农田水利工程高效节水灌溉技术的发展与应用分析

（聊城市水利工程总公司，山东聊城 252000）

农业的发展需要充足水资源给予支持。现阶段，我国范围内水资源处于相对匮乏的状态，水资源紧张问题较为明显。在这样的背景下，为了确保可为农业生产提供充足的水资源，降低农业生产中的水资源消耗量，须将高效节水灌溉技术应用于农田水利工程中，减少在周边环境中的引水量，保证农业供水的高效性与充足性。

1 节水灌溉项目的背景与实践情况简述

山东省聊城市位山灌区位于鲁西北黄泛平原，受黄河水资源紧张的影响，该灌区积极展开了节水灌溉项目。为了解决供水问题，保证农村地区的粮食生产、区域内居民的日常生活，在灌区内的农田水利工程中引入高效节水灌溉技术。实践中，针对灌区内的骨干渠道展开防渗处理，依托滴灌、喷灌等先进技术实现经济作物种植区内的灌溉。依托多种节水灌溉操作，该灌区的年引水量、年引沙量均呈现大幅下降的趋势，渠系水利用系数达到0.54，增加了8.3 万hm2耕地的浇灌，推动了灌区内经济与生态的可持续发展。

2 农田水利工程高效节水灌溉技术的具体应用分析

2.1 渠道防渗技术的应用

在减少水资源消耗量的过程中，可从降低使用量、减少传输消耗两方面入手。其中，渠道防渗是降低水资源传输消耗中一种较为有效的手段，可强化渠道的输水效率。依托渠道将水资源运输至农田灌溉区是我国农田灌溉的主要输水手段，此过程会在渠道底部、边坡土壤孔隙渗漏大量的水，损失水量一般占输水量的50%～60%，最高可达70%。因此，引入渠道防渗技术非常必要。在渠道防渗处理中，核心目标在于避免水资源在渠道中出现下渗问题，促使水资源可“足额、足量”传递至农田灌溉区域内。

渠道防渗处理需要着重落实以下几点：依托水力计算完成对防渗渠道断面尺寸的设定，若流量达到1 m3/s，应使用弧形坡脚或弧形底梯形断面；若流量未达到1 m3/s，可应用U形断面。大型灌区，渠道防渗率不得小于40%；中型灌区，渠道防渗率不得小于50%；小型灌区，渠道防渗率不得小于70%；井灌区固定渠道，须全部实施防渗处理。

在位山灌区的实践中，在渠道中引入预制混凝土板，在下层敷设复合土工膜；在渠道底部加设塑料薄膜，将断面设置为梯形，以完成对渠道的防渗处理。预制混凝土板的防渗效果明显，使用年限更长、强度更高，可在降低渠道断面实际面积的同时，达到增强渠道输水能力的效果。在此基础上，配合复合土工膜的应用，减少了90%～95%的渗漏损失，达到了较为理想的渠道防渗、灌区节水效果。

2.2 低压管道输水灌溉技术的应用

通过应用低压管道输水灌溉技术，能够在较低压力的支持下将水资源直接传递至需要灌溉的农田区域，达到提升水资源使用效率效果的目标。实际应用中，需要构建低压环境及用于水运输的管道，该管道可以置入地下，此时，水资源的蒸发量、流失率均呈现降低趋势，可实现水资源的节约与高效节水灌溉。

2.3 喷灌技术的应用

喷灌技术的应用中需要压力水（水泵加压或自然落差形成），在压力管道的支持下，压力水被运输至农田灌溉区，依托喷头喷射至空中，以小水滴的形式落入农田土壤内，以此为农作物生长提供足量水分。相比传统的灌溉模式，在大田作物种植中引入喷灌技术，一般可以节约30%～40%的水资源，且能够同时获取10%～30%的作物增产。在此基础上，促进农田灌溉逐步转变为半机械化、机械化、自动化，为农业生产的现代化建设提供支持。

在位山灌区的实践中，针对不同的农作物栽植区域引入了差异性的喷灌设备。例如，在小麦栽植区，使用了高5 m、长60 m大田指针式喷灌机，在麦田里旋转喷水，一次可浇灌1 200亩地；在玉米栽植区，使用大田卷盘式喷灌机，与传统的人工大水漫灌相比，灌溉效率提高了十几倍，用水量只有以往的2/3；在蔬菜栽植区，使用移动式喷灌车，实现出水量低于2.51 m3/h的微喷灌，该喷灌车的节水量达到40%以上，水利用率可达到90%以上。

2.4 滴灌技术的应用

滴灌技术的应用中需要具有一定压力水的支持，经过过滤处理后，依托管网、出水管道的分配、运输，在滴头的作用下以水滴的形式均匀、缓慢渗入农作物根系附近的土壤中，以此为农作物生长提供足量水分。目前的滴灌系统一般包含三个主要结构，即首部枢纽、管路及滴灌带。

首部枢纽由主要由水泵、过滤装置、施肥装置、控制与测量装置组成，承担在水源中提取水分、加压、加入肥料、在过滤后按时足量传递至管路中的任务；管路主要由干管、支管、毛管、压力表及流量调节器等调节设备构成，承担将加压水均匀分配至地灌带的任务；滴灌带主要承担将水流转变为点滴的形式，并滴入制定区域的任务[1]。

