節水灌溉技術在現代農田水利建設中的應用與發展

農業作為國民經濟的基礎，其發展狀況直接關系到國家的糧食安全和社會穩定，然而，水資源的短缺已成為制約農業可持續發展的主要因素之一，尤其是在農田水利建設中，如何高效利用有限的水資源，提高灌溉效率，成為當前亟待解決的問題，節水灌溉技術的出現和推廣，為緩解水資源短缺、提高農業生產效率提供了有效途徑。本文將詳細探討節水灌溉技術的概述、現代農田水利建設中常用的節水灌溉技術，以及節水灌溉技術的發展趨勢，以期為農田水利建設提供參考。

一、節水灌溉技術概述

節水灌溉技術是指在灌溉過程中，通過科學管理和技術手段，最大限度地減少水資源浪費，提高灌溉效率和水資源利用率的一系列方法和技術。節水灌溉技術不僅能夠有效緩解水資源短缺問題，還能提高農作物的產量和品質，促進農業可持續發展。節水灌溉技術的核心在于精準控制灌溉水量和時間，使水資源能夠精準地輸送到作物根部，減少水分蒸發和滲漏損失，節水灌溉技術的發展經歷了從簡單到復雜、從粗放到精細的過程，早期的節水灌溉技術主要以渠道防滲和管道輸水為主，通過減少輸水過程中的滲漏損失來提高水資源利用率，隨著科技的進步，噴灌、微灌等先進灌溉技術逐漸得到應用，這些技術能夠實現水資源的精準控制和高效利用，進一步提高灌溉效率。

二、現代農田水利建設中常用的節水灌溉技術

1、節水管道輸水技術

節水管道輸水技術，作為一種創新的灌溉方式，其核心在于利用封閉式管道系統替代傳統的開放式明渠，以實現水資源的有效輸送，此技術旨在將水源，如河流、湖泊或地下水，高效且安全地輸送至存儲設施，如水庫、水井及池塘，既保障了水資源的蓄積，又顯著降低了外界環境對灌溉系統的潛在干擾。構建節水管道輸水系統的關鍵環節，在于設計一個完善的輸水與配水網絡，這一網絡由多樣化的管道組件、專門的保護裝置以及精密的分水設施共同構成，確保了整個系統的穩定運行與高效管理，管道材料的選擇至關重要，既要考慮其耐用性、抗腐蝕能力，也要兼顧經濟成本，常見的材質包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等塑料管道，以及鋼管或鑄鐵管，這些材料均能有效抵御外界壓力，減少滲漏風險。在管道布局上，需依據地形地貌、農田分布及水源位置進行科學合理的設計，力求縮短輸水距離，減少彎頭與接頭，以降低水流阻力，提升輸水效率，同時，安裝必要的閥門、壓力表及流量計等控制元件，便于對水流進行精確調控，滿足不同區域的灌溉需求，保護裝置的設置同樣不容忽視，它們能有效防止管道因自然因素（如凍脹、風化）或人為活動而受損，例如，在易凍區域采用保溫材料包裹管道，或在易受外力沖擊地段加裝防護欄，都是保障管道安全的有效措施。分水設施作為連接輸水管網與農田灌溉的橋梁，其設計的合理性直接關系到灌溉的均勻性與效率，通過精準配置分水口與調節裝置，可以確保水資源按需分配，避免浪費，實現節水灌溉的目標。

