農田水利工程高效節水灌溉技術的發展與應用分析

（聊城市水利工程總公司，山東聊城 252000）

農業的發展需要充足水資源給予支持。現階段，我國范圍內水資源處于相對匱乏的狀態，水資源緊張問題較為明顯。在這樣的背景下，為了確保可為農業生產提供充足的水資源，降低農業生產中的水資源消耗量，須將高效節水灌溉技術應用于農田水利工程中，減少在周邊環境中的引水量，保證農業供水的高效性與充足性。

1 節水灌溉項目的背景與實踐情況簡述

山東省聊城市位山灌區位于魯西北黃泛平原，受黃河水資源緊張的影響，該灌區積極展開了節水灌溉項目。為了解決供水問題，保證農村地區的糧食生產、區域內居民的日常生活，在灌區內的農田水利工程中引入高效節水灌溉技術。實踐中，針對灌區內的骨干渠道展開防滲處理，依托滴灌、噴灌等先進技術實現經濟作物種植區內的灌溉。依托多種節水灌溉操作，該灌區的年引水量、年引沙量均呈現大幅下降的趨勢，渠系水利用系數達到0.54，增加了8.3 萬hm2耕地的澆灌，推動了灌區內經濟與生態的可持續發展。

2 農田水利工程高效節水灌溉技術的具體應用分析

2.1 渠道防滲技術的應用

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，可強化渠道的輸水效率。依托渠道將水資源運輸至農田灌溉區是我國農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70%。因此，引入渠道防滲技術非常必要。在渠道防滲處理中，核心目標在于避免水資源在渠道中出現下滲問題，促使水資源可“足額、足量”傳遞至農田灌溉區域內。

渠道防滲處理需要著重落實以下幾點：依托水力計算完成對防滲渠道斷面尺寸的設定，若流量達到1 m3/s，應使用弧形坡腳或弧形底梯形斷面；若流量未達到1 m3/s，可應用U形斷面。大型灌區，渠道防滲率不得小于40%；中型灌區，渠道防滲率不得小于50%；小型灌區，渠道防滲率不得小于70%；井灌區固定渠道，須全部實施防滲處理。

在位山灌區的實踐中，在渠道中引入預制混凝土板，在下層敷設復合土工膜；在渠道底部加設塑料薄膜，將斷面設置為梯形，以完成對渠道的防滲處理。預制混凝土板的防滲效果明顯，使用年限更長、強度更高，可在降低渠道斷面實際面積的同時，達到增強渠道輸水能力的效果。在此基礎上，配合復合土工膜的應用，減少了90%～95%的滲漏損失，達到了較為理想的渠道防滲、灌區節水效果。

2.2 低壓管道輸水灌溉技術的應用

通過應用低壓管道輸水灌溉技術，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田區域，達到提升水資源使用效率效果的目標。實際應用中，需要構建低壓環境及用于水運輸的管道，該管道可以置入地下，此時，水資源的蒸發量、流失率均呈現降低趨勢，可實現水資源的節約與高效節水灌溉。

2.3 噴灌技術的應用

噴灌技術的應用中需要壓力水（水泵加壓或自然落差形成），在壓力管道的支持下，壓力水被運輸至農田灌溉區，依托噴頭噴射至空中，以小水滴的形式落入農田土壤內，以此為農作物生長提供足量水分。相比傳統的灌溉模式，在大田作物種植中引入噴灌技術，一般可以節約30%～40%的水資源，且能夠同時獲取10%～30%的作物增產。在此基礎上，促進農田灌溉逐步轉變為半機械化、機械化、自動化，為農業生產的現代化建設提供支持。

在位山灌區的實踐中，針對不同的農作物栽植區域引入了差異性的噴灌設備。例如，在小麥栽植區，使用了高5 m、長60 m大田指針式噴灌機，在麥田里旋轉噴水，一次可澆灌1 200畝地；在玉米栽植區，使用大田卷盤式噴灌機，與傳統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，使用移動式噴灌車，實現出水量低于2.51 m3/h的微噴灌，該噴灌車的節水量達到40%以上，水利用率可達到90%以上。

2.4 滴灌技術的應用

滴灌技術的應用中需要具有一定壓力水的支持，經過過濾處理后，依托管網、出水管道的分配、運輸，在滴頭的作用下以水滴的形式均勻、緩慢滲入農作物根系附近的土壤中，以此為農作物生長提供足量水分。目前的滴灌系統一般包含三個主要結構，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；管路主要由干管、支管、毛管、壓力表及流量調節器等調節設備構成，承擔將加壓水均勻分配至地灌帶的任務；滴灌帶主要承擔將水流轉變為點滴的形式，并滴入制定區域的任務[1]。

