高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)技術(shù)要點(diǎn)研究

摘 要：針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨水資源短缺與管理效率低下的雙重挑戰(zhàn)，為提高糧食生產(chǎn)產(chǎn)量和提升農(nóng)業(yè)水利效率，本文深入探討了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)要求，并針對農(nóng)田水利建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了綜合分析，包括精確的水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)、智能化灌溉調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)以及水肥一體化等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，以此提高水資源利用效率、優(yōu)化農(nóng)田生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，為農(nóng)田水利工程提供系統(tǒng)化建設(shè)施工方案，以支撐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)田生產(chǎn)，水利工程，技術(shù)要點(diǎn)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.04.024

隨著全球氣候變化和人口增長，農(nóng)業(yè)水資源管理有了越來越多的挑戰(zhàn)，我國為提高農(nóng)田水利建設(shè)，保障民生根本，提出了建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的規(guī)劃?！多l(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》提出到2022年建成10億畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，《全國國土規(guī)劃綱要（2016—2030年）》提出到2030年建成12億畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。甘肅省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳于2023年11月報(bào)道全省高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)已完成298.6萬畝，占年度任務(wù)的83.2%，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)已獲得較快推進(jìn)與較好成果，但農(nóng)田水利工程的建設(shè)任務(wù)依舊非常繁重。農(nóng)田水利工程建設(shè)存在不足之處，受到規(guī)劃以及工藝方面影響，部分建設(shè)仍然對周圍環(huán)境造成了破壞，影響了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)鏈。農(nóng)田水利工程建設(shè)難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，沒有達(dá)到國家高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，本研究結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，針對農(nóng)田水利工程中的部分技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探討，旨在促進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。

1 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 地形與流域特征分析

在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段，地形與流域特征分析是確保工程符合生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。該分析需綜合考慮地形地貌、水文氣象條件、水源分布及流域綜合治理等多個方面[1]。首先，地形地貌分析要深入地評估區(qū)域的坡度、坡向、地貌類型，以及土地利用現(xiàn)狀，確保工程設(shè)計(jì)順應(yīng)自然條件，最大程度減少土地改造量。其次，水源分布調(diào)查需要精確掌握表層水和地下水資源狀況，評估可用水資源量，合理配置水源，設(shè)計(jì)灌溉和排水系統(tǒng)。此外，流域特征分析不僅要注重流域水系的布局和水循環(huán)機(jī)制，還要重視流域內(nèi)部的水質(zhì)狀況和水生態(tài)保護(hù)，確保水利工程的可持續(xù)性。進(jìn)最后，流域綜合治理策略應(yīng)涉及洪水控制、水土流失防治以及農(nóng)田排澇等，形成一個互聯(lián)互補(bǔ)的水資源管理網(wǎng)絡(luò)，提升農(nóng)田水利工程的抗逆性和調(diào)蓄能力。通過這樣全面而深入的分析，可以確保水利工程設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，為高效節(jié)水和增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 工程規(guī)模與布局優(yōu)化

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程的規(guī)模與布局優(yōu)化關(guān)鍵在于精準(zhǔn)匹配農(nóng)業(yè)水需求與水資源供給，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。工程規(guī)模確定需基于耕地總面積、作物種植結(jié)構(gòu)與生長期水分需求，以及區(qū)域水資源承載能力進(jìn)行科學(xué)評估。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)國土空間規(guī)劃、銜接水資源利用等相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃，科學(xué)確定高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)布局，以永久基本農(nóng)田為基礎(chǔ)，優(yōu)先在糧食生產(chǎn)功能區(qū)充分考慮農(nóng)作物生長所需水源，保障灌區(qū)劃分的合理性以及灌溉網(wǎng)絡(luò)的效率。設(shè)計(jì)應(yīng)采用先進(jìn)的灌溉技術(shù)，如滴灌、噴灌等，優(yōu)化水肥一體化技術(shù)，以提升用水效率。同時(shí)，工程布局應(yīng)順應(yīng)自然地勢，適度集中，避免過度分散導(dǎo)致管理與維護(hù)難度增加。此外，應(yīng)重視灌溉與排水系統(tǒng)的互聯(lián)互通，確保灌溉系統(tǒng)的靈活性與排水系統(tǒng)的及時(shí)性，避免出現(xiàn)水資源浪費(fèi)或作物水害等問題。在布局設(shè)計(jì)中，還應(yīng)充分考慮農(nóng)田水利設(shè)施與現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同，以及對未來可能的農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢的適應(yīng)性，確保工程具有適應(yīng)性和可持續(xù)性。

