節水灌溉技術在農田水利工程中的應用

◎ 皇甫潤金 山西省忻州市水利勘測設計院

據官方數據顯示，我國擁有的淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源總量的百分之六。但我國人口眾多，人均水資源量僅有2300立方米，是世界人均水資源量的四分之一，排在世界排名的倒數，是世界人均水資源最貧乏的國家之一。因此，如何節約水資源、保護水資源，就成了我國現下急需解決的問題。而我國水資源使用量的70%都消耗自農田生產，所以，如何在保證滿足我國農田生產用水的前提下使農田水利工程中的用水量達到最小，使農田水利工程中水資源利用率得到提高是意見亟待解決的問題。

1.節水灌溉技術方式

（1）渠道防滲技術。我們可將渠道防滲技術大致分為兩類。其一是利用化學法和物理機械法去改變原渠床的土壤滲透性能，以達到渠床的不透水性；其二是利用塑料薄膜、瀝青、混凝土、水泥土等不同的材料對渠道進行修砌。渠道防滲技術有四個特點。首先，采用渠道防滲技術可以有效減少渠道輸水的滲透損失；其次，渠道防滲技術可以降低地下水水位，有效防止了土壤的次生鹽堿化；再次，采用渠道防滲技術可以加快輸水速度，提高渠道的疏水能力；當然，渠道防滲技術也可使工程費用及后續維修管理費用降到最低。

（2）噴灌技術。將由自然落差形成或通過水泵加壓形成的有壓水利用壓力管道送到田間，再由壓力噴頭使有壓水噴射到空中，形成小水滴狀的灌溉用水的方式被稱作為噴灌技術。節約用水量和通過機械化方式灌水，減少了人工費用是采用噴灌技術的特點。

（3）微噴灌技術。利用低壓管道和管道尾部的特制灌水器將作物生長所需的水和養分以適中的流量準確地、直接地輸送到作物根部的附近區域（土壤表層或土壤內層中），使作物能夠得到有效的灌溉的方式被稱作為微噴灌技術。這種技術的特點是它的灌水流量較小，用水壓力小，且灌溉精準度高，可以直接把水輸送到作物根部，防止了不必要的水資源浪費的情況出現。

（4）滴灌技術。滴灌技術是通過滴灌帶、管網、滴頭等工具，以水滴的形式慢慢將過濾后的壓力水滲透到作物根部的附近區域，進而達到灌溉目的的灌溉技術。這種技術省時省力還省水，并且還可以提高作物產量，但此種方式成本過高，因此普及率降低。

2.節水灌溉技術在農田水利應用中存在的問題

（1）灌溉區域調度不合理。現階段，我國大部分節水灌溉用水都是由水庫供應的，哪片區域需要灌溉用水都會進行由水庫到灌溉區的運輸。在此過程中，很容易造成水資源的浪費。并且，我國的水資源調度過程繁瑣，無法及時解決灌溉區缺水的問題，這也嚴重的影響了節水灌溉技術的運用。因此，只有對灌溉區域與水庫之間進行科學合理的調度，才能使節水灌溉技術能有有效地發揮出它的作用。

（2）灌溉量和灌溉時間不合理。傳統模式下的節水灌溉技術只是簡單地將灌溉及時運用于農業生產中去，并沒有對節水灌溉技術進行具體的、細致的研究。我國現階段大多是采用噴灌技術，在新疆等地是采用的渠道防滲技術。但在具體實施的過程中，并沒有對被灌溉的農作物所需灌溉時間及灌溉量去做一個科學的、合理的規劃，都是簡單地進行定時定量的灌溉。這樣就會造成作物在需水要求較低但灌溉量不變，或作物吸收水分效率較低但灌溉量也不變時產生的水資源浪費的情況出現。

（3）灌溉方式選擇不當。現階段，除個別特殊區域外，我國大部分農田水利工程中都是采用的噴灌技術。一種技術的采用并不是簡簡單單的直接采用，而應該是因地制宜，根據不同情況采用不同的節水灌溉技術。有些灌溉區根本沒有考慮自身的實際情況，就大規模的采用噴灌技術，而不合理的灌溉技術的運用，只會降低我國的農業水資源的利用率。

