浅谈高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用

郭传金

（赣州市水利电力勘测设计研究院，江西 赣州 341000）

0 引言

在农田水利领域工程实践中，高效节水灌溉技术得到越来越广泛应用，如喷灌、滴灌和低压管道灌溉等。根据农业灌溉区域的实际情况，采取新型、科学、合理的灌溉技术和灌溉方式，可以大幅度提高水资源利用效率，促进农产品的增产增收，使得种植户获得最大化的经济效益，从而有效改善农村经济状况，有力促进农业经济的可持续发展。

1 高效节水灌溉技术

近几年，国家日益重视对现代化农业产业投入与建设，鼓励个人或企业进行规模化种植，高效节水灌溉在农田水利灌溉领域得到蓬勃发展。下面对常见的几种高效节水灌溉技术进行简述：

（1）喷灌。喷灌是利用水泵加压或利用自然水源落差形成的有压水，通过压力管道输送到田间，再通过喷头喷洒到空中，形成水滴或水雾，均匀的洒落到农作物，达到灌溉的目的，适合透水性强的土壤。喷灌的主要方式有固定管道式、中心支轴式、半移动式、滚移式、大型平移式、纹盘式和喷灌机组式，工程实践中比较常见方式是固定管道式、滚移式和喷灌机组式。

其突出优点是：对地形适应性强，机械化程度高，灌水均匀，灌溉水利用系数较高，并可调节空气湿度和温度，同时，喷灌还具有节约用水、少占耕地、节省劳力、保持水土、适应性强和提高产量的优点[1]。但喷灌基础建设投资较高，而且受风的影响较大。

（2）微灌。微灌即按照作物的需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的特制灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中的灌水方法。与传统的地面灌溉和全面积湿润的灌溉相比，微灌只以少量的水湿润作物根区附近的部分土壤，因此又叫局部灌溉。

按灌水时水流出流方式的不同，微灌可分为滴灌、微喷灌、渗灌、小管出流、涌泉灌等，其中滴灌应用最为广泛。滴灌就是利用直径10mm左右的小塑料管将水送至作物根部附近的灌溉方式，这种灌溉方式具有精细化特点，并且可以和施肥结合在一起，是干旱地区最为有效的灌溉方式，它不仅可以大大提升灌溉效率，也能够最大化地节约水资源，实现增产与节水的双重目标。

（3）管灌。管道灌溉是用管道代替明渠输水灌溉农作物的一种节水灌溉技术。采用管道输水，可以大大减少输水过程中的渗漏和蒸发损失，输水过程中水的利用率达到95%以上。管道输水灌溉不仅可以利用地形高差实现高水低灌，还能利用提水泵实现低水高灌。以管代渠，还可以减少输水渠道占地，使土地利用率提高2%～3%。其缺点是，只解决了输水过程中的节水问题，但是到了田间，还需要配套软管等才能把水高效送到需水作物进行灌溉，才能实现真正意义上的高效节水灌溉[2]。

工程实践中较为常见有自水库、山塘或拦河水陂等引水，充分利用地势落差，通过管道自流输水至田间灌溉农作物，这类工程管道输水压力一般不超过0.3MPa，称为低压管道输水灌溉工程，简称为低压管道灌溉。

2 高效节水灌溉技术的实际应用

下面结合两个工程实例，简要介绍不同高效节水灌溉技术在农田水利项目中的实际应用情况，对比分析各技术的优缺点。

2.1 铭宸蔬菜基地高效节水灌溉项目

铭宸蔬菜基地高效节水灌溉项目位于铭宸蔬菜科技产业园，该产业园位于江西省赣州市赣县区江口镇旱塘村，是一个以现代化农业技术为依托的蔬菜基地，基地灌溉面积33.33hm2（500亩）。项目建设充分考虑基地地形地貌和水文地质条件，根据区域水源条件和蔬菜种植灌溉用水需求，新建2座取水泵站，自平江河附近的大口井提水，经配水管网输水至蔬菜大棚，采用微喷灌方式进行灌溉。取水泵站内布置过滤器、加肥加药装置、水表及电气控制屏等设施。输配水管网根据蔬菜大棚布置，沿基地生产道路铺设灌溉总干管，沿大棚走向布设灌溉分干管，支管沿大棚內蔬菜种植田块条带布置，在田块条带上方安装喷头，喷头型号采用1102-A旋转吊挂微喷头，综合考虑喷头的喷洒半径、工作压力及风速对喷洒水珠的影响，喷头布置间距采用3.50m。工程所用干管、支管、毛管均采用PE100系列管材，管材压力等级为1.0MPa[3]。

