農(nóng)田高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)要點(diǎn)分析

穆小軍

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的具體發(fā)展過程中，離不開高效節(jié)水灌溉技術(shù)。我國始終在全方位的探索相關(guān)技術(shù)，將噴灌以及滴灌等新型技術(shù)有效運(yùn)用在農(nóng)業(yè)的灌溉工作中，使農(nóng)業(yè)呈上升趨勢發(fā)展。基于此，本文先介紹了高效節(jié)水灌溉技術(shù)基本概況。其次闡述了具體的技術(shù)要點(diǎn)，如低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)、噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)。最后具體探索了實(shí)際應(yīng)用及技術(shù)方法，對技術(shù)的優(yōu)化實(shí)行全面探索，以此為相關(guān)人士提供參考。

本文結(jié)合實(shí)際案例介紹了高效節(jié)水灌溉技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用與技術(shù)要點(diǎn)。我區(qū)整體上水資源較為匱乏，且整體分布不均勻，在灌溉水源層面上，主要依賴于黃河揚(yáng)水灌溉。因此，水源含沙量較高，整體水質(zhì)較為優(yōu)質(zhì)，適合灌溉水源，能夠?yàn)橄鄳?yīng)技術(shù)提供支持。此地區(qū)在目前發(fā)展過程中缺少大型的水利工程，一般都以中小型為主，這樣一來，就會(huì)在蓄水以及調(diào)水方面比較薄弱，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)非常嚴(yán)重。

一、農(nóng)田高效節(jié)水灌溉技術(shù)概述

非水渠輸水、地表漫灌水等模式的總稱稱之為高效節(jié)水灌溉，在輸水方法上主要?jiǎng)澐譃榉罎B渠以及管道輸水兩大區(qū)域，灌水方法以地表漫灌為基礎(chǔ)，分為噴灌、微灌和地下滴灌3 個(gè)階段，高效節(jié)水灌溉是能夠有效解決水資源問題的新型技術(shù)，可以真正做到將水的運(yùn)用系數(shù)從0.35 提高到0.99，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以及水利工程的土地利用率具有現(xiàn)實(shí)意義。在傳統(tǒng)的灌溉方式上較為常見的就是地面灌水，覆蓋的范圍較廣，對農(nóng)作物的成長具有現(xiàn)實(shí)意義。在傳統(tǒng)的灌水模式下，眾多時(shí)候都是一味依靠人工來完成，并沒有過多的技術(shù)手段，在灌水設(shè)備的投資上需要很多的運(yùn)行資金，對肥沃的土壤比較合適。

在現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)作物不只是需要種植在濃密的土壤中，一部分農(nóng)作物也會(huì)存在砂性的土壤里，原來的地面灌水方法會(huì)使砂性土壤出現(xiàn)深層滲透現(xiàn)象，在超量灌溉下，地下水位會(huì)持續(xù)上升，使土壤出現(xiàn)鹽堿化問題，這樣一來，會(huì)使水資源出現(xiàn)嚴(yán)重的浪費(fèi)。傳統(tǒng)地面灌水對土壤的性質(zhì)以及平整度提出要求，就目前的灌溉手段來講，高效節(jié)水灌溉技術(shù)不會(huì)受到太多局限，在節(jié)水、省工以及降低成本層面上都發(fā)揮重要作用。

二、農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)

1、低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)

低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)主要運(yùn)用管網(wǎng)代替的傳統(tǒng)水渠，以此不斷對能源消耗較少的水泵和自然水壓力作為灌溉水加壓，并運(yùn)用管道運(yùn)輸傳送到農(nóng)田。低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)展現(xiàn)的優(yōu)勢一般展現(xiàn)在以下幾方面：第一，管網(wǎng)輸水需要的壓力比較小，在能源消耗上并不會(huì)浪費(fèi)很多，但由于水量大，很少出現(xiàn)堵塞情況。第二，管網(wǎng)在一定程度上全部埋設(shè)在地下，在灌溉階段水渠的蒸發(fā)量非常少，不會(huì)出現(xiàn)滲漏損失。第三，輸水效率高，并不會(huì)存在過多的資源，減少浪費(fèi)現(xiàn)象，即使一次性的投入較大，但從長遠(yuǎn)角度出發(fā)，整體的成本非常低，做好后期的維護(hù)管理工作也較為容易，省掉一部分人力與物力，在大型區(qū)域農(nóng)田下較為適用。

