農田水利節水灌溉常用的灌溉技術與提升應用效果的方法

王中國

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.05.035

在農業發展中，農田水利灌溉發揮著重要作用。我國是一個農業大國，農業的生產和發展都離不開農業節水灌溉工程技術的進步。當前，國家對水利建設越來越重視，對農田水利灌溉進行嚴格化管理，進而促進新農村建設。本文主要分析了在農田水利節水灌溉中常用的幾種灌溉方式，并對提升節水灌溉技術應用效果的方法進行逐一分析與探討，以實現農業生產的高效性、穩定性與和諧性。

在我國傳統農田灌溉工作中，明渠漫灌是較為常用的灌溉方式，雖然可以緩解農田區域的干旱情況，但受不同作物對水資源需求不同的影響，在同一時間為農作物澆灌大量水源，不僅會造成大量浪費，還易引發內澇，不利于農作物的正常生長。為解決上述問題，當前使用噴灌、微灌等節水灌溉技術，代替傳統明渠漫灌技術，已經成為節約水資源的重要舉措。

一、常用的農田水利節水灌溉技術

通過近年來水利部門發布的數據可知，我國總體水資源呈現較為匱乏的趨勢，為進一步提升水資源的利用率，滿足當前農業發展對于水利資源的需要，我國相關農業政府將節水灌溉技術融入當前的農田水利工程建設活動中，成為一項極為必要的舉措。下面就農田水利節水灌溉中常用的幾種灌溉方式進行分別介紹：

1、噴灌

①技術原理

噴灌是當前我國較為常用的節水灌溉方法，在實際作物灌溉過程中噴灌技術是以水泵、管道等設備為基礎，通過增大水壓的方式，將水運輸至地塊上空，使水先在空中分散成水滴或彌霧，然后在重力的作用下，落在農田區域。相較于大水漫灌的澆灌方式，噴灌式節水灌溉技術節約的水量超過了40%。盡管這一技術在應用過程中會因蒸發浪費一定水資源，但由于這一技術的設施安置工作與后期管理難度較低，因此，這一技術受到了人們的廣泛歡迎。

②應用要點

在將噴灌節水技術應用于農田水利當中時，為保證噴灌節水技術能夠取得令人滿意的效果，需要在明確外界環境條件的基礎上，選擇合適的噴灌設備，在提升灌溉均勻性的同時，降低噴灌設備的后期管理難度。

首先，在噴灌節水系統構建工作中，噴頭的規格與噴灌工作質量之間存在著直接的聯系。具體來說，從噴灌射程的角度，可以將噴灌系統的噴頭分為小、中小、中、大這四類。其中，小射程噴頭的噴灌強度相對較大，噴灑的水資源有著較為理想的均勻度，并且設備應用效果顯著，不僅可以滿足小型農田灌溉的需要，還能被應用于灌木、綠籬等區域的澆灌、洗塵工作中。中小射程噴頭噴灑水資源的范圍在4—11m之間，噴水高度在0.1—0.3m之間，這一射程的噴頭主要被應用于中型面積的農田、花卉綠地灌溉工作中。中等射程的噴頭主要被應用于中、大型農田、綠地灌溉工作中。大射程噴頭被廣泛應用于大面積農田、綠地灌溉工作中，由于大射程噴頭的材料強度較高，因此這類噴頭有著良好的抗沖擊性。

其次，農田水利工程中，噴灌工作質量與噴頭布置情況之間有著較為密切的聯系。在布置噴頭時，應明確灌溉區域的具體地形與方向，然后選擇矩形或三角形布置方式，保障噴灌系統的工作質量。具體來說，在當前的農田水利灌溉工作中，矩形噴頭布置模式主要被應用于相對規整的農田地塊，灌溉工作中三角形噴頭布置方式主要被應用于邊緣不夠整齊、不夠規整的地塊當中。且相較于矩形噴頭布置方式，三角形布置方式有著更為理想的抗風性，噴灑的水資源更為均勻。

