現(xiàn)代水利灌溉工程的節(jié)水與高效技術(shù)分析

中圖分類號(hào)：S274 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095-3305（2025）05-0239-03

我國(guó)水資源相對(duì)匱乏，存在水資源分布不均、人均占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平以及水資源浪費(fèi)與污染等問題。因此，現(xiàn)代水利灌溉工程不可避免地面臨水資源緊缺、提升用水效率等挑戰(zhàn)，水資源匱乏問題嚴(yán)重制約了現(xiàn)代水利灌溉工程的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，現(xiàn)代水利灌溉工程為有效應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，廣泛應(yīng)用節(jié)水與高效技術(shù)，如管道輸水技術(shù)、噴灌技術(shù)、渠道防滲技術(shù)、滴灌技術(shù)、微灌技術(shù)，提高灌溉用水效率、促進(jìn)水資源可持續(xù)利用及保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[]。現(xiàn)代水利灌溉工程中應(yīng)用節(jié)水與高效技術(shù)有重要意義。為促進(jìn)節(jié)水與高效技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用與有效應(yīng)用，關(guān)鍵在于充分掌握各種節(jié)水與高效技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。結(jié)合已有的文獻(xiàn)資料，現(xiàn)進(jìn)一步分析探討現(xiàn)代水利灌溉工程中節(jié)水與高效技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)。

1現(xiàn)代水利灌溉工程的節(jié)水與高效技術(shù)

當(dāng)前，現(xiàn)代水利灌溉工程中的節(jié)水與高效技術(shù)得到良好發(fā)展，越來(lái)越多的節(jié)水與高效技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代水利灌溉工程。管道輸水技術(shù)、噴灌技術(shù)、滴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、渠道防滲技術(shù)是當(dāng)前較為成熟的節(jié)水與高效技術(shù)，這些節(jié)水與高效技術(shù)的推廣應(yīng)用對(duì)現(xiàn)代水利灌溉工程有重要意義。此外，智能化灌溉系統(tǒng)在現(xiàn)代水利灌溉工程中有一定的應(yīng)用，應(yīng)用的傳感器技術(shù)、人工智能等發(fā)揮著重要作用，可以實(shí)現(xiàn)灌溉管理的精準(zhǔn)化與智能化。

1.1管道輸水技術(shù)

管道輸水技術(shù)是利用機(jī)泵或天然水頭及管道系統(tǒng)將水資源引入田間，然后進(jìn)行灌溉作業(yè)，可以避免渠道輸水中的滲漏損失問題與蒸發(fā)問題。在北方井灌區(qū)，低壓管道輸水灌溉技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，且管道輸水不易受到地形影響，通常可以節(jié)水 30% O

1.2 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)是利用專門設(shè)備將水加壓，或是利用自然水源落差，通過噴頭將水噴射到空中，形成的細(xì)小水滴均勻?yàn)⒙溆诠喔葏^(qū)域。噴灌技術(shù)有較多顯著的優(yōu)點(diǎn)，如適用性廣、灌溉均勻、灌溉效率高，但噴灌技術(shù)應(yīng)用時(shí)易受到風(fēng)的影響，因此不適合應(yīng)用于風(fēng)力大、干旱的地區(qū)。噴灌系統(tǒng)中，噴頭是核心部件，當(dāng)前主要有大射程噴頭、小射程噴頭、中等射程噴頭，可以滿足不同面積的灌溉需求。

1.3 滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是利用干管、支管和毛管上的滴頭，在低壓狀態(tài)下以水滴狀濕潤(rùn)土壤，確保農(nóng)作物主要根區(qū)的土壤保持濕潤(rùn)狀態(tài)。滴灌技術(shù)具有先進(jìn)性，可以顯著提高水資源利用率，通常水資源利用率可以達(dá)到95% ，并且滴灌時(shí)土壤表面濕潤(rùn)面積小，可以有效減少水資源蒸發(fā)損失，森林、果蔬、沙漠植被的灌溉工程中均可以應(yīng)用滴灌技術(shù)[2]