低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)自身也存在著弊端：一方面，灌水的均勻性較為薄弱，并不適用于水肥管理工作，對農(nóng)作物帶來傷害。另一方面，運(yùn)用范圍較為狹隘，通常情況下低壓管較為適合用在地形平坦區(qū)域，使土壤透水性較小，如果地形較為崎嶇，低壓管網(wǎng)灌溉技術(shù)很難順利完成灌溉工作。

2、噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)主要應(yīng)用原理是運(yùn)用噴灌系統(tǒng)把壓水從噴頭方向噴出，水流會(huì)以水滴的形式進(jìn)入到田間，類似降雨。噴灌技術(shù)與原來傳統(tǒng)灌溉方法相比，具備相應(yīng)優(yōu)勢：第一，可以節(jié)約水源，并能夠充分運(yùn)用在多范圍下，無論是地形平坦的區(qū)域還是山地丘陵地區(qū)，都能展現(xiàn)出良好的效果。第二，噴灌技術(shù)并不會(huì)占據(jù)耕地資源，這樣的話，也能可以減少部分勞動(dòng)力，有效改變氣候以及環(huán)境問題。第三，噴灌技術(shù)具備相應(yīng)的觀賞效果，為農(nóng)業(yè)旅游提供支持，大區(qū)域的噴灌能夠成為人造景觀。在此階段，也會(huì)存在一些問題，一是在灌溉階段有很多的蒸發(fā)量，使能源消耗變多。二是噴灌技術(shù)一般選用的區(qū)域都是地下寬闊的區(qū)域，地面起伏不穩(wěn)定以及水資源不豐富的地區(qū)。三是噴灌技術(shù)在前期中需要花費(fèi)大量人力、物力以及財(cái)力，若做不好維護(hù)管理工作，就會(huì)出現(xiàn)噴嘴堵塞情況。

3、微灌技術(shù)

微灌技術(shù)在灌溉過程中注重精準(zhǔn)度，依照農(nóng)作物的實(shí)際需水狀況，運(yùn)用低壓管網(wǎng)系統(tǒng)和終端灌水器把水和相關(guān)原料運(yùn)輸?shù)酵寥览?，屬于一種局部區(qū)域灌溉技術(shù)，不適用于大面積使用。近年來，較為普遍的微灌方法有微噴灌、涌泉灌以及滴灌。

①微噴灌

微噴灌技術(shù)具有使用范圍廣的特點(diǎn)，在多種地形以及條件中都較為常見。缺陷在于噴水的范圍會(huì)受到局限，水滴會(huì)很小，在具體的灌溉過程中會(huì)非常容易受風(fēng)力的制約，不能保證灌溉的均勻度，與此同時(shí)，在具體的灌溉過程中消耗比例也會(huì)很高。

②涌泉灌

涌泉灌的好處主要是工作壓力較小，出現(xiàn)的能源消耗很少，在出口處不容易出現(xiàn)堵塞狀況。存在的弊端也較為突出，受到水壓的影響，需要選用地形較為平坦的地區(qū)，涉及到的范圍就會(huì)較小。

③滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)一般分兩種模式展現(xiàn)，其中一種是把毛管和滴水器附在土壤表層，定義為地面滴灌；另外一種是將其放入到土壤表面以下大概40cm 處，稱為地下滴灌。灌水器在流量上一般需要掌控在2L/h-10L/h 范圍內(nèi)，展現(xiàn)出良好的節(jié)水效果，對水壓并沒有過多的要求，所以在能源消耗上比較低。滴灌技術(shù)與其他高效節(jié)水灌溉相對比，灌溉的平均度較好，不會(huì)受到其他影響，在地形、適用范圍上都不會(huì)帶來太大影響。與此同時(shí)，滴灌技術(shù)灌溉涉及到的精準(zhǔn)度非常高，可以為農(nóng)作物提供更多養(yǎng)分，做到高產(chǎn)與優(yōu)產(chǎn)。但在此階段，滴灌技術(shù)在投入上力度較大，包括管網(wǎng)布設(shè)、滴水器等，需要積極做好維護(hù)，避免滴頭出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

