農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

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摘要：文章結(jié)合聊城市位山灌區(qū)管理處的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從渠道防滲技術(shù)、低壓管道輸水灌溉技術(shù)、噴灌技術(shù)、滴灌技術(shù)、膜上灌技術(shù)等方面入手，闡述農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)的具體應(yīng)用，對農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行探究，提升農(nóng)田灌溉的高效性，緩解用水緊張的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利工程；高效節(jié)水灌溉技術(shù)；滴灌；膜上灌

農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要充足水資源給予支持?，F(xiàn)階段，我國范圍內(nèi)水資源處于相對匱乏的狀態(tài)，水資源緊張問題較為明顯。在這樣的背景下，為了確?？蔀檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水資源，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源消耗量，須將高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田水利工程中，減少在周邊環(huán)境中的引水量，保證農(nóng)業(yè)供水的高效性與充足性。1節(jié)水灌溉項(xiàng)目的背景與實(shí)踐情況簡述山東省聊城市位山灌區(qū)位于魯西北黃泛平原，受黃河水資源緊張的影響，該灌區(qū)積極展開了節(jié)水灌溉項(xiàng)目。為了解決供水問題，保證農(nóng)村地區(qū)的糧食生產(chǎn)、區(qū)域內(nèi)居民的日常生活，在灌區(qū)內(nèi)的農(nóng)田水利工程中引入高效節(jié)水灌溉技術(shù)。實(shí)踐中，針對灌區(qū)內(nèi)的骨干渠道展開防滲處理，依托滴灌、噴灌等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)內(nèi)的灌溉。依托多種節(jié)水灌溉操作，該灌區(qū)的年引水量、年引沙量均呈現(xiàn)大幅下降的趨勢，渠系水利用系數(shù)達(dá)到0.54，增加了8.3萬hm2耕地的澆灌，推動了灌區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

2農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)的具體應(yīng)用分析

2.1渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用

在減少水資源消耗量的過程中，可從降低使用量、減少傳輸消耗兩方面入手。其中，渠道防滲是降低水資源傳輸消耗中一種較為有效的手段，可強(qiáng)化渠道的輸水效率。依托渠道將水資源運(yùn)輸至農(nóng)田灌溉區(qū)是我國農(nóng)田灌溉的主要輸水手段，此過程會在渠道底部、邊坡土壤孔隙滲漏大量的水，損失水量一般占輸水量的50%~60%，最高可達(dá)70%。因此，引入渠道防滲技術(shù)非常必要。在渠道防滲處理中，核心目標(biāo)在于避免水資源在渠道中出現(xiàn)下滲問題，促使水資源可“足額、足量”傳遞至農(nóng)田灌溉區(qū)域內(nèi)。渠道防滲處理需要著重落實(shí)以下幾點(diǎn)：依托水力計算完成對防滲渠道斷面尺寸的設(shè)定，若流量達(dá)到1m3/s，應(yīng)使用弧形坡腳或弧形底梯形斷面；若流量未達(dá)到1m3/s，可應(yīng)用U形斷面。大型灌區(qū)，渠道防滲率不得小于40%；中型灌區(qū)，渠道防滲率不得小于50%；小型灌區(qū)，渠道防滲率不得小于70%；井灌區(qū)固定渠道，須全部實(shí)施防滲處理。在位山灌區(qū)的實(shí)踐中，在渠道中引入預(yù)制混凝土板，在下層敷設(shè)復(fù)合土工膜；在渠道底部加設(shè)塑料薄膜，將斷面設(shè)置為梯形，以完成對渠道的防滲處理。預(yù)制混凝土板的防滲效果明顯，使用年限更長、強(qiáng)度更高，可在降低渠道斷面實(shí)際面積的同時，達(dá)到增強(qiáng)渠道輸水能力的效果。在此基礎(chǔ)上，配合復(fù)合土工膜的應(yīng)用，減少了90%~95%的滲漏損失，達(dá)到了較為理想的渠道防滲、灌區(qū)節(jié)水效果。

2.2低壓管道輸水灌溉技術(shù)的應(yīng)用

通過應(yīng)用低壓管道輸水灌溉技術(shù)，能夠在較低壓力的支持下將水資源直接傳遞至需要灌溉的農(nóng)田區(qū)域，達(dá)到提升水資源使用效率效果的目標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用中，需要構(gòu)建低壓環(huán)境及用于水運(yùn)輸?shù)墓艿?，該管道可以置入地下，此時，水資源的蒸發(fā)量、流失率均呈現(xiàn)降低趨勢，可實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約與高效節(jié)水灌溉。

