新形勢下農田水利節水灌溉技術發展路徑探討

都昌縣河道湖泊和水利工程管理中心 詹紀文

前言

在農業發展現代化、生態環保常態化的當下，如何保障水資源使用的科學化將成為多個行業領域共同關注的焦點。但是從現階段的農田水利項目建設及使用過程進行分析可知，部分地域的節水觀念轉換難度較高，存在水資源嚴重浪費等問題，極大拖慢了節水水利工程建設進度，同時，也不利于實現健康、可持續農業的發展目標，不能適應經濟社會的建設需要。因此，在農田水利工程中推進節水灌溉技術是十分有必要的，一方面可以保障農業用水的充足性，另一方面，有效推廣了農業生產的科學種植，對于促進農作物產量以及農村經濟收益具有積極意義。

1 節水灌溉技術

1.1 節水灌溉技術概念

節水灌溉技術主要是依照農作物的實際生產需要以及種植區域的水資源條件，靈活采用不同的灌溉方式，保障農田的合理供水，在落實生態環保的同時，實現經濟收益最大化的先進農業生產技術。主要可分為滴灌、微灌、低壓管灌等。滴水灌溉技術通過將水流分為極細水流，以濕潤的方式進行田間灌溉作業。微灌技術的灌溉量小且耗費時間較長，但是可以保障水資源得到科學管控，在一定程度上具有改善土質結構及性能的作用。低壓管灌技術主要依靠專業管道進行灌溉作業，由于管道內的水壓較低，因此也可以節約一部分生產成本。

1.2 農田水利工程中應用節水灌溉技術的重要性

從我國當前的發展成效及農業產業結構來看，水資源的有效使用率及灌溉技術仍存在可進步的空間，同時，水資源的匱乏嚴重制約了農業生產規模及經濟效益的提升，由此，節水灌溉技術應運而生。以往農業種植者大多采用農渠輸水、地表漫灌等方式保障農作物在干旱時期的生產質量與產量，但是此類做法將導致水資源的大量浪費，降低水資源利用率。在全新的發展形勢下，水資源缺乏將直接影響農業整體發展進程，甚至可能會干擾正常的社會生活。此外，農業生產在保障國民生活及經濟方面具有至關重要的作用，因此，落實節水灌溉技術在農田水利工程方面的深入推廣是當前整個農業行業應當重點關注的問題。綜上，相關部門應當結合區域內的水資源狀況以及本地的農業種植要求，制定科學的灌溉方式保障農作物的正常生長。另外，農業種植者應在實際生產中落實科學灌溉技術，在恰當的時間選擇合理的方式進行灌溉作業，提升水資源的有效利用率。農田水利節水灌溉技術的推廣應用具有極其重要的現實意義，可在促進農作物茁壯生長的同時節約水資源，促進農業經濟收益的迅猛提升，保障農業行業的健康、可持續發展[1]。

2 水利工程節水灌溉技術的發展與應用

2.1 綜合分析農作物生長狀況

想要保障農業產業的有序發展，最關鍵的就是要將不同的節水灌溉技術靈活應用到不同品種農作物的不同生長階段中，保障種植技術的科學性與持續性，促進農作物增產增收。本文以山東省臨沂地區的灌區為例，該地區的地勢包含了平原、洼地、丘陵、山地等地形，年均降水量約849mm左右，年均氣溫14.1℃，相關部門通過綜合以上的數據信息，科學推進水渠防滲、噴灌、滴灌、低壓管灌等多種節水技術，保障農業產業經濟收益，從2021年第四季度開始到2022年第一季度為止，該地節水灌溉目標已大體完成，恢復并優化灌溉區域2.13萬公頃，新增區域0.89萬公頃，節水灌溉新增區域2.05萬公頃，年引水量得到明顯降低，水渠利用系數達到0.63，在實現往年農田的正常用水目標后，額外滿足了9萬公頃耕地的用水需求，帶動了該地區的生態環保建設及農業產業的可持續發展。

