農田水利工程中節水灌溉技術的廣泛應用分析

王建斌

近年來，伴隨著“鄉村振興戰略”“美麗鄉村建設”的落實，農業種植業向規模化、集約化的方向發展，導致灌溉時間相對集中，灌溉用水量持續性上升，而由于我國的水資源分布相對不均，在這種背景下，依據本地區農作物種植種類、種植面積、栽培模式，進行節水灌溉工程技術的合理引入，成為推進農業種植業可持續發展的重要措施。本文針對農田水利工程中節水灌溉技術現狀進行分析，有針對性地提出與該地區農業相匹配的節水灌溉技術，為推動農業向綠色、可持續的方向發展提供一定參考。

我們國家作為農業大國，一直以來十分重視農業生產工作。縱觀當前農業生產，離不開農田水利工程的支持。在新時期與新背景下，我國農田水利工程建設步伐進一步加快，許多新技術、設備應用其中，使得工程建設整體質量不斷提升。農田水利工程建筑質量會給水資源利用率、農業產量帶來重要影響，更是關乎經濟效益的重點建設。現代人的思想觀念不斷提升，在國家的大力宣傳與政策支持之下，人們對于節約能源、綠色農業有了更深刻的認識，更意識到合理利用水資源的重要意義。“節水灌溉技術”應用廣泛，大眾對其并不陌生，但是這項技術所涉及的工作十分專業且復雜，需要掌握的技術關鍵點眾多。值得注意的是，在農田水利工程中應用這項技術，還需要結合農田的實際情況，做出合適的選擇，靈活選擇節水灌溉方式，只有這樣才能有效節約水資源，在提高農田產量的同時獲得更好的經濟效益，真正發揮這項技術的價值，促進農業的良好發展。

一、節水灌溉技術在農田水利工程中的應有作用

節水灌溉技術之所以受到廣泛關注，就是因為這樣的技術有著無可比擬的應用優勢，我們國家農田占有量比較大，在展開農業生產過程中，面積大自然也需要更多的水資源支持。尤其是近年來，農業生產受環境氣候的影響明顯，所以對于水資源的需要也在不斷提升，這就進一步提升了對水利工程的依賴度。在此背景下，我國開始實施調水工程，以此實現水資源的合理利用，保障人們需求。農業作為用水量大、依賴性強的行業，也是實現節水的重要陣地。就我國當前農業生產的實際情況而言，很多區域在展開農田灌溉時，所使用的灌溉技術既粗糙又單一。不夠重視水資源的有效利用，導致節水效果不理想。越是存在這樣的問題、越是嚴重，節水的潛能就會越大。所以不斷優化創新節水灌溉方式，提高農民以及社會大眾的節水意識，在有限條件下，實現水資源的有效利用，能夠在保障農業產量的基礎上，獲得更好的生態效益、社會效益。這對農業生產、社會發展都有著十分積極的意義，所以節水灌溉技術在農田水利工程中的應用意義也是巨大的。

二、節水灌溉技術發展過程中存在的不足

1、缺少完善灌溉體系的加持

在對節水灌溉技術的應用實效進行深入研究以后，可以發現在該技術應用的過程中存在管護不到位的情況，使得農田灌溉工作的實際節水效果相對一般，導致該問題的主要原因就是缺少完善的農田水利工程管理體系，相應管理機制的健全程度也存在不足。在應用相關技術開展灌溉工作時，相關工作人員沒有對整個工作流程進行有效的監督以及指導，從而導致節水灌溉技術的應用合理性不足，甚至影響到水利工程的正常使用。除此之外，當地農民對開展農田水利工程管理工作的積極性也相對較低，沒有認識到農田水利工程以及節水灌溉技術的實際應用價值，導致相關農民自身所肩負的監督管理職責沒有得到全面落實，最終導致節水灌溉技術難以取得良好應用成效，農田水利工程的實際應用價值也無法得到充分發揮。

