農田高效節水灌溉技術的應用與技術要點分析

穆小軍

在現代農業的具體發展過程中，離不開高效節水灌溉技術。我國始終在全方位的探索相關技術，將噴灌以及滴灌等新型技術有效運用在農業的灌溉工作中，使農業呈上升趨勢發展。基于此，本文先介紹了高效節水灌溉技術基本概況。其次闡述了具體的技術要點，如低壓管網灌溉技術、噴灌技術、微灌技術。最后具體探索了實際應用及技術方法，對技術的優化實行全面探索，以此為相關人士提供參考。

本文結合實際案例介紹了高效節水灌溉技術的實際運用與技術要點。我區整體上水資源較為匱乏，且整體分布不均勻，在灌溉水源層面上，主要依賴于黃河揚水灌溉。因此，水源含沙量較高，整體水質較為優質，適合灌溉水源，能夠為相應技術提供支持。此地區在目前發展過程中缺少大型的水利工程，一般都以中小型為主，這樣一來，就會在蓄水以及調水方面比較薄弱，導致水資源浪費非常嚴重。

一、農田高效節水灌溉技術概述

非水渠輸水、地表漫灌水等模式的總稱稱之為高效節水灌溉，在輸水方法上主要劃分為防滲渠以及管道輸水兩大區域，灌水方法以地表漫灌為基礎，分為噴灌、微灌和地下滴灌3 個階段，高效節水灌溉是能夠有效解決水資源問題的新型技術，可以真正做到將水的運用系數從0.35 提高到0.99，對農業生產方式以及水利工程的土地利用率具有現實意義。在傳統的灌溉方式上較為常見的就是地面灌水，覆蓋的范圍較廣，對農作物的成長具有現實意義。在傳統的灌水模式下，眾多時候都是一味依靠人工來完成，并沒有過多的技術手段，在灌水設備的投資上需要很多的運行資金，對肥沃的土壤比較合適。

在現階段的農業生產過程中，農作物不只是需要種植在濃密的土壤中，一部分農作物也會存在砂性的土壤里，原來的地面灌水方法會使砂性土壤出現深層滲透現象，在超量灌溉下，地下水位會持續上升，使土壤出現鹽堿化問題，這樣一來，會使水資源出現嚴重的浪費。傳統地面灌水對土壤的性質以及平整度提出要求，就目前的灌溉手段來講，高效節水灌溉技術不會受到太多局限，在節水、省工以及降低成本層面上都發揮重要作用。

二、農田水利工程高效節水灌溉技術

1、低壓管網灌溉技術

低壓管網灌溉技術主要運用管網代替的傳統水渠，以此不斷對能源消耗較少的水泵和自然水壓力作為灌溉水加壓，并運用管道運輸傳送到農田。低壓管網灌溉技術展現的優勢一般展現在以下幾方面：第一，管網輸水需要的壓力比較小，在能源消耗上并不會浪費很多，但由于水量大，很少出現堵塞情況。第二，管網在一定程度上全部埋設在地下，在灌溉階段水渠的蒸發量非常少，不會出現滲漏損失。第三，輸水效率高，并不會存在過多的資源，減少浪費現象，即使一次性的投入較大，但從長遠角度出發，整體的成本非常低，做好后期的維護管理工作也較為容易，省掉一部分人力與物力，在大型區域農田下較為適用。

低壓管網灌溉技術自身也存在著弊端：一方面，灌水的均勻性較為薄弱，并不適用于水肥管理工作，對農作物帶來傷害。另一方面，運用范圍較為狹隘，通常情況下低壓管較為適合用在地形平坦區域，使土壤透水性較小，如果地形較為崎嶇，低壓管網灌溉技術很難順利完成灌溉工作。

