淺析中小型農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)與節(jié)水技術(shù)*

王潤鳳

（甘肅省通渭縣錦屏水庫管理所，甘肅 定西 743300）

我國是農(nóng)業(yè)大國，地域遼闊，資源豐富，但在過去很長一段時間為了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，主要以生態(tài)效益換經(jīng)濟(jì)效益，粗放型經(jīng)濟(jì)增長模式下資源損耗嚴(yán)重，包括水資源在內(nèi)的諸多不可再生資源發(fā)生危機(jī)。農(nóng)業(yè)灌溉歷來是水資源應(yīng)用的重點(diǎn)方向，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源的重要抓手。國內(nèi)以中小型農(nóng)田水利灌溉為主，加強(qiáng)這些農(nóng)田水利灌溉的節(jié)水設(shè)計(jì)并全面應(yīng)用，能夠在短時間內(nèi)普及節(jié)水技術(shù)，取得良好的節(jié)水效果?；诖?，本文分析了中小型農(nóng)田水利灌溉工程的設(shè)計(jì)以及節(jié)水技術(shù)，希望可以為國內(nèi)農(nóng)田灌溉節(jié)水工程的理論研究與實(shí)踐提供參考。

1 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)

農(nóng)田水利灌溉工程的節(jié)水要求，需要在滿足農(nóng)作物正常生長的前提下盡可能地減少對水資源的應(yīng)用。圍繞這一要求，設(shè)定農(nóng)田水利灌溉節(jié)約水資源工程的標(biāo)準(zhǔn)。

1）滿足水利節(jié)水設(shè)計(jì)保證率。該指標(biāo)指的是單位農(nóng)田水利工程在運(yùn)行期間，農(nóng)田用水需求能夠滿足的年份占總年份的一定百分比，通常將這個百分比設(shè)置為80%，也就是說需要單位農(nóng)田的水利灌溉工程在存續(xù)期間要保障該農(nóng)田百年內(nèi)有80年的時間可以確保該農(nóng)田的用水需求，而剩下20年可能因氣候或者其他不可抗力因素導(dǎo)致農(nóng)田水利灌溉工程無法滿足農(nóng)田的足量用水需求?；谶@一要求，需要農(nóng)田水利灌溉設(shè)計(jì)人員與施工方綜合考量農(nóng)田水利過程的設(shè)計(jì)模式、設(shè)計(jì)內(nèi)容，也要關(guān)注工程所在地水的來源以及農(nóng)田內(nèi)種植物對水的需求等[1]。對標(biāo)不同地區(qū)的農(nóng)田水資源儲備程度，農(nóng)田水利灌溉工程的水利節(jié)水設(shè)計(jì)保證率的標(biāo)準(zhǔn)也不同，對比較干旱的農(nóng)田，該值范圍在50%～80%之間即可，而若在水資源儲備較豐富的農(nóng)田，該值范圍要保證在70%～90%之間。

2）挨過旱季的天數(shù)。該指標(biāo)指的是在單位農(nóng)田面臨連續(xù)無雨的干旱期，只憑借農(nóng)田水利灌溉工程，以及周邊地區(qū)水庫、水塘等的供應(yīng)，能保障農(nóng)田灌溉需求的天數(shù)。假定單位農(nóng)田通過水利設(shè)備以及儲備的水資源能夠滿足農(nóng)田灌溉需求80天的用量，便要求農(nóng)田水利灌溉工程以挨過旱季80天為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行節(jié)水工程的設(shè)計(jì)，確保單位農(nóng)田灌溉不斷檔[2]。

2 農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)原則

1）因地制宜原則。即結(jié)合農(nóng)田所處地勢、所在位置有針對性地規(guī)劃農(nóng)田水利灌溉工程，一般會選擇在高處設(shè)置灌溉渠道，并將排水溝設(shè)置在低處，便于灌溉和排污兩條線并線工作[3]。此外，灌溉與排水系統(tǒng)需要分開建設(shè)，且避免使農(nóng)田灌溉系統(tǒng)影響周邊居民的日常生活。

2）安全原則。即建設(shè)農(nóng)田水利灌溉工程需要擇易設(shè)計(jì)、擇優(yōu)施工，避開施工難度較大的區(qū)域，綜合權(quán)衡風(fēng)險和收益。不能將農(nóng)田水利灌溉工程布置在山丘地形，一方面是降低施工難度，另一方面是避免塌方，降低洪水影響風(fēng)險。農(nóng)田水利灌溉工程周邊要設(shè)置防洪基礎(chǔ)設(shè)施，確保人工建設(shè)的灌溉渠道能夠平穩(wěn)作業(yè)。

