建设节水型灌区农业节水关键技术的推广应用

2020-01-14张兰

河南水利与南水北调 2020年2期

张兰

（山西省运城市盐湖区水务局）

0 前言

资料显示，中国淡水资源为27 435亿/m3，人均所占水资源仅有2 206 m3，在世界平均水平之下。中国虽然地域广阔，但人口众多，且是农业大国，不论在南方还是在北方，农业建设的前提都是保障灌溉基础。尤其在北方地区，如果没有有效的灌溉措施，农业发展将十分困难。在实际灌溉的过程中，经常会出现水资源浪费的情况，在水资源短缺的背景下，农业灌溉必须要采取全新的技术，实现节水型灌区的改造建设。节水型灌区建设的过程中，节水技术的应用十分重要，其能够保障灌区水资源的合理利用，是带动农业发展的核心技术。

1 节水型灌区建设的主要内容

1.1 规划方法和建设模式

为了解决水资源短缺的问题，中国应该加强灌区节水技术的研究，应该进行更加深入、科学的规划，加强水资源的循环利用，并实现节水减排的建设目标。此外，还要针对大部分灌区生产中出现的各种废弃物（如秸秆等）进行低耗能、广适性的技术开发和应用，从而建设一个节能、环保的生态灌区。传统灌区中普遍存在灌排水系统不顺畅、缺少生态化建设、沟渠硬质化、系统净污能力不足等问题。针对这些问题，应该从以下几个方面入手：首先，以生态学为建设规划的基础原理，建设生态化的灌区生产模式；其次，合理规划灌排系统，采取科学有效的节水技术，加强湿地的优化布局；最后，建设生态环保型农业结构，对传统、落后的布局方案进行调整和优化。以此实现灌区结构优化、布局合理、规划科学等目标，使灌区能够满足可持续发展、资源循环利用的要求。

1.2 水资源优化配置

在中国，许多农业灌区都存在各类用水挤占生态用水的情况，没有对水资源进行合理的配置，无法保障生态用水，并且存在生态系统退化等问题。所以，要加强环境用水、水资源配置等技术方法的研究，要合理控制灌区的生态水量，应用退水循环技术，采取综合管理模型，针对不同类型的灌区采用不同的控制方法。

1.3 沟渠和湿地建设

沟渠单一化、硬质化等问题很容易造成污染截留能力下降、水生生物灭绝、生物多样性降低等问题，这些问题对农业区的生态环境有很大的影响。所以，要采用沟渠纵横形式与断面形式生态化技术，还要采用生态护坡、基底修复等技术、为了缓解水质变差等问题，可以使用水质净化生物装置技术［2］。此外，还要做好湿地系统的合理规划和构建，进而实现边坡生态化、沟渠绿色化等建设目标，确保灌区的输水效率提升，且整体结构稳定合理。

1.4 污染物截流净化

农田退水、生活污水、生活垃圾、田间塑料、秸秆等都是灌区比较常见的污染物，会对灌区的生态环境、水体系统产生一定的影响。所以要采用地表径流拦截、蓄水的技术，加强资源的利用效率。还要采用生态拦截、养分循环利用的技术，合理处置农田中的废弃物、生活污水、生活垃圾等污染物，确保灌区的生态环境。可以采用截留净化的技术，针对秸秆等可回收废物，可以采取相应的资源利用技术，在治理污染的同时，也能提升资源的利用效率。

1.5 水肥精准灌溉和自动监控

围绕灌区中的农作物生长、农田排水、水体污染等问题进行灌溉的精准计量，并且采用水量水质的自动监控技术，实时掌握和把控用水量和水体质量。为了确保水质水量的有效控制，可以采用相应的计量装置，并且应用自动化控制技术、精准灌溉系统、监测系统、反馈调控系统等技术，实现对水肥、污染物的自动化、智能化管理。

2 节水型灌区农业节水关键技术的应用

2.1 技术思路

目前，中国积极建设节水型社会，利用各种科学技术来进行水资源的管理和利用，进而满足可持续发展的要求。在发展和建设的过程中，科学技术的应用十分重要，其中包括：以自然环境为基础对灌区水资源进行合理评价的技术；以农业系统、生态系统、经济系统等为核心的水资源配置技术；以宏观配置为基础的水资源调度技术；在经济学角度宏观和微观分析水资源的技术。应用这四种技术有利于节水型社会的建设，能够实现水资源的高效利用。在农业生产的过程中，工业用水占总体用水量的20%，生活用水占9%，其余为农业用水，占71%。可见农业用水量的巨大。根据节水型社会的要求以及中国灌区中水资源的分布情况，需要合理配置生态系统水资源，确保各项节水技术能够充分发挥作用。生态节水灌区建设不应该仅仅停留在灌溉方面，应该上升到流域层面，着重开展综合治理，将水肥高效利用、面源污染物协同治理等作为发展的基本理念，将灌区中的渠道、排水沟、生活污水等都作为治理的对象，围绕节约用水、生态改善进行节水、减源、生态、截留的节水型灌区建设。