1.4 微灌技術(shù)

微灌技術(shù)是應(yīng)用管道系統(tǒng)，并將灌水器安裝于末級(jí)管道上，將水資源以較小的流量輸送至農(nóng)作物根部附近土壤。微灌技術(shù)的應(yīng)用，主要包括小管出流灌溉、微噴灌、滲灌，可以有效實(shí)現(xiàn)局部灌溉，灌溉均勻，其灌溉均勻度能夠達(dá)到 80%～90% ，而且微灌系統(tǒng)的輸水全部通過管道實(shí)現(xiàn)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)滲漏問題和蒸發(fā)損失問題。

1.5 渠道防滲技術(shù)

渠道防滲技術(shù)中，會(huì)利用當(dāng)前先進(jìn)的施工工藝與渠道材料，減少或防止渠道在輸水過程中的滲漏損失。當(dāng)前主要應(yīng)用防滲墻技術(shù)、高壓噴射灌漿、防滲帷幕灌漿。以防滲墻技術(shù)為例，關(guān)鍵之處是修建出耐候性與耐久性良好的防滲墻，同時(shí)確保渠道輸水效率。

2現(xiàn)代水利灌溉工程中節(jié)水與高效技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)2.1管道輸水技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

現(xiàn)代水利灌溉工程中，管道輸水技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，當(dāng)前主要有半固定式管道、可移動(dòng)式管道、固定式管道3種管道輸水形式。為實(shí)現(xiàn)管道輸水技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，相關(guān)人員要著重把握管道線路規(guī)劃、管道設(shè)計(jì)、附屬設(shè)備配置、穿越工程設(shè)計(jì)、施工與安裝等方面的要點(diǎn)。

管道線路規(guī)劃方面，一是注重利用地形落差實(shí)現(xiàn)重力輸水，從而減少能耗；二是在充分滿足現(xiàn)代水利灌溉工程灌溉需求的基礎(chǔ)上，將管道總長(zhǎng)度限制到最短；三是基于灌溉均勻度這一要求確定出給水栓位置，通常將橫向間距、縱向間距分別控制在80＼～100、40～50m ；四是盡量使管網(wǎng)布置與渠、路、溝、林帶保持平行。

管道設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)關(guān)注管道材料的選擇，可以選擇抗?jié)B漏與耐腐蝕的管材，如PVC-U管道、PE管道；還需要根據(jù)多方面因素確定管徑，充分保證輸水效率，主要是考慮農(nóng)作物需水要求、管道輸水損失等因素。

附屬設(shè)備配置方面，主要的附屬設(shè)備是給水栓、分水調(diào)壓井、控制閥。給水栓要保證均衡布置，通常將間距控制在 30～100m ，保證單個(gè)給水栓可以有效控制0.200～0.533hm² 的灌溉面積；分水調(diào)壓井的主要功能是調(diào)壓、分水、進(jìn)排氣，可以用于開式管道輸水灌溉系統(tǒng)；控制閥設(shè)置于支管進(jìn)口處、干管進(jìn)口處。

穿越工程設(shè)計(jì)方面，切實(shí)解決好管道穿越各種障礙物的問題，常見障礙物是公路、河流。管道穿越公路時(shí)，需要加套管或是砌筑涵洞，避免管道受損；管道穿越河流時(shí)，落實(shí)好排水措施，并且對(duì)暴露在外部環(huán)境中的管道進(jìn)行防腐蝕處理，最大限度延長(zhǎng)管道使用壽命。

施工與安裝方面，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行管道輸水系統(tǒng)的施工與安裝，例如在施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好固定件、密封材料、管道材料等，在穿越點(diǎn)的兩側(cè)有效固定管道，充分確保連接牢固性，并進(jìn)行管道的密封處理。

