農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)改造及實(shí)施探究

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水資源短缺問(wèn)題日益凸顯，尤其是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，水資源的高效利用成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。農(nóng)田水利工程作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其節(jié)水灌溉技術(shù)的改造與升級(jí)，對(duì)于提升水資源利用效率、保障國(guó)家糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文從農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的現(xiàn)狀、改造的必要性、主要改造方向及實(shí)施策略等方面進(jìn)行探究。

農(nóng)田水利工程作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的命脈，其重要性不言而喻。面對(duì)日益嚴(yán)峻的水資源短缺問(wèn)題，如何有效改造和推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，成為了當(dāng)前農(nóng)田水利建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

一、農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展，智能化灌溉系統(tǒng)在農(nóng)田水利工程中得到了廣泛應(yīng)用。這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度、作物生長(zhǎng)狀況等關(guān)鍵信息，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整灌溉策略，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。在部分先進(jìn)地區(qū)，智能化灌溉系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和無(wú)人值守，極大地提高了灌溉管理的便捷性和效率。截至2023年底，全國(guó)高效節(jié)水灌溉面積已達(dá)4.1億畝，較十年前增長(zhǎng)顯著。高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，不僅減少了農(nóng)業(yè)用水量，還顯著提高了作物產(chǎn)量和品質(zhì)，為農(nóng)業(yè)節(jié)水增效樹立了典范。

二、 節(jié)水灌溉技術(shù)改造的必要性

1、水資源現(xiàn)狀的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，人均水資源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，盡管農(nóng)業(yè)用水占據(jù)了總用水量的相當(dāng)大比例（約69%），但其有效利用率卻相對(duì)較低，僅為47%左右，造成了嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。傳統(tǒng)的灌溉方式如大水漫灌，不僅浪費(fèi)水資源，還易導(dǎo)致土壤鹽堿化、土壤板結(jié)等問(wèn)題，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。因此，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)用水效率，已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要方向。

2、傳統(tǒng)灌溉方式的問(wèn)題凸顯

傳統(tǒng)灌溉方式，如漫灌、溝灌等，雖然操作簡(jiǎn)便，但容易造成水資源的大量浪費(fèi)，灌溉過(guò)程中水分蒸發(fā)和深層滲漏現(xiàn)象普遍，傳統(tǒng)的地面灌溉有著明顯的不足，尤其是水資源的有效利用率很低，形成不了良好的田間小氣候，對(duì)復(fù)雜地形的適應(yīng)性較差，浪費(fèi)有限的耕地，勞動(dòng)力消耗大等。

3、節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與潛力

節(jié)水灌溉技術(shù)包括但不限于滴灌、噴灌、微噴灌、滲灌等，它們能夠根據(jù)不同作物的生長(zhǎng)需求，精確控制灌溉水量和灌溉時(shí)間，減少水分蒸發(fā)和深層滲漏，提高灌溉水的利用效率。同時(shí)，節(jié)水灌溉技術(shù)還能改善土壤結(jié)構(gòu)，減少土壤鹽堿化和板結(jié)現(xiàn)象，促進(jìn)作物健康生長(zhǎng)。

4、 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著

從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用可以大幅降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，增加農(nóng)民收入。同時(shí)，減少水資源浪費(fèi)也意味著節(jié)約了寶貴的水資源，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。從社會(huì)效益來(lái)看，節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣有助于緩解水資源短缺矛盾，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然和諧共生。

三、節(jié)水灌溉技術(shù)改造的主要方向

高效節(jié)水灌溉技術(shù)，作為農(nóng)田節(jié)水改造的核心，旨在以最少的水資源消耗實(shí)現(xiàn)最大的作物產(chǎn)量和品質(zhì)提升。

1、滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是一種局部灌溉方式，通過(guò)塑料管道系統(tǒng)將具有一定壓力的水輸送到田間，再通過(guò)安裝在毛管上的滴頭或孔口，將水以水滴的形式緩慢而均勻地滴入作物根部的土壤中。滴灌技術(shù)，以其直接作用于作物根部、減少水分蒸發(fā)和深層滲漏的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于果樹、蔬菜等高附加值作物的灌溉中。

（1） 實(shí)施要點(diǎn)

①合理設(shè)計(jì)滴灌系統(tǒng)

根據(jù)作物種類、土壤類型、氣候條件等因素，合理設(shè)計(jì)滴灌系統(tǒng)的布局、管道直徑、滴頭間距等參數(shù)，確保灌溉均勻性和有效性。

②嚴(yán)格水質(zhì)管理

滴灌系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)要求較高，需對(duì)灌溉水進(jìn)行過(guò)濾處理，以防止滴頭堵塞。同時(shí)，應(yīng)定期清洗滴灌管道和滴頭，保持系統(tǒng)暢通無(wú)阻。

