基于生態理念的農田水利工程規劃與可持續發展研究

0 引言

農田水利工程是農業生產的重要基礎設施，其核心作用在于優化水資源配置、保障糧食安全與生態平衡。然而，傳統水利工程往往注重單一功能目標，忽視了生態環境保護和可持續發展。隨著全球氣候變化加劇和自然資源緊缺，生態理念逐漸成為農田水利工程規劃的重要指導思想。生態理念強調在工程建設中融入自然調節機制，實現資源高效利用與生態環境保護的統一。這種理念不僅為農業生產注入了綠色內涵，還為區域水資源管理提供了新的技術支持和實踐方向。

1生態理念融入農田水利工程的意義

1.1提高水資源利用效率

生態理念融入農田水利工程，強調通過科學規劃優化水資源的空間和時間分配，減少因供需失衡導致的浪費，如采用分區灌溉和精準調配技術，提升水資源利用效率。大力推廣滴灌、噴灌等節水灌溉技術，既減少蒸發損失，又滿足作物需求，避免土壤鹽漬化[。通過渠道防滲和設施改造，降低無效徑流和滲漏，實現高效環保的用水管理。生態理念還注重水資源循環利用，如雨水收集和地下水合理開發，從多層次提升水資源綜合利用效率，為農業可持續發展提供支持。

1.2恢復農田生態系統健康

生態理念融人農田水利工程，就要通過科學調控灌溉和排水，避免土壤板結、鹽漬化等問題，同時補充有機質和優化水土保持，改善土壤結構和肥力，為作物提供健康環境。構建生態化灌排系統與濕地修復工程，促進生物多樣性恢復，增強生態系統適應性和抗逆性。通過凈化排水系統減少氮、磷污染物流失，保護周邊水體生態。生態設計，如建設坡地梯田和人工濕地，實現水土資源循環，維持區域生態平衡并降低系統脆弱性，從而顯著提升農田生態系統的健康水平，促進人與自然和諧共生。

1.3提升農業生產的可持續性

生態理念融入農田水利工程，就要通過科學設計減少水土流失和土壤退化，延長農田使用壽命，同時構建防護林和水土保持工程，保障土壤肥力。智慧灌溉系統可實現精準供水，優化農業水資源管理，降低資源浪費和環境負擔。利用太陽能水泵等綠色技術推動低碳農業發展，減少碳排放，提升農業生態友好性。通過多功能設計增強農田氣候適應性，降低干旱與洪澇影響，實現農業經濟與生態效益雙贏，推動農業產業鏈綠色化轉型，為農業可持續發展提供保障。

2基于生態理念的農田水利工程規劃關鍵技術

2.1 水資源優化配置技術

2.1.1基于多目標優化的灌溉用水規劃模型

水資源優化配置的核心是建立科學的灌溉用水規劃模型，實現資源高效利用和生態效益的最大化[2]。模型使用多目標優化方法，以綜合權衡經濟、生態和社會效益：

式（1）中，Z表示綜合目標函數， 是第 i 個目標的權重 是相應的目標函數（如灌溉效率、農業產量、生態保護）。約束條件包括區域水資源總量限制（如地下水和地表水的供應量）農作物需水規律、灌溉時間窗口等。模型通過歷史水資源數據的動態分析和參數調整，為不同時間節點的灌溉需求提供精準的用水策略。

2.1.2 智能灌溉系統設計

智能灌溉系統通過傳感器、數據采集器和自動控制系統，實現灌溉過程的自動化與精準化。系統利用傳感器實時監測土壤濕度、空氣溫濕度、作物需水量等關鍵參數，結合區域氣象預報，計算最優灌溉時間和水量。灌溉設備包括自動滴灌系統、微噴灌系統和地下滲灌設施，均由中央控制系統實時調節。智能灌溉的優勢在于避免傳統灌溉方法造成的水資源浪費，尤其適用于水資源緊張和氣候變化顯著的地區。

