農業水利工程設計中節水技術的應用

賈云姣

（滄州水利勘測規劃設計院有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

為了加快農村地區的發展速度，國家及政府在農村地區興修了很多農業水利工程，由于農業生產具有一定的特殊性，對于氣候及水源的要求相對較高，所以必須要配套建設相應的農業水利工程，為農業的發展做好保障。在可持續發展戰略的要求下，需要不斷提高農業水利工程的設計水平，并且將更多節能技術應用其中，進而在降低能源消耗量的前提下，使農業水利工程發揮更大的應用價值，在農業生產過程中降低能源消耗，不僅能夠使農產品的經濟效益顯著提升，還能夠使農業的發展速度逐漸加快，因此，為了貫徹我國農業領域能夠實現可持續發展的理念，需從農業水利設計階段融入更多的節能思路，加大對新技術新工藝新設備新材料的節能效果的探究。

1 農業水利工程設計中的節水策略

1.1 進行灌溉水源的優化配置

為了保證農業水利工程能夠更好地實現節水的目標，必須要針對農業灌溉水源進行相應的優化配置，并且通過采取合理的優化配置措施，提高我國水資源的利用效率。我國是典型的農業大國，農業灌溉水資源總量需求較大，但目前農用水利用效率相對偏低，需合理控制灌溉水源的分配比例，并且在農業水利工程設計階段充分考慮節能節水設施的配備要求，以期降低農用水資源的浪費率。針對目前我國水資源的分布特征進行分析可以明確，我國南部地區的水資源相對充足，而中部地區和西部地區存在干旱的問題，所以必須要在農業水利工程設計的過程中，對灌溉系統進行全面的分析，并且通過優化灌溉水源，使灌溉系統的節水效率達到最大化。負責農業水利工程設計的工作人員必須要明確，現階段在農作物種植過程中其相關區域的水源分布情況，并且要事先通過對當地的水文狀況進行全面考察和了解，根據農作物的種植類型以及產量等對灌溉水源進行合理的配置。在針對農業進行水利工程設計的過程中，既要滿足農作物的生長需求，又要實現相應的節水目的，進而保障農業發展和水資源節約工程可以實現同步運行。相關單位應該對節水科技投入更多的研發資金，并且要對農業水利工程設計的合理性進行全面評估，進而保證我國地區水資源節約工作能夠得到更好的落實。通過提高節水科技水平，使當地的農業和經濟實現同步發展是當前地方政府的主要責任和義務。相關單位和有關部門也必須要加大對農業水利工程設計的監督力度，通過加大節水思想的宣傳，使農作物種植人員可以養成節水習慣。

1.2 合理使用節水灌溉技術

在針對農業水利工程進行設計的過程中，為了提高水資源節約的效果，應該合理使用先進的節水灌溉技術，并且要引入更多先進的節水灌溉設備。首先在水利工程設計的過程中，必須要明確現階段我國已經投入使用的節水灌溉工程技術，并且要在實際設計過程中引入更多的先進技術，進而提高水利工程設計的合理性及科學性，為了使農業水利工程在設計完成以后更好地體現節水灌溉的效果，應該針對設計的各個不同環節進行技術方面的強化，進而保證節水灌溉技術能夠更好地和農業發展進行融合。其次在針對節水灌溉技術進行設計的過程中，相關設計人員必須要對當地的農作物灌溉情況進行全面的了解，并且通過對節水灌溉技術進行分析，明確相關技術在農業環境中是否具有更強的適用性。在農業水利工程設計之前，事先應該對當地的農業環境進行全面的考察和了解，并且根據當地農業的水文情況以及地質情況進行全面的分析，進而保證其設計質量能夠得到顯著提升。最后應該加強對節水灌溉技術的應用，根據目前農業發展的具體情況，對節水灌溉技術種類進行合理的選擇。節水灌溉技術的科學應用不僅能夠促進當地農業發展，還能夠實現節約水資源的目的，所以相關設計人員必須要明確節水灌溉技術的具體工作原理，并且要在農業水利工程設計的過程中，通過制定合理的設計方案，充分發揮節水灌溉技術的應用效果。