2、農田水利工程中節水灌溉設施完善程度不足

受技術、資金以及實際生產條件的限制，各地域的農田水利設施都存在完善程度不足的情況，嚴重影響相應灌溉技術的應用實效。并且部分水利工程在經過長時間使用之后，性能存在一定缺陷，頻繁出現滲漏問題，嚴重影響水利工程的蓄水能力、灌溉能力以及泄洪能力，農田灌溉工作的節水效果非常一般，甚至出現農作物生長過程水資源需求無法得到充分滿足的情況。

3、節水灌溉技術的選擇缺少科學依據

政府部門以及農民在選擇節水灌溉技術時，其選擇依據存在科學性不足的問題，隨意性較強，甚至部分群眾在選擇技術時，僅僅聽說其他區域應用相關技術取得了良好的效果就照搬照抄，沒有有效綜合相應地域農業生產工作的實際開展情況，嚴重影響節水灌溉技術應用的科學性以及合理性，技術的實際應用價值也無法得到充分體現，水資源的實際利用效率也相對較低。

三、農田水利工程節水灌溉技術

1、井灌式節水灌溉技術

井灌式節水灌溉技術主要為了避免過度使用地下水，導致地下水水位太低。通過展開合理的生態搭配，能夠獲得更好的節水灌溉效果。結合農田周圍的水資源實際情況，展開科學劃分，比如，可以將井灌的高峰階段安排在農田迫切需要水分的時候，除了這一時期以外，盡量縮短農田的灌溉周期，減少灌溉量，既保障農業生產，又獲得良好的節水效果。在展開規劃過程中可以將井灌設置在農田的中心處，可以利用直管形成移動式的井灌系統，這樣能夠達到更好的灌溉效果。這一技術的應用能夠實現地下水資源的科學分配，既沒有無理開采又能實現節水目的，獲得較好的生態效益。

2、微灌式節水灌溉技術

微灌式節水灌溉技術在我國農田水利工程中應用較廣，這項技術以農田實際情況為基礎，根據管道系統的相互連接將水以均勻的方式灌溉農作物，微灌式技術的應用能夠實現澆灌目的，同時還能獲得更好的節水效果。不過值得注意的是，在我國很多區域微灌式節水灌溉技術還沒有得到普及，通常都是采用大水漫灌的方式，這種方式會使農作物周圍的地面被水覆蓋，會加大灌溉水量，存在浪費水資源的問題。隨著時代的發展與技術的進步，現今部分地區已經逐漸采用微灌式節水灌溉技術，有效避免了水資源的浪費。由于農作物對于周圍水分的吸收有限，大水漫灌方式會使多余水分滲入到地下，產生浪費的現象，所以微灌式節水灌溉技術值得大力推廣，能夠有效避免水資源浪費。

3、灌溉渠防滲技術

灌溉渠防滲技術是指通過加強灌溉渠的修復或者重新打造，從而提高渠道對水資源的有效輸送率，降低灌溉水運輸過程中的損失率。灌溉渠防滲漏技術的應用主要包括以下幾方面：其一是對使用年限較長，側面、地面裂縫、凹槽較多、堵塞較為嚴重、水資源輸送速度較慢和滲透較為嚴重的灌溉渠進行修復；其二是利用3S技術進行地形、不同區域作物生長周期進行詳細勘測后，以AI技術為支撐，在灌溉渠中合理引入自動水閘技術（主要安裝在取水源頭的總水閘以及主干渠道與分支渠道的水閘），從而實現水資源在主干渠道之間的精準調控，降低灌溉水在運輸過程中的損失，進而提高綜合運輸率。

灌溉渠防滲漏的具體技術分析：①磚砌技術，主要應用于地面凹凸不平、雜草叢生、灌溉截面相對較窄的泥土灌溉渠，在升級過程中，首先對灌溉渠進行適當的拓寬、雜草的清除以及平地作業，然后進行砌磚作業，一是提高水資源的承載能力，避免水資源的外溢浪費，二是降低水資源的滲透浪費。②灌溉渠表面修復技術，對于底部、側面有裂縫、孔洞的混凝土灌溉渠，可以利用鑿壁注漿技術、切割注漿技術進行混凝土的填充，將灌溉渠側壁的孔縫進行及時修補，降低水流過程的阻力，提高水流速度，減少流通過程中的滲漏以及蒸發損耗。