依托滴灌技術，灌溉時存在于農作物葉面等有效濕潤面積外區域的水資源更少，因此，蒸發的水量大幅度降低，減少了產生土壤深層滲漏、地表徑流問題的發生概率。相比傳統的灌溉模式，滴灌可以節約35%～75%的水資源，在滿足農作物生長需水量的同時，灌溉耗水量明顯下降，可緩解水資源浪費問題，灌區的節水灌溉效果更好。

2.5 膜上灌技術的應用

膜上灌技術的應用基礎為灌區內使用地膜覆蓋栽培模式，在實際應用中，將原先設置于地膜附近的灌水轉變為膜上流水的模式，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。可滿足農作物生長過程中的需水要求，達到較好的節水效果。

當灌區內的農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，即可應用膜上灌技術[2]。

相比以往地膜覆蓋栽培中的溝灌水模式，膜上灌技術的節水效果更強、水資源利用率更高。實踐結果表明，膜上灌比溝灌節水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引入膜上灌技術，節水率可以提升至40%～50%；若將膜上灌技術與管道輸水灌溉結合使用，水資源的綜合利用率最高可達到90%。

3 農田水利工程高效節水灌溉技術的發展趨勢探究

第一，農業田間灌溉工程配套建設。在輸配水過程中，渠道防滲及管道輸水是主要節水策略，應在保留、維護現有設施設備的基礎上，結合灌區實際選定更為合理的輸配水節水策略，結合農田節水工程的展開，促使農業田間灌溉工程配套設施的建設升級，徹底轉變傳統的、落后的灌溉模式。應發揮灌區內已建骨干工程（如聊城位山灌區內的“堂邑葫蘆小鎮三區聯建”項目）的作用，進一步提升區域內水資源的利用率，在保證農田產量與農作物質量的基礎上，可降低農業生產中的水資源消耗量，推動灌區內節水農業的發展。

第二，農業灌溉中的信息化管理。積極展開信息化建設，引入現代化、信息化、信息化技術，提升灌溉管理系統反應迅速性與靈活性。在實際應用中，可納入輸配水自動量測與監控技術及其設備，確保迅速、全面、真實掌握灌區內的水資源情況，包括河流與渠道水位、流量、水泵運行現狀信息等，依托無線網將采集的信息傳遞至計算機系統展開，統一分析處理，為配水工作的科學化展開提供決策支持。

應積極使用土壤墑情自動檢測技術及其設備，形成更為科學合理的農田灌溉規劃，以達到適時、適量的精細化灌溉的效果。

第三，工程措施與農業措施的綜合性應用。持續發展、應用農業節水綜合技術，提升節水灌溉的質量與效率。此時，需要對不同農業節水技術的組合配套使用展開探究與實踐，結合灌區的現實情況，形成更具針對性、特色性的高效節水灌溉綜合技術。

第四，節水管理技術的升級。在灌區內搭建統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”的節水管理機制，強化對先進節水管理措施的推廣與落實。

農田水利工程高效節水灌溉技術的未來發展趨勢，主要可分為三部分。

第一，向智能化方向發展。從目前情況看，傳統的灌溉技術具有較強的落后性、限制性，已無法滿足現代化農田灌溉需要，未來節水技術需要不斷向智能化方向逐步推進。通過構建智能系統，對農作物生產發展狀況進行全面了解，依靠大數據對作物的生長情況、影響因素等進行分析和統計，其中包括溫度、濕度、水分和土質等，將相應數據進行有效收集、整理和分析，再儲存到智能系統中，可達到節水灌溉的目的。

第二，向網絡化方向發展。通過利用計算機信息技術，對節水管理系統及控制軟件進行優化升級，加強對節水設備的控制性能。為了避免出現數據錯誤、系統問題等，需要設置專業人員對計算機系統、灌溉系統運行步驟等進行完善、優化，有利于推進節水灌溉技術的網絡化發展進程。

第三，向自動化方向發展。通過在灌溉控制系統中安裝中央處理控制器，可有效實現各項監測數據的自動上傳，對灌溉頻率、時間等進行自動控制，保障節水灌溉技術具有合理性、科學性和實效性。

4 結語

綜上所述，為了確保可為農業生產提供充足的水資源，降低農業生產中的水資源消耗量，須將高效節水灌溉技術應用于農田水利工程中。在位山灌區的實踐中，通過應用渠道防滲技術、低壓管道輸水灌溉技術、噴灌技術、滴灌技術、膜上灌技術，結合對灌區現有建筑物的持續性維修配套和改造，提升了水資源的節約效果及利用率，推動了灌區農業及水利事業的發展。