2.2 噴灌技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

現(xiàn)代水利灌溉工程中，通過科學(xué)應(yīng)用噴灌技術(shù)可以提高水資源的利用效率，可以將水均勻噴灑于土壤表面與農(nóng)作物上[3]。其中，中心支軸式噴灌系統(tǒng)與移動(dòng)噴灌系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛。中心支軸式噴灌系統(tǒng)由1根支軸、控制器、噴頭、水泵組成，關(guān)鍵是利用1個(gè)中心支軸，將噴頭有效固定于1根水平旋轉(zhuǎn)的桁架上，從而將水有效引至灌溉區(qū)域，旋轉(zhuǎn)噴機(jī)可以將水均勻噴灑給農(nóng)作物。移動(dòng)噴灌系統(tǒng)由移動(dòng)設(shè)備、供水管道、噴灌頭、水泵組成，巧妙結(jié)合了移動(dòng)設(shè)備與噴灌技術(shù)，由于是安裝在1個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上，所以可在農(nóng)田中進(jìn)行移動(dòng)灌溉作業(yè)。

為在現(xiàn)代水利灌溉工程中科學(xué)應(yīng)用噴灌技術(shù)，相關(guān)人員需要重點(diǎn)把握以下4個(gè)要點(diǎn)。首先，在噴灌系統(tǒng)中選用節(jié)水型噴頭，確保節(jié)水型噴頭的流量、工作壓力、射程、噴灑均勻度等性能參數(shù)均良好，同時(shí)保證節(jié)水型噴頭有效覆蓋整個(gè)灌溉區(qū)域。選用節(jié)水型噴頭，可以有效減少或避免灌溉過程中的水資源浪費(fèi)。其次，綜合分析灌溉需求、土壤類型、農(nóng)作物種類、經(jīng)濟(jì)成本、地形條件等因素條件，基于分析結(jié)果選擇科學(xué)合適的噴灌系統(tǒng)。例如，位于農(nóng)作物種類多樣、灌溉面積適中的地區(qū)，選用半固定式噴灌系統(tǒng)；位于地形復(fù)雜、灌溉面積小的地區(qū)，則選用較為靈活的移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)[4]。再次，為進(jìn)一步提高水資源的利用效率，應(yīng)嘗試?yán)糜晁占c循環(huán)系統(tǒng)，并有效結(jié)合噴灌系統(tǒng)。將雨水收集裝置安裝在灌溉區(qū)域上方，便于收集并儲(chǔ)存雨水，后續(xù)將收集到的雨水應(yīng)用于噴灌系統(tǒng)中，從而降低灌溉成本和促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。最后，噴灌系統(tǒng)的應(yīng)用過程中水泵、管道、噴頭等容易出現(xiàn)問題，相關(guān)人員要加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與檢查，對(duì)水泵、管道、噴頭等關(guān)鍵部件進(jìn)行定期或不定期的檢查和維修，以確保噴灌系統(tǒng)和關(guān)鍵部件始終保持良好的工作狀態(tài)。

2.3滴灌技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

滴灌技術(shù)是一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，值得推廣應(yīng)用。應(yīng)用滴灌系統(tǒng)可以充分保證在農(nóng)作物根部有效滴水，使水滴均勻且持續(xù)滴人土壤中，確保農(nóng)作物獲得充足的水分。滴灌系統(tǒng)的核心是滴灌管，滴灌管上有一系列小孔，通過科學(xué)應(yīng)用滴灌管可以減少水資源的浪費(fèi)。當(dāng)前，現(xiàn)代水利灌溉工程中地下滴灌系統(tǒng)的應(yīng)用較為成熟，其由水泵、滴灌管道、滴灌噴頭等組成，主要是將細(xì)小的滴灌管道埋設(shè)于地下，確保水滴有效地滴人農(nóng)作物的根部土壤。為科學(xué)應(yīng)用滴灌技術(shù)及滴灌系統(tǒng)，要注重把握管道布置與滴頭選用、灌溉時(shí)間頻率、施肥與灌溉結(jié)合、灌水量控制、系統(tǒng)維護(hù)與清洗這些方面的要點(diǎn)。