（4）節水灌溉規劃性差。對于農田水利需求而言，傳統節水灌溉模式缺乏及時性和準確性。傳統節水灌溉模式的管理形式大都是人工管理，而農田范圍廣闊，人工管理往往因為精力有限以及自我疏忽等等原因，使得其很難即時掌握所有土地的灌溉情況，人力投資大且節水灌溉效果不佳，對于人力和經濟的浪費都大。因此，系統規劃節水灌溉管理刻不容緩，以緊跟節約型社會發展的腳步。

3.如何能夠更好地實施節水灌溉技術

（1）進行灌區調度時運用線性二次高斯模型。節水的關鍵是提高水資源的利用率，這需要精準調控灌區水資源，定點灌溉。而線性二次高斯模型可以有效的實現水資源的精準調控，以實現最大的經濟效益和環保效益。其基本步驟有：首先，需要更具掌握的灌區水土情況將灌區細分為若干較小的區域，每一塊小區域為一個調度庫，降低調控的難度；然后需要優化模型，進行更精準的調度控制，實現水資源合理有效利用。

（2）優化農業灌溉中的灌溉量和灌溉時間。節水灌溉的關鍵點不僅僅在范圍廣度上，還在區域灌溉量和區域灌溉時間上。根據此，需要先了解農作物的四個生長期，即苗期、拔節期、孕育期和成熟期，將每一個時期的蒸發蒸騰量都可以看作是不同大小的一個定值。灌溉過程中，水資源的損失一般只考慮兩個方面：一是灌溉過程中的滲漏和水蒸發；另一個是灌溉過程中下滲的土壤水。將這兩個方面的水損失計算出來，然后在根據不同方面的具體損失程度進行不同法控制，進行建模，確定不同生長期下最優灌水周期和最優灌水量，降低水損失，實現水資源的最大利用。

（3）引進新型理論，選擇灌溉方式。上文提到了不管怎樣的節水措施都離不開建立最優的利用模型。為此，也應該積極引進最新的理論，不斷更新理論，找出更好的理論指導方向，進而選擇出最優的灌溉方式。其具體操作首先應該總結前人的節水經驗、前人運用的灌溉模式和模型，建立數學集；其次是根據數學集來規劃最合適的農田水利工程；之后再檢驗不同節水方案的可行程度；最后比較各個節水方案，選擇最優方案進行操作和實施。

（4）對農田節水灌溉進行統籌規劃。節水灌溉的目標不是一小塊區域的節水，而是要實現大片土地水資源的最優利用，這就需要對農田節水灌溉進行統籌規劃，首先就是減少人力操控帶來的不精確性。為此可以引入網絡監管調控系統，通過監控對灌區進行全方位的管理和控制；其次對本有的自然資源的利用也應該加入管理之中，能用自然資源的地方就可以減少人工資源的投入，從而減少經濟負擔。例如對用太陽能和風能發電的利用等；最后，任何統籌規劃都離不開上級政府的支持，政府應該制定清晰嚴明的工作任務和標準，各部門分工合作，以保證持續發展農田節水灌溉。

（5）低壓管灌措施。節水灌溉的發展離不開技術的更新進步，低壓管灌的方式能使水資源的利用率達到50%以上，效果顯著。低壓管灌首先是對水資源的節約有非常好的效果。采用低壓管道運輸可以阻隔水資源，避免輸水過程中的滲漏和蒸發。其次，低壓管灌技術耗費的電力資源相對來說更少。這依賴于水資源運輸途中的損失小了，則相同范圍大小下需要從水庫中抽取的水資源就更少了，進而減少用電。再者，低壓管灌的方式還能實現對土地資源的節約利用。因其占地少，節省土地，更具經濟效益。還有，低壓管灌技術輸水速度快。因為是低壓運輸，能在短時間內迅速輸送水資源到所需地，減少輸水周期，有利于土地水資源緊缺時期，減少經濟損失，增加土地生產效益。

4.結束語

我國作為有大片平原農田的國家，節水灌溉技術的優化和發展極大地節約了水資源，緩解了水資源的緊缺，減少了經濟投入，增加了農田產出效益，對我國的農業和經濟發展做出了重要貢獻。因此，在未來的農業可持續發展中，節水灌溉技術作為重要的一環，應該給予足夠的重視，通過對水資源的最優化利用，促進我國農業的發展。