節(jié)水灌溉技術(shù)在水利工程的應(yīng)用

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摘要：本文采用文獻(xiàn)分析法、比較法，分析了我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和選擇原因，分析了噴灌、滴灌、步行灌、薄淺顯曬灌在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用，旨在為我國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用研究提供有效參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉；農(nóng)田；水利工程

0引言

我國(guó)農(nóng)業(yè)大多數(shù)分布在北方，北方近幾年干旱少雨，水資源非常緊張，節(jié)水成為我國(guó)最迫在眉睫的工程之一。而我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)田水利工程主要靠灌溉，如果能節(jié)約我國(guó)農(nóng)田水利工程灌溉用水，節(jié)水效果將非常顯著。在這種背景下本文以農(nóng)田水利為研究對(duì)象，對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)在其中的應(yīng)用展開詳細(xì)探討。

1我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外研究節(jié)水灌溉技術(shù)主要針對(duì)其技術(shù)類型選擇因素以及選擇結(jié)果，比如著名學(xué)者Caswelletal的果農(nóng)灌溉技術(shù)選擇因素研究得出很多影響果農(nóng)選擇的因素，其中最主要的有政府征收果農(nóng)灌溉水資源使用稅，受政府高水價(jià)影響使果農(nóng)意識(shí)到節(jié)水程度越高純利潤(rùn)越高，地下水深和農(nóng)田土地質(zhì)量也影響農(nóng)民灌溉技術(shù)的選擇等。以色列等國(guó)家研究除了以上因素外，發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶選擇灌溉技術(shù)還受農(nóng)田規(guī)模影響。我國(guó)對(duì)節(jié)水灌溉技術(shù)的研究主要是考慮農(nóng)民，比如韓洪云學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論是否選擇節(jié)水灌溉技術(shù)農(nóng)民都會(huì)虧損，故農(nóng)田灌溉行為本身就是影響利潤(rùn)最大化因素之一。李艷等學(xué)者認(rèn)為政府調(diào)整水價(jià)直接影響農(nóng)戶對(duì)灌溉技術(shù)的選擇，韓青等學(xué)者經(jīng)研究表明我國(guó)糧食作物大多選擇傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，經(jīng)濟(jì)作物如蔬菜、鮮花等多采用滴灌、微灌等現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)。改革開放后國(guó)家加大了農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)以及應(yīng)用研究力度，其具體表現(xiàn)是節(jié)水灌溉技術(shù)理論和設(shè)備兩方面。在理論方面研究者研究出農(nóng)田水分轉(zhuǎn)化、水分傳輸、遷移規(guī)律動(dòng)態(tài)模擬等，在設(shè)備方面研究出滴灌設(shè)備、微型噴灌設(shè)備以及防滲材料等。

2節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和選擇原因

2.1節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)節(jié)水灌溉技術(shù)的名稱可知其最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約用水，提高農(nóng)田水利工程資源利用率。傳統(tǒng)灌溉技術(shù)大多是挖溝成渠，這種灌溉技術(shù)不僅浪費(fèi)大量人力還降低水資源利用率，且容易發(fā)生滲漏故障而淹死附近農(nóng)田作物，浪費(fèi)大量水資源，使大量人力勞作付之東流。為提高水資源利用率，現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)被提出，其具有提高水資源利用率、降低農(nóng)業(yè)勞力、財(cái)力成本、灌溉效率高等多種優(yōu)點(diǎn)，可解決傳統(tǒng)灌溉技術(shù)存在的不足。比如：渠道防滲可以預(yù)防滲漏問(wèn)題，水管管道輸水可以防止水資源蒸發(fā)進(jìn)而提高灌溉過(guò)程中水資源的利用率。