3）保障原則。農(nóng)田水利灌溉工程的建設(shè)要以當(dāng)?shù)貎渌Y源為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮水庫、水塘的作用，確保多方資源與工程的融合，為地區(qū)農(nóng)田灌溉提供充分保障。

3 農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)

3.1 明確工程產(chǎn)權(quán)

通常中小型農(nóng)田水利灌溉工程由建設(shè)向管理的移交過程為工程竣工后辦理手續(xù)，待專業(yè)單位對已竣工的水利工程按照既定標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收合格后，施工方將農(nóng)田水利灌溉工程帶管理權(quán)與使用權(quán)同時交付給當(dāng)?shù)氐乃畡?wù)局[4]。針對已竣工并投產(chǎn)使用的農(nóng)田水利灌溉工程覆蓋范圍，使用主體需同水利局簽訂協(xié)議并領(lǐng)取一定數(shù)量的水利工程交付使用卡，由此實(shí)現(xiàn)水利灌溉工程的管理權(quán)下放，交到有實(shí)際需求的村委會。通過這樣的流程，新建的農(nóng)田灌溉水利工程便可以正式且連續(xù)地發(fā)揮其價值。

3.2 保障管護(hù)權(quán)責(zé)

農(nóng)田水利灌溉工程持續(xù)運(yùn)營期間，需明確各方利益主體、監(jiān)督主體對水利灌溉工程的管護(hù)權(quán)責(zé)。利益相關(guān)主體建立用水協(xié)會，基于水利工程的灌溉需求，制定長期與短期相結(jié)合的灌溉管理工作規(guī)劃。以村為單位建立管護(hù)小組，推選組長，負(fù)責(zé)全權(quán)監(jiān)督、管理農(nóng)田水利灌溉工程的管護(hù)工作開展，確保責(zé)任到人。

3.3 執(zhí)行管護(hù)制度

要持續(xù)關(guān)注中小型農(nóng)田水利灌溉工程的管護(hù)工作，國內(nèi)許多地區(qū)的水利工程便是由于管護(hù)工作開展不到位，大大縮短了水利灌溉工程的使用壽命，不利于充分發(fā)揮水利灌溉工程的經(jīng)濟(jì)和社會效益。水利灌溉工程管護(hù)制度的確立，要求村干部共同參與，便于日后管護(hù)工作的執(zhí)行，也能確保與農(nóng)田灌溉、工程維護(hù)、水量監(jiān)測等相關(guān)工作的有序開展[5]。具體而言，應(yīng)由水利灌溉工程覆蓋的村鎮(zhèn)對應(yīng)的管護(hù)會長、井長等共同參與水利灌溉工程的管護(hù)工作，定期組織工作會議，就不同部門、個體在工作開展過程中發(fā)現(xiàn)的問題拿出來討論，明確基層人員的管護(hù)權(quán)責(zé)。

3.4 農(nóng)田灌溉制度

為切實(shí)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉對水資源的合理利用，應(yīng)當(dāng)在水利灌溉工程設(shè)計(jì)階段便確定管理制度，搭建智能化的監(jiān)控設(shè)備，實(shí)施反饋水源信息至管轄區(qū)的水務(wù)局，設(shè)定預(yù)警指標(biāo)，保障合理用水、精準(zhǔn)灌溉，并與獎懲措施綁定，激發(fā)工作人員的積極性，減少浪費(fèi)水資源的行為，提升農(nóng)田水利灌溉工程對水資源的利用效率[6]。

3.5 基層服務(wù)管理

為確保農(nóng)田水利灌溉工程發(fā)揮應(yīng)有效用，保障中小型農(nóng)田水利灌溉工程的經(jīng)濟(jì)價值與生態(tài)價值，讓更多的利益相關(guān)主體知曉如何正確使用水利灌溉工程，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水與保障農(nóng)作物生長的雙贏，需要積極開展高效、科學(xué)的基層服務(wù)管理工作。立意長遠(yuǎn)，針對基層服務(wù)的各個環(huán)節(jié)設(shè)定專門的組織機(jī)構(gòu)、工作流程以及工作目標(biāo)等，例如設(shè)置基層水利服務(wù)中心服務(wù)基層群眾，解答問題[7]；又如設(shè)置監(jiān)督管理小組，保障農(nóng)田水利灌溉工程的平穩(wěn)運(yùn)營，持續(xù)發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)與生態(tài)價值。

