農田水利節水灌溉技術改造與實踐

郝 林

（天津市北辰區農村水利技術推廣站 天津市 300400）

我國是一個農業大國，又是一個水資源不足、時空分布極不均衡，旱澇災害頻繁的國家。根據我國水利部近10年來水資源公報統計，我國年均水資源總量為27 783 億m3，居世界第六位；但人均水量僅為世界人均水量的1/4，單位耕地平均水量約為世界平均水量的3/4，均低于世界平均水平。所以，在農田水利實踐中，我們要積極地利用各種節水灌溉技術，最大程度節約水資源，合理灌溉，爭取獲得最大的經濟效益和環境、社會效益。下面結合實例，主要研究農田水利節水灌溉技術的改造與實踐問題。

1 案例基本情況介紹

現以某市為例，分析農田水利節水灌溉技術改造與實踐問題。該市位于我國西北部干旱地區，屬于大型高揚程灌區。建成以來，為當地經濟發展做出了重大的貢獻。但隨著經濟的不斷發展，對水資源的需求量越來越大，原有的灌溉系統無法滿足實際需要。所以，我們需要積極地改進當地灌溉技術，有效提高該地區灌溉水的利用率。

2 該地區原有灌溉技術分析

該灌區采用的是傳統的灌溉技術，渠道大多為土質渠道，灌溉水通過灌溉系統的輸送和分配，最終到達田間，為各種作物提供生長所需的水分。在整個灌溉的過程中，大體分為三個階段：

（1）第一個階段：輸水和配水。這一階段，通過各級渠道，實現輸水和配水。通常情況下，整個過程中大概會有一半的水量會因為渠道的滲漏而損失掉。

（2）第二個階段：田間灌水。這一階段，灌溉水進入田間之后，一部分損失是由于深層滲漏導致的，另一部分損失則是因為土壤的蒸發，或者是因為田間的廢泄。

第一、二階段會對灌溉水的有效利用率產生十分直接的影響。

（3）第三個階段：作物消耗水。作物從土壤層中吸收生長所需要的水分，并最終形成作物產量和干物質的過程也會消耗大量的水。這一階段，水量損失會對水的生產率造成影響。

3 對該灌區現有灌溉系統的分析

由上文可知，該灌區的渠道大多為土質，所以，在輸水的過程中，會出現十分嚴重的滲漏現象，造成較嚴重的水分損失。而且，據了解，該灌區主要采用的是地面灌溉的方法，只有少量糧食作物和經濟作物采用的是溝灌和畦灌方式。但是，地面灌溉方式占用的面積較大，且容易造成較嚴重的水資源損失。所以，通過分析我們認為，對該灌區灌溉技術改進的主要措施是對地面灌溉方法進行改進。另外，該灌區的節水灌溉系統在處理泥沙量較大的水源時，采用的是先經過水池的沉淀，然后進行過濾后再進行利用的方式。這種方式需要花費較多的時間，且過濾時不僅要過濾泥沙，還需要去除各種有機雜質。因為實際操作不容易控制，所以經常會出現過濾的效果不佳，導致各種故障的出現，影響最終的灌溉效果。

4 對該灌區灌溉系統的改進措施

4.1 相關技術分析

（1）微灌技術。根據該灌區的實際情況，我們決定采用微灌技術。微灌技術是一種利用毛細管作用，局部灌溉作物根系的灌溉方式。根據流出方式的不同，微灌技術可分為滴灌法、微噴灌法和涌泉灌法等多種類型。微灌技術具有十分明顯的優點，可以保證灌溉水損失小于10%，主要應用于果樹、蔬菜、花卉、棉花等寬行距的經濟作物。微灌具有顯著的增產、省水效益，一般比地面灌溉省水1/3～1/2，比噴灌省水15%～25%。微灌有很強的適應性，不論何種作物和土壤都可微灌。特別是地形條件比較復雜的地區都可以采用。根據我國的實踐經驗，微灌主要是適用于果園、蔬菜、花卉、大棚作物等經濟價值高的作物；適用于干旱缺水但有一定水源條件的地區； 沒有地面灌溉條件或很難實現地面灌溉的地區。結合該灌區的實際環境條件，微灌技術十分適合應用于該灌區。

（2）滲灌技術。滲灌技術是利用埋于地表下開有小孔的多孔管或微孔管道，使灌溉均勻而緩慢地滲入作物根區地下土壤，借助毛管力作用濕潤土壤的一種方法。滲灌技術的灌水質量較好，水分的蒸發較小，且占用的耕地面積較少，便于機械操作，節水、節能、便于中耕；并且不會破壞土壤的結構；利于防止雜草和各種病蟲害的發生。滲灌管埋設示意圖如圖1。