2、節水噴灌技術

節水噴灌技術，作為灌溉領域一項歷史悠久且高度成熟的技術，伴隨著節水灌溉技術的整體進步，不斷吸納新元素，持續創新，其核心亮點之一在于節能，這成為當前技術發展的重點方向。該技術通過管道系統精確地將水輸送到農田，并利用壓力裝置以均勻細膩的水霧形態噴灑至作物表面，從而實現高效灌溉。節水噴灌技術的顯著優勢在于其灌溉的均勻性。該技術能夠確保每一株作物都能獲得適量的水分，既避免了過量灌溉導致的資源浪費，也提高了水資源的利用效率，據統計，節水噴灌技術在農田灌溉中的均勻度可達90%，水資源利用率高達85%，相較于傳統的漫灌方式，節水效果可達50%之多。在技術實現上，節水噴灌系統配備了先進的壓力設備，這些設備不僅性能可靠，而且對控制精度的要求相對較低，降低了操作難度，同時也減輕了工作人員的勞動強度，隨著自動化技術和計算機控制技術的融入，節水噴灌系統進一步減少了對人力的依賴，實現了更高效的灌溉管理和更顯著的節能效果，此外，節水噴灌技術還注重系統的靈活性和可擴展性。根據不同的農田布局和作物需求，可以靈活調整噴頭的布局和噴灑參數，確保灌溉效果的最佳化，同時，系統還可以根據實際需要輕松擴展，滿足更大面積農田的灌溉需求。在維護方面，節水噴灌系統也表現出色，由于采用了高質量的管道和壓力設備，系統的故障率較低，維護成本也相對較低，此外，定期的維護和檢查還可以進一步延長系統的使用壽命，提高灌溉效率。

3、節水微灌技術

節水微灌技術，盡管相較于噴灌技術而言問世時間較短，但在農田水利建設的持續進步中，已逐漸展現出其獨特的優勢并獲得了廣泛應用，該技術依據不同的技術特性，可細分為滴灌、滲灌等多種形式，用戶可根據具體作物需求及環境條件，靈活選擇并組合應用這些技術。節水微灌技術的核心優勢在于其廣泛的適用性、高度的靈活性以及極低的用水量需求，在作物灌溉實踐中，該技術不僅能夠覆蓋農田地表，實現傳統意義上的灌溉，更能夠深入地表以下，直接作用于作物根系，為作物提供更加精準、高效的水分供給，這種灌溉方式不僅有助于作物更好地吸收水分，還能顯著提升作物的生長速度與質量，同時縮短作物的生長周期，提高農業生產效率。在實施節水微灌技術時，壓力設備是不可或缺的關鍵組件，通過精確調節壓力設備的輸出，可以根據作物的實際灌溉需求，靈活調整灌水量，從而實現更加精細化的水分管理，這種調節機制不僅有助于進一步提升節水效果，還能確保作物在不同生長階段都能獲得適宜的水分供應。與傳統的漫灌技術相比，節水微灌技術的節水率可高達80%，同時顯著降低了對勞動力的需求，減輕了農民的勞動強度。此外，節水微灌技術還具有促進作物廢料利用、減少廢料消耗的經濟優勢，由于該技術能夠直接作用于作物根部，使得作物在吸收水分的同時，也能更加充分地利用土壤中的養分，從而提高了廢料的利用率，這不僅有助于減少廢料的消耗，降低農業生產成本，還能在一定程度上減輕對環境的壓力，促進農業的可持續發展。在節水微灌系統的設計與應用中，還需要充分考慮作物的生長習性、土壤條件以及氣候條件等多種因素，例如，在滴灌系統中，滴頭的布局與間距應根據作物的根系分布和土壤滲透性進行合理設置，以確保水分能夠均勻、高效地滲透到作物根部，系統的維護與管理也是保障節水微灌技術長期穩定運行的關鍵環節，定期檢查管道、滴頭及壓力設備等組件的完好性，及時清理堵塞物并更換損壞部件，可以有效延長系統的使用壽命并提高灌溉效率。節水微灌技術以其廣泛的適用性、高度的靈活性、極低的用水量需求以及顯著的經濟優勢，在現代農田水利建設中發揮著越來越重要的作用，隨著技術的不斷進步和創新，節水微灌技術有望在未來實現更加廣泛的應用和推廣，為農業節水灌溉和可持續發展貢獻更大的力量。