1.3 明確農業水利工程設計中的節水模式

在農業水利工程設計過程中，事先應該明確相應的節水模式，進而提高設計方案應用的合理性及應用價值。目前在針對農業進行水利工程設計時，其節水模式主要體現在灌溉方式上，相關設計人員要在設計方案中采取先進的灌溉方式。當前為了降低水資源的浪費率，一般會針對不同的區域使用不同的灌溉模式，為了保證農作物能夠獲得更加充足的水資源，應該使用低壓管道對水資源進行運輸，并且通過對低壓管道進行移動滿足農作物的用水需求，而對于一些經濟型的農作物來說，則可以使用半噴灌的方式進行相應的灌溉操作，同時對于一些用水量相對較少的農作物，則可以使用滴灌的方式降低水資源的浪費率。針對不同的農作物選擇不同的灌溉模式，是當前在農業水利工程設計過程中的主要節水方向。由于我國部分地區的農田和水資源的距離相對較大，所以可以通過水泵抽取管道內水的方式完成相應的灌溉操作，而對于水資源較為匱乏的地區，則可以利用人工的方式對資源進行運輸，同時還可以在農業水利工程設計的過程中合理安排蓄水池的位置，保障水資源能夠更快地引入到農田中。根據地表水的實際使用情況對水站建設的數量進行控制，并且要通過合理設計運輸渠道，提高灌溉效率及節水效果。

2 節水配套設施應用分析

2.1 田間系統設計過程分析

為了提高農業水利工程節能技術的應用效果，除了要使用節能灌溉水泵之外，還應該配套使用其他設施。當前常用的節能配套設施主要包含田間管網布置設施以及滴灌系統設施。首先對田間管網的布置流程進行相應的分析，并且明確其設計要點。當前在針對農作物進行灌溉的過程中，一般會使用噴灌或者滴灌的方式，增加水資源的使用效率，降低水資源的浪費量，因此這就需要對田間系統進行科學的設計，確保田間管網的應用具有更強的合理性。與城市地區相比，農村地區的規劃較為隨意，所以在田間管網布置的過程中，應該綜合考慮農田的位置以及道路的分布情況，確保田間管網的布置具有更強的可操作性。目前常見的田間管網布置形式為梳狀單向布置，此布置形式在應用的過程中主要優點是能夠根據地勢情況進行合理的調節，并且可以按照從高到低的順序，將輸水的干管網、支管網以及毛管等進行合理的分布，進而保證灌溉效果能夠得到顯著提升。

其次在田間管網設計方案及鋪設形式制定完成以后，需要對泵房進行相應的設計，對于田間管網系統的運行來說，泵房屬于核心部位，因此必須要加大對泵房設計的重視程度，目前為了提高泵房的使用效果和使用壽命，一般會使用彩鋼板房的修建方式，利用這種方式不僅能夠降低泵房的建設成本，還能夠提高泵房的修建效率。在泵房設計時應該對閥門和管道的位置以及操控流程給予高度關注，并且要明確施肥箱和過濾器的設計流程，在實際設計過程中要提高各基礎設施的實用性，并且要盡量降低設計的復雜性。同時要對后期泵房在維修保養過程中的需求進行全面考慮，既要提高泵房相關設施的使用效果，又要增加其維修的便捷性，對于一些易于出現故障的設施，應該將其放置在便于拆卸的位置，這樣可以提高后期水泵的維修保養效率。

要完成管網的鋪設環節，首先要明確管網的材質選擇要求和選擇標準，目前在針對農村地區進行管網材質選擇時，一般會使用UPVC管道，這種管道在運行的過程中其使用效果相對較好，不僅強度較高，而且具有較強的耐腐蝕性，因此能夠提高其使用壽命。由于田間管網的布置環節較為復雜，并且會耗費大量的人力物力，因此增加管道的使用壽命，可以防止后期出現頻繁的管道更換問題，進而增加了田間管網的經濟效益。其次要完成管道的鋪設環節，在進行管道鋪設的過程中，一般會選擇地下鋪設的方式，利用地下土壤對管道進行保護，不僅能夠提高管道的使用壽命，還能夠使管道不會遭到外界環境的破壞，同時利用地下埋設的方式，可以農用地的有效利用率，避免浪費耕地資源。在考慮到施工成本的前提下，為了使管網的使用壽命得到顯著增長，一般會將其埋設的深度設計為地下80cm，并且要在管網鋪設的過程中配置三通設備，保證供水管網運行的穩定性。最后應該對鋪設完成的管道進行連接穩定性的檢測，確保管道和泵房中的相關設備的連接具有更強的穩定性，避免在后期供水壓力增大時出現斷裂問題。

