農田水利工程中高效節水灌溉技術科學應用的深入分析

在我國經濟的快速發展背景下，農業始終被視為國家發展的基石。它不僅支撐著社會的穩定和人民的生活需求，而且與社會經濟發展之間存在著緊密的關聯。農業的健康發展依賴于許多因素，其中最為核心的便是水資源。隨著農業生產規模的不斷擴大和技術的進步，水資源面臨著日益加劇的緊張局面。為了應對這一挑戰，科學和有效地利用水資源成為當務之急，高效節水灌溉技術逐漸受到了重視并在農田水利工程中得以廣泛應用。有助于提高水資源的利用效率，減少浪費，還能科學地配置和分配水資源，從而更好地滿足農業生產的需求。

一、高效節水灌溉技術的應用價值

1、提高水資源利用率

高效節水灌溉技術在農田水利工程建設中發揮著至關重要的作用，其主要目標是為農作物提供足夠的水分，促進其健康生長。相較于傳統的漫灌方式，高效節水灌溉技術更能有效地建立水利循環系統，不僅保證了農作物的良好發育，而且顯著提高了水資源的利用效率，有效地避免了水資源浪費。對于干旱與半干旱地區，高效節水灌溉技術的應用具有更為明顯的優勢。它能夠最大化地發揮水資源的價值和效益，為這些地區的農業生產提供有力的技術支持。同時，高效節水灌溉技術也為農田水利工程的進一步改進和優化創造了有利條件，推動了農田水利工程向更加科學、高效的方向發展。

2、提高減災工作效率與農業收益

近年來，我國經濟取得了顯著的發展成就，但與此同時，氣候變化帶來的不穩定性也日益凸顯。許多地區的氣候呈現出明顯的不規律性，自然災害頻繁發生，給農業生產帶來了嚴重的挑戰和損失。高效節水灌溉技術不僅可以有效地保護和利用有限的水資源，而且還為減災工作提供了有力的技術支持。通過合理應用高效節水灌溉技術，可以提高農作物對干旱和極端天氣的適應能力，降低自然災害對農業生產的影響。同時，這也有助于提高減災工作的整體效率，為應對氣候變化帶來的挑戰提供了有力的技術手段。應用高效節水灌溉技術還有助于推動灌溉區域內的水利發展，這種技術的引入和應用能夠顯著改善農業的生產條件，幫助農民解決耕作中的諸多問題，并為農業生產提供了一定的保障。在這樣的背景下，高效節水灌溉技術有望加速農業經濟效益最大化的目標實現，降低用水成本支出，進一步提高農業產量。此外，高效節水灌溉工程的應用還能充分發揮其在農田水利工程中的優勢，確保工程的各項功能得到有效實施。這不僅有助于提高農業生產的質量和產量，還能為農民帶來更為穩定和可持續的經濟收益。

3、優化生態環境

應用高效節水灌溉工程在農田水利管理中能夠有效地節約用水，減少水資源的浪費。通過這種灌溉方式，農業水污染的產生得到了有效的控制，有助于減少水環境的污染程度，并緩解河流的水質壓力。高效節水灌溉工程在農田水利管理中不僅創新了傳統的灌溉模式，還有效地減少了水土流失的現象。通過落實水土保持措施，這種工程有助于維護農田周圍的環境，促進土地的健康和可持續利用。此外，高效節水灌溉技術在改善水環境質量方面也表現出色。它有助于減少水環境的污染，為水生生物提供了更為適宜的生存環境。這種技術的應用能夠顯著提高灌溉效率，能夠保肥、保水和保濕，從而有效地調節田間的微氣候。高效節水灌溉工程推動了生態環境的良性循環，為實現人與自然的和諧共生提供了有力支持。