明確基層服務(wù)管理的引導(dǎo)者為轄區(qū)內(nèi)的水務(wù)局，通過科學(xué)的工作規(guī)劃與組織設(shè)計(jì)，使基層中小型農(nóng)田水利灌溉工作有條不紊地開展。確保水資源管理、工程維護(hù)以及節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用等工作能同步開展、并線前進(jìn)，確保節(jié)水技術(shù)能夠服務(wù)于民、服務(wù)環(huán)境。

4 節(jié)水技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 低壓管道技術(shù)

低壓管道輸出工程是一種比較常見的農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)，其應(yīng)用方法為將管道系統(tǒng)同天然水源連接，通過低壓系統(tǒng)將天然水源導(dǎo)向農(nóng)田灌溉[8]。對比傳統(tǒng)的水渠灌溉模式，低壓管道技術(shù)的優(yōu)勢在于通過管道的應(yīng)用，大幅降低了水在傳輸過程中因蒸發(fā)、滲漏而導(dǎo)致的水資源浪費(fèi)，提升資源利用率。

以具體實(shí)例為證，應(yīng)用低壓管道工程為玉米田灌溉，單位時間內(nèi)對比傳統(tǒng)的水渠灌溉模式能節(jié)水13%，玉米田的產(chǎn)量也可平均增收20%。此外，應(yīng)用低壓管道技術(shù)建立的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，還能有效地節(jié)約地上空間，提升土地資源利用效率，且該節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用更加穩(wěn)定、高效。低壓管道技術(shù)在全國多個地區(qū)廣泛試點(diǎn)，取得了一定成效，相信在不遠(yuǎn)的將來，該技術(shù)將被推廣至全國各地，以該技術(shù)為核心建立中小型農(nóng)田灌溉節(jié)水工程將會創(chuàng)造巨大的社會效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)也是一種比較常見的農(nóng)田水利灌溉工程應(yīng)用的節(jié)水技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用能有效提升灌溉效率及資源利用率。該技術(shù)的出現(xiàn)，極大地變革了傳統(tǒng)農(nóng)田引水漫灌的種植方式。噴灌技術(shù)顧名思義，是應(yīng)用專業(yè)的設(shè)備傳輸水源并在農(nóng)田上方噴灑而下，其情其景類似于雨滴自然灌溉。通過噴灌設(shè)備噴灌出的水滴為細(xì)小的水珠，確保能夠滲透入農(nóng)田農(nóng)作物的深處，保障農(nóng)田農(nóng)作物能夠均衡吸收水分，保障農(nóng)作物生長。若某地區(qū)地下水使用超支，避免地下水資源枯竭，可權(quán)衡采用該節(jié)水技術(shù)建設(shè)中小型農(nóng)田灌溉工程，在合理的財(cái)政預(yù)算范圍內(nèi)優(yōu)化工程方案，在保障節(jié)水灌溉效果的前提下減少成本支出。

以小麥田地的灌溉為例，若采用噴灌技術(shù)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對比傳統(tǒng)的農(nóng)田漫灌作業(yè)方式，小麥年產(chǎn)增收在15%以上，節(jié)水量十分顯著，節(jié)水高達(dá)40%，并在一定程度上提升了耕地面積的利用效率[9]。對比本小節(jié)的噴灌技術(shù)與前面提到的低壓管道技術(shù)可知，應(yīng)用噴灌技術(shù)建立的農(nóng)田水利灌溉工程節(jié)水效果更加出眾，但成本也更加高昂，因此適宜在嚴(yán)重缺乏地下水的地區(qū)應(yīng)用該技術(shù)建設(shè)農(nóng)田灌溉工程，在一般缺水的地區(qū)應(yīng)用低壓管道技術(shù)或者其他節(jié)水技術(shù)。噴灌技術(shù)的應(yīng)用需要地方水務(wù)局以及其他相關(guān)部門綜合權(quán)衡生態(tài)價值、社會價值以及經(jīng)濟(jì)價值后，酌情使用。

4.3 微灌技術(shù)