三、農(nóng)田高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)要點(diǎn)

1、首部樞紐工程

運(yùn)用滴灌技術(shù)能夠有效解決水源存在的問題，也能關(guān)注管網(wǎng)鋪設(shè)和終端滴頭。依照地區(qū)的現(xiàn)實(shí)狀況，水源工程選用提水泵站，以此保證滴灌系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。提水泵在選址層面上應(yīng)貼近某水庫，能夠進(jìn)一步達(dá)到灌溉用水要求。水庫所在區(qū)域地質(zhì)條件比較優(yōu)質(zhì)，能夠符合建設(shè)水泵站需求。泵站創(chuàng)建1 個(gè)泵房，具備3臺水泵，在水泵上選用上需要選擇單吸立式離心泵，水泵流量在305m3/h，揚(yáng)程為54.8m。泵站設(shè)計(jì)抗洪要求為10 年，校對抗洪設(shè)置為30 年。泵站主要建筑物設(shè)計(jì)從以下幾方面著手：

首先是前池。充分結(jié)合泵站的整體布置以及地形條件，使用正向進(jìn)水前池。掌握水流的實(shí)際條件以及工程進(jìn)行投資，使前池?cái)U(kuò)散角度為45°左右。引水渠末端寬度1.8m，進(jìn)水池寬度13.8m，能夠進(jìn)一步得知前池長度為17.35m。

其次是進(jìn)水池，進(jìn)水池運(yùn)用具有隔板的矩形進(jìn)水池，寬度需要由主泵房機(jī)組來決定，總寬度為10.8m，鋼筋混凝土隔板厚度800mm，單個(gè)進(jìn)水室寬度為3.0m，長度為7.0m，進(jìn)水池鋼筋混凝土底板厚度1.7m，底部為110mm 厚的墊層，和主泵房共同使用一個(gè)大底板。進(jìn)水池底部高程1880m，進(jìn)水喇叭口懸空高度選取為0.5m，后墻距選用0.55m，喇叭口中心深度1.738m。進(jìn)水池地面上端為泵房，高度大約在8m 左右，寬度6m 左右。

再者是主泵房。主泵房在設(shè)計(jì)上主要以干室型泵房為主，依照磚混結(jié)構(gòu)，寬度為16.2m，長度為22.8m。泵房內(nèi)主機(jī)需要依照列排方式進(jìn)行擺設(shè)，機(jī)組間距為1.85m，主要優(yōu)勢在于機(jī)組的排列組合，跨度較小。

最后是過濾器。灌溉水源為水庫水，為了防止水中的雜質(zhì)堆積到滴灌管網(wǎng)內(nèi)，安裝過濾器，以砂石+疊片的形式安裝，水流需要經(jīng)過沉淀，隨后進(jìn)入到過濾器中最后到達(dá)滴灌管網(wǎng)中。過濾器的最大流量為320m3/h，過濾精度能夠達(dá)到120 目，在此過程中過濾掉眾多泥沙和雜質(zhì)。此外，可以有效運(yùn)用滴灌技術(shù)完成水肥一體化，安裝施肥罐，把水分與農(nóng)作物需要的養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)睫r(nóng)田中，以便為正在成長的農(nóng)作物帶來充足的水分和養(yǎng)分。

2、滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

依照實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，滴灌系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)與相應(yīng)要求相匹配。灌溉的保證率需要達(dá)到90%以上；水資源利用系數(shù)需要掌握在0.9 左右；農(nóng)作物耗水程度是4mm/d；最適合土壤發(fā)育的含水量范圍是68%-92%；需要注意的是，每24 小時(shí)需要空留出2.5h 以上的時(shí)間停止運(yùn)行。

②灌水器選擇

在灌水器的選擇上應(yīng)進(jìn)一步掌握所在地區(qū)的農(nóng)作物種植現(xiàn)狀，灌水器選用迷宮式滴灌帶，長度為16.5mm，管壁的厚度為0.2mm，管道內(nèi)的內(nèi)徑為15.7mm，滴頭流量2.6L/h，距離為32cm。灌水器詳細(xì)安裝方法需要由農(nóng)作物的種植方式而定，如果運(yùn)用寬行種植，需要裝設(shè)2 條滴灌帶，如果是窄行種植，1 條滴灌帶即可。