2.2我國(guó)選擇節(jié)水灌溉技術(shù)的原因

我國(guó)農(nóng)田水利工程選擇節(jié)水灌溉的原因主要有三個(gè)，一是受經(jīng)濟(jì)變量影響，農(nóng)田水利工程中應(yīng)用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)的根本原因是科技高速發(fā)展下農(nóng)業(yè)的內(nèi)部選擇，農(nóng)戶在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)變量的誘導(dǎo)下偏愛既經(jīng)濟(jì)有省力的節(jié)水灌溉技術(shù)。二是受稀缺資源影響，任何技術(shù)的發(fā)展目的都是為了減少稀缺資源的使用量和利用效率，增加富裕資源的使用量，同樣農(nóng)業(yè)也是如此。因水資源是我國(guó)比較稀缺的資源，國(guó)家用水非常緊張，為緩和用水矛盾，國(guó)家在各行業(yè)大力倡導(dǎo)節(jié)約用水，農(nóng)田水利工程的灌溉技術(shù)也不例外。為誘導(dǎo)農(nóng)民選擇現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)，提高水資源利用率，國(guó)家會(huì)相應(yīng)抬高水價(jià)或者征收其水資源使用稅等。第三是受農(nóng)田規(guī)模、國(guó)家政策、農(nóng)田土地質(zhì)量等因素影響，不同的農(nóng)田規(guī)模適用不同的節(jié)水灌溉技術(shù)，比如：山東多丘陵，農(nóng)田水利工程多選用水庫(kù)噴灌，對(duì)于小微型農(nóng)田大多選用傳統(tǒng)灌溉技術(shù)。河南和新疆多平原，農(nóng)田規(guī)模比較大，尤其是新疆農(nóng)田規(guī)模相對(duì)比較大，灌溉技術(shù)多選用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)，如管道漏灌、滴灌等。國(guó)家政策是指國(guó)家為掌控灌溉技術(shù)選擇，制定一系列政策誘導(dǎo)農(nóng)民。比如：抬高農(nóng)業(yè)灌溉用水單價(jià)和征收農(nóng)業(yè)用水使用稅等，農(nóng)戶為將利潤(rùn)最大化會(huì)自主選擇節(jié)水灌溉技術(shù).

3節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

3.1噴灌

3.1.1噴灌流程以及現(xiàn)狀

噴灌技術(shù)是指利用潛水泵或者是自然水位高度落差形成壓力，壓力將水井、水庫(kù)等表面水資源通過(guò)塑料、纖維等管道輸送到農(nóng)田，再由噴頭噴出。十幾年前我國(guó)噴頭大多是塑料管，水泵將水?dāng)D壓進(jìn)管道后由農(nóng)民拉扯管頭進(jìn)行人工灌溉，這種灌溉方式的缺點(diǎn)是浪費(fèi)人力，容易發(fā)生泄漏，灌溉不均勻，需要水管數(shù)量比較多，水資源利用率不高。截止到2018年為止，這種灌溉方式幾乎被淘汰，現(xiàn)在噴灌的噴頭大多是高壓水槍，將水槍架設(shè)完后只需遠(yuǎn)程遙控即可。高壓水槍噴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約水管使用量、節(jié)省勞力、灌溉均勻、提高水資源利用率、避免泄露故障發(fā)生。尤其是近幾年國(guó)家在農(nóng)田水利工程附近加建小微型電源，農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用更加方便。

3.1.2噴灌類型

噴灌是我國(guó)最常見的節(jié)水灌溉技術(shù)，其發(fā)展最快，在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用最廣。隨著噴灌技術(shù)的高速發(fā)展，噴灌類型不再單一。目前我國(guó)常見的噴灌類型有六種，第一種是固定管道式噴灌，這種技術(shù)主要是將用于灌溉的干支管道鋪設(shè)在凍土層中，農(nóng)田需要灌溉時(shí)只需打開開關(guān)即可，不需要也只需關(guān)掉開關(guān)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省勞力且可靠性高，設(shè)備受凍土層保護(hù)使用壽命長(zhǎng)。其缺點(diǎn)是投資成本高，據(jù)2018年相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)一套固定管式噴灌設(shè)備每公頃大概要投資15000元左右，高昂的甚至達(dá)到23000左右。第二種是半移動(dòng)式管道噴灌，它與第一種的不同是主干管固定，支管可移動(dòng)，如此可節(jié)省成本。第三種是中心支軸式噴灌機(jī)，該種在北方農(nóng)田水利工程中應(yīng)用比較常見，主要是將噴槍架設(shè)在2-3米高的支架上，將潛水泵下放進(jìn)水源處，利用行走的噴槍進(jìn)行澆灌。其優(yōu)點(diǎn)是灌溉質(zhì)量好、自動(dòng)化程度高，缺點(diǎn)是容易漏灌。第四種是滾移式噴灌機(jī)，第五種是大型平移噴灌機(jī)，第六種是紋盤式噴灌機(jī)。

3.2滴灌

滴灌最大的優(yōu)點(diǎn)是水資源利用率高，最節(jié)約農(nóng)田灌溉用水，但它的缺點(diǎn)是成本高昂，是目前我國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)中最高昂的節(jié)水灌溉技術(shù)，僅適用于具有高附加價(jià)值的農(nóng)田經(jīng)濟(jì)作物。為節(jié)約用水國(guó)家大力研究滴灌技術(shù)，試圖將其成本降低到可接受程度，到今年為止該技術(shù)研究得到明顯進(jìn)步，具體表現(xiàn)在成本不再過(guò)分高昂，我國(guó)農(nóng)田水利工程開始廣泛應(yīng)用。比如：常見的大棚蔬菜滴灌、果樹滴灌、鮮花滴灌等。滴灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是減少不必要土壤表面水資源蒸發(fā)，提高水資源利用率。濕度低的北方農(nóng)田使用滴灌技術(shù)后可提高農(nóng)作物根系通透性，可將養(yǎng)分同時(shí)注入為農(nóng)作物提供充足的水分、養(yǎng)分。滴灌可根據(jù)農(nóng)作物實(shí)際需要控制水分，減少農(nóng)作物病害和農(nóng)藥使用量，提高農(nóng)田作物產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而提高農(nóng)田作物經(jīng)濟(jì)效益。此外，滴灌還具有適用范圍廣、節(jié)約勞力、增產(chǎn)增收的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是造價(jià)成本高、故障率高，由于滴灌出水量比較小容易積累鹽分影響灌溉質(zhì)量。

