農業水利灌溉工程中的節水措施研究

馬權清

摘要：在農業水利工程灌溉中，采取有效節水措施，有助于水資源利用率的提高。基于此，本文從在農業水利工程灌溉中節水措施的重要性展開論述，詳細闡述了滲灌、滴灌、痕量灌溉、微噴灌等幾項農業水利工程灌溉節水措施，實現了對農業水利工程灌溉系統的深入分析，希望能夠為我國農業生產水平的發展提供助力。

關鍵詞：農業水利;節水灌溉;痕量灌溉

引言

農業水利是指為了滿足農業生產用水需求而建設的水利工程項目，其中灌溉作為農業水利工程的重要作用之一，人們需要采取配套的節水措施，來增強水利工程運行效果，因此，工作者應深入分析節水灌溉技術，合理設計農業水利灌溉模式，推動農業生產力的發展。

1 在農業水利工程灌溉中節水措施的重要性

在水資源方面，國內河川年徑流量大概在2.6萬億m3左右，地下水流量約為7 000億m3，水資源總量可達28 000億m3，位列世界第四，但我國人均水資源持有量僅為2 300m3，只能達到世界平均水平的1/4，且水資源分布極不平衡。就目前來看，耕地面積僅占全國36%的長江流域及以南地區，持有水資源量可達全國總量的80%，而淮、黃、海三大流域地區的耕地面積占全國40%，但水資源持有量卻僅為8%，因此，為了持續推動農業的發展，國家采取了興修農業水利工程的措施，以平衡各地的水資源供給，保障農業生產的正常進行。但水利工程具有規模大、成本高、建設周期長等特點，導致其難以及時滿足缺水地區的農業灌溉需求。為此，需要全面推廣節水灌溉技術，合理降低農業灌溉用水量，使現有的農業水利工程得以滿足更多地區的農業灌溉需求，以保證農業生產水平，由此可見，節水措施在農業水利工程灌溉中發揮著重要的作用。

2 滲灌節水措施

2.1 滲灌技術原理

滲灌技術作為繼噴灌、滴灌之后的又一節水灌溉技術，其在本質上屬于一種地下灌溉形式，主要是借助地下管道，將水輸入位于田地地面以下的滲水管或鼠洞中，然后利用毛細原理，使土壤濕潤，實現節水灌溉。在此過程中，工作者要根據作物的需水規律，借助埋設在作物根系位置的灌水器，進行定時、定量的滲灌，由于這些灌溉用水，均通過管道流入土壤中，未暴露在地表，所以不存在蒸發損耗，使農業灌溉得以順利達到節水效果。根據專業統計資料，滲灌的灌溉水利用率可達95%，相對于傳統的漫灌可節約75%的水資源用量，比常規的噴灌節水25%。但在實際灌溉中，工作者應注意，必須將土壤濕潤層的含水率，保持在飽和含水率以下，以免損害作物根部，影響滲灌效果。此外，因為滲灌系統的管道設施都被埋設在地下，所以該系統基本不會占據田地面積，且在灌溉的同時，不干擾其他農事活動的進行。

2.2 技術的具體應用

基于上述的技術原理可以看出，該項節水措施從整體上來看，比較適用于地下水較深、濕潤土層透水性良好的地區，但由于滲灌措施所用的管道大多較薄，所以該措施不宜應用于地下害蟲猖獗的區域，以免害蟲咬壞滲灌管道，造成大面積漏水問題。而就目前來看，滲灌技術常見于大田作物栽培、溫室大棚種植、果樹種植這三個方面。在大田作物栽培中，種植戶需為每壟土開挖一個10-15cm寬的溝，然后將滲灌管埋設在溝中，再進行播種，以實現滲灌技術的應用。對于北方干旱地區，這種灌溉方式，僅需漫灌的1/3-1/4用水量即可保苗。在溫室大棚種植中，種植戶要為滲灌系統加設一個離地1m高的水箱，以便于實現重力滲灌，而由于在該技術下，灌溉水不暴露在地表，所以能夠減少棚膜在冬季常見的水滴、結露問題，增強光照效果。在果樹種植中，種植戶僅需將滲灌系統埋入地下，即可多年使用，且無須維護，降低了種植成本。

