農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的廣泛應用分析

王建斌

近年來，伴隨著“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”“美麗鄉(xiāng)村建設”的落實，農(nóng)業(yè)種植業(yè)向規(guī)模化、集約化的方向發(fā)展，導致灌溉時間相對集中，灌溉用水量持續(xù)性上升，而由于我國的水資源分布相對不均，在這種背景下，依據(jù)本地區(qū)農(nóng)作物種植種類、種植面積、栽培模式，進行節(jié)水灌溉工程技術(shù)的合理引入，成為推進農(nóng)業(yè)種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。本文針對農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀進行分析，有針對性地提出與該地區(qū)農(nóng)業(yè)相匹配的節(jié)水灌溉技術(shù)，為推動農(nóng)業(yè)向綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展提供一定參考。

我們國家作為農(nóng)業(yè)大國，一直以來十分重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作?？v觀當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，離不開農(nóng)田水利工程的支持。在新時期與新背景下，我國農(nóng)田水利工程建設步伐進一步加快，許多新技術(shù)、設備應用其中，使得工程建設整體質(zhì)量不斷提升。農(nóng)田水利工程建筑質(zhì)量會給水資源利用率、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量帶來重要影響，更是關(guān)乎經(jīng)濟效益的重點建設?，F(xiàn)代人的思想觀念不斷提升，在國家的大力宣傳與政策支持之下，人們對于節(jié)約能源、綠色農(nóng)業(yè)有了更深刻的認識，更意識到合理利用水資源的重要意義?！肮?jié)水灌溉技術(shù)”應用廣泛，大眾對其并不陌生，但是這項技術(shù)所涉及的工作十分專業(yè)且復雜，需要掌握的技術(shù)關(guān)鍵點眾多。值得注意的是，在農(nóng)田水利工程中應用這項技術(shù)，還需要結(jié)合農(nóng)田的實際情況，做出合適的選擇，靈活選擇節(jié)水灌溉方式，只有這樣才能有效節(jié)約水資源，在提高農(nóng)田產(chǎn)量的同時獲得更好的經(jīng)濟效益，真正發(fā)揮這項技術(shù)的價值，促進農(nóng)業(yè)的良好發(fā)展。

一、節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應有作用

節(jié)水灌溉技術(shù)之所以受到廣泛關(guān)注，就是因為這樣的技術(shù)有著無可比擬的應用優(yōu)勢，我們國家農(nóng)田占有量比較大，在展開農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，面積大自然也需要更多的水資源支持。尤其是近年來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受環(huán)境氣候的影響明顯，所以對于水資源的需要也在不斷提升，這就進一步提升了對水利工程的依賴度。在此背景下，我國開始實施調(diào)水工程，以此實現(xiàn)水資源的合理利用，保障人們需求。農(nóng)業(yè)作為用水量大、依賴性強的行業(yè)，也是實現(xiàn)節(jié)水的重要陣地。就我國當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況而言，很多區(qū)域在展開農(nóng)田灌溉時，所使用的灌溉技術(shù)既粗糙又單一。不夠重視水資源的有效利用，導致節(jié)水效果不理想。越是存在這樣的問題、越是嚴重，節(jié)水的潛能就會越大。所以不斷優(yōu)化創(chuàng)新節(jié)水灌溉方式，提高農(nóng)民以及社會大眾的節(jié)水意識，在有限條件下，實現(xiàn)水資源的有效利用，能夠在保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的基礎上，獲得更好的生態(tài)效益、社會效益。這對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會發(fā)展都有著十分積極的意義，所以節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應用意義也是巨大的。

二、節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展過程中存在的不足

1、缺少完善灌溉體系的加持

在對節(jié)水灌溉技術(shù)的應用實效進行深入研究以后，可以發(fā)現(xiàn)在該技術(shù)應用的過程中存在管護不到位的情況，使得農(nóng)田灌溉工作的實際節(jié)水效果相對一般，導致該問題的主要原因就是缺少完善的農(nóng)田水利工程管理體系，相應管理機制的健全程度也存在不足。在應用相關(guān)技術(shù)開展灌溉工作時，相關(guān)工作人員沒有對整個工作流程進行有效的監(jiān)督以及指導，從而導致節(jié)水灌溉技術(shù)的應用合理性不足，甚至影響到水利工程的正常使用。除此之外，當?shù)剞r(nóng)民對開展農(nóng)田水利工程管理工作的積極性也相對較低，沒有認識到農(nóng)田水利工程以及節(jié)水灌溉技術(shù)的實際應用價值，導致相關(guān)農(nóng)民自身所肩負的監(jiān)督管理職責沒有得到全面落實，最終導致節(jié)水灌溉技術(shù)難以取得良好應用成效，農(nóng)田水利工程的實際應用價值也無法得到充分發(fā)揮。

