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

農(nóng)業(yè)灌溉對保障國家糧食安全至關(guān)重要，中國農(nóng)業(yè)用水量極大，農(nóng)業(yè)灌溉水有效利用系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于節(jié)水先進(jìn)國家?；诖?，本文從技術(shù)、應(yīng)用兩個方面分析了高效節(jié)水灌溉技術(shù)要點(diǎn)，提升甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉效率，賦能鄉(xiāng)村振興。

1高效節(jié)水灌溉技術(shù)分類與適用范圍

現(xiàn)階段，國家針對農(nóng)業(yè)灌溉工作提出了指導(dǎo)意見，農(nóng)業(yè)用水問題已經(jīng)成為了智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中的關(guān)鍵問題，將高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田水利工程項目中是現(xiàn)階段農(nóng)田水利工程高質(zhì)量建設(shè)的重要途徑，高效節(jié)水灌溉技術(shù)具體應(yīng)用應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一，農(nóng)田水利單位工作人員應(yīng)具備節(jié)水意識，結(jié)合區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉需求制定具備可操作性的節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用策略，包括技術(shù)設(shè)備選擇、地塊布置方案等。第二，保證每塊農(nóng)田、每個農(nóng)戶都能夠獲得公平的通水量。第三，每項節(jié)水技術(shù)均有優(yōu)勢與劣勢，應(yīng)用時應(yīng)秉持差異化思想，匹配灌溉技術(shù)與灌溉需求。高效節(jié)水灌溉技術(shù)分類及適用范圍具體如下：

1.1噴灌

噴灌是現(xiàn)階段國內(nèi)高效節(jié)水灌溉的重要方式，主要是指應(yīng)用水泵或管道等，利用水的壓力將水噴至灌溉地塊上空，水資源在空中分散成無數(shù)的水滴或彌霧在較短的時間內(nèi)落在農(nóng)作物上或農(nóng)田上。應(yīng)用噴灌節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠節(jié)水40%以上，雖然在應(yīng)用過程中會因蒸發(fā)耗費(fèi)一定水量，但該項技術(shù)鋪設(shè)要求相對簡單，易于后期管理。

1.2微灌

微灌是現(xiàn)階段國內(nèi)相對先進(jìn)的高效節(jié)水灌溉方式，該技術(shù)主要是指在需要灌溉的區(qū)域利用微灌系統(tǒng)使水資源通過管道輸送至農(nóng)作物附近，一般情況下微灌作為一種輔助的節(jié)水灌溉方式，可與噴灌和滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)配合應(yīng)用，此種方式還可以將農(nóng)作物所需肥料注入水中，不僅方便農(nóng)戶施肥，還有效避免了水分流失。微灌應(yīng)用優(yōu)勢與噴灌較為相似，包括節(jié)水、灌溉均勻等，但微灌灌水設(shè)備出口相對較少，極易被水中的礦物質(zhì)或農(nóng)田土壤所堵塞，這會對微灌系統(tǒng)灌溉能力產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至?xí)?dǎo)致微灌系統(tǒng)報廢。

1.3滴灌

滴灌主要是指農(nóng)戶應(yīng)用滴灌管道，按照農(nóng)作物的間距在滴灌管道上打孔，將水資源更為精準(zhǔn)的輸送至農(nóng)作物根部或農(nóng)作物附近土壤中。相較于上述兩種節(jié)水灌溉方式，滴灌更具節(jié)水增產(chǎn)的應(yīng)用效果。但一旦滴灌管道孔口結(jié)垢堵塞，會影響滴灌系統(tǒng)灌溉有效性。若應(yīng)用滴灌方式，水利工作人員需控制水源質(zhì)量，有必要對水源進(jìn)行過濾后投入使用，以此降低管道孔口結(jié)垢堵塞概率。

2高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)—以噴灌為例

2.1噴灌原理

噴灌方式主要利用水壓工作，在農(nóng)田水利工程中需要保證噴灌水壓問題。根據(jù)設(shè)備是否可移動，可以將噴灌設(shè)備（如圖1）劃分為固定式、半固定式及移動式3種類型，因其設(shè)備分類使噴灌方式打破了地形限制，避免農(nóng)業(yè)灌溉對農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)的破壞。噴灌系統(tǒng)一般由噴頭、管網(wǎng)、首部等組成，噴灌系統(tǒng)應(yīng)用過程中噴頭（如圖2）將水源分散成為若干水滴，模擬降雨，使水滴均勻地灑落在農(nóng)田中。噴灌系統(tǒng)管網(wǎng)主要負(fù)責(zé)將帶有壓力的水資源輸送至灌溉區(qū)域，一般情況下噴灌系統(tǒng)管網(wǎng)由不同管道組成，各管道分為干管、支管。各管道之間由管件或閥門相互連接，農(nóng)戶可以根據(jù)灌溉需求開閉各管道閥門，PVC管、PE管等具備抗銹蝕、施工方便等優(yōu)勢。

2.2噴灌應(yīng)用要點(diǎn)