2、噴灌技術

噴灌技術主要應用原理是運用噴灌系統把壓水從噴頭方向噴出，水流會以水滴的形式進入到田間，類似降雨。噴灌技術與原來傳統灌溉方法相比，具備相應優勢：第一，可以節約水源，并能夠充分運用在多范圍下，無論是地形平坦的區域還是山地丘陵地區，都能展現出良好的效果。第二，噴灌技術并不會占據耕地資源，這樣的話，也能可以減少部分勞動力，有效改變氣候以及環境問題。第三，噴灌技術具備相應的觀賞效果，為農業旅游提供支持，大區域的噴灌能夠成為人造景觀。在此階段，也會存在一些問題，一是在灌溉階段有很多的蒸發量，使能源消耗變多。二是噴灌技術一般選用的區域都是地下寬闊的區域，地面起伏不穩定以及水資源不豐富的地區。三是噴灌技術在前期中需要花費大量人力、物力以及財力，若做不好維護管理工作，就會出現噴嘴堵塞情況。

3、微灌技術

微灌技術在灌溉過程中注重精準度，依照農作物的實際需水狀況，運用低壓管網系統和終端灌水器把水和相關原料運輸到土壤里，屬于一種局部區域灌溉技術，不適用于大面積使用。近年來，較為普遍的微灌方法有微噴灌、涌泉灌以及滴灌。

①微噴灌

微噴灌技術具有使用范圍廣的特點，在多種地形以及條件中都較為常見。缺陷在于噴水的范圍會受到局限，水滴會很小，在具體的灌溉過程中會非常容易受風力的制約，不能保證灌溉的均勻度，與此同時，在具體的灌溉過程中消耗比例也會很高。

②涌泉灌

涌泉灌的好處主要是工作壓力較小，出現的能源消耗很少，在出口處不容易出現堵塞狀況。存在的弊端也較為突出，受到水壓的影響，需要選用地形較為平坦的地區，涉及到的范圍就會較小。

③滴灌技術

滴灌技術一般分兩種模式展現，其中一種是把毛管和滴水器附在土壤表層，定義為地面滴灌；另外一種是將其放入到土壤表面以下大概40cm 處，稱為地下滴灌。灌水器在流量上一般需要掌控在2L/h-10L/h 范圍內，展現出良好的節水效果，對水壓并沒有過多的要求，所以在能源消耗上比較低。滴灌技術與其他高效節水灌溉相對比，灌溉的平均度較好，不會受到其他影響，在地形、適用范圍上都不會帶來太大影響。與此同時，滴灌技術灌溉涉及到的精準度非常高，可以為農作物提供更多養分，做到高產與優產。但在此階段，滴灌技術在投入上力度較大，包括管網布設、滴水器等，需要積極做好維護，避免滴頭出現堵塞現象。

三、農田高效節水灌溉技術的應用與技術要點

1、首部樞紐工程

運用滴灌技術能夠有效解決水源存在的問題，也能關注管網鋪設和終端滴頭。依照地區的現實狀況，水源工程選用提水泵站，以此保證滴灌系統平穩運轉。提水泵在選址層面上應貼近某水庫，能夠進一步達到灌溉用水要求。水庫所在區域地質條件比較優質，能夠符合建設水泵站需求。泵站創建1 個泵房，具備3臺水泵，在水泵上選用上需要選擇單吸立式離心泵，水泵流量在305m3/h，揚程為54.8m。泵站設計抗洪要求為10 年，校對抗洪設置為30 年。泵站主要建筑物設計從以下幾方面著手：

首先是前池。充分結合泵站的整體布置以及地形條件，使用正向進水前池。掌握水流的實際條件以及工程進行投資，使前池擴散角度為45°左右。引水渠末端寬度1.8m，進水池寬度13.8m，能夠進一步得知前池長度為17.35m。

其次是進水池，進水池運用具有隔板的矩形進水池，寬度需要由主泵房機組來決定，總寬度為10.8m，鋼筋混凝土隔板厚度800mm，單個進水室寬度為3.0m，長度為7.0m，進水池鋼筋混凝土底板厚度1.7m，底部為110mm 厚的墊層，和主泵房共同使用一個大底板。進水池底部高程1880m，進水喇叭口懸空高度選取為0.5m，后墻距選用0.55m，喇叭口中心深度1.738m。進水池地面上端為泵房，高度大約在8m 左右，寬度6m 左右。