2.2 噴灌技術

在利用噴灌技術進行農田灌溉作業時，主要利用了水壓力的工作原理，即將農田用水通過水泵施壓或形成自然落差的方式提升用水壓力，利用壓力管道將加壓過后的農田用水全部輸送到需要進行灌溉作業的區域，并利用噴水龍頭在農田上方進行噴灑，或者改用小水滴的方式保障水源可以充分與土壤相結合，保障農作物的正常用水。與以往的灌溉作業相比，臨沂地區在大田作物的撫育作業中合理引進噴灌技術，水資源消耗率僅達到往年的60%~70%，同時實現15%~30%的總作物增產。相關部門在現有的噴灌作業的基礎上，融合現代化科技設備，將實際灌溉方式轉變為機械化、半機械化或自動化，減少了農業種植者人力成本的投入。

在進行山地區域的灌溉時，農業種植者可以依照種植農作物的不同有針對性地改變灌溉方式，保障農作物的生產質量與生長速度。例如在種植小麥作物時，綜合相關的種植要求，種植者選擇了高4.2m、長55m的大田指針式噴灌機進行灌溉作業，每運行一次可實現約75公頃耕地的灌溉作業。在進行玉米作物的灌溉作業時，可改用大田卷盤式澆水噴灌器械，較以往大水漫灌的方式節水約30%，但是其實際工作中效率卻提升了十幾倍。在保障蔬菜作物的用水時，可以選擇使用移動式噴灌車，以2.43m3/h的灑水量進行微噴灌，實際的水資源使用率可達9成以上，同時節水量可達到35%以上[2]。

2.3 滴灌技術

從工作原理來說，滴灌與噴灌類似，都是通過加壓水保障水資源的流動，在經過過濾后，綜合利用管網、管道等設備保障水資源的有效分配及運輸，在滴頭設備的作用下以水滴方式保證水分勻速滲入土壤，給予農作物充足的生長用水。當前的滴灌系統通常包含滴灌帶、管路管網、首部樞紐三個部件。首部樞紐主要由控制測量組件、水泵、施肥組件、過濾組件構成，主要起到在水源中進行提取、加壓、加肥、過濾、傳遞的作用。管路管網主要由壓力表、流量調節器、支管及干管等裝置組成，其主要職責是將處理后的加壓水均勻分配至相應的滴灌設備中。滴灌帶的主要職責就是將管路管網中的水流以點滴的方式流入特定區域。

2.4 渠道防滲技術

為了保障農田節水工程成效的大幅提升，農業種植者可以從減少耗水量、降低水源傳輸消耗量兩方面進行考量。渠道防滲技術是當前較為常見且高效的降低水源傳輸消耗量的方式之一，可極大提升水利工程實際輸水率。但在利用渠道將水源引入、傳輸至灌溉作業區時，一部分水源滲入邊坡土壤縫隙、渠道底部等部位，導致失水量占整體水量的一半以上，約在50%~70%之間，因此，應及時引進渠道防滲技術，盡量降低水資源的浪費情況。

在進行渠道防滲作業時，其主要目的就是規避水源的下滲風險，保證水源最大限度傳輸至灌溉作業區域，主要有以下三個操作要點。第一，通過科學的計算方式判斷渠道的具體斷面規格，若流量達到1m3/s，可使用弧形底梯或弧形坡腳的斷面，若小于1m3/s，可建造U形斷面。第二，在建設大型灌溉區域的渠道時，應保證防滲率在45%以上，在建設中型灌溉區域的渠道時，應保證防滲率在55%以上，在建設小型灌溉區域的渠道時，應保證防滲率在75%以上，同時對于井灌區需要進行固定防滲處理。第三，在進行渠道的防滲施工時，可以使用預制混凝土板的方式，在最底層鋪設復合土工膜，并在渠道底部加裝塑料薄膜，此時渠道斷面一般應設置為梯形，有效防止渠道發生大量滲漏的情況。從實際使用情況進行分析可知，使用預制混凝土板具有增加渠道使用年限，提高實際使用性能的優點，可以通過減少斷面面積的方式提升渠道實際輸水率，同時搭配復合土工膜使用，可以減少9成以上的水源滲漏，實現農業水利工程的節水要求[3]。

2.5 膜上灌溉技術

膜上灌溉技術主要應用于需要進行以地膜覆蓋方式進行種植的農作物灌溉作業中，在進行澆灌作業時，可以用膜上流水的方式取代以往的地膜灌水方式，根據農作物的實際生長位置確定膜上滲水孔，使水資源可以通過滲水孔或膜縫滲入土壤中，利用浸潤的方式給予農作物生長用水，進一步實現減少水源浪費、節約用水的目的。