3 滴灌節水措施

3.1 內鑲片式滴灌帶

在農業灌溉中，常見的滴灌節水技術最早來源于以色列，其中內鑲片式滴灌帶作為該灌溉系統的核心組成部分，人們普遍采用了來自以色列的專業設備和技術，而該技術最大的特點就是滴灌帶中的超薄管道壁。一般來說，管道壁厚度越小，滴灌效果就越好。現階段，國家標準的滴灌帶管道壁厚度為0.2cm，而從技術層面上來看，內鑲片式滴灌帶的管道壁厚度已經能夠達到0.15cm。但在實際應用上，由于內鑲片式滴灌帶的管道壁較薄，所以在系統運行中，浪涌、壓力瞬變、夾帶空氣等常見情況，很容易對管道造成損壞，影響滴灌效果。為此，可以將內鑲片式滴灌帶設置配套的控制閥門、空氣閥等設施，以消除浪涌、壓力瞬變等情況所帶來的破壞力，增強內鑲片式滴灌帶的可靠性，提升滴灌節水措施的應用水平。此外，在實際應用中，還要注意把控好安裝環節，并盡量選取合適的管材，以保證滴灌帶建設用管質量的可靠性，有效落實該項節水措施。

3.2 膜下滴灌

膜下滴灌技術主要是指一種將地膜栽培技術與滴灌帶相結合而形成的新型滴灌措施。在常規的滴灌技術下，雖然用水量得以減少，但是仍無法避免土壤水分蒸發問題，而工作者通過膜下滴灌技術，可以借助地膜的覆蓋，使地溫得到提高，且大幅度減少土壤水分蒸發量，增強滴灌技術的節水效果。根據專業試驗結果顯示，膜下滴灌的需水量僅為傳統灌溉方式的12%、常規噴灌的50%、常規滴灌的70%，因此，將其應用在農業灌溉中，有助于提高水利工程的利用率，緩解干旱地區的農業灌溉問題。此外，種植戶還可以利用滴灌，將易溶肥料隨著灌溉水，以滴灌的方式，施用到作物根系處的土壤中，來提高肥料的利用率。通常情況下，采用膜下滴灌施肥，肥料的利用率會從常規施肥方式下的30%-40%，上升至50%-60%，能夠預防肥料施用過量，造成的環境污染問題。

4 痕量灌溉措施

4.1 技術原理

現階段，在農業灌溉中常用的噴灌、滴灌、滲灌等節水技術，主要是通過人為控制灌溉時機、灌溉量，來實現節水灌溉，因此，其都可以被歸屬在“被動式”灌溉模式下。而痕量灌溉技術在技術原理上，是基于微量元素與痕量元素概念，其中，痕量元素為小于等于1 000×10exp-6的元素，微量元素為在植物中含量低于0.01%-0.005%的元素，創新性地將控水設計與膜材料技術相結合，構建出了一個特殊的出水末端結構，當植物需水時，其根系的水分吸取行為，就會對土壤施加一定的毛細力，然后該出水末端結構中的毛細管會立刻對毛細力產生反應，并以10-200ml/h的速率灌溉，使植物能夠不斷地吸取水分，以滿足其生長需要，因此，痕量灌溉既不會存在灌溉水滲漏問題，也不會受到土壤水分蒸發的影響，提升了農業節水灌溉水平。此外，從技術原理的層面上來說，痕量灌溉技術的研發，將被動式的農業水利節水灌溉模式，從理論上轉化為了作物主動取水模式。不過，就目前來看，該技術依然處于研發狀態，對動力驅動系統存在一定的依賴性，需要進一步發展，才能真正達到理論水平。

4.2 技術適用性分析

從實際應用上來說，由于痕量灌溉技術應用的控水頭結構比較特殊，所以其抗堵能力更強，而且其灌水量主要取決于作物需求，不受土壤蒸發、滲漏等情況的影響，使其具備更強的節水能力，因此，其在實際應用中呈現出了良好的節水性能，有助于節水灌溉技術水平的發展。此外，痕量噴灌技術所用的毛細管的極限鋪設長度在600m左右，而滴灌帶的鋪設長度通常僅能達到50-100m，所以，該技術在遠程的供水上也具有較強的優勢，有助于擴大農業水利工程的灌溉水資源供給范圍。在經濟適用性方面，痕量灌溉設施可以在無須維護的情況下，適用5-10年，且在當前自動化程度不斷提高的背景下，可以預測到灌溉用管的價格在未來也會有較大的下降空間。