再者是主泵房。主泵房在設計上主要以干室型泵房為主，依照磚混結構，寬度為16.2m，長度為22.8m。泵房內主機需要依照列排方式進行擺設，機組間距為1.85m，主要優勢在于機組的排列組合，跨度較小。

最后是過濾器。灌溉水源為水庫水，為了防止水中的雜質堆積到滴灌管網內，安裝過濾器，以砂石+疊片的形式安裝，水流需要經過沉淀，隨后進入到過濾器中最后到達滴灌管網中。過濾器的最大流量為320m3/h，過濾精度能夠達到120 目，在此過程中過濾掉眾多泥沙和雜質。此外，可以有效運用滴灌技術完成水肥一體化，安裝施肥罐，把水分與農作物需要的養分運輸到農田中，以便為正在成長的農作物帶來充足的水分和養分。

2、滴灌系統設計

①技術參數設計

依照實際運轉情況，滴灌系統的主要技術參數應與相應要求相匹配。灌溉的保證率需要達到90%以上；水資源利用系數需要掌握在0.9 左右；農作物耗水程度是4mm/d；最適合土壤發育的含水量范圍是68%-92%；需要注意的是，每24 小時需要空留出2.5h 以上的時間停止運行。

②灌水器選擇

在灌水器的選擇上應進一步掌握所在地區的農作物種植現狀，灌水器選用迷宮式滴灌帶，長度為16.5mm，管壁的厚度為0.2mm，管道內的內徑為15.7mm，滴頭流量2.6L/h，距離為32cm。灌水器詳細安裝方法需要由農作物的種植方式而定，如果運用寬行種植，需要裝設2 條滴灌帶，如果是窄行種植，1 條滴灌帶即可。

3、滴灌工程施工技術要點

①測量放線

滴灌系統管網在分布上較為繁瑣，所以需要做好測量放線工作，這是至關重要的，在此項目中充分運用水準儀、經緯儀以及GPS 工具實行測量放線工作，詳細步驟是這樣：第一，對項目灌溉邊界以及各灌溉分區有所掌握；第二，依照相應圖紙尋找主干管以及分干管的區域，重點關注開挖的深度與寬度；第三，對管道控制閥以及減壓閥有準確定位，以免破壞標志點，影響后續的施工事項。

②開挖作業

結合項目測量放線的圖紙要求完成開挖作業，通常來講，需要最先從干管開始，然后管理分干管和支管，最后是毛管。在開挖作業階段，應嚴格依照設計的寬度和深度來完成，特別是針對支管和毛管，由于管道之間相互聯系，所以出現錯誤會直接影響滴灌系統的正常運作。

③管網鋪設

管網布置在整個系統中發揮重要作用，與水源工程和田間工程相連接，布置管網階段應全方位考慮地形因素，輸水管道需不隨意占用農田，以免使管線長度過長，與此同時，應做好后期的維護工作。管材應選擇鐵管，以此降低破損率，展現出穩定、良好的防腐性能，為日后維護管理打好基礎。

田間管網依照“梳式”方法安置，保證能夠在灌溉平均的狀態下掌控好灌水量，在降低成本的同時加大對后期的維護管理。田間管網主要分為毛管、支管以及干管，其中毛管與支管具有流量小的特點，在管材方面運用PE 管，展現在地表的各個區域。需要注意的是，在管材方面應運用PVC 管材。