管道布置與滴頭選用方面，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行管道布置，保證管道有效覆蓋農(nóng)作物灌溉區(qū)域，同時(shí)結(jié)合實(shí)際需要選用滴頭，科學(xué)設(shè)置滴頭的流量和間距，使水準(zhǔn)確滴入農(nóng)作物根部土壤。灌溉時(shí)間頻率方面，農(nóng)作物生長(zhǎng)旺盛期、土壤干燥期、干旱季節(jié)都需要適當(dāng)增加灌溉次數(shù)，條件滿足時(shí)優(yōu)先使用全自動(dòng)滴灌系統(tǒng)，提高灌溉效率和有效性，在大風(fēng)、暴雨等極端天氣條件下避免進(jìn)行滴灌作業(yè)。施肥與灌溉結(jié)合方面，可以有效結(jié)合施肥裝置與滴灌系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水肥一體化管理。為有效結(jié)合施肥與灌溉，關(guān)鍵做法是將肥料溶解于水中，借助滴頭將肥料與水均勻滴入農(nóng)作物根部土壤，從而減少肥料的流失和浪費(fèi)，提高肥料的利用率。灌水量控制方面，通過滴灌系統(tǒng)精準(zhǔn)控制灌水量，可以應(yīng)用全自動(dòng)滴灌系統(tǒng)或半自動(dòng)滴灌系統(tǒng)，科學(xué)調(diào)節(jié)滴頭流量和灌溉時(shí)間，實(shí)現(xiàn)節(jié)水與高效的目標(biāo)。系統(tǒng)維護(hù)與清洗方面，定期或不定期進(jìn)行滴灌系統(tǒng)的維護(hù)與清洗，如定期檢查滴頭、管道等關(guān)鍵部件是否完好以及是否具有良好的密封性，及時(shí)更換損壞的部件，并清洗管道、滴頭等部件內(nèi)部的雜質(zhì)和沉積物，避免出現(xiàn)堵塞問題。

2.4微灌技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

現(xiàn)代水利灌溉工程中，鑒于微灌技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉與高效節(jié)水，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。相較于傳統(tǒng)的地面灌溉技術(shù)，微灌技術(shù)屬于局部灌溉技術(shù)，可確保以較小的流量實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物根部土壤有效灌溉。在應(yīng)用微灌技術(shù)時(shí)，主要應(yīng)用重力微灌溉系統(tǒng)和常壓微灌溉系統(tǒng)。在應(yīng)用形式上，目前主要有滴灌、微噴灌、滲灌、小管出流灌4種。

選用滴灌形式時(shí)，關(guān)鍵要考慮科學(xué)利用滴頭，確保壓力水是以水滴狀的方式濕潤(rùn)土壤。常用的滴頭是發(fā)絲管滴頭、孔口滴頭，還可以應(yīng)用內(nèi)鑲式滴灌管。選用微噴灌形式時(shí)，關(guān)鍵是利用先進(jìn)的微噴頭，如有旋轉(zhuǎn)式微噴頭、固定式微噴頭、多孔式微噴帶，使壓力水以噴灑狀的方式濕潤(rùn)土壤，確保農(nóng)作物根部周圍土壤得到有效濕潤(rùn)。選用滲灌形式時(shí)，需要應(yīng)用特制的滲灌毛管，并將滲灌毛管埋入地表以下 30～40cm 位置。通過滲水毛管管壁的毛細(xì)孔，壓力水可以以滲流形式有效濕潤(rùn)農(nóng)作物根部周圍土壤。選用小管出流灌形式時(shí)，常將直徑 4mm 的塑料管作為灌水器，并使水以細(xì)流狀的方式濕潤(rùn)土壤，例如，果樹的節(jié)水灌溉中可以應(yīng)用小管出流灌形式。