二、農田水利工程節水灌溉技術應用

1、渠道防滲技術

渠道防滲技術旨在降低渠道輸水過程中的滲漏損失，其核心目標是最大程度地減少水資源浪費、優化農業灌溉水資源的使用效率并提升渠道的輸水能力。這種技術在我國農村地區廣泛應用，是節水灌溉的關鍵工程之一。在實施防滲措施時，不僅需要確保各防滲保護環節的嚴格執行，還需對灌溉渠道的坡度進行合理設計，以保證灌溉水能充足、準確地輸送到農田中。此外，為確保防滲效果，還應根據技術要求進行渠道防滲材料的選型和配比。目前，我國在農業節水灌溉工程中，常用的渠道材料包括涂料、膜材、預制混凝土以及砌筑石塊結構。這些材料都能有效地控制水的滲漏，從而實現良好的防滲效果。為實現節水目標，應從減少輸送過程中的水量損耗和降低水源使用量等多個方面展開。渠道防滲技術作為一種科學、有效的手段，能夠最大程度地減少輸水過程中的水量消耗。通過應用渠道防滲技術，可以全面提升輸水效率。我國主要通過渠道輸水方式將水資源引導至農田灌溉區。在這一過程中，水往往會滲透至渠道底部和邊坡土壤中，導致水量損失占輸送總量的50%-60%，甚至高達70%。因此，推廣渠道防滲技術顯得尤為關鍵。在實施渠道防滲技術時，核心目標是有效防止水在渠道內的下滲，確保水源能夠完整、充足地輸送至目標農田區域。這不僅有助于減少水資源的浪費，還能提高灌溉效率。一般渠道防滲操作需要重點關注以下內容：

①不同灌溉區域防滲效果

在大型灌溉區域，期望渠道的防滲效率達到約40%；對于中型灌溉區域，防滲效率應維持在50%左右；而在小型管道系統中，防滲效率則應高達70%以上；對于井灌區域，需要對固定渠道進行全面的防滲處理，確保防滲效果到位。

②渠道防滲處理

在渠道的滲透防控處理中，可采用混凝土板作為防滲結構的一部分。同時，應在渠道的底部及下部區域施加復合土工膜和輔料薄膜以增強防滲效果。設計渠道斷面時，應考慮采用梯形結構，有效預防渠道在灌溉過程中的滲漏問題。在防滲渠道的建設中，通常采用預制混凝土作為主要結構材料。預制混凝土具有出色的耐用性等特點，能夠在一定程度上降低防滲渠道的斷面面積，同時提升渠道的輸水能力。此外，與復合土工膜技術的融合應用，不僅能夠確保渠道的防滲效果，而且能夠最大化地提高農業用水的效率和合理性。

2、步行式灌溉技術

在農田水利工程中，步行式灌溉技術被廣泛應用。與噴灌技術相似，這種技術也需要配置動力裝置和水泵來驅動。通常，電力或傳統農機被用作動力源，并配備相應的灌溉設備，以實現在農田中的移動灌溉。這一技術實質上是節水技術與農業機械化技術的有效結合。步行式灌溉技術的優勢在于，它無需在灌溉區域內部建設輸水管道，相較于噴灌技術降低了建設成本。此外，采用可移動的機械設備使其具有更高的靈活性和具有更大的覆蓋面積，從而更能適應不同的農田灌溉需求。步行式灌溉機械是一種配置簡潔、設備要求較低的高效灌溉解決方案。該機械操作便捷，專為滿足水資源緊缺地區和特定作物的緊急灌溉需求設計。結合微灌技術，該機械能夠進行精準施肥，不僅提高了灌溉效率，還有助于保障種子和幼苗的生長。其技術成本經濟，操作靈活，并展現出卓越的節水性能。該灌溉技術已在農田水利工程領域得到廣泛應用，尤其是在水資源短缺和干旱頻發的地區。這種依托農村現有步行式動力機械進行灌溉的方法被稱為步行式節水灌溉技術。該技術的核心內容包括坐水播種技術和苗期灌溉技術。坐水播種技術有效保證了種子的發芽率，而苗期灌溉技術促進了幼苗的健康成長。該技術通過準確施用少量的水量到種子或幼苗的根區，展現出了高效的節水特性。總結來說，步行式節水灌溉技術以節水為核心理念，采用高效的局部灌溉方法，具備滴灌和滲灌的節水效果。