1.3 灌溉與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程中的灌溉與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是確保農(nóng)業(yè)水利高效與可持續(xù)的關(guān)鍵。灌溉系統(tǒng)需采用先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)，如微灌、滴灌等，根據(jù)作物需水特性和生長階段精準(zhǔn)控制水量，同時(shí)結(jié)合土壤濕度傳感器等智能化工具實(shí)現(xiàn)自動化水量調(diào)配，達(dá)到精準(zhǔn)灌溉的目標(biāo)。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)充分考慮不同作物間的水分利用效率，實(shí)行分區(qū)灌溉，優(yōu)化水資源分配。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)則要保證在極端氣候條件下，如暴雨后能迅速排除積水，防止作物澇害，保障農(nóng)作物的正常生長。

2 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)

在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程建設(shè)中，水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)是確保水資源高效利用和農(nóng)業(yè)水管理智能化的重要組成部分。利用先進(jìn)的遙感技術(shù)，如衛(wèi)星成像和無人機(jī)監(jiān)測，可以對農(nóng)田水分狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，精確獲取土壤濕度、地表水體分布及其變化情況[2]。這些數(shù)據(jù)經(jīng)GIS（地理信息系統(tǒng)）集成處理后，為水資源管理提供準(zhǔn)確的空間分布圖。同時(shí)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠監(jiān)測到更為精細(xì)的環(huán)境參數(shù)，如流量、水位、水質(zhì)等，實(shí)現(xiàn)水資源狀況的全面監(jiān)測。此外，通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)，如大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以從監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取出有用信息，為農(nóng)田水利決策支持系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)，以優(yōu)化灌溉調(diào)度和水資源分配。

2.2 智能調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)包括基于模型的水資源分配算法和云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用。系統(tǒng)核心算法以作物蒸散發(fā)需求ETo為基礎(chǔ)，結(jié)合土壤水分虧缺SWD和有效降水Peff來計(jì)算灌溉需水量I，公式為：I=ETo-Peff-SWD。云計(jì)算平臺則處理和分析各類水文氣象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理和灌溉策略的智能優(yōu)化。通過自適應(yīng)控制理論和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，系統(tǒng)不斷學(xué)習(xí)并優(yōu)化算法參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳水資源分配和調(diào)度。除此之外，需按照旱、澇、漬和鹽堿綜合治理的要求，科學(xué)規(guī)劃建設(shè)田間灌排工程，加強(qiáng)田間灌排工程與灌區(qū)骨干工程的銜接配套，形成從水源到田間完整的灌排體系，保障灌溉保證率不低于50%。

2.3 水肥一體化技術(shù)

水肥一體化技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程中起著關(guān)鍵作用，其通過先進(jìn)的灌溉系統(tǒng)同步實(shí)現(xiàn)灌水和施肥，提升農(nóng)田的水肥利用效率。該技術(shù)通過溶肥水灌溉系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施，系統(tǒng)根據(jù)作物生長階段和土壤肥力狀況，精準(zhǔn)控制肥料和水分的供給[3]。例如：實(shí)施滴灌系統(tǒng)配合水溶性肥料，可以實(shí)現(xiàn)每公頃施肥量從傳統(tǒng)的300千克減少到225千克，同時(shí)保持或提高作物產(chǎn)量。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

2.4 抗旱與排澇技術(shù)

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程建設(shè)中的抗旱與排澇技術(shù)是確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。抗旱技術(shù)著重于構(gòu)建地下蓄水系統(tǒng)，如滲水井和集水窖，利用非傳統(tǒng)水源，如回收水和淡化水，提高農(nóng)田對旱情的應(yīng)對能力。同時(shí)，引入智能灌溉系統(tǒng)，基于土壤濕度傳感器和氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整灌溉計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)水。排澇技術(shù)則側(cè)重于優(yōu)化排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括建立高效的排水溝渠和水泵站，以及采用透水材料和綠色基礎(chǔ)設(shè)施，如生物滯留區(qū)，增強(qiáng)土壤對雨水的吸納和緩釋能力，確保旱作區(qū)農(nóng)田排水設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期達(dá)到5～10年一遇，1～3 d暴雨從作物受淹起1～3 d排至田面無積水；水稻區(qū)農(nóng)田排水設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期達(dá)到10年一遇，1～3 d暴雨3～5 d排至作物耐淹水深。

3 結(jié) 語

綜上所述，本研究綜合了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程建設(shè)的多個技術(shù)要點(diǎn)，為解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源管理中遇到的問題提供了創(chuàng)新方案。從規(guī)劃設(shè)計(jì)到智能調(diào)度，再到抗旱排澇的綜合技術(shù)應(yīng)用，這些研究成果有助于推動農(nóng)田水利工程向更高標(biāo)準(zhǔn)邁進(jìn)，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于氣候變化的適應(yīng)能力，確保糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]宋蘭華.高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程建設(shè)優(yōu)化研究[J].水電水利，2023，7（2）：88-90.

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作者簡介

師玉蘭，本科，工程師，研究方向?yàn)樗こ獭?/p>

（責(zé)任編輯：劉憲銀）