最后，噴灌節水技術在應用過程中，會將水流轉化為水珠，由于水珠的重量相對較小，風力會對噴灌工作的效果產生較為明顯的影響。面對這一情況，在選擇噴灌系統噴頭以及確定噴頭布置方式時，需要明確農田區域的氣候條件情況，然后結合當地的風力、風向等因素，確定噴灌系統的布置方式。具體來說，若農田區域的風速在0-5km/h之間，則可以將噴頭的間距控制為1.2R，風速在6—11km/h間時，可以控制噴頭的間距為1.1R，當風速在12—20km/h間時，可控制噴頭的間距為1.0R。

2、微灌

①技術原理

微灌技術是一種利用水泵、電機、灌水器等設備，將有壓水輸送至農田區域，并通過灌水器以較小的流量均勻地滲到作物根系附近土壤中，完成農田灌溉的高效節水灌溉工作，這一方法因有著操作簡單、設備使用年限長、灌溉成本偏低等優點，受到了種植戶的廣泛歡迎。相較于其他節水灌溉技術，微灌節水灌溉技術在應用過程中的灌溉方式有很多，從灌水器的角度劃分，微灌技術主要包括滴灌、微灌、涌泉灌溉三種方式。其中，滴灌主要是利用安裝在系統末端管道上的滴灌孔，將管道內的水以水滴的形式輸送到作物土壤處，一般情況下，滴灌灌水器的流量在2—12L/h之間。在當前的農田水利工程中滴灌系統的末端管道既可以放置在地面上，也可以埋入地表以下30—40cm處，前者被稱為地表滴灌，后者被稱為地下滴灌。微灌指的是將微灌灌水器直接安裝在系統末端管道上，利用水壓將水以灑水的方式，噴灑到土壤上方，微灌灌水器的水流量一般為20—250L/h。涌泉灌溉主要是將直徑在4mm左右的塑料小管與節水灌溉系統末端管道連接到一起作為灌水器，以水流的方式局部打濕作物附近的土壤。一般情況下，涌泉灌溉灌水器的流量為40—250L/h。由于不同地區地理條件、自然環境存在差異，種植的農作物種類也存在一定的差別，為保證灌溉工作既能滿足農作物的生長需要，又能實現水資源的高效利用，工作人員需要結合當地的實際情況，選擇最為合理的微灌技術。

②應用實例

以某地棉花種植區為例，當地在種植棉花時，為提升水資源的利用率，將滴灌技術作為當地農業灌溉的主要技術方法之一。并且隨著當地膜下滴灌技術研究的不斷深入，研究人員明確了不同土質情況下膜下滴灌區域土壤水分的移動規律，根據棉花生育周期膜下滴灌的耗水規律，制定了科學的灌溉制度，同時提出了膜下滴灌水肥耦合的最佳量化指標，為棉花的高產提供了科學的依據。具體來說，該棉花種植區在使用滴灌技術的第一年耗水量為每畝868.86m3，第十五年的實際灌溉量為每畝562.52m3。在使用滴灌技術的這些年間，土地的灌溉面積在逐年增加，作物產量也逐年增長，當地的生態環境得到了改善，因此可以認為滴灌技術在當地的農田節水灌溉工作中取得了令人滿意的成效。

3、井灌

為了在利用淺層地下水資源的同時，實現地下水位的合理調節，可以將井灌節水灌溉技術應用于當前的農田水利灌溉工作中。當前我國應用井灌技術的農田面積約為1.76億畝，并且這部分農田大多位于北方地區。這一技術的應用不僅可以提升農田的產量，還能保障干旱期農作物生長用水的需要。在構建井灌系統時，工作人員可以結合當地的生態環境以及農田周圍的水資源狀況，開展井灌區域的合理劃分工作，若農田周邊并不存在湖泊、河流等地表水源，那么可以將井灌系統設置于農田的中心處，縮短水資源與農田各部分之間距離，減少因運輸浪費的水資源。

