié)水灌溉技術(shù)具體應(yīng)用方法

3.1 噴灌技術(shù)

在農(nóng)田水利灌溉環(huán)節(jié)當(dāng)中，噴灌技術(shù)的應(yīng)用依托于相應(yīng)的噴灌設(shè)備，在經(jīng)過一系列的參數(shù)調(diào)整工作后，利用噴灑的方式完成相應(yīng)的灌溉任務(wù)。在此環(huán)節(jié)中，為了提高噴灌技術(shù)的應(yīng)用水平，技術(shù)人員應(yīng)做好相應(yīng)的計(jì)算及分析工作，以此使水分噴射范圍能夠覆蓋在灌溉區(qū)域內(nèi)，通過這種方式提高水資源利用效率。當(dāng)前，在農(nóng)田水利灌溉期間，噴灌技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，受動(dòng)力設(shè)施及壓力設(shè)施影響，水分能夠在壓力條件下形成落差，進(jìn)而噴射出來。當(dāng)水由噴頭噴出后，能夠分散成多個(gè)細(xì)小水滴并落入地面，以此提高灌溉工作效果。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠及時(shí)解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉過程中存在的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，技術(shù)人員還可靈活選擇多種噴灌設(shè)備，根據(jù)農(nóng)作物種植的實(shí)際情況，對(duì)灌溉模式及過程進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。

3.2 微灌溉技術(shù)

微灌溉技術(shù)是高效節(jié)水灌溉技術(shù)當(dāng)中的典型代表，一般情況下微灌溉技術(shù)在大棚內(nèi)的農(nóng)作物生產(chǎn)過程當(dāng)中應(yīng)用比較多，對(duì)于微灌溉技術(shù)的應(yīng)用比其他技術(shù)需要投入更多的資金和人力。一般而言，在微灌溉技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中，需要搭建起兩套系統(tǒng)，一套是水資源過濾系統(tǒng)，另一套則是灌溉控制系統(tǒng)，通過對(duì)這兩套系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，可以使大棚內(nèi)的農(nóng)作物充分地得到水資源灌溉，從而使大棚農(nóng)作物的生長得到充分保障。在對(duì)微灌溉系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)完成之后，只需要通過根據(jù)農(nóng)作物的基本生產(chǎn)情況對(duì)灌溉量的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)即可，在操作上比較簡(jiǎn)便。此外，在對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行施肥的階段，無需通過人工或機(jī)械在農(nóng)作物壟間進(jìn)行肥料的釋放，只需要將肥料放入管道當(dāng)中，通過水流的溶解就能夠?qū)⒎柿袭?dāng)中的養(yǎng)分送到農(nóng)田各處，使農(nóng)作物獲得充分的滋養(yǎng)。需要注意的是，在利用微灌溉技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉的過程當(dāng)中，需要首先對(duì)所使用的水資源做凈化處理，即通過過濾系統(tǒng)對(duì)水資源當(dāng)中的雜質(zhì)進(jìn)行一定的過濾，從而確保水資源的質(zhì)量能夠符合農(nóng)業(yè)灌溉的需求。

3.3 雨水收集利用技術(shù)的應(yīng)用

降雨是對(duì)灌溉的自然補(bǔ)充，合理將雨水進(jìn)行收集，在干旱季節(jié)和灌溉用水高峰進(jìn)行灌溉用水的補(bǔ)充，可以有效解決用水不均勻問題。因此，發(fā)展雨水的收集和儲(chǔ)存技術(shù)，建設(shè)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，是節(jié)水灌溉水利工程中重要的一環(huán)。雨水收集利用技術(shù)是將雨水通過工程措施進(jìn)行收集，并通過管道輸送至用水現(xiàn)場(chǎng)使用的技術(shù)。該技術(shù)還可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，防止水土流失，有利于改變農(nóng)民的種植方式。特別適用于干旱、季節(jié)性缺水地區(qū)，不僅補(bǔ)充了人畜飲水，還解決了農(nóng)田灌溉問題。