圖1 灌管埋設示意圖

滲灌技術優點：①可以使土壤保持良好的疏松狀態和結構，不會導致土壤表面出現板結，從而為各種作物的生長提供良好的土壤、水分狀況；②可以保證地表土壤的濕度較低，減少地面蒸發；③滲灌技術的管道是埋于地下的，不會占用地表面積，便于日常交通和作業。另外，還可以同時進行灌水和其他農事活動；④可有效減少灌水量，且工作效率較高；⑤能有效減少雜草的生長，并減少病蟲害的出現；⑥滲灌系統的流量較小，所需要的壓力也較低，所以可以減少動力消耗，有效節約能源。

（3）噴灌技術。噴灌技術是利用各種專用的設備，通過一定的壓力，將水輸送、分配到田間，再利用噴頭噴射到空中，形成細小的雨滴，象天然降雨一樣降落到地面，最終均勻地撒在灌溉面積上，借毛細管力和重力作用滲入土壤灌溉作物，以滿足作物生長的需要。壓力水的形成，可以用水泵從水源取水加壓或利用地形落差，形成自壓水頭。噴灌系統一般由水源、動力、水泵、管道、噴頭及田間工程系統等部分組成。

4.2 系統設計

改進后的灌溉系統示意圖如圖2 所示，總體來看，該灌溉系統由三部分組成：

（1）取水裝置。包括水泵和逆止閥。

（2）水處理裝置。包括初級處理裝置和次級過濾裝置。其中，初級處理裝置用于分離沙石，采用的是離心式的砂石分離器，其進水口通過逆止閥與水泵相連；次級過濾裝置則用來去除各種有機雜質，采用的是砂石過濾器，出水口通過主水管與微灌裝置相連。另外，砂石分離器的出水口和砂石過濾器的進水口通過設置的灌溉總閥相連。

（3）微灌裝置。改進后的灌溉系統還包括設置在調壓開關進水側的進水管和設置在調壓開關出水側的出肥管，以及設置在主水管上的調壓開關。其中，進水管與儲肥罐的底部相連，出肥管與儲肥罐的一側相連。砂石過濾器由兩個或者兩個以上并聯的過濾罐組成；過濾罐的上部進水，下部出水，內部設置有砂床濾芯。微灌裝置包括滲灌和滴灌以及噴灌裝置，其中，滴灌裝置中包括了滴水管，滴水管連接在支水管上； 噴灌裝置包括連接在支水管上的毛水管。滲水管和滴水管以及毛水管分別單獨連接在支水管上。圖2 所示的連接中，一共有3 個支水管，每個支水管均與滲水管和滴水管以及毛水管單獨相連，實現最終的灌溉。

圖2 改進后的灌溉系統示意圖

5 改進后的灌溉系統的具體實施過程

改進后的灌溉系統在實際使用過程中，要先將水泵的吸水口放入到水源中，啟動水泵，將水源中的水通過逆止閥送入到離心式的砂石分離器中。然后對泥土和砂石等進行分離之后，通過灌溉總閥進入到砂石過濾器中，去除各種有機雜質和剩余的泥沙之后，從主水管進入灌溉裝置之中。對不同支水管水流的控制是通過控制電磁閥來實現的，通過主水管上的流量計可以檢測、控制總流量。支水管末端的水壓表可以檢測末端的實際水壓，從而保證整個灌溉裝置中各管道具有足夠的水量；同時，系統中的施肥裝置還可以在灌溉水中添加農藥和化肥，并通過調壓開關的調控，從出肥管進行加肥。

6 改進評價及總結

改進后的節水灌溉系統，首先利用初級處理裝置，對砂石進行初級分離，然后利用次級過濾裝置，對泥沙進行進一步的過濾，去除其中的各種有機雜質。經過兩級過濾處理，保證了最終的微灌裝置灌溉較均勻，且使用壽命較長，非常適合該灌區水中泥沙量較大，有機雜質較多的特點。同時，系統中還設計有施肥裝置，可以在灌溉的同時施用各種作物所需的化肥農藥。各種微灌裝置的應用，也可以很好地適應該灌區的實際環境特點和不同的需要，保證為各類作物的生長提供水分。總體來講，改進后的灌溉系統設計科學、合理，操作簡單，使用壽命長，且成本較低，十分符合該灌區的實際特點和灌溉需求。

總而言之，在我國水資源極度匱乏的今天，處理好龐大的農業用水問題是極其迫切的。所以，在農田水利灌溉中，我們要積極地利用各種節水灌溉技術，并注意按照實際情況予以合理的改進。我們通過對該灌區的灌溉系統進行改進，有效改變了該灌區采用地面灌溉方式為主造成大量水分損失的現象，有效提高了該地區的灌溉效果。

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