農(nóng)田水利工程的水資源利用效率與節(jié)水技術研究

摘要：隨著全球人口的增長和氣候變化的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性受到了前所未有的挑戰(zhàn)。農(nóng)田水利工程作為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關鍵因素，其水資源的高效利用和節(jié)水技術的應用顯得尤為重要。本研究通過綜合分析現(xiàn)有文獻和實地調查，旨在深入探討農(nóng)田水利工程中的水資源利用效率問題，并提出相應的解決方案，以期達到提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性的目的。水資源短缺和不合理利用是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要問題之一。農(nóng)田水利工程作為農(nóng)業(yè)灌溉的主要方式，其效率直接影響到農(nóng)業(yè)用水的可持續(xù)性。因此，提高農(nóng)田水利工程的水資源利用效率，對于保障糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞：農(nóng)田；水利工程；水資源；節(jié)水技術；可持續(xù)農(nóng)業(yè)

當今世界，人口的持續(xù)增長與氣候變化的雙重壓力下，農(nóng)業(yè)對水資源的需求日益增長，這不僅對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構成了挑戰(zhàn)，也對全球糧食安全和可持續(xù)發(fā)展提出了嚴峻的問題[1]。農(nóng)田水利工程作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的組成部分，其水資源的高效利用和節(jié)水技術的創(chuàng)新與應用，對于緩解水資源短缺、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保障糧食安全具有重要意義。

1 農(nóng)田水利工程的基本概念

農(nóng)田水利工程的目的是充分利用水資源，保證作物正常生長和發(fā)育。它是以灌溉、排水為手段，對農(nóng)田水資源進行合理配置與利用的。這類工程是通過在農(nóng)田中建設各種灌溉設施，如渠、庫、水站等，把水輸送到田間，實現(xiàn)作物定時定量灌溉，提高作物產(chǎn)量與品質。農(nóng)田水利工程除供水外，還應包括排澇工程。在此基礎上，實現(xiàn)了農(nóng)田排澇、防澇，保證了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展。另外，農(nóng)田水利工程還通過合理的排水系統(tǒng)、植被覆蓋等措施，達到防治水土流失、減少洪澇災害、維持農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。節(jié)水和高效利用是現(xiàn)代農(nóng)田水利建設的一個重要目標。要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，就必須采用先進的節(jié)水技術和管理手段[2]。其主要研究內(nèi)容包括：智能灌溉、土壤水分監(jiān)測、滴灌、微噴灌等節(jié)水灌溉技術的應用；在保證耕地水資源可持續(xù)利用的前提下，提高水資源利用效率、降低農(nóng)業(yè)用水量，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。農(nóng)田水利工程是以提高耕地生產(chǎn)力、保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展為目標的綜合性工程體系。農(nóng)田水利工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，它不僅是水資源的合理利用，也是防洪減災的重要手段。

2 水資源利用效率的評價指標

①萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值用水量（m3）反映單位經(jīng)濟產(chǎn)出的水資源消耗情況，是衡量宏觀用水效率的重要指標。②萬元工業(yè)增加值用水量（m3）表征工業(yè)用水效率，即單位工業(yè)增加值的水資源消耗量。③農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)衡量農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中水資源的有效利用程度，是農(nóng)業(yè)用水效率的關鍵指標。④工業(yè)用水重復利用率反映工業(yè)用水在生產(chǎn)過程中被重復利用的比例，是評價工業(yè)節(jié)水效果的指標之一。⑤耕地實際灌溉畝均用水量（m3/667 m2）指平均每畝耕地的用水量，用于評價農(nóng)業(yè)灌溉用水的效率。⑥節(jié)水灌溉工程面積占比區(qū)域內(nèi)節(jié)水灌溉面積占有效灌溉面積的比例，反映節(jié)水灌溉技術的應用范圍[3]。⑦非常規(guī)水源利用水平區(qū)域非常規(guī)水源利用量占供水總量的比例，如再生水、雨水等，是衡量水資源多元化利用效率的指標。⑧再生水利用率區(qū)域內(nèi)再生水利用量占污水處理總量的比例，是評價污水資源化利用程度的指標。

⑨生活節(jié)水器具普及率反映城鄉(xiāng)居民生活中節(jié)水器具的使用普及程度，是生活用水效率的指標之一。⑩公共供水管網(wǎng)漏損率城市公共供水管網(wǎng)中水的漏損比例，是評價城市供水系統(tǒng)節(jié)水性能的指標。這些指標有助于全面評估農(nóng)田水利工程在水資源利用和節(jié)水技術方面的效率和效果，為制定相應的水資源管理策略和節(jié)水措施提供科學依據(jù)。