4、步行式節水灌溉技術

步行式節水灌溉技術，以其直觀易操作的特點，顯著簡化了農田灌溉的復雜流程，該技術不僅使得各類灌溉設備的使用變得更為便捷，還極大地提升了灌溉作業的整體效率，在這一技術體系中，拖拉機作為核心組裝設備，發揮著舉足輕重的作用，通過巧妙地將拖拉機與灌溉設備相結合，不僅實現了灌溉作業的機械化，還大幅降低了農田灌溉的成本，使得灌溉過程更加經濟高效。拖拉機的引入，為步行式節水灌溉技術帶來了顯著的便利，其強大的牽引力和靈活的移動性，使得灌溉設備能夠輕松覆蓋廣闊的農田區域，在灌溉過程中，拖拉機可以穩定地拖動灌溉管道、水泵等重型設備，減少了人力搬運的麻煩，同時也提高了灌溉作業的精準度和均勻性，這種機械化的灌溉方式，不僅簡化了操作流程，還降低了對勞動力的依賴，使得農田灌溉變得更加輕松高效。步行式節水灌溉技術的另一大優勢，在于其對灌溉設備的精心設計與優化配置，為了最大化節水效果，該技術采用了多種高效節水的灌溉設備，如低壓噴頭、滴灌帶、微噴帶等，這些設備能夠根據作物的實際需水量和土壤條件，精確控制灌溉水量和灌溉時間，從而避免了水資源的浪費。低壓噴頭通過降低噴射壓力，減少了水霧的飄散，使水分更加集中地作用于作物根部；滴灌帶則將水分以點滴形式直接輸送到作物根部，減少了地表蒸發和深層滲漏；微噴帶則結合了噴灌和滴灌的優點，以微小水滴的形式均勻噴灑在作物葉片和根部，既滿足了作物的水分需求，又減少了水分的無效損失。此外，步行式節水灌溉技術還注重灌溉策略的科學制定，該技術會根據作物的生長周期、需水量以及土壤水分狀況，靈活調整灌溉計劃，通過實時監測土壤水分和作物生長狀況，可以準確評估作物的需水量，并據此制定精確的灌溉策略，這種科學化的灌溉管理，不僅確保了作物在關鍵生長期獲得充足的水分，還避免了過度灌溉導致的資源浪費，根據天氣預報和土壤水分監測結果，該技術還能選擇最佳的灌溉時機，避免在高溫、大風等不利條件下進行灌溉，從而減少水分蒸發損失。

5、渠道防滲技術

渠道防滲技術，作為一種旨在提高灌溉效率與水資源利用率的關鍵措施，其核心在于通過加強渠道的維護與管理，確保灌溉過程中水資源的有效傳輸，從而最大限度地減少滲水與漏水現象，這一技術的應用，不僅關乎水資源的節約，更是提升農業灌溉整體效能的重要途徑。在渠道防滲的具體實施中，首要任務是對現有渠道進行全面評估，識別潛在的滲漏點及高風險區域，這通常涉及對渠道材質的檢查、土壤滲透性的分析以及歷史滲漏數據的收集，為后續的防滲措施提供科學依據，針對不同類型的渠道，如土質渠道、石砌渠道或混凝土渠道，需采取差異化的防滲策略。土質渠道因其自身材質特性，易受水流沖刷和土壤侵蝕，導致滲漏，因此，采用土工膜鋪設、黏土或水泥漿噴涂等表面處理技術，可有效增強渠道的防滲性能，結合植被覆蓋和邊坡加固，進一步減少水分滲透和土壤流失。對于石砌或混凝土渠道，重點在于修復裂縫、填補縫隙，以及加強接縫處的密封處理。采用高分子防水材料、環氧樹脂注漿或水泥砂漿填縫等方法，能夠顯著提升渠道的整體密封性，減少滲漏風險，此外，定期清理渠道內的淤泥和雜物，保持渠道暢通，也是提高輸水能力的重要一環。

