試析農(nóng)業(yè)水利工程中高效節(jié)水灌溉技術(shù)

張東榮

（高臺縣大湖灣水管所，甘肅高臺 734300）

0 引言

農(nóng)業(yè)水利工程主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主，也涉及城市和工業(yè)用水領(lǐng)域，進(jìn)行水利工程（農(nóng)業(yè)防控防澇、城市污水排放、雨水集畜利用等）的勘測、規(guī)劃和設(shè)計(jì)。伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷提升，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)得到全新發(fā)展空間，種植規(guī)?？焖贁U(kuò)大，對于水資源的需求量日漸提高。高效節(jié)水灌溉技術(shù)的合理運(yùn)用，已然成為農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)的必然選擇[1]。對農(nóng)業(yè)發(fā)展而言，高效節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)勢突出，既能節(jié)約水資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又能夠降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本投入，獲取可觀的經(jīng)濟(jì)效益。如何采取有效手段，將高效節(jié)水灌溉技術(shù)靈活運(yùn)用在農(nóng)業(yè)水利工程中，是本文的重點(diǎn)研究課題。

1 農(nóng)業(yè)水利工程中高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用的意義

我國屬于水資源短缺國家，人均水資源占有量明顯不足，與世界其他國家相比，人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4。另外，受氣候條件的影響，部分地區(qū)干旱災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，進(jìn)一步加重了水資源的枯竭問題，在一定程度對我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了不良影響。我國屬于農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展占主導(dǎo)地位，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于水資源的消耗較大。為確保農(nóng)業(yè)用水充足，避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)水資源短缺現(xiàn)象，國家應(yīng)重視農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)，重視高效節(jié)水灌溉技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用。高效節(jié)水灌溉技術(shù)屬于一種先進(jìn)技術(shù)，其具有減少水資源浪費(fèi)、提高水資源利用率的作用，可在一定程度上節(jié)約農(nóng)業(yè)水資源的使用量。

其一，節(jié)約水資源。該技術(shù)的應(yīng)用可以提高水資源利用率，減少水資源在運(yùn)輸及灌溉過程中的浪費(fèi)，從而解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源短缺的問題。其二，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用可以根據(jù)不同階段農(nóng)作物的用水需求完成水資源的灌溉任務(wù)，具有靈活控制以及調(diào)節(jié)灌水量的功能，可以滿足不同農(nóng)作物生長期間對水資源的需求，且具有保持土壤濕潤度的作用，有助于農(nóng)作物的健康生長。其三，節(jié)約人工勞動力。高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用主要依靠于自動化設(shè)備，無需太多人工勞動力，優(yōu)化勞動力配置的同時(shí)，還可以有效減少人工投資成本。其四，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。高效節(jié)水灌溉技術(shù)屬于自動化信息技術(shù)，人員可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，極大地提高了灌溉效率，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向自動化及機(jī)械化的方向發(fā)展。

2 技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)是我國農(nóng)產(chǎn)品種植澆灌領(lǐng)域中的常見技術(shù)，噴灌類型選擇性多，比較適用于大面積農(nóng)業(yè)種植。該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用原理，主要借助水泵、種植區(qū)域內(nèi)自然落差，在經(jīng)過施壓處理后，將水源輸送至種植區(qū)域，進(jìn)而通過噴頭噴射形成小水滴，實(shí)現(xiàn)對種植范圍的大面積均勻鋪灑，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物的有效營養(yǎng)補(bǔ)充（圖1）。噴灌技術(shù)具有明顯優(yōu)勢：灌溉方式均勻，噴灌系統(tǒng)選擇形式多，農(nóng)耕占用面積小，地形要求不高。該項(xiàng)技術(shù)在果樹等農(nóng)作物種植方面也比較適用，與傳統(tǒng)地面式灌溉方式相比，節(jié)水量能夠達(dá)到30%～50%。弊端是設(shè)備投資需要大量資金，且極易受到風(fēng)力影響。