3.4 低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)

低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)主要以管網(wǎng)替代傳統(tǒng)的水渠，通過利用能耗較低的水泵或者自然水壓力為灌溉水加壓，然后通過管道輸送至農(nóng)田。低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：其一是管網(wǎng)輸水所需壓力相對(duì)較小，能耗比較低，但出水量較大，并且不易出現(xiàn)堵塞的情況；其二是管網(wǎng)全部深埋地下，灌溉過程中相較于傳統(tǒng)的水渠蒸發(fā)量較小，滲漏損失也較??；其三是輸水效率比較高，不會(huì)占用或者浪費(fèi)耕地資源，雖然一次性投入較大，但從長遠(yuǎn)來看，整體成本較低，并且后期的維護(hù)管理也較為簡(jiǎn)單，不需要投入太多人力物力，適用于大面積農(nóng)田。這種技術(shù)的缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一是灌水均勻性相對(duì)較差，不適用于水肥管理較為嚴(yán)格的農(nóng)作物；其二是適用范圍較窄，一般來說低壓管網(wǎng)僅適用于地形相對(duì)平坦，并且土壤透水性小的區(qū)域，若地形起伏較大，則低壓管網(wǎng)很難完成灌溉任務(wù)。

3.5 渠道防滲透技術(shù)

提升農(nóng)田水利工程水資源輸送質(zhì)量與效率是工程建設(shè)的重點(diǎn)，在輸送水資源方面，要高度重視其效率與防滲透情況。為此，科研工作人員應(yīng)在工程建設(shè)期間，對(duì)防滲技術(shù)予以科學(xué)應(yīng)用，以改善輸送水資源質(zhì)量，有效規(guī)避滲漏所引發(fā)的水資源浪費(fèi)情況。對(duì)工程建設(shè)方法的有效利用即可避免以上問題的發(fā)生，且水資源可向農(nóng)田灌溉區(qū)域高質(zhì)量地輸送，為灌溉質(zhì)量、效率的提升奠定了重要基礎(chǔ)。建設(shè)水資源輸送設(shè)備期間，防滲漏技術(shù)的運(yùn)用也十分關(guān)鍵。長期以來，農(nóng)田水利工程輸送設(shè)施一般選擇砌塊與石頭砌建渠道，在渠道表面則選用混凝土處理，該技術(shù)要求構(gòu)建U型輸送渠道，以實(shí)現(xiàn)水輸送效率的提升，以免出現(xiàn)水資源浪費(fèi)與滲漏現(xiàn)象。

4 提升高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用水平的幾點(diǎn)建議

4.1 科學(xué)選擇高效節(jié)水灌溉技術(shù)

為了提高農(nóng)作物灌溉過程中高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用成效，應(yīng)根據(jù)作物生長狀況及特點(diǎn)，綜合考慮多項(xiàng)因素，秉持因地制宜原則，科學(xué)選擇相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行應(yīng)用。不同地區(qū)的氣候條件及土壤性質(zhì)存在著明顯的差異，這使得各地作物生長期間水分需求也存在著明顯的不同。為了使水源能夠得到科學(xué)合理的應(yīng)用，在高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用期間，還應(yīng)做好區(qū)域內(nèi)部水量考察工作，根據(jù)多種信息選擇最為適宜的技術(shù)手段進(jìn)行利用。

4.2 提升節(jié)水灌溉技術(shù)的普及率

高效節(jié)水灌溉技術(shù)要想達(dá)到對(duì)水資源進(jìn)行節(jié)約利用的目的，就需要不斷地促使其得到廣泛的普及應(yīng)用，只有這樣才能夠使水資源節(jié)約的目的得到實(shí)現(xiàn)。因此在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)建立起完善的高效水資源節(jié)約技術(shù)應(yīng)用推廣體系。將部分高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果較好的地區(qū)作為示范典型，從而促進(jìn)其他地區(qū)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用，使農(nóng)民認(rèn)識(shí)到對(duì)水資源進(jìn)行節(jié)約的重要性，從而不斷地提升其高效節(jié)水灌溉技術(shù)水平，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉效率的提升。

