農(nóng)業(yè)水利灌溉模式與節(jié)水技術(shù)措施研究

趙 偉

（臨夏回族自治州水利科學(xué)研究院，甘肅臨夏731100）

我國(guó)地大物博、水資源豐富，但淡水資源分布不均，東南地區(qū)多、西北地區(qū)少，造成我國(guó)是淡水資源匱乏的國(guó)家之一。為了提高水資源利用率，我國(guó)近幾十年大力發(fā)展農(nóng)業(yè)水利灌溉事業(yè)，很大程度上解決了淡水資源分布不均的問題，擺脫了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“靠天吃飯”的情況。多年發(fā)展中，農(nóng)業(yè)水利灌溉模式也在朝向多元化方向發(fā)展，在眾多灌溉模式選擇中，如何更好地應(yīng)用節(jié)水技術(shù)措施是需要重點(diǎn)考慮的問題。

1 節(jié)水技術(shù)

應(yīng)用節(jié)水技術(shù)的核心是為了發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，提升農(nóng)業(yè)水資源利用率。現(xiàn)行主要的節(jié)水技術(shù)有工程節(jié)水措施、農(nóng)業(yè)節(jié)水措施、覆蓋保墑措施、節(jié)水管理措施等。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)農(nóng)業(yè)水資源利用率不足30%，大部分水都被滲透到地層或被蒸發(fā)[1]。而節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用有助于提高農(nóng)業(yè)用水效率，減少滲透、蒸發(fā)損耗量，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能灌溉的目標(biāo)。

2 農(nóng)業(yè)水利灌溉模式

2.1 渠道防滲模式

我國(guó)農(nóng)田灌溉的主要輸水方式為渠道運(yùn)輸。過去主要采用土渠，輸水滲漏損失量達(dá)50%。渠道防滲一直都是發(fā)展節(jié)水灌溉的主要措施，按照防滲材料可以劃分為土料壓實(shí)、三合土護(hù)面、襯砌、混凝土、塑料薄膜、瀝青護(hù)面等。渠道防滲技術(shù)能夠降低渠道輸水過程中水資源滲漏量，提升水資源的利用率，保證渠道輸水安全。渠道防滲技術(shù)是將農(nóng)田灌溉渠、非灌溉渠分開設(shè)置，確保灌溉渠水資源充足。由于農(nóng)田灌溉渠道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長(zhǎng)期受到自然環(huán)境影響可能會(huì)出現(xiàn)滲漏情況，可在地下增設(shè)蓄水池收集水資源，還可以收集降水，實(shí)現(xiàn)水資源存儲(chǔ)、二次利用。

2.2 噴灌模式

噴灑灌溉（噴灌）模式主要是借助水泵、動(dòng)力機(jī)、管道等設(shè)備，通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)或借助水的自然落差將水輸送到灌溉區(qū)域，使用噴頭將水噴灑到空氣中形成小水滴，擴(kuò)大水的覆蓋面積。噴灌模式中主要采用了灌溉水源工程、水泵、動(dòng)力機(jī)、管道、噴頭、控制器等[2]，可以將其細(xì)分為固定式、半固定式、移動(dòng)式3種模式。固定噴灌系統(tǒng)大部分或全部系統(tǒng)固定不動(dòng)，有些噴頭采用不固定式；半固定噴灌系統(tǒng)可以移動(dòng)的部分為管噴設(shè)施或噴頭支管，其余設(shè)施不可移動(dòng)，水栓與管道連接；移動(dòng)噴灌系統(tǒng)中水泵、動(dòng)力機(jī)、噴頭、管道均可移動(dòng)，只有灌溉水源工程不可移動(dòng)。

2.3 低壓管道輸水灌溉模式

該模式也被稱之為管灌模式，主要是將輸水土渠道更換為低壓輸水管道，通過壓力作用將水資源傳輸?shù)教镩g，減少水資源在輸送過程中蒸發(fā)、滲漏損失。管灌模式主要由灌溉水源工程、動(dòng)力機(jī)、水泵、保護(hù)裝置、管道、配水裝置、排水閥、逆止閥、量水設(shè)備等構(gòu)成，同樣可分為移動(dòng)式、半固定式、固定式3種模式。移動(dòng)模式除了灌溉水源工程外，其余設(shè)備均可移動(dòng)，十分適合在小水源、小管徑、小機(jī)組的軟管使用。半固定式中機(jī)泵、支管、給水裝置均不可移動(dòng)，地面灌溉管可以移動(dòng)，地下埋設(shè)的管道將水資源輸送到農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，借助水栓將水傳輸?shù)降孛婵梢苿?dòng)管道中進(jìn)行灌溉。固定式中機(jī)泵、管道、給水設(shè)備均是固定形式，管道系統(tǒng)傳輸?shù)乃Y源直接灌溉農(nóng)田。