圖1 噴灌技術(shù)示意圖

在我國農(nóng)田灌溉技術(shù)不斷發(fā)展、完善的今天，噴灌技術(shù)類型呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，可選擇性高。例如：固定管道式、滾移式、中心支軸式、噴灌機(jī)組式、半移動式等。以固定管道式為例，將部分管道系統(tǒng)埋設(shè)于地面下，在灌溉季節(jié)中不會出現(xiàn)移動現(xiàn)象，減少了管理期間勞動力的投入與浪費(fèi)，具有較高的穩(wěn)定性。管道多數(shù)以PPR、PVC等材質(zhì)為首選，整體使用壽命長，水阻力偏低，具有可操作性。

2.2 微灌技術(shù)

目前，我國農(nóng)業(yè)種植中應(yīng)用到的微灌技術(shù)主要有3種，分別為微型滴灌式、微型噴霧式、脈沖灌溉式。在農(nóng)業(yè)種植中應(yīng)用微灌技術(shù)時(shí)，要綜合衡量種植規(guī)模、農(nóng)作物品種、灌溉周期、種植環(huán)境等要素，一般微型滴灌式、微型噴霧式技術(shù)比較適宜在大棚種植中應(yīng)用[2]。技術(shù)主要操作方式：將便于灌溉管道設(shè)置在種植區(qū)域內(nèi)部中，作物根部留有適當(dāng)距離，便于植物吸收。同時(shí)，將灌水器安裝在管道附近，以此對可溶于水的固體肥料、液體肥料進(jìn)行融合處理。結(jié)合植物本身生長需求，合理安排肥料投入，通過管道與肥料自身重力，將其準(zhǔn)確輸送至種植區(qū)域中，以此完成農(nóng)作物生長期間的灌溉處理工作。

微灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：灌溉水流量小，水利用率高；灌溉面積均勻，效果良好；可對指定區(qū)域開展高頻率灌溉作業(yè)，減少了資源浪費(fèi)。微灌技術(shù)主要從農(nóng)作物的根部位置進(jìn)行灌溉處理，使以往灌溉作業(yè)中地表水分蒸發(fā)的問題得到有效改善。灌水周期整體縮短，相比于傳統(tǒng)地面灌溉作業(yè)，用水量節(jié)約50%左右。值得注意的是，該項(xiàng)技術(shù)極易造成鹽分累積，所以應(yīng)用在干旱地區(qū)，要盡可能選擇淡水洗鹽的方式，避免濕潤體外部發(fā)生鹽殼現(xiàn)象。

2.3 渠道防滲技術(shù)

渠道防滲技術(shù)應(yīng)用率相對較高，能有效降低渠道輸水期間的滲漏現(xiàn)象，以此來控制地下水位，節(jié)省水資源，避免種植區(qū)域出現(xiàn)土壤鹽化現(xiàn)象。目前，防滲層設(shè)置、渠床滲透性能改變是渠道防滲技術(shù)的主要操作方式。

前者的材料選擇性較多，需要結(jié)合實(shí)際種植情況、種植面積、作物品種進(jìn)行妥善選擇，在水泥土、混凝土、鋼筋混凝土、瀝青、塑料薄膜等材料的輔助應(yīng)用下設(shè)置防滲層。其中，塑料薄膜材料防滲層發(fā)展悠久，技術(shù)成熟、經(jīng)驗(yàn)豐富，整體資金投入不高，防滲效果比較理想，一般在流速較小的種植渠道中比較適用。而后者是對土壤進(jìn)行壓實(shí)、抹光、淤淀等處理后，起到縮減土壤孔隙、減少滲透的效果。在特定化學(xué)材料的輔助下進(jìn)行渠床土壤補(bǔ)充，可控制土壤透水性，避免水分流失過快而影響作物健康生長。