③精準(zhǔn)控制灌溉量

根據(jù)作物生長(zhǎng)階段和土壤墑情，精準(zhǔn)控制灌溉量和灌溉時(shí)間，避免過(guò)量灌溉或灌溉不足。

④結(jié)合施肥管理

滴灌系統(tǒng)可與施肥系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水肥一體化管理。通過(guò)滴灌系統(tǒng)將可溶性肥料隨水施入作物根部，提高肥料利用率，減少養(yǎng)分流失。

⑤加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)

定期檢查滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，及時(shí)維修更換損壞的部件，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時(shí)，做好系統(tǒng)周邊的雜草清理和病蟲害防治工作。

（2） 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

滴灌技術(shù)能夠直接將水分送達(dá)作物根部，避免了傳統(tǒng)灌溉方式中的深層滲漏和地表蒸發(fā)，水的利用率可高達(dá)95%以上，相比傳統(tǒng)灌溉方式節(jié)水40%-70%；由于滴灌能夠根據(jù)作物需水規(guī)律進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉，既保證了作物生長(zhǎng)所需的水分，又避免了過(guò)量灌溉導(dǎo)致的土壤鹽堿化和養(yǎng)分流失，從而提高了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。滴灌系統(tǒng)采用自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力成本。同時(shí)，由于減少了水資源的浪費(fèi)，也間接降低了灌溉成本；有助于保持土壤疏松，減少土壤板結(jié)，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，增強(qiáng)土壤肥力，為作物生長(zhǎng)提供良好的土壤環(huán)境。

2、 噴灌技術(shù)

（1）基本原理

噴灌技術(shù)是通過(guò)專門設(shè)備將灌溉水加壓或利用自然落差，形成具有一定壓力的水流，再通過(guò)噴頭噴射到空中，形成細(xì)小水滴，均勻?yàn)⒙湓谵r(nóng)田土壤表面，為作物提供必要的水分。該技術(shù)具有節(jié)水、增產(chǎn)、省工、省地、保土、保肥等多重優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于大面積農(nóng)田的灌溉。

（2）系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

在實(shí)施噴灌技術(shù)前，需對(duì)農(nóng)田進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)，收集土壤性質(zhì)、地形環(huán)境、水源條件、作物種類及生長(zhǎng)周期等基本資料。這些資料是后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與規(guī)劃的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到噴灌系統(tǒng)的適用性和灌溉效果。

①水源選擇與工程確定

水源是噴灌系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的前提，可選擇河流、湖泊、小水庫(kù)、渠道、池塘、蓄水池、井等作為水源。規(guī)劃時(shí)需考慮水源的水量、水質(zhì)及其季節(jié)性變化，確保滿足噴灌需求。同時(shí)，根據(jù)地形條件，確定是否需要建設(shè)提水工程或利用自然水頭。

②噴灌系統(tǒng)選型

噴灌系統(tǒng)類型多樣，包括固定式、半固定式、移動(dòng)式等，各有其特點(diǎn)和適用條件。在選擇系統(tǒng)類型時(shí)，需綜合考慮作物種類、田塊大小、地形條件、經(jīng)濟(jì)條件等因素。例如，對(duì)于大面積連片種植的農(nóng)田，可采用中心支軸式或平移式噴灌系統(tǒng)；對(duì)于小地塊或地形復(fù)雜的農(nóng)田，則可選擇移動(dòng)式或卷盤式噴灌機(jī)。

③噴頭與管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

噴頭是噴灌系統(tǒng)的核心部件，其選型直接影響灌溉效果。在選擇噴頭時(shí)，需考慮作物的種類、灌區(qū)的土壤條件、噴頭的組合和運(yùn)行方式等因素。管道系統(tǒng)則包括干管、支管、豎管等部分，需根據(jù)田塊布局和灌溉需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保水流順暢、壓力分布均勻。

（3）施工要點(diǎn)

①材料選購(gòu)與布線

選擇質(zhì)量好、耐用的管道、閥門、噴頭等材料，確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。布線時(shí)，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，保證管道走向合理、接頭密封嚴(yán)密。對(duì)于地埋管道，還需開挖溝槽，確保埋設(shè)深度和坡度符合規(guī)范要求。

②安裝與調(diào)試

安裝過(guò)程中，需按照先干管后支管、先主管后輔管的順序進(jìn)行。安裝噴頭時(shí)，需確保噴頭高度一致、方向正確，以保證噴灑范圍均勻。安裝完成后，需進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和檢查，確保各部件運(yùn)行正常、無(wú)漏水漏氣現(xiàn)象。

（4）后期管理維護(hù)

定期對(duì)噴灌系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，包括清理噴頭堵塞物、檢查管道接頭是否漏水漏氣、更換損壞部件等。對(duì)于地埋管道，還需注意防止機(jī)械損傷和腐蝕。