3 節(jié)水技術在農(nóng)田水利工程中的應用

滴灌是利用滴灌技術將水分以滴水或微噴射的方式直接輸送至作物根系附近，可有效降低水分蒸發(fā)損失，提高水分利用率。微噴灌是利用微型噴頭向作物上方的地面或植株進行均勻噴灑水，可調節(jié)噴水量及噴灑距離，使水分更加準確地輸送到作物根部，減少水分浪費。利用集雨池、溝渠等集雨設施，將雨水集中并貯存在農(nóng)田中，降低對地下水及地表水的依賴，實現(xiàn)雨水資源的再利用。地膜覆蓋能減少土壤蒸發(fā)，抑制雜草生長，提高土壤溫濕度，達到節(jié)水增效的目的。傳感技術及灌溉控制系統(tǒng)，針對作物生長需求及土壤水分狀況，實時調節(jié)灌水水量及灌水時機，實現(xiàn)精確控制灌水用量，降低水資源浪費[4]。采用改良土壤結構、施用保水劑等措施，則可提高土壤持水能力，降低灌溉用水量；通過水肥一體化的方式，把水輸送到作物根系區(qū)域，提高了化肥的利用率，提高了水的利用率。將這些節(jié)水技術應用于農(nóng)田水利工程，可有效減少灌溉用水，提高水資源利用率，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。綜合運用這些技術，可以達到節(jié)水、增產(chǎn)和農(nóng)民增收的目的，推動農(nóng)田水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

4 存在的問題

4.1 農(nóng)田灌溉系統(tǒng)效率低下

目前，我國水利設施建設面臨著用水浪費，灌溉不均，水土流失嚴重，設施老化，管理不善，以及農(nóng)業(yè)節(jié)水技術推廣不到位等問題。由于常規(guī)的灌水方法因缺少精確調控而造成了很多用水流失而不能被高效地用于農(nóng)作物生產(chǎn)，從而造成了用水的極大浪費。由于常規(guī)的灌水方式很難做到分區(qū)均流，造成局部地區(qū)缺水與局部缺水，從而制約了農(nóng)作物的平衡生長與增產(chǎn)。不適當?shù)墓嗨椒〞鸨硗恋那治g，從而引起土壤的被侵蝕，造成土壤結構的變化，從而使土地的難以可持續(xù)發(fā)展和惡化[5]。灌區(qū)設備陳舊，渠道和水管等漏水現(xiàn)象嚴重，不僅造成了供水管網(wǎng)的嚴重破壞，而且影響了灌區(qū)整體供水的整體效益。由于缺少科學的指導，以及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細管理，造成了灌水時間與灌水量的不恰當，造成了對農(nóng)業(yè)用水的低效使用，嚴重地損害了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常運轉。在某些區(qū)域，由于農(nóng)民對先進的節(jié)水技術知識和實際操作經(jīng)驗的匱乏，致使其認識與運用水平較低，造成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的用水效率較低，造成了水資源的大量浪費與經(jīng)濟損失。

4.2 水資源浪費嚴重

傳統(tǒng)的洪灌和地表灌溉方式，會造成水資源浪費嚴重。這些方法往往不能很好地控制灌溉的水量和時機，造成供水過量或不足。大量的水分流失到不想要的地方，例如：農(nóng)田道路和地表。一些農(nóng)田水利工程中，灌溉渠、水管和水泵等設施老化嚴重，出現(xiàn)滲漏和損壞現(xiàn)象。這些損失造成了大量的水資源流失，降低了灌溉系統(tǒng)的運行效率。在一些地區(qū)，滴灌和微噴灌等高效節(jié)水技術的應用還很欠缺。與傳統(tǒng)灌溉方法相比，該技術可以實現(xiàn)對水量、時間的精確控制，降低水分損失，提高水資源利用率。但是，由于技術的落后和推廣力度不夠，不少地區(qū)仍采用傳統(tǒng)的灌溉方式，造成水資源浪費。灌溉管理不善也是造成水資源浪費的一個因素[6]。不合理的灌水組織方式，如超量灌溉、灌水次數(shù)不合理、土壤水分管理不科學等，都會造成水資源的浪費。

4.3 土壤水分管理不足

傳統(tǒng)農(nóng)田水利工程缺少精確的土壤水分監(jiān)測與管理技術。農(nóng)戶對土壤水分狀況多憑經(jīng)驗判斷，易造成過量或不足，造成水資源浪費及作物生長受限。部分農(nóng)田水利工程灌溉系統(tǒng)設計不夠完善，不能根據(jù)土壤水分狀況做出合理的調節(jié)。例如，由于缺乏針對土壤類型及作物需水量而設計的灌溉計劃，造成了不必要的水資源浪費。在某些地區(qū)，由于缺乏有效的土壤保水措施，如無地膜覆蓋和土壤改良等；再加上土壤水分管理不到位，造成土壤水分過度蒸發(fā)或滲漏，導致水分利用率下降，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加。在農(nóng)田水利工程中，由于缺乏科學的灌溉調度與管理機制，不能依據(jù)作物生長需水及土壤水分狀況，合理安排灌溉方案，很容易造成水資源的浪費以及不需要的用水[7]。水土保持是一項重要措施，然而，在某些地區(qū)，如梯田、植被、水土保持林等因綜合治理措施還不夠完善，缺乏這些措施，易造成水土流失、土壤持水力下降、灌溉用水需求量增大等問題。