2.1.3 雨洪資源利用技術

雨洪資源利用技術通過設計雨水收集系統，將降雨高效轉化為可用水資源，顯著提升水資源利用效率。常用方法包括地表徑流收集、雨水調蓄池建設和雨水滲透系統布置。收集的雨水經過處理，可廣泛用于農田灌溉和生態補水，有效緩解干旱時期的用水壓力。同時，通過合理布局雨水分流與滯蓄設施，能夠有效降低城市和農田的洪澇風險，減少徑流對下游水生態的沖擊，進一步維護生態系統的健康與穩定。

2.2 生態保護與修復技術

2.2.1 河湖連通性優化設計

農田水利工程需注重河湖連通性，以維護區域水文循環和生態平衡。優化設計包括疏通河道、建設分水堰、增設水閘和生態廊道等措施。河湖連通后，能有效緩解旱澇交替問題，同時改善農業灌溉條件。通過科學調控水流速率和分配水資源，可提升水體交換能力，避免因水體分割引起的生態退化問題。設計中還需重點考慮季節性干旱和降水分布不均對工程影響。

2.2.2 濕地修復及生態緩沖帶構建

濕地被譽為“地球之腎”，具有儲水、凈化水質和調節氣候的功能[3]。農田水利規劃建設應注意恢復退化濕地，并增加濕地面積，以提升區域生態穩定性。生態緩沖帶主要分為植被緩沖區和水體緩沖區。在植被緩沖區的建設中，通過栽種耐水植物，如蘆葦和香蒲，有效攔截農業退水中的氮、磷等污染物，進而保護下游水質。構建緩沖帶還能減緩地表徑流速度，減少水土流失，為農田生態環境提供長期保護。

2.2.3 水生生物多樣性保護技術

農田水利工程在改善灌溉條件的同時，需兼顧水生生態系統的完整性。工程規劃應設計生物廊道或魚類通道，確保河湖水系連通條件下魚類的自由遷徙。人工種植水草和恢復自然棲息地，可有效提高水生生物的生存率和種群多樣性。還需定期監測水質指標（如溶解氧、pH值）及生態健康狀況，確保水環境維持良性循環，并根據監測結果及時調整工程管理措施，達到生態保護與工程功能的統一。

2.3土壤水分管理技術

2.3.1 高效節水灌溉技術

土壤水分管理的首要任務是提高灌溉效率。高效節水灌溉技術包括滴灌、微噴灌和地下滲灌。這些技術通過精準控制水分供應，減少蒸發損失，保持作物根區水分充足。滴灌技術能夠將水分直接送達作物根部，同時減少徑流和深層滲漏。不同灌溉技術對土壤含水率和水分利用效率的影響顯著，其中滴灌技術表現出明顯的節水優勢，如表1所示。

2.3.2土壤改良與保護措施

土壤改良旨在優化土壤結構，提高其保水性能和透氣性，進而增強農田的生產能力。具體措施如下：增施有機肥料，如農家肥、綠肥等，提高土壤有機質含量；深翻土地，打破犁底層，改善土壤的通氣性和水分滲透能力。同時，為了防止土壤退化，應推行輪作制度，通過多種作物的交替，減輕單一作物對土壤的持續影響，從而保障土壤的長期肥力與可持續利用。

2.3.3水土流失監測與控制技術

水土流失是農田生態系統退化的主要威脅之一。監測技術采用無人機遙感、地表徑流監測設備等手段，實時獲取流失數據，預測水土流失趨勢[4]。在水土流失嚴重地區，應用梯田建設、植被護坡和生態攔截設施可有效減少水土流失。土壤水分監測系統通過分布式傳感器網絡和數據分析技術，為農田灌溉提供科學依據，如圖1所示。

3基于生態理念的農田水利工程可持續發展策略

3.1政策支持與技術推廣

3.1.1國家政策在規劃與實施中的引導作用

在農田水利工程的可持續發展中，國家政策發揮著重要的引導和支持作用。國家應制定明確的法律法規和行業標準，規范農田水利工程的設計、施工和管理流程，同時注重生態保護要求的融入。財政補貼和專項資金支持可顯著降低農田水利工程的建設與運營成本，鼓勵更多地區采納綠色技術，推動工程的生態化發展。