3、微灌技術(shù)

微灌技術(shù)通過(guò)低壓管道系統(tǒng)，將水及可溶性肥料以較小的流量，均勻、準(zhǔn)確地輸送到作物根部附近的土壤，滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育的需要。

（1） 科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

在規(guī)劃和設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、土壤類型、作物種類及需水量等因素，合理確定灌溉面積、灌溉設(shè)施布局及管道走向。通過(guò)精確計(jì)算，確定每株作物的灌溉水量和灌溉頻次，確保既滿足作物生長(zhǎng)需求，又避免過(guò)量灌溉導(dǎo)致的浪費(fèi)。

（2） 合理配置灌溉設(shè)施

灌溉設(shè)施的配置是微灌技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵。應(yīng)根據(jù)作物類型、生長(zhǎng)期及根系分布特點(diǎn)，選擇合適的灌溉方式和灌溉設(shè)備。例如，對(duì)于根系較淺的蔬菜作物，可采用滴灌方式；而對(duì)于果樹等根系較深的作物，則可能需要結(jié)合微噴霧技術(shù)進(jìn)行灌溉。同時(shí)，應(yīng)選用高質(zhì)量的灌溉管材和灌水器，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，減少漏水和堵塞現(xiàn)象。

（3） 加強(qiáng)管道系統(tǒng)建設(shè)

管道建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)注重提高管道的防滲能力和抗壓能力，減少輸水過(guò)程中的蒸發(fā)和滲漏損失?？刹捎谩叭婀狻鼻阑颉癠”型砼渠等結(jié)構(gòu)形式，增強(qiáng)渠道的防滲效果。同時(shí)，合理設(shè)置管道閥門和放水口，便于管理和維護(hù)。

4、渠道防滲技術(shù)

農(nóng)田渠道防滲技術(shù)的核心在于通過(guò)物理或化學(xué)手段，在渠道內(nèi)壁或底部形成一層或多層防滲層，以阻斷或減少水分在輸水過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)。

（1）防滲技術(shù)種類

①混凝土防滲技術(shù)

混凝土防滲技術(shù)是最常見(jiàn)的農(nóng)田渠道防滲方法之一。該技術(shù)通過(guò)現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土板，對(duì)渠道底部和邊坡進(jìn)行襯砌，形成堅(jiān)固的防滲層?，F(xiàn)澆混凝土防滲層具有整體性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但施工周期較長(zhǎng)；預(yù)制混凝土板則具有施工速度快、質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)，但需解決板間接縫的防滲問(wèn)題。

②石料防滲技術(shù)

石料防滲技術(shù)主要包括干砌石料防滲和漿砌石料防滲兩種形式。干砌石料防滲利用石塊間的自然嵌合作用形成防滲層，施工簡(jiǎn)便但穩(wěn)定性較差；漿砌石料防滲則在石塊間填充水泥砂漿，形成更為緊密的防滲結(jié)構(gòu)。石料防滲技術(shù)具有材料來(lái)源廣泛、成本低廉、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。

③塑料薄膜防滲技術(shù)

塑料薄膜防滲技術(shù)利用聚乙烯或聚氯乙烯等塑料薄膜作為防滲材料，鋪設(shè)在渠道底部和邊坡上。塑料薄膜具有質(zhì)地柔軟、重量輕、易鋪設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，且防滲效果顯著。然而，其缺點(diǎn)在于易老化、易破損且難以修復(fù)，因此在使用過(guò)程中需加強(qiáng)保護(hù)和管理。此外，為了提高防滲效果和使用壽命，還可將塑料薄膜與玻璃纖維布等復(fù)合材料結(jié)合使用。

④瀝青防滲技術(shù)

瀝青防滲技術(shù)是利用瀝青材料良好的粘結(jié)性和防滲性，通過(guò)噴灑或涂刷等方式在渠道內(nèi)壁形成一層防滲層。瀝青防滲層具有耐久性好、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但施工難度較大且成本較高。在實(shí)際應(yīng)用中，還需注意瀝青材料的選用、配比以及施工工藝的控制等因素。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

采用防滲技術(shù)后，農(nóng)田渠道的滲漏量大幅減少，水資源利用效率顯著提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用渠道防滲技術(shù)后，渠系水利用系數(shù)可提高至0.6-0.85，相比傳統(tǒng)土渠灌溉方式節(jié)水效果顯著。防滲技術(shù)的應(yīng)用減少了水在輸送過(guò)程中的損失，使得更多的水資源能夠到達(dá)田間地頭進(jìn)行灌溉。