依照此地區的板塊狀態，毛管長度可以設置為70m，每根毛管上孔數為233 孔，水頭偏差不能大于0.7cm，毛管流量在6.5L/h左右。毛管沿著高線區域進行布置，在鋪設毛管期間，坡度不能大于2%。分干管總長度約為4820m，工鋪設115 條，1 條分干管應控制10 根支管。分干管運用PVC 管材，兩端進行布置，分干管最后選用在坡地上側，與等高線進行平行，以免出現不必要的麻煩，加大灌溉效率。干管總長度為3340m，總共鋪設1 條，從水泵站逐漸延伸到農田，全面掌握了14 條分干管。干管埋深要求應大于正常的深度，以免出現管道凍裂。干管管徑應嚴格依照種植的現實因素，確保能夠存有相應的余量。

④管道測試

滴灌系統在完成鋪設后，應進行試壓和試運行活動，此項目具有地形起伏大的特點，為此，不能運用整條管道試壓的方法來完成，應結合現實情況實行分段試壓，在操作環節上可以這樣：首先，應依照項目所在地區的地形特征以及灌溉情況進行劃分試壓斷。其次，在此階段，應關閉管道上所有的閥門開關，運用此方法完成試壓，壓力取上限值，需要大于1h。最后，應對管道漏水的部位進行全面處理，如果有漏水非常嚴重的情況，應進行重新安裝，需要做到嚴格達到運行要求。

4、管道保護手段

①水錘保護

所謂水錘保護，就是在壓力管流中水流速度發生變化以此產生的能量轉換，致使在管道中會存在很多撞擊現象，在現實情況中較為普遍，在水壓力的作用下，管道會出現破損，以免出現滲漏問題，這樣一來，不但影響灌溉的效果，還會直接出現水資源浪費。輸水管道在出現水錘現象期間，管道內部的壓力會持續增加，嚴重的話會超出標準壓力值的很多倍，管道在超高壓力下會出現振動，存在眾多安全隱患，直接對操作人員造成威脅。為此，應運用正確手段進行保護，最為便捷的方法就是緩慢打開管道閥門，速度不能太快。此外，可以有效在管網上安置超壓泄壓閥以及調壓塔，可以在一定程度上起到良好的防護作用，防止出現風險問題。

②管網壓力保護

在滴灌系統上，均勻性直接會影響支管進出口的壓力變化，各支管以及水源工程的距離存在的差異較大，與此同時，受到地形的影響也會出現偏差，在水泵流量以及揚塵穩定背景下，農田干管的供水壓力發生變化，支管進出口的工作水頭也會存在顯著不同，直接會影響到灌溉的平均性。面對此種情況，需要在管網合適的區域增添設備，以便能夠掌控到管道的內部壓力，保證管道運行具有安全性。

針對上述存在的問題，最有效的方法應該是裝設減壓閥，是滴灌系統中較為常見的調壓設備，在支管以及毛管進出口安裝階段能進一步把控好進出水的壓力，以便最大程度確保壓力能夠處于平穩狀態中。若管道內部壓力出現變化時，可以充分運用減壓閥進行調節，以便能夠減少管道內的壓力變化程度，把控好流量，確保穩定運行，使灌溉具有均勻性。對于減壓閥的選擇，應依照現實情況而定，現階段比較普遍的減壓閥分為4 大類，即直接作用式、活塞式、薄膜式以及定比式減壓閥。在這其中的直接作用式減壓閥是較為便捷的一種，具有體積小、價格低的特點，在低流量的管網中較為適用。活塞式減壓閥與直接作用式存在一定的相似之處，但主要具備的優點就是較為精準。薄膜式減壓閥針對壓力變化較為敏感，容量大的同時非常有靈活性。定比式減壓閥在工作期間非常穩定，能夠進一步有效調節動壓問題，不會對水流量造成影響，密封性較好，不會出現滲漏問題。因為此地區主要以山丘區域為主，同時也分布著較為廣泛的農田，所以選擇定比式減壓閥較為合理。

綜上所述，應依照現實的實際情況對農田水利工程運用科學合理的高效節水灌溉技術，保證能夠在運作過程中真正做到節約水資源，使其降低消耗，與此同時，應積極掌握灌溉階段的特征和精準度，以便能夠達到精細化生產的目的，進一步轉換農業灌溉模式，促進農業可持續健康發展。