3 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)措施

3.1 工程節(jié)水措施

工程節(jié)水措施主要是借助各類灌溉工程降低水資源浪費(fèi)量，如配套灌溉工程、低壓管道輸水、渠道襯砌、建設(shè)機(jī)電井、地下蓄水池、改善地面灌溉設(shè)施、噴灌與滴灌等。這些工程措施均可起到提高水資源利用率、保障灌溉率的作用。

3.2 農(nóng)業(yè)節(jié)水措施

農(nóng)業(yè)節(jié)水措施主要是通過農(nóng)業(yè)技術(shù)降低水資源使用量和提高利用率。主要有土地平整、免耕少耕、深翻松翻、秸稈還田、均衡施肥等，配套采用薄膜覆蓋技術(shù)、護(hù)地栽培技術(shù)，增加農(nóng)業(yè)設(shè)施數(shù)量，利用抗旱保水劑。對(duì)現(xiàn)有種植結(jié)構(gòu)、耕作方式進(jìn)行改進(jìn)，推動(dòng)周圍林業(yè)建設(shè)，加強(qiáng)水土保持力。該類措施有助于提高農(nóng)作物種植產(chǎn)量、質(zhì)量，減少水資源蒸發(fā)量[3]。

3.3 覆蓋保墑技術(shù)

覆蓋保墑?dòng)兄跍p少水資源浪費(fèi)，可在耕地表面覆蓋一層塑料薄膜、秸稈等，以減少水分蒸發(fā)量，加強(qiáng)土壤的蓄水性能，提升地表溫度，改善土壤物理性狀。秸稈覆蓋技術(shù)可以減少15%～20%水資源浪費(fèi)量，提高10%～20%產(chǎn)量。覆蓋塑料薄膜能夠增加土壤水分存量，減少20%～30%水資源浪費(fèi)，提高30%～40%產(chǎn)量。

3.4 管理節(jié)水措施

土壤監(jiān)測(cè)和灌溉預(yù)報(bào)，采用張力計(jì)、中子法、電阻法等先進(jìn)手段，對(duì)土壤墑情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過分析采集的數(shù)據(jù)信息，配合天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)適宜的灌水時(shí)間和灌水量，從而確定水資源灌溉量，控制土壤含水量，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、節(jié)水的目標(biāo)。節(jié)水高效灌溉中可將有限的水資源在作物生育期科學(xué)分配，讓灌溉水更多地被作物根系吸收、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化，提升光合產(chǎn)物向經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化率。優(yōu)化灌區(qū)配水，結(jié)合灌區(qū)輸配水渠道的技術(shù)參數(shù)、農(nóng)田情況、作物分布狀況，根據(jù)水源可供水量、作物生育階段需水量、水分生產(chǎn)函數(shù)，以配水中水資源損失量最小、增產(chǎn)值最大為目標(biāo)，結(jié)合灌溉工程技術(shù)手段，制定灌區(qū)水資源最優(yōu)調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)調(diào)配[4]。此外，還應(yīng)借助灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)，借助電子技術(shù)獲取渠道水位、河流水庫、含沙量、流量、抽水灌區(qū)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)等信息數(shù)據(jù)，自動(dòng)化系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)信息處理后，按照所設(shè)定的最優(yōu)方案自動(dòng)調(diào)節(jié)閘門開度、調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行參數(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)水資源最優(yōu)化管理目標(biāo)。

3.5 調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)

節(jié)水灌溉能夠提高水資源利用率、降低損耗率，但僅憑借農(nóng)田灌溉工程節(jié)水存在上限，而將灌溉技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)結(jié)合，除了可以提高水資源利用率，同時(shí)也能滿足增收需求。地下灌溉、滴灌技術(shù)可以在一定程度上減少作物本身水分蒸發(fā)，其他灌溉形式在控制作物自身水分蒸發(fā)的作用微乎其微，特別在作物生產(chǎn)前期，作物遮陰率較低，作物間的蒸發(fā)量較大。配套農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)有助于減少作物本身水分蒸發(fā)量，可采用耕作保墑技術(shù)、覆蓋保墑技術(shù)、噴灑抗旱劑、使用保水劑、采用抗旱品種等，通過技術(shù)組合的形式進(jìn)一步提高水資源效益。

4 結(jié)束語

農(nóng)業(yè)水利灌溉有助于推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。要進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水資源的開發(fā)、利用規(guī)劃，從技術(shù)角度、資源利用角度著手，結(jié)合水利工程技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)，采取科學(xué)的農(nóng)業(yè)水利灌溉模式，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。