依托滴灌技术，灌溉时存在于农作物叶面等有效湿润面积外区域的水资源更少，因此，蒸发的水量大幅度降低，减少了产生土壤深层渗漏、地表径流问题的发生概率。相比传统的灌溉模式，滴灌可以节约35%～75%的水资源，在满足农作物生长需水量的同时，灌溉耗水量明显下降，可缓解水资源浪费问题，灌区的节水灌溉效果更好。

2.5 膜上灌技术的应用

膜上灌技术的应用基础为灌区内使用地膜覆盖栽培模式，在实际应用中，将原先设置于地膜附近的灌水转变为膜上流水的模式，沿放苗孔、专门打在膜上的渗水孔或膜缝渗下，浸润土壤的方法满足作物需水。可满足农作物生长过程中的需水要求，达到较好的节水效果。

当灌区内的农作物为地膜栽培条件下的棉花、玉米、花生、豆类、瓜类、粮棉套种（小麦+棉花）、粮油套种（小麦+花生）等，即可应用膜上灌技术[2]。

相比以往地膜覆盖栽培中的沟灌水模式，膜上灌技术的节水效果更强、水资源利用率更高。实践结果表明，膜上灌比沟灌节水25%～30%，水资源的利用率能够增长至80%以上；若在水资源相对匮乏的灌区引入膜上灌技术，节水率可以提升至40%～50%；若将膜上灌技术与管道输水灌溉结合使用，水资源的综合利用率最高可达到90%。

3 农田水利工程高效节水灌溉技术的发展趋势探究

第一，农业田间灌溉工程配套建设。在输配水过程中，渠道防渗及管道输水是主要节水策略，应在保留、维护现有设施设备的基础上，结合灌区实际选定更为合理的输配水节水策略，结合农田节水工程的展开，促使农业田间灌溉工程配套设施的建设升级，彻底转变传统的、落后的灌溉模式。应发挥灌区内已建骨干工程（如聊城位山灌区内的“堂邑葫芦小镇三区联建”项目）的作用，进一步提升区域内水资源的利用率，在保证农田产量与农作物质量的基础上，可降低农业生产中的水资源消耗量，推动灌区内节水农业的发展。

第二，农业灌溉中的信息化管理。积极展开信息化建设，引入现代化、信息化、信息化技术，提升灌溉管理系统反应迅速性与灵活性。在实际应用中，可纳入输配水自动量测与监控技术及其设备，确保迅速、全面、真实掌握灌区内的水资源情况，包括河流与渠道水位、流量、水泵运行现状信息等，依托无线网将采集的信息传递至计算机系统展开，统一分析处理，为配水工作的科学化展开提供决策支持。

应积极使用土壤墒情自动检测技术及其设备，形成更为科学合理的农田灌溉规划，以达到适时、适量的精细化灌溉的效果。

第三，工程措施与农业措施的综合性应用。持续发展、应用农业节水综合技术，提升节水灌溉的质量与效率。此时，需要对不同农业节水技术的组合配套使用展开探究与实践，结合灌区的现实情况，形成更具针对性、特色性的高效节水灌溉综合技术。

第四，节水管理技术的升级。在灌区内搭建统一的水资源管理制度，逐步推行“总量控制、定额管理、配水到户、公众参与”的节水管理机制，强化对先进节水管理措施的推广与落实。

农田水利工程高效节水灌溉技术的未来发展趋势，主要可分为三部分。

第一，向智能化方向发展。从目前情况看，传统的灌溉技术具有较强的落后性、限制性，已无法满足现代化农田灌溉需要，未来节水技术需要不断向智能化方向逐步推进。通过构建智能系统，对农作物生产发展状况进行全面了解，依靠大数据对作物的生长情况、影响因素等进行分析和统计，其中包括温度、湿度、水分和土质等，将相应数据进行有效收集、整理和分析，再储存到智能系统中，可达到节水灌溉的目的。

第二，向网络化方向发展。通过利用计算机信息技术，对节水管理系统及控制软件进行优化升级，加强对节水设备的控制性能。为了避免出现数据错误、系统问题等，需要设置专业人员对计算机系统、灌溉系统运行步骤等进行完善、优化，有利于推进节水灌溉技术的网络化发展进程。

第三，向自动化方向发展。通过在灌溉控制系统中安装中央处理控制器，可有效实现各项监测数据的自动上传，对灌溉频率、时间等进行自动控制，保障节水灌溉技术具有合理性、科学性和实效性。

4 结语

综上所述，为了确保可为农业生产提供充足的水资源，降低农业生产中的水资源消耗量，须将高效节水灌溉技术应用于农田水利工程中。在位山灌区的实践中，通过应用渠道防渗技术、低压管道输水灌溉技术、喷灌技术、滴灌技术、膜上灌技术，结合对灌区现有建筑物的持续性维修配套和改造，提升了水资源的节约效果及利用率，推动了灌区农业及水利事业的发展。