2.2 技术应用

为了实现节水环保的目的，灌区应该先采用防渗冻胀新技术，同时提升输配水的效率，通过渠系防渗衬砌来实现节水的目的［3］。可以采用低压管道输水技术，结合井渠技术，实现地下和地表水的综合运用，使水资源结构更加合理。可以使用地面灌溉技术，包括膜下滴灌、覆盖贮水等技术。此外，还要配合膜垄沟灌、免耕等技术。在非充分灌溉条件下对作物进行灌溉，采用不同的灌溉方式，并制定相应的灌溉制度，根据当地种植结构进行合理的水资源分配和调整，着重进行大田经济作物、温室经济作物灌溉制度的研究，确保灌溉工作更加科学合理，从而满足节水环保的要求。此外，要做好生态化建设，对传统灌区进行全面改造和优化，实现节水、控源、生态等建设目标。具体可以采用膜下滴灌技术，大棚蔬菜的灌水期普遍为4 d，滴管送水需要的压力为1～1.50 kg/cm2，可以使用水泵，也可以使用附近的水塔。水塔的高度需要超过10 m，这样才能确保压力。管道采用三级管道，分别是干管、支管和毛管。干管官选择塑料管，直径为0.10 m，埋在地下50 cm的位置，伸进大棚后就反出地面；支管采用软质塑料管，直径为0.03 m，长度和大棚长度相同，采用南北排列的方式，其中一端和干管接通；毛管采用塑料软管，直径为16 mm，根据栽培习惯一行一条或两行一条。采用东西排列的方式，一端和支管接通，另一端折回栓死。采用该灌溉方式，能够起到省水效果，也能滋润作物根系，由于滴水强度比土壤的入渗速度小，所以不会出现径流的情况，也不会出现土壤板结的问题。

在节水型灌区建设的过程中，首先要做好生态化建设，采用有效的修复技术。在传统的灌区中，采用全衬砌的方式，严重破坏了生物的栖息地，并且导致水生生物和陆地生物之间出现通道阻隔的问题。针对此类问题，可以采用防渗型护岸砌块、水路联通带等技术，通过改造混凝土材料性质、优化结构形式、完善植物组合配置等技术，实现提升渠道输水效率、改善生态环境条件等目的。针对比较突出和严重的生态环境破坏问题，可以建设生态排水沟道，利用生态净污砌块、生物净化器等进行农田排水中含有的氮磷污染物的拦截。排水沟中可以设置水质净化器、净化箱等，以此来提升沟渠系统的污染净化能力，使其不仅可以具有净污的功能，还能够顺利排水。针对灌区中存在的各类污染问题，可以从源头控制，采用截留净化的技术，建设符合渗滤强化净化系统，坚持因地制宜的治理原则，可以利用活性炭、微生物等协同作用，实现面源污水的净化处理。此外，还要加强洼陷湿地系统的建设，采用农田退水循环利用技术，提升水资源的利用效率。可以应用灌排耦合水循环利用节水减污技术，对湿地进行循环调节，并做好田间的净化减污工作，避免农田面源污染物排放到外部进而污染河流、湖泊等水体。水体经过灌排耦合系统之后会再次回到灌区，实现了水肥资源的循环利用，满足了节水建设的要求。要坚持因地制宜的原则，根据当地的地势结构建设灌排系统，将灌排功能和生态净污系统、自排自灌系统结合在一起，进一步提升水资源的循环利用效率。次用多级梯形生物强化人工湿地建设技术，充分发挥该技术的污染净化作用，减少灌区中的污染问题。

3 节水型灌区农业节水技术的集成推广

在技术集成模式推广的过程中，要做到以下几个方面：首先，要根据农业种植结构进行推广方案的调整和优化，明确各项技术的适用范围和规模。需要根据相关的规定标准和实际情况进行技术层面的调整，合理分配生活、工业、农业、生态的用水比例，压缩灌区中的水稻种植面积，重新规划粮食、径、草的布局和分配比例，并根据分配方式确定节水技术集成模式，确保应用技术与实际要求相符；其次，在技术选择的过程中，要掌握灌区中农作物的类型、水土条件等，根据不同的条件和因素选择恰当的节水技术。在这个过程中，可以根据实际情况进行技术的变换，积极建设现代农业节水示范区，并充分发挥示范区的示范作用。不仅如此，还要加强技术集成模式的宣传与推广，使更多农业灌区都采用此类节水技术和模式，在满足节水环保要求的同时，还要提升农作物的产量，增加农业生产的经济效益。