4、滴灌技術

滴灌技術是指依靠主通管道、側支管道、固定孔道將水資源輸送至農作物根系附近的技術。其主要工作原理如下：①灌溉水經過沉降池（沉降池的結構一般包括沉沙裝置、污水吸附裝置、雜草攔截柵、旋流粉砂分流器等），進入動力泵。②動力泵通過對水流加壓將灌溉水泵入主管道，然后通過分支管道，流通到農作物根系附近。③進行滴灌器的有效篩選，一般依據灌溉管道的長短以及農作物在單位時間的需水量，進行長流道式消能滴水器、孔口消能式滴水器、渦流消能式滴水器、壓力補償式滴水器、滴灌管或滴灌帶式滴水器的合理篩選，并進行流量差值的有效調控，從而保證滴水器單位出水量的合理性。

與傳統灌溉技術相比較，滴灌技術具有以下優勢：①可以利用操作屏或者手機聯網的方式，通過自動控制閥實現灌溉速度、灌溉水流、灌溉時間的精準控制，一來可以依據土壤土質實現科學灌溉（比如儲水能力較差的黃沙土，可以降低灌溉速度，增加灌溉時間）；二來有效避免漫灌造成的水土流失，保持土壤良好的結構。②有效節約灌溉水資源，據相關研究表明，滴灌技術可以節水50%以上。

5、結合實際地域情況選擇節水灌溉技術

為確保節水灌溉技術可以獲得良好的應用，有關人員應當根據不同地域農業生產工作的實際情況選擇合理的灌溉技術。在綜合地域環境的過程中，相關人員需要對當地的氣候環境進行了解，然后對相應區域的土壤性質進行深入分析，確保可以對農業種植區域的實際情況有一個深刻的認知。例如，選取北方地區應用的灌溉技術時，相關人員應當綜合北方降水量較低以及氣候干燥等特點，選取用水量較大的灌溉技術，如直接灌溉。該項灌溉技術的有效推進，使田間灌溉水蒸發量得到有效控制，大力提升有限水資源的高效利用，確保農業生產工作可以得到高質高效開展。在節水灌溉技術得到合理應用以后，不僅可以實現對當地水資源的節約與保護，還可以有效節約灌溉成本，進而促進農業生產工作的健康、持續發展。

四、高效節水灌溉技術應用要點—以噴灌為例

1、噴灌原理

噴灌方式主要利用水壓工作，在農田水利工程中需要保證噴灌水壓問題。根據設備是否可移動，可以將噴灌設備劃分為固定式、半固定式及移動式3種類型，因其設備分類使噴灌方式打破了地形限制，避免農業灌溉對農田土壤結構的破壞。噴灌系統一般由噴頭、管網、首部等組成，噴灌系統應用過程中噴頭將水源分散成為若干水滴，模擬降雨，使水滴均勻地灑落在農田中。噴灌系統管網主要負責將帶有壓力的水資源輸送至灌溉區域，一般情況下噴灌系統管網由不同管道組成，各管道分為干管、支管。各管道之間由管件或閥門相互連接，農戶可以根據灌溉需求開閉各管道閥門，PVC管、PE管等具備抗銹蝕、施工方便等優勢。

2、噴灌應用要點

在農田水利工程中應用噴灌技術時，不僅需要考慮噴灌設備或噴灌系統類型、原理及性能，還需要考慮外部因素，例如灌溉區域噴灌強度、農田形狀與灌溉面積、農田附近的水源條件等。除此之外，應用噴灌技術時需遵循“同一性”原則，即同一農田水利工程或同一輪灌組應用同一型號噴頭，便于后期噴灌管理。近年來，部分地區為追求農田灌溉水景效果，在項目中選擇不同性能、不同型號的噴頭，致使后期農田灌溉不均勻。管理人員應滿足農田灌溉需求，以節水需求為先。本節將從噴頭選型、噴頭布置兩個維度展開進一步論述：