2.3噴灌技術(shù)的應(yīng)用

噴灌技術(shù)的應(yīng)用中需要壓力水（水泵加壓或自然落差形成），在壓力管道的支持下，壓力水被運(yùn)輸至農(nóng)田灌溉區(qū)，依托噴頭噴射至空中，以小水滴的形式落入農(nóng)田土壤內(nèi)，以此為農(nóng)作物生長提供足量水分。相比傳統(tǒng)的灌溉模式，在大田作物種植中引入噴灌技術(shù)，一般可以節(jié)約30%~40%的水資源，且能夠同時獲取10%~30%的作物增產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)農(nóng)田灌溉逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘霗C(jī)械化、機(jī)械化、自動化，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化建設(shè)提供支持。在位山灌區(qū)的實(shí)踐中，針對不同的農(nóng)作物栽植區(qū)域引入了差異性的噴灌設(shè)備。例如，在小麥栽植區(qū)，使用了高5m、長60m大田指針式噴灌機(jī)，在麥田里旋轉(zhuǎn)噴水，一次可澆灌1200畝地；在玉米栽植區(qū)，使用大田卷盤式噴灌機(jī)，與傳統(tǒng)的人工大水漫灌相比，灌溉效率提高了十幾倍，用水量只有以往的2/3；在蔬菜栽植區(qū)，使用移動式噴灌車，實(shí)現(xiàn)出水量低于2.51m3/h的微噴灌，該噴灌車的節(jié)水量達(dá)到40%以上，水利用率可達(dá)到90%以上。

2.4滴灌技術(shù)的應(yīng)用

滴灌技術(shù)的應(yīng)用中需要具有一定壓力水的支持，經(jīng)過過濾處理后，依托管網(wǎng)、出水管道的分配、運(yùn)輸，在滴頭的作用下以水滴的形式均勻、緩慢滲入農(nóng)作物根系附近的土壤中，以此為農(nóng)作物生長提供足量水分。目前的滴灌系統(tǒng)一般包含三個主要結(jié)構(gòu)，即首部樞紐、管路及滴灌帶。首部樞紐由主要由水泵、過濾裝置、施肥裝置、控制與測量裝置組成，承擔(dān)在水源中提取水分、加壓、加入肥料、在過濾后按時足量傳遞至管路中的任務(wù)；管路主要由干管、支管、毛管、壓力表及流量調(diào)節(jié)器等調(diào)節(jié)設(shè)備構(gòu)成，承擔(dān)將加壓水均勻分配至地灌帶的任務(wù)；滴灌帶主要承擔(dān)將水流轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)滴的形式，并滴入制定區(qū)域的任務(wù)[1]。依托滴灌技術(shù)，灌溉時存在于農(nóng)作物葉面等有效濕潤面積外區(qū)域的水資源更少，因此，蒸發(fā)的水量大幅度降低，減少了產(chǎn)生土壤深層滲漏、地表徑流問題的發(fā)生概率。相比傳統(tǒng)的灌溉模式，滴灌可以節(jié)約35%~75%的水資源，在滿足農(nóng)作物生長需水量的同時，灌溉耗水量明顯下降，可緩解水資源浪費(fèi)問題，灌區(qū)的節(jié)水灌溉效果更好。2.5膜上灌技術(shù)的應(yīng)用膜上灌技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)為灌區(qū)內(nèi)使用地膜覆蓋栽培模式，在實(shí)際應(yīng)用中，將原先設(shè)置于地膜附近的灌水轉(zhuǎn)變?yōu)槟ど狭魉哪Ｊ?，沿放苗孔、專門打在膜上的滲水孔或膜縫滲下，浸潤土壤的方法滿足作物需水。可滿足農(nóng)作物生長過程中的需水要求，達(dá)到較好的節(jié)水效果。當(dāng)灌區(qū)內(nèi)的農(nóng)作物為地膜栽培條件下的棉花、玉米、花生、豆類、瓜類、糧棉套種（小麥+棉花）、糧油套種（小麥+花生）等，即可應(yīng)用膜上灌技術(shù)[2]。相比以往地膜覆蓋栽培中的溝灌水模式，膜上灌技術(shù)的節(jié)水效果更強(qiáng)、水資源利用率更高。實(shí)踐結(jié)果表明，膜上灌比溝灌節(jié)水25%~30%，水資源的利用率能夠增長至80%以上；若在水資源相對匱乏的灌區(qū)引入膜上灌技術(shù)，節(jié)水率可以提升至40%~50%；若將膜上灌技術(shù)與管道輸水灌溉結(jié)合使用，水資源的綜合利用率最高可達(dá)到90%。