3.1.2技術推廣與培訓體系的建立

技術推廣與人員培訓是實現生態水利技術廣泛應用的關鍵環節。政府和科研機構需聯合開展示范項目，通過典型案例展示生態理念下水利工程的成效。同時，建立多層次培訓體系，為基層技術人員提供水資源優化配置、生態修復和智能灌溉系統操作等技術培訓，提高基層技術隊伍的專業水平。政府關部部門應通過政策和技術的結合，確保新技術能夠真正應用到工程實踐中，推動生態理念的深入實施。

3.2生態理念與區域發展協同

3.2.1不同地區的水利工程規劃策略差異化分析

不同地區由于氣候、地形和水資源條件不同，對水利工程的需求和規劃策略存在顯著差異。在干旱地區，應重點推廣高效節水技術，如滴灌和微噴灌，最大限度地提高水資源利用效率；在多雨地區，應注重雨洪資源利用與排澇系統的完善。另外，應結合區域自然環境和生態敏感點的特征設計個性化的規劃方案。例如，在河湖密集地區加強河湖連通性優化設計，在土壤貧瘠的區域實施土壤改良與生態緩沖帶構建。這種差異化的規劃策略能夠有效協調區域水利發展與生態保護[5]。不同地區水利工程規劃與生態保護措施對比，見表2。

3.2.2促進農業生態經濟與社會效益共贏

在水利工程中融入生態理念，不僅能優化農業生產條件，還能帶動區域生態經濟發展。大力保護水土資源、提升土壤肥力和改善生態環境，不僅提升了農田生產效率，還減少了對自然資源的過度消耗。通過濕地修復和生物多樣性保護措施，不僅增加了生態旅游和綠色產業發展的潛力，還促進了社會就業。將生態保護與經濟效益相結合，有助于實現農田水利工程可持續發展的長遠目標。

3.3長效管理機制的構建

3.3.1農田水利工程后期管理與維護技術

水利工程的可持續發展需要完善的后期管理與維護技術支持。工程竣工后，應定期開展設備檢測和維護，尤其是灌溉管網、排水系統和調蓄設施等關鍵部件的檢查，確保其運行的穩定性和高效性。采用耐用材料和生態材料，可以延長工程壽命，同時降低對環境的影響。在管理中引入生態緩沖設施，如植被覆蓋區和生態護坡，可進一步提升工程的穩定性和生態功能，減少自然災害對設施的破壞。

3.3.2 基于大數據的動態監控與評估

運用大數據技術對農田水利工程進行動態監控與評估，是現代化管理的核心手段之一[6]。通過傳感器網絡和遙感技術，實時采集水資源使用、土壤濕度、氣象數據和工程運行狀況等信息，并將數據整合到統一的管理平臺中。利用數據分析模型，可以預測區域用水需求和工程可能出現的問題，為管理決策提供科學依據。例如，通過分析農田的灌溉效率，優化灌溉計劃；通過水資源利用效率的歷史數據，調整后期工程策略。動態監控與評估的優勢在于能夠快速響應突發狀況，實現精準管理。

4結束語

生態理念在農田水利工程中的應用是實現農業可持續發展的必由之路。研究系統探討了水資源優化配置、生態保護與修復、土壤水分管理等關鍵技術，并提出了基于生態理念的農田水利工程可持續發展策略。研究表明，基于生態理念的水利工程能夠顯著提高資源利用效率、改善生態系統健康，促進農業經濟效益與生態效益雙贏。未來需進一步強化大數據、智能化技術的應用，加強政策引導和公眾參與，為農田水利工程的綠色轉型和高質量發展提供堅實保障。

參考文獻：

[1]韓祥國.農田水利灌溉工程規劃設計與灌溉技術分析[J].當代農機，2024（5）：80，82.

[2]李月彬.農田水利灌溉工程規劃設計與灌溉技術分析[J」.數字農業與智能農機，2024（5）：68-70.

[3]曾彥祖.農田水利工程規劃設計與灌溉技術的探討[J].棉花科學，2024，46（2）：106-108.

[4]胡少南.生態理念下的農田水利工程規劃多功能設計分析[J].中國水運（下半月），2021，21（2）：87-88.

[5]吳志良.基于生態理念下農田水利工程規劃多功能設計的研究[J].珠江水運，2020（9）：88-89.

[6]趙英中.農田水利工程規劃多功能設計中生態理念的實際應用[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2019（12）：73-74.

（欄目編輯：王亦梁）