铭宸蔬菜基地高效节水灌溉项目于2017年6月开工建设，2018年3月建成投入使用，工程运行至今情况良好。项目区采用管道输水微喷灌与采用传统明渠输水浇灌的对比情况详见表1。

由表1可以看出，与传统明渠输水浇灌相比较，运用管道输水微喷灌技术节水优势明显，灌溉水利用系数由0.52提高至0.84，项目区年节水总量8.8万m3，节水率37.9%；结合水肥一体化装置使用，灌水施肥更科学精细，有利于蔬菜种植增加产量，项目区年增产量2万千克；灌溉设施占地少，有利于项目区土地有效利用；灌溉设施自动化程度高，省工省力，运行管理方便，适合设施农业规模化生产。其缺点主要表现在3个方面：一是工程建设一次性投资大，日常运行维护直接费用要高一些；二是对灌溉水源水质要求要高一些；三是对运行维护人员管理专业化水平要求要高一些。

表1 铭宸蔬菜基地不同灌溉方式情况对比表

2.2 万石丈小型灌区低压管道灌溉项目

万石丈小型灌区位于江西省宁都县梅江镇罗家村万石丈水库下游，灌区设计灌溉面积为133.33hm2（2 000亩）。灌区原总干渠设计流量为0.115m3/s，南干渠设计流量为0.07m3/s，北干渠设计流量为0.035m3/s。灌区低压管道灌溉项目总干管沿原灌溉渠道或伴山脚铺设，起点为万石丈水库坝下涵管放空管，进口高程225.00m（1985国家高程基准，下同），终点位于廖马坪小组附近山丘上，出口高程209.00m，采用DN315PE管道。南、北干管几乎全部沿着原渠道铺设，在原渠道底部开挖埋管后进行覆土回填，南干管出口高程187.00m，采用DN250PE管道，北干管出口高程199.00m，采用DN200PE管道，南、北干管沿线根据支渠位置及农户要求布设分水口，南干管沿线共布设4个分水口，北干管沿线共布设6个分水口，分水口均采用闸阀控制取水。为了管道检修方便，在总干管和南、北干管首部及支管上游处设置控制阀，在管道低洼塘坑至高点处设置排气阀、排泥阀，各闸阀均修建砖砌闸阀井[4]。

万石丈小型灌区低压管道灌溉项目于2018年10月开工建设，2019年3月完工，同年5月工程完成竣工验收投入使用，工程运行至今情况良好。项目区采用低压管道输水灌溉与传统明渠输水灌溉对比情况详见表2。

表2 万石丈小型灌区不同灌溉方式情况对比表

由表2可以看出，与传统明渠输水灌溉相比较，低压管道输水灌溉技术运用取得很好的农田节水效果，灌溉水利用系数由0.52提高至0.71，项目区年节水总量68×104m3，节水率27.0%；管道输水灌溉高效快速，可缩短灌溉周期，提高灌溉保障程度，有利于水田抗旱保墒和稳产高产，项目区年增产量16万千克；灌溉设施占地少，节约土地资源，且日常运维省工省力，有利于项目区资源高效利用；适用范围广，对地形起伏变化的适应能力较强，尤其是低山丘区优势更加突出；有利于农业用水计量和管理，能为项目区开展农业水价改革创造较好基础条件。其缺点主要表现在三个方面：一是工程建设一次性投资稍大；二是对水源输水压力要求较高，范围宜在0.2～0.4MPa之间，压力过大或过小均不经济，对水源水质亦要求高一些；三是项目区面积不宜过大，综合考虑建设成本、施工难度等诸多因素，一般以万亩以下农田为宜。

3 结语

农业是用水大户，近年来我国农业用水量约占经济社会用水总量的60%，用水效率不高，现代农业发展面临着越来越强的水土资源的刚性约束。科学灌溉可有效保持土壤中水、肥、气、热等处于良好状态，具有省水、省工、节能、节肥、增产增收等诸多优点，随着“节水优先”国家战略的全面推进，我国农业节水潜力巨大，发展节水灌溉不仅仅是推广应用几种节水技术措施，更是促进现代农业转型升级、种植结构调整和绿色发展的迫切需要。在现阶段农田水利领域工程实践中，积极推广和应用高效节水灌溉技术，充分发挥节水技术的作用，不断促进农业节水的发展，共同推动我国现代农业又好又快发展至关重要。