微灌技術(shù)在全國多個地區(qū)得到較多農(nóng)戶的響應(yīng)與支持，應(yīng)用微灌技術(shù)建立的中小型農(nóng)田灌溉工程也在實(shí)踐工作中取得了一系列優(yōu)異成果。該技術(shù)的特征為應(yīng)用專業(yè)設(shè)備將有壓水傳輸?shù)霓r(nóng)田，相比傳統(tǒng)的節(jié)水技術(shù)，微灌技術(shù)以專業(yè)設(shè)備定向?qū)⑺屋斎氲睫r(nóng)作物的根部，其對水資源的應(yīng)用效率更高。微灌技術(shù)的應(yīng)用方式包括滴灌、微噴等多種方式，基于微灌技術(shù)的特有技術(shù)優(yōu)勢，以微灌技術(shù)為核心的中小型農(nóng)田灌溉工程在農(nóng)業(yè)節(jié)水與糧食增產(chǎn)等各方面均取得了顯著成效，值得在全國范圍內(nèi)進(jìn)行普及，有效提升資源利用效率。

微灌技術(shù)應(yīng)用需要以專業(yè)微灌設(shè)備為基礎(chǔ)，對比噴灌技術(shù)的設(shè)備和技術(shù)要求更高，微灌水利工程成本巨大，因此即便該技術(shù)對水資源利用效率更高，從長遠(yuǎn)來看也能為地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來顯著優(yōu)勢，然而其居高不下的成本在當(dāng)前階段的推廣依然存在諸多難題。基于各方面的考量，微灌技術(shù)在全國范圍內(nèi)尚未真正意義上的大范圍推廣，應(yīng)用于的種植物也并非人們?nèi)粘ｏ嬍车募Z食，而是多用于一些名貴中藥、花卉的種植灌溉[10]。應(yīng)用該節(jié)水技術(shù)一方面能有效節(jié)約用水，提升水資源利用率，另一方面也有利于確保對灌溉物的精細(xì)化種植和管理，避免傳統(tǒng)漫灌方式破壞名貴種植物的生態(tài)環(huán)境，有效提升名貴種植物的存活率，提升農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)效益。因此微灌技術(shù)的應(yīng)用，需要綜合考量多方利益，基于自身的發(fā)展需求和地方財(cái)政預(yù)算，酬情進(jìn)行選擇。

4.4 渠道防滲技術(shù)

除了節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，還應(yīng)全面梳理傳統(tǒng)水利灌溉工程運(yùn)營過程中造成資源浪費(fèi)的主要因素，其中很重要的一點(diǎn)便是渠道滲漏，由此引發(fā)水資源的浪費(fèi)。應(yīng)用于中小型農(nóng)田的水利工程，廣泛分布于一些鄉(xiāng)村基層，這些地區(qū)基建水平落后，缺乏對中小型農(nóng)田水利工程的保護(hù)措施，由內(nèi)因和外力作用綜合導(dǎo)致水利工程渠道出現(xiàn)不同程度的損壞，由此導(dǎo)致灌溉用水在傳輸過程中不斷滲漏，造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，也不利于提升單位農(nóng)田的年產(chǎn)量，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的損失。

為確保農(nóng)田水利工程運(yùn)營的穩(wěn)定與安全，以多樣化節(jié)水技術(shù)為基礎(chǔ)建設(shè)的農(nóng)田水利灌溉工程需要合理應(yīng)用渠道防滲節(jié)水技術(shù)，除了主動節(jié)水，也要確保水源在傳輸過程中的損耗降低。具體渠道防滲工程的實(shí)施，需要重點(diǎn)強(qiáng)化渠底與渠墻的防滲設(shè)計(jì)。要定期處理渠道底部淤泥，因?yàn)榍赖撞坑倌鄷罅空紦?jù)輸水空間，若輸水空間不足，則會導(dǎo)致傳輸中的水源溢出，由此造成水資源的浪費(fèi)。國內(nèi)主要應(yīng)用的節(jié)水策略便是對水利灌溉工程輸水渠道的防滲漏處理，該方法見效快、成本相對較低。通過系統(tǒng)的輸水渠道防滲漏處理，一方面能有效提升水資源利用率，另一方面也能有效降低因水源滲漏問題引發(fā)的對周邊地區(qū)農(nóng)田的負(fù)面影響。

5 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，是維系社會穩(wěn)定和諧的關(guān)鍵。長期以來國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨缺地少水的問題，嚴(yán)重阻礙著我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要加快技術(shù)研發(fā)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)含量，優(yōu)化農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)，提高節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用水平，切實(shí)把農(nóng)田水利灌溉技術(shù)對農(nóng)業(yè)發(fā)展的推動作用落到實(shí)處，助力美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。