3、微灌技術

微灌溉技術作為一種先進的節水灌溉策略，在農業生產領域已得到廣泛推廣，尤其在大棚種植業中表現出優越性能。該技術依賴于一系列專業設備，包括滴灌頭、灌溉器、微噴頭、水過濾器以及水泵等。這些設備具備易于安裝和操作的特點，同時還具有低成本、長壽命和卓越的灌溉效能。通過采用低壓管道系統和專用的灌溉器（如滴灌頭或微噴頭），微灌溉技術能夠直接將水輸送至植物的根部。這種方式不僅有效地減少了水分的蒸發和浪費，還能根據不同作物的需水量進行調控，實現水資源的精準和高效利用。微灌溉技術的廣泛應用已經實現了節水灌溉的全面覆蓋，顯著提升了節水潛力并擴大了高效節水灌溉的應用范圍。這不僅大幅度提高了水資源的利用效率，還有助于增強農業生產的可持續性和穩定性。微灌溉技術涵蓋了多種類型，如滴灌、脈沖灌溉和微噴霧灌溉等，每種類型都有其特定的適用范圍，因此在實際應用中需要根據作物的種類和需水量等因素進行詳細考慮和選擇。為了實施微灌溉，通常需要鋪設供水管道，并配置相應的噴頭和灌水器。這種技術不僅可以實現高效的灌溉，還可以同時進行施肥，從而節約時間，提高種植效率，減少人力消耗。由于微灌溉技術的水利用率高，能有效地節水，所以它在實際應用中的使用效果非常好。因此，選擇合適的微灌溉類型并結合作物的實際需求，不僅可以提高水資源的利用效率，還能有效地提升農業生產的整體效益。

4、滴灌技術

滴灌技術的顯著優勢在于其高度的水資源利用精確性，有效地降低了滲漏和水分浪費。在實踐中，滴灌技術被廣泛認為是目前效果最為出色的節水灌溉方法。在應用滴灌技術時，技術人員可以根據不同農作物的生長特性和水需求進行滴灌設備的布局，以實現最佳的灌溉效果。此外，通過準確了解農作物的水分需求和土壤濕度，技術人員能夠有針對性地調控滴灌的時長和水量，進一步提升灌溉的效率和精確度。綜合考慮，滴灌技術不僅有助于節約珍貴的水資源，還能有效地提升農業生產的整體水平和經濟效益。滴灌通過專用的塑料管道傳輸經過地勢落差或水泵施加壓力的水，精確地通過直徑約10mm的毛管孔或滴頭將水送達作物的根部。該技術的核心組成部分主要包括輸水管道、滴頭和首部樞紐，這些組件協同工作以形成均勻的水滴，使水逐漸滲透至作物的根部。在滴灌系統的設計和應用中，選擇適宜的輸水管道、水泵，以及過濾設備等至關重要。針對作物根系的生長特性，還需確保輸水管道的合適埋藏深度，以滿足作物的灌溉需求。總體而言，滴灌技術的核心目標是實現灌溉水的均勻分布，從而最大化地提高水資源的利用效率，確保作物獲得精準和適量的水分供應。