3、滴灌工程施工技術(shù)要點(diǎn)

①測量放線

滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)在分布上較為繁瑣，所以需要做好測量放線工作，這是至關(guān)重要的，在此項(xiàng)目中充分運(yùn)用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀以及GPS 工具實(shí)行測量放線工作，詳細(xì)步驟是這樣：第一，對項(xiàng)目灌溉邊界以及各灌溉分區(qū)有所掌握；第二，依照相應(yīng)圖紙尋找主干管以及分干管的區(qū)域，重點(diǎn)關(guān)注開挖的深度與寬度；第三，對管道控制閥以及減壓閥有準(zhǔn)確定位，以免破壞標(biāo)志點(diǎn)，影響后續(xù)的施工事項(xiàng)。

②開挖作業(yè)

結(jié)合項(xiàng)目測量放線的圖紙要求完成開挖作業(yè)，通常來講，需要最先從干管開始，然后管理分干管和支管，最后是毛管。在開挖作業(yè)階段，應(yīng)嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)的寬度和深度來完成，特別是針對支管和毛管，由于管道之間相互聯(lián)系，所以出現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)直接影響滴灌系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

③管網(wǎng)鋪設(shè)

管網(wǎng)布置在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，與水源工程和田間工程相連接，布置管網(wǎng)階段應(yīng)全方位考慮地形因素，輸水管道需不隨意占用農(nóng)田，以免使管線長度過長，與此同時(shí)，應(yīng)做好后期的維護(hù)工作。管材應(yīng)選擇鐵管，以此降低破損率，展現(xiàn)出穩(wěn)定、良好的防腐性能，為日后維護(hù)管理打好基礎(chǔ)。

田間管網(wǎng)依照“梳式”方法安置，保證能夠在灌溉平均的狀態(tài)下掌控好灌水量，在降低成本的同時(shí)加大對后期的維護(hù)管理。田間管網(wǎng)主要分為毛管、支管以及干管，其中毛管與支管具有流量小的特點(diǎn)，在管材方面運(yùn)用PE 管，展現(xiàn)在地表的各個(gè)區(qū)域。需要注意的是，在管材方面應(yīng)運(yùn)用PVC 管材。

依照此地區(qū)的板塊狀態(tài)，毛管長度可以設(shè)置為70m，每根毛管上孔數(shù)為233 孔，水頭偏差不能大于0.7cm，毛管流量在6.5L/h左右。毛管沿著高線區(qū)域進(jìn)行布置，在鋪設(shè)毛管期間，坡度不能大于2%。分干管總長度約為4820m，工鋪設(shè)115 條，1 條分干管應(yīng)控制10 根支管。分干管運(yùn)用PVC 管材，兩端進(jìn)行布置，分干管最后選用在坡地上側(cè)，與等高線進(jìn)行平行，以免出現(xiàn)不必要的麻煩，加大灌溉效率。干管總長度為3340m，總共鋪設(shè)1 條，從水泵站逐漸延伸到農(nóng)田，全面掌握了14 條分干管。干管埋深要求應(yīng)大于正常的深度，以免出現(xiàn)管道凍裂。干管管徑應(yīng)嚴(yán)格依照種植的現(xiàn)實(shí)因素，確保能夠存有相應(yīng)的余量。

④管道測試

滴灌系統(tǒng)在完成鋪設(shè)后，應(yīng)進(jìn)行試壓和試運(yùn)行活動(dòng)，此項(xiàng)目具有地形起伏大的特點(diǎn)，為此，不能運(yùn)用整條管道試壓的方法來完成，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況實(shí)行分段試壓，在操作環(huán)節(jié)上可以這樣：首先，應(yīng)依照項(xiàng)目所在地區(qū)的地形特征以及灌溉情況進(jìn)行劃分試壓斷。其次，在此階段，應(yīng)關(guān)閉管道上所有的閥門開關(guān)，運(yùn)用此方法完成試壓，壓力取上限值，需要大于1h。最后，應(yīng)對管道漏水的部位進(jìn)行全面處理，如果有漏水非常嚴(yán)重的情況，應(yīng)進(jìn)行重新安裝，需要做到嚴(yán)格達(dá)到運(yùn)行要求。