5 微噴灌節水措施

5.1 常規的可遠程微噴灌節水技術

該技術是指一種與無線通訊技術相結合的微噴灌溉技術，這種技術在節水的基礎上，支持人為遠程操作，推動了農業水利工程灌溉的智能化、精準化發展。該項技術最早由精準農業灌溉科技公司研發，旨在實現灌溉區域棋盤化管理、遠程灌溉控制、灌溉設施易用不礙事、灌溉計劃與控制的信息化。在該技術下，精準農業灌溉科技公司為微噴灌溉技術配備了灌溉信息系統，并在系統中，將整體的灌溉區域劃分為微塊，然后使工作者可以利用系統對每個微塊的微噴灌溉進行單獨控制，深入優化了微噴灌溉的精準性，同時，還將微噴設施原有的鋰電池更換成了太陽能電池，實現了設備的少維護、零維護。此外，該公司還在微灌系統中設置了碳制節點傳感器與制動器，使其微噴機制能夠支持土壤濕度檢測、水流監測、泄露檢測等，以實現對水流的精準控制，而且碳制節點傳感器與制動器能夠與信息系統一同實現一周24h的待命，提高了農業水利工程灌溉的便利性[1]。

5.2 膜下微噴技術

在農業灌溉中，膜下微噴技術主要是指一種集成地膜技術與微噴技術的新型節水灌溉技術。其核心應用設施為薄壁多孔式微噴帶，其管壁厚度可以達到0.5mm以下，與傳統的厚管壁相比，其出水均勻度更高，且不易沉淀雜質，在實際應用中呈現出了良好的節水性能。而在微噴帶結合地膜之后，噴出的水會經過地膜的反射，以水滴的形式落在土壤中，并擴散形成濕潤帶，使作物可以得到充分、有效的灌溉，同時，該技術在大棚種植中，也解決了棚內濕度調節問題，減少了棚膜水滴的附著，保障了作物的光照。就目前來看，該技術的應用成本大概在800元/畝左右，鋪設一次可用3-5年，也就是說，每年投資200元/畝，即可有效落實該項技術，由此可見，膜下微噴技術具有較高的經濟適用性[2]。在此過程中，該技術的工作壓力在0.05-0.15Mpa，所用管材型號包括N33、N45、N50等，同時，工作者需要根據實際情況，合理調控膜與微噴帶之間的距離，保證該技術的落實效果。

6 設施優化下的微灌節水措施

6.1 技術原理

在農業水利工程灌溉中，微灌技術是指滴灌、微噴、小管出流灌等技術，而本節所敘述的微灌溉技術為經過設施優化后的滴灌、噴灌等技術，其基礎技術原理與常規的微灌技術相同，但在細部的技術應用原理方面，該技術應用了壓力補償微噴頭、管上式滴頭、霧化噴頭等設施，使其在繼承噴灌、滴灌等灌溉技術優勢的同時，進一步減少了灌溉水用量，增強了該技術的應用效果。但從目前來看，微灌技術在原理上的鮮明特色，主要在于其對灌溉水的過濾的重視。在該技術下，為了減小灌溉水流，技術人員需要不斷地縮小流道尺寸，使得流道更容易堵塞，因此，該技術吸納了各項水過濾的概念、原理，以降低堵塞概率，使技術原理的核心從灌溉水傳輸，轉移到了灌溉水處理[3]。

6.2 技術方案

在配套設施優化的條件下，滴灌、噴灌、微噴技術的灌溉水傳輸方案，都適用于微灌技術的部署。但該技術的真正落實，還需要工作者構建出一個與其應用流道尺寸相匹配的水過濾技術方案。在水過濾技術方案的建設中，工作者可以采用超細纖維技術，即利用單絲細度為0.44 dtex的纖維，作為過濾網，來去除灌溉水中的顆粒，防止管道堵塞。此外，還借助自動液壓操作屏幕吸掃式過濾器，來進行灌溉水處理，這樣能夠最大限度地減輕人工勞動量，以提高灌溉水處理效率。在此過程中，微灌節水技術的應用設施并沒有比較明確的標準，因此，在該技術的實際應用中，工作者可以根據自身的經濟能力，來合理調配微灌節水方案，以保證該技術的實際效果[4]。

7 結論

綜上所述，積極發展節水灌溉技術，能夠提高農業水利工程的建設價值。在水利工程運行中，采取農業節水灌溉措施可以節約農業種植成本、提高水資源利用率、減輕人力勞動強度，從而增加農業水利工程的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 徐俊.農業水利工程灌溉中節水措施的應用[J].農業與技術，2020，40（6）：41-42.

[2] 劉統兵.農業水利工程灌溉中的節水措施探討[J].住宅與房地產，2019（36）：189.

[3] 趙穎穎.農業水利工程灌溉中的節水措施[J].農業工程技術，2019，39（35）：52+54.

[4] 嚴亞.農業水利工程灌溉中的節水措施探討[N].人民長江報，2019-08-03（005）.