5、低壓管道輸水技術

管道輸水已逐漸成為明渠輸水灌溉的主要替代方案，它通過高效的管道系統將灌溉水精確地輸送至農田，適用于各種規模的農田水利工程。在大中型灌區，明渠與管道輸水的有效結合尤為顯著。除了傳統的壓力輸水管道外，還有專為溝渠灌溉設計的低壓輸水管道。采用低壓輸水管道不僅能夠降低約5%的水資源損耗，還可將水利用率提升至30%-40%。在機井灌區，低壓輸水管道的應用還能有效減少水分蒸發，進一步節約水資源并降低能耗。值得強調的是，管道輸水對灌溉區土地的占用率僅為0.5%，這有助于提高土地的利用效率。與明渠輸水相比，管道輸水在相同水源條件下的投資成本更為經濟高效。這種灌溉方式不僅滿足農作物的生長需求，還能有效降低運營成本，實現灌溉效益的最大化。

6、噴灌技術

噴灌技術依賴于適當的水壓將水源輸送至農田，通過噴頭均勻地將水噴灑在空中或以微小水滴形式滲透土壤，噴灌技術能夠精準地為農作物提供所需的水分。相對于傳統的灌溉方法，噴灌技術展現出顯著的水資源節約效果，可降低30%-40%的水消耗。噴灌系統還能實現自動化灌溉，大大降低了對人力的依賴，顯著提高了灌溉效率和灌溉的精確性。這種先進的灌溉方式不僅能夠滿足農作物的生長需求，在節約水資源的同時也有效地降低了勞動成本。在山區農業灌溉領域，針對性的噴灌設備廣泛應用以提升農作物的生長品質。針對種植小麥的農田，常采用大田指針式噴灌機，而對于玉米種植地塊，則選用大田卷盤式澆水噴灌設備。相較于一般的噴灌設備，這些專用設備的灌溉效果可提升數倍以上。不僅如此，它們的出水量相對較低，但卻能達到高達90%的水資源利用效率。這種高效的噴灌技術不僅能夠改善農作物的生長品質，還能節約40%左右的水資源。

7、雨水積蓄技術

雨水積蓄技術是一種利用自然降水進行水資源收集和儲存的方法，主要通過建設集水和輸水系統來實現。這種技術特別適用于干旱和半干旱地區，其核心思想與西北地區的“水窖”概念相似，即在雨水充足時收集和儲存水資源。在收集過程中，利用雜質沉淀原理對雨水進行過濾，以獲取清潔的水資源。當農業生產需要用水時，可以通過水泵將儲存的雨水抽到高處的水塔，再根據需求進行合理的分配和利用。此外，還可以將雨水收集技術與滲灌和滴灌技術相結合，實現對農作物的持續、精準灌溉。

8、膜上灌溉技術

膜上灌溉技術是一種先進的灌溉手段，其核心理念是在農作物種植區域覆蓋特制地膜以實現灌溉效果。相較于傳統灌溉方法，膜上灌溉采用地膜上的流水進行灌溉，并通過精心設計的滲水孔實現對水資源的高效利用。該技術適用于多種作物，如玉米、棉花、豆類、花生等。與傳統地膜灌溉相比，其節水效果更為顯著。與溝灌相比，該技術可節約水源25%-30%，同時將水資源使用效率提高約80%。在水資源匱乏的地區，節水效率甚至可達到40%-50%。當膜上灌溉與管道輸水技術相結合時，整體的水資源使用效率可高達90%。這不僅能夠提升農作物的產量和品質，還能有效應對水資源緊缺問題，為農業的可持續發展提供強有力的支持。

綜合以上分析，隨著社會的持續發展，人們對水資源的需求呈現出逐漸增長的趨勢，提高水資源的利用效率和節水灌溉技術的水平顯得尤為關鍵，加強對灌溉工程的監督和管理是確保這些技術有效實施的保障。高效節水灌溉技術不僅能有效地減少水資源的浪費，而且還能促進農作物的健康生長，實現農業生產的可持續發展。同時，合理應用節水灌溉技術也能滿足現代化農業的發展需求，為農業生產提供有力的技術支持。為此，應該進一步加大技術研發和應用力度，推廣高效節水灌溉技術，共同為構建水資源充足、環境友好的社會作出貢獻。

（作者單位：277712山東省蘭陵縣會寶嶺水庫管理中心）