2、農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉設施完善程度不足

受技術(shù)、資金以及實際生產(chǎn)條件的限制，各地域的農(nóng)田水利設施都存在完善程度不足的情況，嚴重影響相應灌溉技術(shù)的應用實效。并且部分水利工程在經(jīng)過長時間使用之后，性能存在一定缺陷，頻繁出現(xiàn)滲漏問題，嚴重影響水利工程的蓄水能力、灌溉能力以及泄洪能力，農(nóng)田灌溉工作的節(jié)水效果非常一般，甚至出現(xiàn)農(nóng)作物生長過程水資源需求無法得到充分滿足的情況。

3、節(jié)水灌溉技術(shù)的選擇缺少科學依據(jù)

政府部門以及農(nóng)民在選擇節(jié)水灌溉技術(shù)時，其選擇依據(jù)存在科學性不足的問題，隨意性較強，甚至部分群眾在選擇技術(shù)時，僅僅聽說其他區(qū)域應用相關(guān)技術(shù)取得了良好的效果就照搬照抄，沒有有效綜合相應地域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的實際開展情況，嚴重影響節(jié)水灌溉技術(shù)應用的科學性以及合理性，技術(shù)的實際應用價值也無法得到充分體現(xiàn)，水資源的實際利用效率也相對較低。

三、農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)

1、井灌式節(jié)水灌溉技術(shù)

井灌式節(jié)水灌溉技術(shù)主要為了避免過度使用地下水，導致地下水水位太低。通過展開合理的生態(tài)搭配，能夠獲得更好的節(jié)水灌溉效果。結(jié)合農(nóng)田周圍的水資源實際情況，展開科學劃分，比如，可以將井灌的高峰階段安排在農(nóng)田迫切需要水分的時候，除了這一時期以外，盡量縮短農(nóng)田的灌溉周期，減少灌溉量，既保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，又獲得良好的節(jié)水效果。在展開規(guī)劃過程中可以將井灌設置在農(nóng)田的中心處，可以利用直管形成移動式的井灌系統(tǒng)，這樣能夠達到更好的灌溉效果。這一技術(shù)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)地下水資源的科學分配，既沒有無理開采又能實現(xiàn)節(jié)水目的，獲得較好的生態(tài)效益。

2、微灌式節(jié)水灌溉技術(shù)

微灌式節(jié)水灌溉技術(shù)在我國農(nóng)田水利工程中應用較廣，這項技術(shù)以農(nóng)田實際情況為基礎，根據(jù)管道系統(tǒng)的相互連接將水以均勻的方式灌溉農(nóng)作物，微灌式技術(shù)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)澆灌目的，同時還能獲得更好的節(jié)水效果。不過值得注意的是，在我國很多區(qū)域微灌式節(jié)水灌溉技術(shù)還沒有得到普及，通常都是采用大水漫灌的方式，這種方式會使農(nóng)作物周圍的地面被水覆蓋，會加大灌溉水量，存在浪費水資源的問題。隨著時代的發(fā)展與技術(shù)的進步，現(xiàn)今部分地區(qū)已經(jīng)逐漸采用微灌式節(jié)水灌溉技術(shù)，有效避免了水資源的浪費。由于農(nóng)作物對于周圍水分的吸收有限，大水漫灌方式會使多余水分滲入到地下，產(chǎn)生浪費的現(xiàn)象，所以微灌式節(jié)水灌溉技術(shù)值得大力推廣，能夠有效避免水資源浪費。

3、灌溉渠防滲技術(shù)

灌溉渠防滲技術(shù)是指通過加強灌溉渠的修復或者重新打造，從而提高渠道對水資源的有效輸送率，降低灌溉水運輸過程中的損失率。灌溉渠防滲漏技術(shù)的應用主要包括以下幾方面：其一是對使用年限較長，側(cè)面、地面裂縫、凹槽較多、堵塞較為嚴重、水資源輸送速度較慢和滲透較為嚴重的灌溉渠進行修復；其二是利用3S技術(shù)進行地形、不同區(qū)域作物生長周期進行詳細勘測后，以AI技術(shù)為支撐，在灌溉渠中合理引入自動水閘技術(shù)（主要安裝在取水源頭的總水閘以及主干渠道與分支渠道的水閘），從而實現(xiàn)水資源在主干渠道之間的精準調(diào)控，降低灌溉水在運輸過程中的損失，進而提高綜合運輸率。

灌溉渠防滲漏的具體技術(shù)分析：①磚砌技術(shù)，主要應用于地面凹凸不平、雜草叢生、灌溉截面相對較窄的泥土灌溉渠，在升級過程中，首先對灌溉渠進行適當?shù)耐貙?、雜草的清除以及平地作業(yè)，然后進行砌磚作業(yè)，一是提高水資源的承載能力，避免水資源的外溢浪費，二是降低水資源的滲透浪費。②灌溉渠表面修復技術(shù)，對于底部、側(cè)面有裂縫、孔洞的混凝土灌溉渠，可以利用鑿壁注漿技術(shù)、切割注漿技術(shù)進行混凝土的填充，將灌溉渠側(cè)壁的孔縫進行及時修補，降低水流過程的阻力，提高水流速度，減少流通過程中的滲漏以及蒸發(fā)損耗。