在對(duì)高效節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用的過程當(dāng)中，地方政府應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮促進(jìn)作用，使技術(shù)人員在對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行推廣時(shí)，能夠得到一定的幫助，從而減少在技術(shù)推廣過程中所遇到的阻礙，使技術(shù)推廣效率得到提升。

4.3 建立完善的高效節(jié)水灌溉體系

應(yīng)從節(jié)水技術(shù)、節(jié)水負(fù)荷、節(jié)水設(shè)備、節(jié)水管理等方面，建立健全高效節(jié)水灌溉設(shè)施服務(wù)管理體系。對(duì)于具有大面積新作物苗木種植基地的特殊地區(qū)，特別是當(dāng)新作物苗木進(jìn)入新梢生長發(fā)育加速期時(shí)，充分采用高效節(jié)水施肥技術(shù)和灌溉管理，實(shí)現(xiàn)新作物苗木定期節(jié)水灌溉，確保新作物苗木持續(xù)健康生長。

4.4 管道水錘保護(hù)

水錘指的是壓力管流中由于水流速度發(fā)生劇烈變化繼而導(dǎo)致動(dòng)量轉(zhuǎn)換，使管道中出現(xiàn)一系列壓力變化的水力撞擊現(xiàn)象，這是遠(yuǎn)距離輸水管道比較常見的一種破壞現(xiàn)象，受水壓力作用的影響，會(huì)造成管道破損，從而導(dǎo)致水流滲漏，不僅影響灌溉效果，還會(huì)造成水資源浪費(fèi)。輸水管道中發(fā)生水錘現(xiàn)象跟時(shí)，管道內(nèi)部的壓力會(huì)驟然增加，甚至?xí)秸毫χ档臄?shù)十倍之多，管道在超高壓力作用下會(huì)發(fā)生劇烈振動(dòng)，輕則閥門被破壞，重則管道發(fā)生爆裂，甚至于還可能對(duì)操作人員造成傷害，因此必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施。最為簡(jiǎn)單也是最為有效的方法是開啟管道閥門時(shí)盡可能保持緩慢，速度不宜過快。除此之外，也可以在管網(wǎng)中較為重要的節(jié)點(diǎn)選擇安裝超壓泄壓閥或者是調(diào)壓塔，也可以安裝恒速緩沖排氣閥，這些設(shè)備均能起到防護(hù)作用，有效降低發(fā)生水錘現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 水量的科學(xué)化監(jiān)測(cè)

基于科技水平的提高，農(nóng)田水利工程節(jié)水技術(shù)明顯改善。在融合現(xiàn)代信息技術(shù)和農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的基礎(chǔ)上，可對(duì)農(nóng)作物各時(shí)期需水量加以明確，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的同時(shí)制定農(nóng)作物的水量灌溉規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉的目標(biāo)，為農(nóng)作物灌溉現(xiàn)代化發(fā)展提供必要保障。針對(duì)種植面積較大的農(nóng)作物，或是在農(nóng)作物進(jìn)入生長加速期，可借助高效節(jié)水灌溉技術(shù)定期灌溉，促進(jìn)農(nóng)作物健康生長。為減少噴灌技術(shù)應(yīng)用期間的水分蒸發(fā)量，要結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)化判斷，將地膜鋪設(shè)于地表，增強(qiáng)噴灌水利用率。

5 結(jié)論

綜上所述，農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)能夠優(yōu)化我國地區(qū)資源，幫助提升農(nóng)田淡水資源利用率，同時(shí)還能增收農(nóng)業(yè)收益，具有不可替代的作用。為了提高農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)，應(yīng)當(dāng)不斷地提升節(jié)水灌溉技術(shù)的普及率，提升節(jié)水灌溉技術(shù)的成熟度以及適當(dāng)加大技術(shù)資金投入，從各方面對(duì)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用給予足夠的支持，從而確保農(nóng)田水利工作順利開展。