3農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢探究

第一，農(nóng)業(yè)田間灌溉工程配套建設(shè)。在輸配水過程中，渠道防滲及管道輸水是主要節(jié)水策略，應(yīng)在保留、維護(hù)現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合灌區(qū)實(shí)際選定更為合理的輸配水節(jié)水策略，結(jié)合農(nóng)田節(jié)水工程的展開，促使農(nóng)業(yè)田間灌溉工程配套設(shè)施的建設(shè)升級，徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的、落后的灌溉模式。應(yīng)發(fā)揮灌區(qū)內(nèi)已建骨干工程（如聊城位山灌區(qū)內(nèi)的“堂邑葫蘆小鎮(zhèn)三區(qū)聯(lián)建”項(xiàng)目）的作用，進(jìn)一步提升區(qū)域內(nèi)水資源的利用率，在保證農(nóng)田產(chǎn)量與農(nóng)作物質(zhì)量的基礎(chǔ)上，可降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源消耗量，推動灌區(qū)內(nèi)節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展。第二，農(nóng)業(yè)灌溉中的信息化管理。積極展開信息化建設(shè)，引入現(xiàn)代化、信息化、信息化技術(shù)，提升灌溉管理系統(tǒng)反應(yīng)迅速性與靈活性。在實(shí)際應(yīng)用中，可納入輸配水自動量測與監(jiān)控技術(shù)及其設(shè)備，確保迅速、全面、真實(shí)掌握灌區(qū)內(nèi)的水資源情況，包括河流與渠道水位、流量、水泵運(yùn)行現(xiàn)狀信息等，依托無線網(wǎng)將采集的信息傳遞至計算機(jī)系統(tǒng)展開，統(tǒng)一分析處理，為配水工作的科學(xué)化展開提供決策支持。應(yīng)積極使用土壤墑情自動檢測技術(shù)及其設(shè)備，形成更為科學(xué)合理的農(nóng)田灌溉規(guī)劃，以達(dá)到適時、適量的精細(xì)化灌溉的效果。第三，工程措施與農(nóng)業(yè)措施的綜合性應(yīng)用。持續(xù)發(fā)展、應(yīng)用農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合技術(shù)，提升節(jié)水灌溉的質(zhì)量與效率。此時，需要對不同農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的組合配套使用展開探究與實(shí)踐，結(jié)合灌區(qū)的現(xiàn)實(shí)情況，形成更具針對性、特色性的高效節(jié)水灌溉綜合技術(shù)。第四，節(jié)水管理技術(shù)的升級。在灌區(qū)內(nèi)搭建統(tǒng)一的水資源管理制度，逐步推行“總量控制、定額管理、配水到戶、公眾參與”的節(jié)水管理機(jī)制，強(qiáng)化對先進(jìn)節(jié)水管理措施的推廣與落實(shí)。農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，主要可分為三部分。第一，向智能化方向發(fā)展。從目前情況看，傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)具有較強(qiáng)的落后性、限制性，已無法滿足現(xiàn)代化農(nóng)田灌溉需要，未來節(jié)水技術(shù)需要不斷向智能化方向逐步推進(jìn)。通過構(gòu)建智能系統(tǒng)，對農(nóng)作物生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行全面了解，依靠大數(shù)據(jù)對作物的生長情況、影響因素等進(jìn)行分析和統(tǒng)計，其中包括溫度、濕度、水分和土質(zhì)等，將相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集、整理和分析，再儲存到智能系統(tǒng)中，可達(dá)到節(jié)水灌溉的目的。第二，向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。通過利用計算機(jī)信息技術(shù)，對節(jié)水管理系統(tǒng)及控制軟件進(jìn)行優(yōu)化升級，加強(qiáng)對節(jié)水設(shè)備的控制性能。為了避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤、系統(tǒng)問題等，需要設(shè)置專業(yè)人員對計算機(jī)系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)運(yùn)行步驟等進(jìn)行完善、優(yōu)化，有利于推進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展進(jìn)程。第三，向自動化方向發(fā)展。通過在灌溉控制系統(tǒng)中安裝中央處理控制器，可有效實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動上傳，對灌溉頻率、時間等進(jìn)行自動控制，保障節(jié)水灌溉技術(shù)具有合理性、科學(xué)性和實(shí)效性。

4結(jié)語

綜上所述，為了確?？蔀檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水資源，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源消耗量，須將高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田水利工程中。在位山灌區(qū)的實(shí)踐中，通過應(yīng)用渠道防滲技術(shù)、低壓管道輸水灌溉技術(shù)、噴灌技術(shù)、滴灌技術(shù)、膜上灌技術(shù)，結(jié)合對灌區(qū)現(xiàn)有建筑物的持續(xù)性維修配套和改造，提升了水資源的節(jié)約效果及利用率，推動了灌區(qū)農(nóng)業(yè)及水利事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]文云霞.芻議農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展思路與應(yīng)用策略[J].農(nóng)家參謀，2020（20）：117，145.

[2]王苗，吳玉秀，張曉煒.高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（18）：39-40.

作者：谷加平 單位：聊城市水利工程總公司