2.4 井灌式節(jié)水灌溉

井灌式節(jié)水灌溉技術(shù)主要以水資源為著眼點(diǎn)，通過合理劃分應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉的目的[3]。在技術(shù)的具體應(yīng)用期間，應(yīng)廣泛搜集種植區(qū)域的資料信息，結(jié)合種植區(qū)域、種植品種、土壤性質(zhì)、當(dāng)?shù)貧夂虻龋瑢χ参锷L的急需用水時(shí)節(jié)進(jìn)行確定。并且，在此時(shí)節(jié)中設(shè)置井灌高峰期，在其他時(shí)節(jié)中減少田地種植灌水量投入，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整灌水周期，保證水資源的高效利用。

為進(jìn)一步提高井灌式節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用效果，需要在種植區(qū)域中心位置設(shè)置井灌設(shè)施。與干管、直管融合運(yùn)用，逐步形成可移動式井灌系統(tǒng)?？梢酝瑫r(shí)安裝兩套井灌系統(tǒng)，以取得最佳節(jié)水灌溉效果。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：解決地下水位較低的問題，水資源合理得到有效運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)。

2.5 滴灌工程技術(shù)

滴灌工程技術(shù)的應(yīng)用與噴灌技術(shù)相類似，技術(shù)應(yīng)用需要首部控制樞紐、水源工程以及輸配水管網(wǎng)等。該技術(shù)主要是利用壓力將水資源通過毛管輸送至灌水器當(dāng)中，隨后水資源再從灌水器中滴入農(nóng)田完成灌溉工作。此種灌溉技術(shù)具有增加土壤濕潤度、滿足農(nóng)作物生產(chǎn)需水量的作用。此外，該技術(shù)的應(yīng)用節(jié)水優(yōu)勢較為突出，與噴灌技術(shù)相比，其節(jié)水率提高了約15%；與地面灌溉技術(shù)相比，其節(jié)水率提高了約40%。同時(shí)，在滴灌期間，種植人員可以搭配使用施肥設(shè)備，形成水肥一體化的種植模式。將水資源與肥料注入農(nóng)作物根部土壤，既可以減少水肥資源的浪費(fèi)，又可以提高水肥灌溉效率，促進(jìn)農(nóng)作物的快速生長。

2.6 管灌工程技術(shù)

低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)，簡稱管灌工程技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用需要使用機(jī)泵進(jìn)行抽水，隨后通過向機(jī)泵施加低壓的方式，將水資源順著塑料水管或水泥管等輸送至農(nóng)田間，完成農(nóng)作物的灌溉操作。該技術(shù)主要是利用輸水軟管對農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，不僅可以降低水資源的滲漏量及蒸發(fā)量等，還可以提高水資源的利用率，減少水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

常規(guī)情況下，管灌工程技術(shù)的應(yīng)用可以連接軟管，也可以不連接軟管。種植人員若想提高水資源的利用率，提升農(nóng)業(yè)灌溉的節(jié)水效果，可選擇接入軟管，雖然其操作略微復(fù)雜，但實(shí)際的節(jié)水灌溉效果良好。實(shí)踐證明，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉過程中，管灌工程技術(shù)的應(yīng)用可以將水資源的利用率提升至95%，還能夠極大地提高農(nóng)業(yè)灌溉的速度。當(dāng)前，該技術(shù)已在我國北方井灌區(qū)域獲得了廣泛應(yīng)用。

3 優(yōu)化應(yīng)用措施

3.1 優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)

為促進(jìn)農(nóng)業(yè)水利工程的順利建設(shè)，保證水資源合理使用，需要在高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用前期，做好相關(guān)規(guī)劃。結(jié)合地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目、地質(zhì)水文條件等，適當(dāng)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，為農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)打好基礎(chǔ)。對農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)通過分區(qū)發(fā)展生產(chǎn)的方式開展，以農(nóng)業(yè)項(xiàng)目、種植品種為基礎(chǔ)，做好單項(xiàng)農(nóng)業(yè)區(qū)分，結(jié)合種植地勢特點(diǎn)，做好建設(shè)方案的優(yōu)化改良。