4、運輸節水技術

①渠道防滲技術

渠道輸水技術是當前我國農田灌溉的主要輸水技術之一，傳統的土渠輸水系統利用效率一般在0.3-0.5之間，大部分的水資源在土渠運輸過程中因滲漏、蒸發等問題而被浪費，對此，構建防滲漏的輸水渠道成為當前節約農田灌溉用水的主要方法之一。現階段，在將防滲措施應用于渠道污水系統后，因渠道滲漏所損失的水資源可以減少50%—90%。這一情況的出現，使得渠道水資源的有效利用系數提高到了0.6-0.85。在開展灌溉工作時，這一技術的應用不僅有效降低了輸水灌溉系統的投資與運行管理費用，還能實現當地地下水位的有效調控，避免水渠區域發生次生鹽堿化問題，因此，當前渠道防滲技術主要被應用于含砂率相對較高的農業種植區中。

在當前的渠道輸水工作中，渠道防滲技術主要被應用于渠道修復或重新打造工作中。具體來說，在開展使用年限較長、側面底面裂縫以及凹槽較多、堵塞相對嚴重的水渠修復工作時，工作人員可以應用渠道防滲技術，對渠道進行優化處理。同時，在修建新的水渠時，工作人員可以先利用3S技術對農田區域的地形、作物生長情況進行勘探，然后以AI技術為支撐設計灌溉渠道，最后在灌溉渠中引入自動水閘技術，實現水資源在渠道中的精準調控，盡可能降低水資源在運輸過程中造成的損失，達到提升水資源綜合利用效率的目的。

②低壓管道輸水技術

低壓管道輸水技術是一種利用管道直接將水資源運輸到田間開展灌溉的技術方法，這一技術方法在應用過程中可以有效減少因蒸發、滲漏所造成的明渠輸水浪費現象的出現概率，其水資源利用率達到了95%。同時，管道輸水技術在應用過程中不僅可以有效避免占用過多的土地資源，還能提高輸水速度，加快灌溉進度，縮短周期，因此，低壓管道輸水技術成為一種廣受歡迎的節水灌溉技術。

5、步行式灌溉技術

步行式灌溉技術是將農村現有的農機設備與電力資源作為水資源的灌溉動力，使之與相匹配的灌溉系統進行搭配，開展移動式灌溉工作的節水灌溉技術。在當前的農田灌溉工作中，步行式灌溉技術應用時不需要配備相對復雜的設備，而是通過組裝農機設備的方式，即可滿足農業灌溉的需要。因此，相較于其他灌溉技術，步行式灌溉技術有著適應性強、使用方便、可以有針對性開展作物灌溉、不需要開展修渠工程，節約資金與勞動力等優點。

6、膜上灌溉技術

膜上灌溉技術是一種新型的地面灌溉技術，在實際應用過程中，工作人員可以先在溝中平鋪地膜并在膜上輸水，然后使水通過農作物放苗孔、灌水孔滲入到土壤中。膜上灌溉技術作為一種新型的局部灌溉技術，不僅具有節水、保肥、提高地溫的優點，還能抑制田間雜草的生長，達到提高農作物產量的目的。從調查研究中可以了解到，相較于傳統的溝灌技術，膜上灌溉技術有著更為突出的節水性能，舉例來說，在棉花生產過程中，應用膜上灌溉技術的節水量達到了40.8%，在玉米生產中，這一技術的節水量達到了58%。