①噴頭選型

根據噴灌射程可將噴頭種類分為小、中小、中等、大4類。小射程噴頭的噴灌強度相對較大、噴灌均勻度較為理想，且適用性較強，不僅能夠滿足小塊農田灌溉需求，還能夠用于灌木、綠籬灌水和洗塵，例如PROS、PS、INST系列均屬于小射程噴頭。中小射程噴頭射程約為4～11m，噴水高度約100～300mm，主要適用于中型面積的地塊灌溉，其中MP系列中小射程噴頭噴灌方式極為獨特，不僅具備理想的節水性，同時能夠滿足坡地與新植的灌溉需求。中等射程噴頭適用于中、大面積地塊灌溉，例如亨特1-20、PGP系列等。大射程噴頭適用于大面積地塊灌溉，因其材料強度較高所以大射程噴頭抗沖擊性更為優秀，例如亨特1-31、亨特1-90系列等。

在噴頭選型過程中應重視土壤噴灌強度，一般情況下農田土壤大多為砂土、沙壤土等，而不同類型土壤噴灌強度存在一定差異，在具體應用過程中，工作人員可以根據下述指標調節噴灌強度：砂土為20mm/h；壤砂土為15mm/h；沙壤土為12mm/h；壤土為10mm/h；粘土為8mm/h。除此之外，在噴頭選型過程中還應注意：土壤允許噴灌強度與地形坡度之間存在反比例關系，當灌溉地塊坡度>12%，那么該地塊土壤允許噴灌強度應降低50%及以上。

②噴頭布置

噴頭布置對于噴灌系統灌溉質量具有重要影響，在布置噴頭過程中需要考慮灌溉區域的地形與風向，布置方式主要分為2種，即矩形或正方形、三角形或正三角形。前者一般適用于相對規則的農田地塊，后者則適用于邊緣不整齊、不規則的地塊，相較于前者，此種布置方式的抗風性更為理想，同時噴灑均勻度更高。建議將噴頭布置為三角形或正三角形。應用正三角形噴頭時，需要考慮風速對于噴灌效果的影響，并確定各個噴頭的間距，可參照下述指標：風速0～5km/h時，間距為1.2R；風速6～11km/h時，間距為1.1R；風速12～20km/h時，間距為1.0R。

③灌溉水量

一般情況下，需要通過公式估算灌溉水量，在估算過程中工作人員可參照經驗數據，將氣象條件作為灌溉水量估算指標：濕冷，日需水量2.5～3.8mm；干冷，日需水量3.8～5.0mm；濕暖，日需水量3.8～5.0mm；干暖，日需水量5.0～6.4mm；濕熱，5.0～7.6mm；干熱，日需水量7.6～11.4mm。

④水力計算

當灌溉面積較大時，一般需要工作人員安裝多個噴頭以保證灌溉效果，但特定水壓下支管內的水流量會隨著流程增加而逐漸減少，所以需要對支管水力進行計算。

⑤自動控制

隨著社會經濟不斷發展，噴灌灌溉方式逐步實現了自動化控制。目前，我國噴灌節水灌溉方式自動控制形式主要以應用“時序控制灌溉系統”為主，便利性強。

綜上所述，農田節水灌溉技術的實際應用價值在于保護水資源、提高農作物生長質量以及促進國家農業經濟發展。因此，加強對節水灌溉技術在農田水利工程中發展要點的研究具有十分重要的現實意義，相關部門應當加強對該項工作的重視，明確節水灌溉技術的實際應用價值，進一步提升節水灌溉技術在農田水利中的高效應用。

（作者單位：735000甘肅省酒泉市肅州區水務局豐樂河灌區水利管理所）