在農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃期間，要著重觀察以下幾點(diǎn)內(nèi)容：一是對農(nóng)作物本身的經(jīng)濟(jì)與自然條件進(jìn)行評價(jià)。二是充分了解當(dāng)下農(nóng)業(yè)生長狀況，掌握農(nóng)作物構(gòu)成與耕作特點(diǎn)，挖掘其增產(chǎn)潛力。三是按照地區(qū)經(jīng)濟(jì)情況與種植地理位置，合理規(guī)劃未來發(fā)展方向。在優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、劃分種植品種后，要妥善選擇相應(yīng)的節(jié)水灌溉技術(shù)，并要求相關(guān)技術(shù)人員參與到?jīng)Q策制定中，為最佳節(jié)水灌溉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出努力。

3.2 合理配置水資源

我國土地遼闊，類型多樣。在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)，需要專業(yè)人士做好前期調(diào)查工作，深入基層走訪考察，詳細(xì)了解種植區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況，進(jìn)而對癥下藥選擇適宜的技術(shù)手段，推動高效水資源灌溉技術(shù)的高效利用。充分了解土地情況，深入分析地貌類型，確定該地區(qū)是否屬于水資源豐富地區(qū)，若水資源豐富則無需從外界引水。如果該地區(qū)水資源存在短缺現(xiàn)象，則需適當(dāng)進(jìn)行水資源調(diào)度。根據(jù)水資源具體情況，進(jìn)行對應(yīng)節(jié)水灌溉技術(shù)的選擇與應(yīng)用，以此更好發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，提高水資源利用率[4]。

值得注意的是，無論地區(qū)水資源是否豐富，都需對農(nóng)業(yè)用水情況、儲水量進(jìn)行監(jiān)測，準(zhǔn)確掌握水資源使用量及變化情況。目的是保證水資源儲備充足，需要用水時(shí)能夠在最短時(shí)間內(nèi)完成調(diào)度處理，便于用水不當(dāng)問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和妥善處理?？捎行б?guī)避不當(dāng)行為的出現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地區(qū)水資源的合理規(guī)劃及高效利用，最大限度減少資源的浪費(fèi)與流失[5]。

3.3 提升新型高效節(jié)水技術(shù)

農(nóng)業(yè)水利工程涉及的領(lǐng)域廣泛。為促進(jìn)我國高效節(jié)水灌溉技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)科學(xué)借鑒國內(nèi)外成熟先進(jìn)的技術(shù)手段，做好節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用補(bǔ)充，取長補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量的同步提升。

一方面，以全自動控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化其技術(shù)形式。具體來講，在現(xiàn)有高效節(jié)水系統(tǒng)基礎(chǔ)上，搭建全自動化灌溉控制系統(tǒng)，在各類傳感器的輔助應(yīng)用下，做好數(shù)據(jù)搜集、匯總與分析，進(jìn)而對植物生長環(huán)境與生長狀況做出客觀判斷，發(fā)揮計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)智能化的灌溉作業(yè)。另一方面，加大節(jié)水灌溉技術(shù)人才培養(yǎng)力度。逐步打造一支高專業(yè)水平、高素質(zhì)的節(jié)水灌溉隊(duì)伍，為節(jié)水灌溉技術(shù)推廣、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展助力[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)業(yè)水利工程是帶領(lǐng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)工程，在地區(qū)發(fā)展與社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)重要地位。其中，高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源保護(hù)中有著十分關(guān)鍵的作用。新時(shí)期背景下，各地區(qū)要著重加強(qiáng)對高效節(jié)水灌溉技術(shù)的關(guān)注，將其靈活運(yùn)用在農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)中，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，促進(jìn)低投入、低消耗、高效率建設(shè)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，有利于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。