在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用噴灌方式時，不僅需要考慮噴灌設(shè)備或噴灌系統(tǒng)類型、原理及性能，還需要考慮外部因素，例如灌溉區(qū)域噴灌強(qiáng)度、農(nóng)田形狀與灌溉面積、農(nóng)田附近的水源條件等。除此之外，應(yīng)用噴灌技術(shù)時需遵循“同一性”原則，即同一農(nóng)田水利工程或同一輪灌組應(yīng)用同一型號噴頭，便于后期噴灌管理。近年來，部分地區(qū)為追求農(nóng)田灌溉水景效果，在項目中選擇不同性能、不同型號的噴頭，致使后期農(nóng)田灌溉不均勻。管理人員應(yīng)滿足農(nóng)田灌溉需求，以節(jié)水需求為先。本節(jié)將從噴頭選型、噴頭布置兩個維度展開進(jìn)一步論述：

2.2.1噴頭選型

根據(jù)噴灌射程可將噴頭種類分為小、中小、中等、大4類。小射程噴頭的噴灌強(qiáng)度相對較大、噴灌均勻度較為理想，且適用性較強(qiáng)，不僅能夠滿足小塊農(nóng)田灌溉需求，還能夠用于灌木、綠籬灌水和洗塵，例如PROS、PS、INST系列均屬于小射程噴頭。中小射程噴頭射程約為4～11 m，噴水高度約100～300 mm，主要適用于中型面積的花卉、綠地灌溉，其中MP系列中小射程噴頭噴灌方式極為獨(dú)特，不僅具備理想的節(jié)水性，同時能夠滿足坡地與新植的灌溉需求。中等射程噴頭適用于中、大面積綠地灌溉，例如亨特1-20、PGP系列等。大射程噴頭適用于大面積綠地灌溉，因其材料強(qiáng)度較高所以大射程噴頭抗沖擊性更為優(yōu)秀，例如亨特1-31、亨特1-90系列等。

在噴頭選型過程中應(yīng)重視土壤噴灌強(qiáng)度，一般情況下農(nóng)田土壤大多為砂土、沙壤土等，而不同類型土壤噴灌強(qiáng)度存在一定差異，在具體應(yīng)用過程中，工作人員可以根據(jù)下述指標(biāo)調(diào)節(jié)噴灌強(qiáng)度：砂土為20 mm/h；壤砂土為15 mm/h；沙壤土為12 mm/h；壤土為10 mm/h；粘土為8 mm/h。除此之外，在噴頭選型過程中還應(yīng)注意：土壤允許噴灌強(qiáng)度與地形坡度之間存在反比例關(guān)系，當(dāng)灌溉地塊坡度>12%，那么該地塊土壤允許噴灌強(qiáng)度應(yīng)降低50%及以上。

2.2.2噴頭布置

噴頭布置對于噴灌系統(tǒng)灌溉質(zhì)量具有重要影響，在布置噴頭過程中需要考慮灌溉區(qū)域的地形與風(fēng)向，布置方式主要分為2種，即矩形或正方形、三角形或正三角形。前者一般適用于相對規(guī)則的農(nóng)田地塊，后者則適用于邊緣不整齊、不規(guī)則的地塊，相較于前者，此種布置方式的抗風(fēng)性更為理想，同時噴灑均勻度更高。建議將噴頭布置為三角形或正三角形。應(yīng)用正三角形噴頭時，需要考慮風(fēng)速對于噴灌效果的影響，并確定各個噴頭間的間距，可參照下述指標(biāo)：風(fēng)速0～5 km/h時，間距為1.2 R；風(fēng)速6～11 km/h時，間距為1.1R；風(fēng)速12～20 km/h時，間距為1.0 R。

2.2.3灌溉水量

一般情況下，需要通過公式估算灌溉水量，在估算過程中工作人員可參照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將氣象條件作為灌溉水量估算指標(biāo)：濕冷，日需水量2.5～3.8 mm；干冷，日需水量3.8～5.0 mm；濕暖，日需水量3.8～5.0mm；干暖，日需水量5.0～6.4 mm；濕熱，5.0～7.6 mm；干熱，日需水量7.6～11.4 mm。

2.2.4水力計算

當(dāng)灌溉面積較大時，一般需要工作人員安裝多個噴頭以保證灌溉效果，但特定水壓下支管內(nèi)的水流量會隨著流程增加而逐漸減少，所以需要對支管水力進(jìn)行計算。

2.2.5自動控制

隨著社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，噴灌灌溉方式逐步實(shí)現(xiàn)了自動化控制。目前，中國噴灌節(jié)水灌溉方式自動控制形式主要以應(yīng)用“時序控制灌溉系統(tǒng)”為主，便利性強(qiáng)。

綜上所述，本文以噴灌為例圍繞農(nóng)田水利工程應(yīng)用進(jìn)行了深入探究。管理人員要了解灌溉原理、灌溉設(shè)備特點(diǎn)，并積極應(yīng)用自動化灌溉設(shè)備。工作人員要提升節(jié)水意識，結(jié)合區(qū)域水資源情況科學(xué)選擇灌溉方式。例如甘肅省定西市安定區(qū)臨近黃河支流—關(guān)川河，現(xiàn)階段農(nóng)田灌溉用水主要以引洮水為主、地下水為輔，但如果不對河水進(jìn)行過濾處理，很難保證后期維護(hù)與管理效果，由此可見，高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用應(yīng)作為后續(xù)工作重點(diǎn)。在人口增加、水資源短缺、糧食問題加劇背景下，節(jié)水灌溉技術(shù)能實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)能，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。

（甘肅省定西市安定區(qū)水務(wù)局翟龍）