5 解決問題的措施

5.1 推廣節(jié)水灌溉技術，如滴灌、微噴灌等

滴灌及微噴灌技術可將水分直接輸送至作物根部，減少水分蒸發(fā)，節(jié)省水資源。節(jié)水灌溉技術可根據(jù)作物需水量及生育期精準調控供水，可避免“過灌”或“少灌”現(xiàn)象，提高水分利用率。傳統(tǒng)的洪灌、噴灌等灌溉方式易造成土壤被沖刷，加劇水土流失、鹽堿化，滴灌、微噴灌等技術可有效緩解這一難題，對保持土壤健康、肥沃具有重要意義。滴灌或微噴灌技術對水泵功率要求低，輸水管線短，節(jié)省能源，降低運行費用。在干旱缺水地區(qū)，滴灌與微噴灌技術是實現(xiàn)水資源高效利用、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。推廣節(jié)水灌溉技術（如滴灌、微噴灌），對提高農(nóng)田水利工程水資源利用率，實現(xiàn)節(jié)水、增產(chǎn)、減排，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

5.2 加強農(nóng)田水利工程的管理和維護

對農(nóng)田水利工程設施，如水管、水泵、灌溉設備等進行定期的維護與管理，確保其正常運轉，減少水資源的浪費與損失。加強灌溉系統(tǒng)的管理與維護，能夠及時發(fā)現(xiàn)并修補滲漏與損壞，避免水資源浪費與地下水位降低，提高水資源利用率。為農(nóng)民及農(nóng)田水利管理者提供有關技術培訓與指導，讓他們懂得如何正確操作與維護灌溉設施，有效使用節(jié)水技術，提高水資源利用率。加強農(nóng)田水利工程管理，也要對灌溉水量、土壤濕度、作物長勢等情況進行監(jiān)測與評估，適時調整灌溉計劃，確保灌溉用水量及次數(shù)與實際需要相匹配，避免過度灌溉，造成水資源浪費。政府應制定相應的政策，并提供相應的激勵措施，鼓勵農(nóng)戶與水利管理人員加強農(nóng)田水利工程的管理與維護，增強其管理的積極性與主動性，促進節(jié)水技術的推廣與高效利用[8]。加強農(nóng)田水利工程的管理與養(yǎng)護，是提高水資源利用率、推廣節(jié)水技術的重要手段，需要政府、農(nóng)戶及有關部門共同努力，形成一股合力，保證農(nóng)田水利工程正常運行，實現(xiàn)水資源高效利用。

5.3 優(yōu)化灌溉方案，合理利用降雨水資源

根據(jù)作物生長需水、土壤水分狀況及降雨量等因素，對灌溉方案進行靈活調整。在雨量充沛的情況下，可減少或暫停灌溉，合理利用降水水資源，減少對地下水及地表水的依賴性，提高水資源利用率。在農(nóng)田水利工程建設中，可建立集雨水資源集蓄系統(tǒng)，用于灌溉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這樣既能充分利用雨水資源，又能減少地下水與地表水的開采，同時，還能減少灌溉費用，提高水資源利用率。雨水滯留技術是指通過自然地形及人工構筑物，將降雨水資源暫時滯留于地表或土壤中，以達到減少徑流、減少地表損失、增水、增強持水能力的一種技術。推廣節(jié)水灌溉技術，有利于提高農(nóng)田水利工程用水效率，降低水資源浪費；在此基礎上，還能構建流域水文監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對降雨、土壤水、作物需水的實時監(jiān)測；同時，基于監(jiān)測數(shù)據(jù)，合理利用降水水資源，亦是提高水資源利用率、推廣節(jié)水技術的重要途徑之一。優(yōu)化灌溉方案，合理利用雨水水資源，是提高農(nóng)田水利工程水資源利用率、推廣節(jié)水技術的關鍵。通過靈活調整灌溉計劃、構建集雨系統(tǒng)、推廣集雨技術、構建水文監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)雨洪水資源高效利用，減少對地下水及地表水的依賴，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

6 結語

在農(nóng)田水利工程中，水資源的有效利用是確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心。通過加強管理和維護，我們可以確保農(nóng)田水利設施的正常運行，及時修復漏損和損壞，從而最大限度地減少水資源的浪費；同時，推廣節(jié)水技術，如滴灌和微噴灌，可以精準供水，減少水的蒸發(fā)和流失，提高水資源利用效率。優(yōu)化灌溉方案，合理利用降雨水資源也是至關重要的。我們可以通過靈活調整灌溉計劃，通過建立雨水集水系統(tǒng)、推廣雨水滯留技術等方式，最大限度地利用降雨水資源，減少對地下水和地表水的依賴。未來，政府、農(nóng)民和相關部門需要共同努力，采取有效的措施，保護水資源，促進農(nóng)田水利工程的發(fā)展。這包括出臺相關政策和法規(guī)，提供技術培訓和指導，以及建立水文監(jiān)測系統(tǒng)等措施。只有這樣，我們才能有效地應對日益嚴峻的水資源挑戰(zhàn)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展的目標。

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