2.2 滴灌系統設計過程分析

與其他灌溉系統相比，滴灌系統的先進性更強，利用滴灌系統不僅能夠降低水資源的消耗量，還能夠使灌溉效果得到顯著提升。因此在農業水利工程的建設和設計過程中，必須要加大對滴灌技術的重視程度，并且盡量將滴灌系統在農業生產和發展過程中進行普及。在針對滴灌系統進行設計時，要明確滴灌水頭的選擇類型，并且要對其標準差進行相應的控制。當前滴灌水頭的類型相對較多，所以應該根據管網的相關水力參數對其進行計算，并且盡量做出合理的選擇，提高滴灌系統的應用效果。目前在滴灌系統中，管上有壓的補償式滴頭得到了廣泛的應用，并且取得了良好的使用效果，利用這種類型的滴頭，可以對灌溉的壓力進行合理的調節，進而完成水流量的補償操作。在滴灌系統運行的過程中，支管及毛管的設計對其灌溉效果產生的影響相對較大，所以應該盡量將滴頭的位置靠近毛管。要不斷提高水力參數計算的準確性，可以將支管的水頭損失和干管的水頭損失分別進行計算。通過對計算成果的比較分析，確定經濟合理的干支管布設方案，提高灌溉用水的合理利用率，確保滴灌系統能夠達到預期的節水節能效果。

2.3 節能變頻調速灌溉水泵的應用

在農業水利工程中灌溉水泵得到了廣泛的應用，利用灌溉水泵不僅降低了水資源的消耗量，還提高了農產品的灌溉效率，而利用變頻調速技術，不僅能夠使灌溉水泵具有更強的節能性，還能夠降低資金投入成本，因此對其進行深入研究非常必要。例如，目前常用的節能變頻調速灌溉水泵在農業水利工程中的應用，取得了良好的節能效果，因此對其進行深入分析，并且保證在后期農業水利工程設計的過程中，可以優先選擇此種先進的節能設備。在實際設計過程中，必須要明確變頻調速技術的應用原理，以及在農業水利工程灌溉水泵設計中的具體使用需求，進而提升灌溉水泵的整體節能效果。要想使變頻調速技術更好的應用在灌溉水泵中，并且提升灌溉水泵的使用效率，必須要充分體現灌溉系統的節能特性。其節能特征主要體現在可以根據農田的實際灌溉需求，對水流量進行相應的控制，對于需要大量水灌溉的區域，則應該盡量增加水流量，而對于只需要表皮灌溉的區域應該降低水流量，這樣既能夠提高水資源的使用效率，又能夠避免水資源浪費。為了提升水資源節約效果，在針對水流量進行控制的過程中，可以通過對水泵的轉速進行調節，并且控制閥門的開合，進而實現相應的目的。在針對灌溉水泵節能系統進行調節的過程中，要對其水流量的流速大小以及流量大小進行合理的調節，確保整個系統在運行的過程中能夠利用自動控制技術實現高水平的自動化操控，降低農業生產對人力資源的依賴性。

2.4 節能系統設計注意事項分析

目前在節能系統設計過程中，應該注意泵型的選擇和灌溉區的劃分。在水泵選擇時要綜合考慮經濟因素和使用性能因素，并且要根據當地農業的實際灌溉需求，進行合理的選擇。目前我國市場上的水泵型號眾多，設計人員應該根據本水利工程的實際需求對其進行全面的分析，既要滿足水利灌溉工程的實際需求，又要實現更強的節能效果。同時在類型選擇時，還應該參考泵站的設計情況，要保證選購的水泵能夠順利地安裝在泵站中，并且可以和其他設備進行穩定地連接。灌溉區的劃分會直接影響水資源的消耗量，所以在水利工程設計之前應該明確農田灌溉區的劃分情況。尤其是在針對管網進行鋪設的過程中，應該通過合理地劃分，降低管道的使用數量，并且要在滿足農業灌溉需求的前提下，降低整個灌溉系統的能源消耗量。

圖1 節能變頻調速灌溉水泵圖

3 結語

綜上所述，現階段我國農業正處于高速發展的時期，所以為了滿足農業發展需求，必須要加大對農業水利工程的建設力度，通過合理的設計及規劃，使農業水利工程為農業發展奠定良好的基礎，同時要引入更多先進的節能技術，使農業水利工程的使用效率得到顯著提升。