應(yīng)用微灌系統(tǒng)時(shí)，要注重精準(zhǔn)控制各個(gè)灌水器的出水流量，并保證灌水均勻度在 80%～90% 與此同時(shí)，利用低壓管道系統(tǒng)可以使水資源成功輸送至農(nóng)作物根部附近，最大限度減少滲漏損失與水分蒸發(fā)損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)。若是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，在現(xiàn)代水利灌溉工程中注重應(yīng)用微灌技術(shù)的同時(shí)，還可以嘗試有效結(jié)合微灌技術(shù)與智能化系統(tǒng)，由智能化系統(tǒng)根據(jù)土壤濕度、農(nóng)作物需水量等信息進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微灌作業(yè)的自動(dòng)化控制[5]

3現(xiàn)代水利灌溉工程中節(jié)水與高效技術(shù)應(yīng)用的保障工作

在現(xiàn)代水利灌溉工程中，節(jié)水與高效技術(shù)發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用，為在現(xiàn)代水利灌溉工程中充分發(fā)揮節(jié)水與高效技術(shù)的作用，務(wù)必做好資金、技術(shù)、人才等方面的保障工作，有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展。

在資金保障工作中，核心要求是在應(yīng)用節(jié)水與高效技術(shù)的整個(gè)過程中做好資金保障工作，避免受到資金的限制。建設(shè)現(xiàn)代水利灌溉工程時(shí)，注重不斷豐富投資方式，主要是國(guó)家補(bǔ)助、集體出資、農(nóng)民籌資。從政府部門的角度而言，政府部門要加強(qiáng)與社會(huì)力量進(jìn)行溝通交流，鼓勵(lì)更多的社會(huì)力量參與現(xiàn)代水利灌溉工程的節(jié)水與高效技術(shù)投資活動(dòng)，貫徹誰(shuí)投資，誰(shuí)收益”原則，以確保節(jié)水與高效技術(shù)應(yīng)用過程中有良好的資金保障，并促進(jìn)節(jié)水與高效技術(shù)的不斷創(chuàng)新。

在技術(shù)保障工作中，關(guān)鍵是充分發(fā)揮各種節(jié)水與高效技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并注重各種節(jié)水科技設(shè)備的推廣應(yīng)用，如智能灌溉施肥機(jī)、精量噴滴灌系列設(shè)備。與此同時(shí)，注重對(duì)現(xiàn)代水利灌溉工程中的節(jié)水與高效技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，引入新技術(shù)和新方法，加強(qiáng)對(duì)節(jié)水灌溉智能控制系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉計(jì)控系統(tǒng)、機(jī)井灌溉管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用[]。

在人才保障工作中，相關(guān)部門要清楚意識(shí)到節(jié)水與高效技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜性和專業(yè)性，注重專業(yè)人才的培養(yǎng)，培育出一批可以服務(wù)于現(xiàn)代水利灌溉事業(yè)的專業(yè)人才。基層農(nóng)業(yè)部門要注重發(fā)揮好職能，堅(jiān)持進(jìn)行節(jié)水與高效技術(shù)的示范推廣，并通過建設(shè)農(nóng)田節(jié)水灌溉示范區(qū)，引導(dǎo)農(nóng)民有效掌握節(jié)水與高效技術(shù)，使其具備靈活應(yīng)用節(jié)水與高效技術(shù)的能力，從而能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中靈活調(diào)整灌溉方案，增強(qiáng)節(jié)水灌溉與高效灌溉效果。

4結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代水利灌溉工程中應(yīng)用節(jié)水與高效技術(shù)至關(guān)重要。現(xiàn)階段，現(xiàn)代水利灌溉工程中，噴灌技術(shù)、滴灌技術(shù)、微灌技術(shù)、管道輸水技術(shù)等節(jié)水與高效技術(shù)的應(yīng)用效果值得肯定，相關(guān)部門要注重推廣并發(fā)揮出各種節(jié)水與高效技術(shù)的作用和價(jià)值，以求取得高效節(jié)水與精準(zhǔn)灌溉的良好效果。未來(lái)，相關(guān)部門與技術(shù)人員要進(jìn)一步研究節(jié)水與高效技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，持續(xù)提高現(xiàn)代水利灌溉工程中應(yīng)用節(jié)水與高效技術(shù)的綜合水平。

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