二、提升節水灌溉技術應用效果的方法

1、靈活選擇節水灌溉技術

為保證節水灌溉技術能夠在農田水利工程中取得令人滿意的效果，工作人員應結合農田的具體情況，秉承因地制宜的原則，靈活選擇節水灌溉技術，保證技術的應用優勢能夠得到最大程度的發揮。舉例來說，在我國西北部地區，部分地區存在著氣候環境較為干旱、土壤條件比較差的問題。為滿足當地農業經濟的發展需要，在選擇節水灌溉技術時，可以大力推廣渠道防滲技術，在降低灌溉難度與灌溉成本的同時，提升水資源的利用率，滿足作物的正常生長需要。舉例來說，在開展北方地區節水灌溉技術選擇工作時，工作人員可在明確北方降水量偏低且氣候干燥等特點的基礎上，選擇并使用溝渠防滲技術這類供水量較大的灌溉技術，在滿足植物生長對水資源需要的同時，實現水資源蒸發量的有效管控。同時，為保證相應的灌溉技術能夠在農田水利工程中獲得較好的應用效果，工作人員應重點開展水利工程灌溉渠道的建設工作。即在建設工作正式開展前，工作人員應實地開展農業生產區域情況考察工作，然后結合當地的地形、水文條件、氣候環境等條件，確定農田灌溉管道的具體布置方案，確定本次水利灌溉系統所需的設施、管網布局，以便達到推動農田水利節水灌溉工程高質量發展的目的。

2、合理劃分灌溉區域

受地表水、地下水資源分布并不平均的影響，不同地區的農田對于灌溉的需求存在一定的差異。現階段，為了在滿足農作物灌溉需求的基礎上，盡可能降低灌溉系統設置工作所產生的成本，工作人員可以在明確農田區域具體情況的基礎上，科學劃分灌溉區域，以便為后續灌溉裝置配置工作提供參照。具體來說，在劃分灌溉區域時，工作人員需要先分析農田項目區氣候條件、水文地質，然后結合不同區域農作物的種植需要，制定相應的灌溉計劃，并以灌溉計劃為基礎，選擇合適的灌溉技術方式，以便為后續農業生產提質增效提供助力。

3、明確作物生長特點

不同的農作物在不同生長階段對于水資源的需求量存在一定的差異，為提升水資源的利用效率，實現水利工程的高質量發展，在構建農田灌溉系統前，需要對不同區域農作物的種植需求加以分析，合理計算不同階段農作物對灌溉水量的要求，然后在滿足農作物生長需要的基礎上，應用合適的節水操作，盡可能避免水資源的浪費。舉例來說，水稻是一種最有兩棲性的農作物，在開展水稻田灌溉工作時，工作人員需要結合農作物在苗期、拔節期、孕育期、成熟期四個生長期間對于水資源的需求情況，合理調整農田內的灌溉時間與水量，為水稻的增產提供支持。

4、應用智能化灌溉技術

在信息技術不斷發展的背景下，為提升節水灌溉技術的應用質量，可以將智能化、信息化技術融入農田水利節水灌溉系統當中，推動灌溉工作的精準化發展。在智能節水灌溉技術應用時，系統可以利用傳感器，綜合分析地質條件、農作物生長狀況、氣候環境條件等因素，在明確農田水分供應情況能否滿足作物不同生長階段用水需求的基礎上，控制節水灌溉系統的灌溉量、灌溉時間，開展精準化灌溉操作，在為農作物提供良好生長環境的同時，推動我國農業經濟朝著現代化的方向發展。

5、灌溉系統的多功能發展

為提升當前灌溉系統的利用率，在應用灌溉系統完成水資源運輸工作的基礎上，工作人員可以結合農業生產過程中，農作物對于肥料、藥物等資源的需要，開發灌溉系統的功能，提高灌溉系統的利用效率，降低農業生產管理工作的難度。

總而言之，為滿足農業經濟迅猛發展的需要，在新時期下，我國對農田水利工程的關注度不斷提升，大量與水利工程相關的節水灌溉技術、設備被應用到農田水利工程建設活動中，這不僅提升了水資源利用率，還提升工程的整體質量水平，為農產品產量的穩定增長打下了堅實的基礎。

（作者單位：274300山東省菏澤市單縣龍王廟鎮農業農村服務中心）