三、農田水利建設中節水灌溉技術的發展趨勢

1、智能化灌溉系統被大力推廣

當前，隨著互聯網的深入滲透與信息技術的飛速發展，智能化灌溉系統正逐漸成為節水灌溉領域的一大發展趨勢，這一系統依托于先進的物聯網技術、大數據分析及人工智能算法，實現了灌溉管理的全面升級，在眾多地區的節水灌溉實踐中，傳統的人工控制方式正逐步被智能化傳感器所取代，這些傳感器能夠實時監測土壤濕度、作物需水量及環境氣象條件，為灌溉決策提供精準數據支持。智能化灌溉系統不僅顯著提高了灌溉作業的工作效率，還通過精確控制灌溉水量和時機，確保了水資源的合理分配與高效利用，此外，該系統的自動化土壤監測功能，能夠及時發現土壤水分異常，避免過度灌溉或水分不足對作物生長造成的不利影響，綜上所述，智能化灌溉系統的廣泛應用，標志著節水灌溉工作正邁向一個更加智能、高效與可持續的新階段。

2、通用型節水灌溉設備得到應用

當前，節水灌溉技術雖已取得顯著進展，但其應用往往受限于特定的地形與作物條件，尤其是節水灌溉設備的適用性問題尤為突出，針對這一現狀，未來的發展趨勢將聚焦于通用型節水灌溉設備的研發與推廣，相關部門預計將加大科研投入，致力于設計出能夠適應多種地形、滿足不同作物需求的節水灌溉設備。這些通用型設備將采用模塊化設計，便于根據實際灌溉需求進行靈活組合與調整。同時，它們將集成先進的傳感器與控制系統，實現灌溉過程的精準控制與自動化管理，此外，設備的材質與結構也將得到優化，以提高其耐用性與適應性，確保在復雜多變的灌溉環境中保持穩定的性能。

3、地下灌溉的廣泛應用

當前，地下灌溉技術在我國雖面臨研發挑戰，其推廣范圍亦相對有限，但經過一系列深入的實踐研究與探索，該技術已逐漸展現出廣闊的發展前景，被視為一種極具潛力的節水灌溉方式，隨著科技的不斷進步，特別是傳感器技術、智能控制技術及地下管網材料的創新，地下灌溉技術所遇到的難題將逐步得到解決。未來，地下灌溉系統將更加智能化，能夠實時監測土壤水分、作物需水狀況及地下水位，實現精準灌溉，避免水資源的浪費，同時，地下管網的設計與材料將得到優化，提高其耐久性與防滲性能，確保灌溉水的高效傳輸與利用，此外，地下灌溉技術還將與地面灌溉、滴灌、噴灌等其他灌溉方式相結合，形成綜合灌溉系統，以適應不同地形、作物及氣候條件的需求。

4、灌溉技術管理水平不斷提高

伴隨著互聯網的持續演進，農業節水灌溉領域正經歷著深刻的變革，計算機技術、模擬模型技術以及信息化控制技術的廣泛應用，為灌溉技術的管理水平帶來了顯著提升，這些先進技術的融合，促進了灌溉技術管理系統的誕生與完善，使得農業灌溉工作邁向了更高的專業性與智能化水平。未來，灌溉技術管理系統將更加注重數據的實時采集與分析，通過集成各種傳感器與監測設備，實現對灌溉過程的全面監控，系統將運用先進的算法與模型，對灌溉水量、時機及方式進行精準決策，以達到節水增效的目的，此外，隨著云計算、大數據及人工智能技術的不斷發展，灌溉技術管理系統將實現更高級別的自動化與智能化，為農業生產提供更為精準、高效的灌溉解決方案。

總之，農田水利建設中的節水灌溉技術是推動農業可持續發展的關鍵，通過不斷創新和完善節水灌溉技術，如智能化灌溉系統、通用型節水灌溉設備、地下灌溉及提高灌溉技術管理水平，不僅能夠有效緩解水資源短缺問題，還能提高農作物的產量和品質，促進農業生產的現代化與智能化。

（作者單位：132501吉林省蛟河市紅星水庫灌區管理中心；132525吉林省蛟河市慶豐水庫灌區管理中心）