3.3行走式灌溉

行走式灌溉技術(shù)是指利用農(nóng)村現(xiàn)有的拖拉機(jī)、四輪車等運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行灌溉，它主要有三種灌溉方式，一種是農(nóng)田種子保墑灌溉，一種是抗干旱保苗灌溉，最后一種是根際注灌。這種灌溉的優(yōu)點(diǎn)是投資成本低，適用范圍廣且比較靈動(dòng)，可以根據(jù)需要到處流動(dòng)，也可集中水源進(jìn)行注灌。此外它屬于綠色環(huán)保灌溉，可保護(hù)水源。其缺點(diǎn)是灌溉流程比較復(fù)雜，只適合小型農(nóng)田水利工程，在需要大量水源灌溉的大型農(nóng)田這種灌溉過(guò)于杯水車薪。種子保墑灌溉的流程是開溝、施肥、播種、施水、覆溝、踩均等，該技術(shù)僅適用與干旱、半干旱地區(qū)，不適用與濕潤(rùn)和半濕潤(rùn)地區(qū)?？购当Ｃ绻喔仁侵咐棉r(nóng)機(jī)改裝成保苗灌水機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是可直接從水源處取水，不受距離限制?？芍苯舆M(jìn)農(nóng)田中進(jìn)行灌溉，不占用農(nóng)田土地資源。

3.4薄、淺、濕、曬灌溉技術(shù)

3.4.1應(yīng)用流程

薄、淺、濕、曬灌溉技術(shù)是指薄水時(shí)插秧，淺水時(shí)返青，農(nóng)作物分孽前期進(jìn)行濕潤(rùn)管理，農(nóng)作物分孽后期進(jìn)行曬田管理，拔節(jié)孕穗、抽穗楊花、成熟期進(jìn)行灌注管理。這種灌溉技術(shù)主要適用于水稻，在我國(guó)南方比較常見，種植小麥、大豆、玉米、棉花的北方很少見。其優(yōu)點(diǎn)主要包括可以增加農(nóng)田農(nóng)作物收成，優(yōu)化農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量，提高水資源利用率節(jié)約水源，增強(qiáng)農(nóng)田農(nóng)作物生理活動(dòng)能力，比較具有針對(duì)性可促進(jìn)農(nóng)田農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)等。其缺點(diǎn)是工序復(fù)雜，對(duì)農(nóng)田水利工程管理人員的技術(shù)要求比較高，適用范圍比較窄。

3.4.2注意事項(xiàng)

采用這種技術(shù)進(jìn)行灌溉時(shí)有三個(gè)注意事項(xiàng)，一是水稻返青時(shí)期灌溉淺水應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，一般在30-40毫升。二是水稻分孽后期曬田時(shí)間、程序應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，曬田時(shí)間最好在分孽末期到幼穗分化期間，粘性農(nóng)田、低洼冷浸農(nóng)田等要重曬，曬田時(shí)間一般控制在5-10天。高抗農(nóng)田、沙土質(zhì)農(nóng)田曬田時(shí)間相對(duì)減少2-3天，但是若遇到干旱時(shí)期應(yīng)取消曬田程序。三是夏天溫度過(guò)高容易曬死農(nóng)作物，冬天干寒露風(fēng)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，為了解決這些難題一般與噴灌結(jié)合加深灌溉水層，保護(hù)農(nóng)田農(nóng)作物。

4結(jié)束語(yǔ)

節(jié)水灌溉技術(shù)可提高水資源利用率，增產(chǎn)增值，在農(nóng)田水利工程中應(yīng)用特別廣泛。我國(guó)應(yīng)用在農(nóng)田水利工程中常見的節(jié)水灌溉技術(shù)主要有噴灌，滴灌，行走式灌溉，薄、淺、濕、曬灌溉等，其中噴灌主要適用于北方農(nóng)田水利工程，滴灌適用于大棚農(nóng)作物等經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高的農(nóng)田，行走式灌溉主要是播種和保苗，薄、淺、濕、曬灌溉在南方比較常見，主要適用于稻田水利工程。

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作者：劉清杰 單位：山東省濱州市博興縣純化鎮(zhèn)水利水產(chǎn)技術(shù)服務(wù)站