當灌區內采用地膜覆蓋的方式進行栽培作業時，主要選擇花生、玉米、棉花、豆類、瓜類、小麥及棉花套種、小麥及花生套種等進行膜上灌溉作業，相較于以往的溝灌水灌溉方式，膜上灌溉技術的節水成效更為明顯，從實際的灌溉作業進行分析，利用膜上灌溉的方式可節約20%~30%左右的用水，同時水資源的實際使用率可達8成以上，若是在水資源較為緊缺的區域利用膜上灌溉方式進行作業，節水率可達45%~55%，若是將膜上灌溉技術與管道輸水灌溉技術共同使用，則水資源的實際使用率可達9成以上。

2.6 低壓管道技術

低壓管道技術可以在水壓較低的條件下，將水資源直接傳輸至指定的灌溉區域，通過定量供水提升水源的實際利用效率。在利用低壓管道技術進行灌溉作業時，首先需要構建符合要求的低壓環境及管網管道，同時保證管網管道深埋地表之下，可有效減少水資源蒸發率及流失率，實現節水的目的。

2.7 機井灌溉技術

在利用當前先進的科學技術進行機井灌溉時，需要依照需要進行灌溉作業的農田面積及農作物具體的用水需求，合理調整機井規格。同時在進行新式機井灌溉作業時，可加設機井灌溉控制箱并引進相應的數據獲取、整合軟件，保障農田灌溉作業的信息化、數字化，減少人力消耗，同時便于控制供水量以及供水時間[4]。

圖1 機井灌溉技術在農田水利中的應用

3 新形勢下農田水利節水灌溉技術發展

3.1 高效應用

為保證節水灌溉技術可以發揮出其最大化工作成效，首先，相關部門可以對當前正在推進的節水灌溉區域進行詳細調查、報告，綜合評估該地區內的地勢、土質、水文環境，形成較為專業的灌溉平面圖，有針對性地進行方案設計。通過優化、升級當前的節水灌溉技術，靈活選擇灌溉技術，同時綜合使用區域河網，提升水資源的有效利用率。其次，建立并健全灌溉網絡機制，利用現代化網絡技術將農田與水利工程物聯網、大數據等電子信息技術融合，引進配套的軟件、遠程連接、供電體系等機制，整合種植區域內的全部機械設施，保障節水水利工程的進一步落實。再次細化水利工程網絡系統，建立相應的采集檢測區，實時監測農作物的生長情況，并結合數據指標及土壤含量指標，遠程控制節水灌溉技術。最后，引進先進的設備及技術，例如通過風向、地形的不同選擇不同規格及形狀的噴頭，當前較為受歡迎的圓形噴灌機可以不考慮地形的復雜性，直接進行噴灌作業，實際成效較為明顯。

3.2 深入要求

第一，水利工程的節水灌溉技術朝著智能化的方向發展。從實際的灌溉現狀來看，部分農業種植者仍選擇沿用以往的灌溉方式進行作業，落后的技術達不到當前現代化節水要求的標準，將智能化技術引入到當前的灌溉技術中，可從全方面、多角度掌控農作物的實際生長發展狀況。利用大數據、云平臺對農作物生長、發育中相應溫濕度、水分、土壤營養含量等數據進行儲存并利用智能系統整合，制定較為合理的灌溉方案。第二，水利工程的節水灌溉技術朝著網絡化的方向發展，利用計算機設備提升管道管網的輸水控制能力，保證輸水裝置可以定量進行作業。第三，水利工程的節水灌溉技術朝著自動化的方向發展，通過安裝中央控制器，可及時獲取農作物生長的相關數據，自行調節灌溉時間及頻率，保障灌溉作業的科學性[5]。

4 結論

綜上而言，在當前我國農業全新的發展形勢下，為確保節水灌溉技術在農田水利工程中的進一步推廣使用，緩解我國水資源短缺的問題，各地區應當積極響應相關部門的號召，在專業化的理論指導下大力推行節水灌溉技術，精準掌握不同技術的應用優勢，靈活選擇灌溉技術，提升農田水利工程運行效率，增加實際的灌溉成效，通過提升水資源的利用率，實現農業產業結構的優化升級，帶動農業經濟發展的飛速提高。