4、滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是指依靠主通管道、側(cè)支管道、固定孔道將水資源輸送至農(nóng)作物根系附近的技術(shù)。其主要工作原理如下：①灌溉水經(jīng)過沉降池（沉降池的結(jié)構(gòu)一般包括沉沙裝置、污水吸附裝置、雜草攔截柵、旋流粉砂分流器等），進入動力泵。②動力泵通過對水流加壓將灌溉水泵入主管道，然后通過分支管道，流通到農(nóng)作物根系附近。③進行滴灌器的有效篩選，一般依據(jù)灌溉管道的長短以及農(nóng)作物在單位時間的需水量，進行長流道式消能滴水器、孔口消能式滴水器、渦流消能式滴水器、壓力補償式滴水器、滴灌管或滴灌帶式滴水器的合理篩選，并進行流量差值的有效調(diào)控，從而保證滴水器單位出水量的合理性。

與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比較，滴灌技術(shù)具有以下優(yōu)勢：①可以利用操作屏或者手機聯(lián)網(wǎng)的方式，通過自動控制閥實現(xiàn)灌溉速度、灌溉水流、灌溉時間的精準控制，一來可以依據(jù)土壤土質(zhì)實現(xiàn)科學灌溉（比如儲水能力較差的黃沙土，可以降低灌溉速度，增加灌溉時間）；二來有效避免漫灌造成的水土流失，保持土壤良好的結(jié)構(gòu)。②有效節(jié)約灌溉水資源，據(jù)相關(guān)研究表明，滴灌技術(shù)可以節(jié)水50%以上。

5、結(jié)合實際地域情況選擇節(jié)水灌溉技術(shù)

為確保節(jié)水灌溉技術(shù)可以獲得良好的應用，有關(guān)人員應當根據(jù)不同地域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的實際情況選擇合理的灌溉技術(shù)。在綜合地域環(huán)境的過程中，相關(guān)人員需要對當?shù)氐臍夂颦h(huán)境進行了解，然后對相應區(qū)域的土壤性質(zhì)進行深入分析，確保可以對農(nóng)業(yè)種植區(qū)域的實際情況有一個深刻的認知。例如，選取北方地區(qū)應用的灌溉技術(shù)時，相關(guān)人員應當綜合北方降水量較低以及氣候干燥等特點，選取用水量較大的灌溉技術(shù)，如直接灌溉。該項灌溉技術(shù)的有效推進，使田間灌溉水蒸發(fā)量得到有效控制，大力提升有限水資源的高效利用，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作可以得到高質(zhì)高效開展。在節(jié)水灌溉技術(shù)得到合理應用以后，不僅可以實現(xiàn)對當?shù)厮Y源的節(jié)約與保護，還可以有效節(jié)約灌溉成本，進而促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的健康、持續(xù)發(fā)展。

四、高效節(jié)水灌溉技術(shù)應用要點—以噴灌為例

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)設備是否可移動，可以將噴灌設備劃分為固定式、半固定式及移動式3種類型，因其設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)應用過程中噴頭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)主要負責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、噴灌應用要點

在農(nóng)田水利工程中應用噴灌技術(shù)時，不僅需要考慮噴灌設備或噴灌系統(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一步論述：

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度相對較大、噴灌均勻度較為理想，且適用性較強，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4～11m，噴水高度約100～300mm，主要適用于中型面積的地塊灌溉，其中MP系列中小射程噴頭噴灌方式極為獨特，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、大面積地塊灌溉，例如亨特1-20、PGP系列等。大射程噴頭適用于大面積地塊灌溉，因其材料強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重視土壤噴灌強度，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度存在一定差異，在具體應用過程中，工作人員可以根據(jù)下述指標調(diào)節(jié)噴灌強度：砂土為20mm/h；壤砂土為15mm/h；沙壤土為12mm/h；壤土為10mm/h；粘土為8mm/h。除此之外，在噴頭選型過程中還應注意：土壤允許噴灌強度與地形坡度之間存在反比例關(guān)系，當灌溉地塊坡度>12%，那么該地塊土壤允許噴灌強度應降低50%及以上。

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。應用正三角形噴頭時，需要考慮風速對于噴灌效果的影響，并確定各個噴頭的間距，可參照下述指標：風速0～5km/h時，間距為1.2R；風速6～11km/h時，間距為1.1R；風速12～20km/h時，間距為1.0R。

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)驗數(shù)據(jù)，將氣象條件作為灌溉水量估算指標：濕冷，日需水量2.5～3.8mm；干冷，日需水量3.8～5.0mm；濕暖，日需水量3.8～5.0mm；干暖，日需水量5.0～6.4mm；濕熱，5.0～7.6mm；干熱，日需水量7.6～11.4mm。

④水力計算

當灌溉面積較大時，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行計算。

⑤自動控制

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

綜上所述，農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)的實際應用價值在于保護水資源、提高農(nóng)作物生長質(zhì)量以及促進國家農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。因此，加強對節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中發(fā)展要點的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義，相關(guān)部門應當加強對該項工作的重視，明確節(jié)水灌溉技術(shù)的實際應用價值，進一步提升節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利中的高效應用。

（作者單位：735000甘肅省酒泉市肅州區(qū)水務局豐樂河灌區(qū)水利管理所）