四、農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造的保障措施

1、加大政策扶持力度

（1）出臺(tái)相關(guān)政策

近年來(lái)，我國(guó)政府多次出臺(tái)相關(guān)政策，均強(qiáng)調(diào)了提高農(nóng)業(yè)和園林灌溉用水效率的重要性，并明確了通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼、技術(shù)支持等手段推動(dòng)節(jié)水灌溉技術(shù)的廣泛應(yīng)用。這些政策為灌溉技術(shù)改造提供了強(qiáng)有力的制度保障，但具體實(shí)施過(guò)程中，仍需進(jìn)一步加大扶持力度，確保政策紅利真正惠及廣大農(nóng)戶。

（2）擴(kuò)大補(bǔ)貼范圍與提高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)灌溉技術(shù)改造項(xiàng)目，政府應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大補(bǔ)貼范圍，將更多符合條件的農(nóng)戶等納入補(bǔ)貼體系。同時(shí)，提高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，確保補(bǔ)貼資金能夠覆蓋灌溉技術(shù)改造的主要成本，減輕農(nóng)戶和園林管理者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

（3）完善技術(shù)服務(wù)與產(chǎn)業(yè)支持

政府應(yīng)加大對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)研發(fā)的投入，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)開展技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)出更加高效、實(shí)用的節(jié)水灌溉設(shè)備和技術(shù)。同時(shí)，建立健全技術(shù)服務(wù)體系，為農(nóng)戶提供全方位的技術(shù)咨詢、培訓(xùn)和指導(dǎo)服務(wù)，幫助他們更好地掌握和應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)。

2、推廣示范與培訓(xùn)

（1）推廣示范

通過(guò)樹立典型、展示成效，激發(fā)農(nóng)民采用新技術(shù)的積極性，通過(guò)集中展示節(jié)水灌溉技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，讓農(nóng)民親眼看到、親身體會(huì)到節(jié)水灌溉的好處。同時(shí)，積極引進(jìn)和試驗(yàn)新的節(jié)水灌溉技術(shù)和設(shè)備，如膜下滴灌、淺埋滴灌等，通過(guò)集成應(yīng)用水肥分控、精準(zhǔn)導(dǎo)航等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水與增效的雙贏。

（2）技術(shù)培訓(xùn)

通過(guò)舉辦節(jié)水灌溉技術(shù)培訓(xùn)班、發(fā)放技術(shù)資料、建立技術(shù)咨詢服務(wù)站等多種方式，為農(nóng)民提供全方位的技術(shù)支持和服務(wù)。這些措施能夠有效提升農(nóng)民的技術(shù)水平和管理能力，為節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3、完善配套設(shè)施建設(shè)

應(yīng)當(dāng)看到，部分老舊灌溉渠系年久失修，滲漏嚴(yán)重，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，灌溉效率低下；傳統(tǒng)泵站設(shè)備陳舊，能耗高，自動(dòng)化程度低，難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效、精準(zhǔn)灌溉的需求。此外，水肥一體化技術(shù)雖已逐步推廣，但覆蓋范圍有限，且在實(shí)際應(yīng)用中仍存在技術(shù)瓶頸和管理難題?；诖耍嚓P(guān)部門要科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)籌布局，根據(jù)區(qū)域水資源狀況、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，科學(xué)規(guī)劃農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)布局，確保項(xiàng)目建設(shè)的合理性和有效性；加大技術(shù)創(chuàng)新，提升效能，積極引進(jìn)和應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝；提升灌溉渠系、泵站和水肥一體化設(shè)施的科技含量和智能化水平，提高灌溉效率和節(jié)水效果。

4、改進(jìn)田間灌溉管理

通過(guò)精準(zhǔn)的水量調(diào)控，既能滿足作物生長(zhǎng)需求，又能避免水資源浪費(fèi)。同時(shí)，加強(qiáng)灌溉設(shè)施的維護(hù)與管理，確保灌溉系統(tǒng)正常運(yùn)行，減少因設(shè)施老化、損壞等原因造成的水資源損失；通過(guò)舉辦節(jié)水灌溉技術(shù)培訓(xùn)班、發(fā)放節(jié)水灌溉宣傳資料等方式，普及節(jié)水灌溉知識(shí)，引導(dǎo)農(nóng)民轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)灌溉觀念，樹立節(jié)水意識(shí)。只有當(dāng)農(nóng)民真正認(rèn)識(shí)到節(jié)水灌溉的重要性，并主動(dòng)參與到節(jié)水灌溉實(shí)踐中來(lái)，農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)改造才能取得實(shí)效。

總言之，農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的改造與升級(jí)，是應(yīng)對(duì)水資源短缺、提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益、促進(jìn)生態(tài)環(huán)境改善的重要舉措。通過(guò)推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)、改進(jìn)田間灌溉管理、結(jié)合農(nóng)業(yè)節(jié)水措施等的實(shí)施，可以顯著提高農(nóng)業(yè)用水效率，減少水資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

（作者單位：274000山東省菏澤市鄆城縣水務(wù)局）