4、管道保護(hù)手段

①水錘保護(hù)

所謂水錘保護(hù)，就是在壓力管流中水流速度發(fā)生變化以此產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換，致使在管道中會(huì)存在很多撞擊現(xiàn)象，在現(xiàn)實(shí)情況中較為普遍，在水壓力的作用下，管道會(huì)出現(xiàn)破損，以免出現(xiàn)滲漏問題，這樣一來，不但影響灌溉的效果，還會(huì)直接出現(xiàn)水資源浪費(fèi)。輸水管道在出現(xiàn)水錘現(xiàn)象期間，管道內(nèi)部的壓力會(huì)持續(xù)增加，嚴(yán)重的話會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)壓力值的很多倍，管道在超高壓力下會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，存在眾多安全隱患，直接對操作人員造成威脅。為此，應(yīng)運(yùn)用正確手段進(jìn)行保護(hù)，最為便捷的方法就是緩慢打開管道閥門，速度不能太快。此外，可以有效在管網(wǎng)上安置超壓泄壓閥以及調(diào)壓塔，可以在一定程度上起到良好的防護(hù)作用，防止出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)問題。

②管網(wǎng)壓力保護(hù)

在滴灌系統(tǒng)上，均勻性直接會(huì)影響支管進(jìn)出口的壓力變化，各支管以及水源工程的距離存在的差異較大，與此同時(shí)，受到地形的影響也會(huì)出現(xiàn)偏差，在水泵流量以及揚(yáng)塵穩(wěn)定背景下，農(nóng)田干管的供水壓力發(fā)生變化，支管進(jìn)出口的工作水頭也會(huì)存在顯著不同，直接會(huì)影響到灌溉的平均性。面對此種情況，需要在管網(wǎng)合適的區(qū)域增添設(shè)備，以便能夠掌控到管道的內(nèi)部壓力，保證管道運(yùn)行具有安全性。

針對上述存在的問題，最有效的方法應(yīng)該是裝設(shè)減壓閥，是滴灌系統(tǒng)中較為常見的調(diào)壓設(shè)備，在支管以及毛管進(jìn)出口安裝階段能進(jìn)一步把控好進(jìn)出水的壓力，以便最大程度確保壓力能夠處于平穩(wěn)狀態(tài)中。若管道內(nèi)部壓力出現(xiàn)變化時(shí)，可以充分運(yùn)用減壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便能夠減少管道內(nèi)的壓力變化程度，把控好流量，確保穩(wěn)定運(yùn)行，使灌溉具有均勻性。對于減壓閥的選擇，應(yīng)依照現(xiàn)實(shí)情況而定，現(xiàn)階段比較普遍的減壓閥分為4 大類，即直接作用式、活塞式、薄膜式以及定比式減壓閥。在這其中的直接作用式減壓閥是較為便捷的一種，具有體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)，在低流量的管網(wǎng)中較為適用?；钊綔p壓閥與直接作用式存在一定的相似之處，但主要具備的優(yōu)點(diǎn)就是較為精準(zhǔn)。薄膜式減壓閥針對壓力變化較為敏感，容量大的同時(shí)非常有靈活性。定比式減壓閥在工作期間非常穩(wěn)定，能夠進(jìn)一步有效調(diào)節(jié)動(dòng)壓問題，不會(huì)對水流量造成影響，密封性較好，不會(huì)出現(xiàn)滲漏問題。因?yàn)榇说貐^(qū)主要以山丘區(qū)域?yàn)橹鳎瑫r(shí)也分布著較為廣泛的農(nóng)田，所以選擇定比式減壓閥較為合理。

綜上所述，應(yīng)依照現(xiàn)實(shí)的實(shí)際情況對農(nóng)田水利工程運(yùn)用科學(xué)合理的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，保證能夠在運(yùn)作過程中真正做到節(jié)約水資源，使其降低消耗，與此同時(shí)，應(yīng)積極掌握灌溉階段的特征和精準(zhǔn)度，以便能夠達(dá)到精細(xì)化生產(chǎn)的目的，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換農(nóng)業(yè)灌溉模式，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。