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农田水利灌溉工程规划设计与灌溉技术研究

2021-12-05

农业技术与装备 2021年1期
关键词:灌溉工程农田水利灌溉

刘 进

(民勤县跃进总干渠管理处,甘肃 民勤 733300)

随着我国经济快速发展,产业结构不断调整、升级和优化,农业种植面积逐年下降,为了在有限的空间面积内实现应有的产值产量供应,发展技术诱导型农业具有重要意义。农业水利灌溉技术对农业技术的发展与应用具有积极的正向促进作用。有学者提出农业灌溉设施能够发挥农业生产过程的资本、劳动力等投入要素的替代或互补作用,能够有效提升农业生产中土地、劳动力、资本的边际产出[1]。因此农业水利灌溉工程与技术在农业生产中占据了非常重要的地位。

1 农田水利灌溉工程规划设计

1.1 设计标准与原则

农田水利灌溉工程规划设计要遵循因地制宜的规则,要考虑不同地区的水文、地质、气候条件、降水、地下水、地表水、地表径流、河流流量等方面存在的差异。如西北地区干旱少雨,水资源短缺,是我国农业旱灾较易发生的地区;南方地区,受气候条件的影响,水量充沛,但极易发生水涝灾害。因此,农田水利灌溉工程规划设计应制定科学合理的评价标准,实现农田水利灌溉工程的效度。农田水利灌溉工程规划合理性检测有两个指标,一是灌溉设计保证率[2],二是抗旱天数,即灌溉工程用于灌溉农作物的水量在连续干旱天气条件下所能够维持的天数,该指标为客观指标。

1.2 灌溉取水方式设计

灌溉取水方式即水源的来源方式,基于工程地的水源环境设计灌溉取水方式,进行合理的工程规划。一般将灌溉取水方式分为自流取水和提水取水,自流取水即将临近水源(河流)直接引入农田灌溉;提水取水即将非临近水源引至农田进行灌溉。在灌溉取水中一般以自流取水方式为主,在实际应用中,又将其分为有坝取水和无坝取水,有坝取水即在河流上游构建堤坝,蓄积水量,提升水位,以供直流取水灌溉。有坝取水虽然在建坝时会产生一定的生产投入,但能有效避免因地势或其他因素导致的水位下降问题。无坝取水即无需构建堤坝,但会设置闸门调节河流的径流量,保障农田灌溉。

1.3 灌溉渠道设计

灌溉渠道的设计应充分考虑水利灌溉工程所在地的各种因素,兼顾社会效益和生态效益。基于此,灌溉渠道的布置应遵循3个原则;一是利用地形地势,因地制宜设置相应的灌溉渠道;二是坚持安全作业、安全设置、安全使用,避免存在安全隐患的作业行为;三是多元开发、综合利用,实现一水多用和多水多用。

2 灌溉技术

在农业经济的快速发展中,不同地区对灌溉技术的探索研究多有进益,并取得了一定的成效。基于不同地区的地质水文条件、作物特性和生态环境条件差异,形成了多样的灌溉方式和灌溉技术,主要有滴灌、喷灌、渗灌、低压管灌、渠道灌溉技术、微润灌等。

2.1 滴灌

滴灌[3]是基于不同作物特性,运用管道将水浇灌至作物根部,以满足作物对水分的需求,从而促进作物生长的灌溉方法。滴灌技术具有明显的优势:一是用水量少,水资源利用率高;二是对土壤的破坏性小,在施肥阶段进行水源灌溉能够充分发挥肥效。基于农作物的种植分布布置滴灌管道的位置,一般埋于地下1 m左右,沿作物的分布进行布局。滴灌管道设置中一般与减压阀、水泵配合使用,管道内水量充足水压过大时,可使用减压阀降压减少管道的出水口的出水量,以免造成水资源浪费。

2.2 喷灌

喷灌是一种较为普遍的浇灌方式,利用水泵或自然落差形成的水压使水以水雾或水滴的形式从管道喷头中喷出均匀洒落至农作物。喷灌有许多优点:一是灌溉均布性,能够均匀地灌溉农作物;二是地形适应性强,能够在多种地形中使用;三是水资源利用率高;四是微气候调节性,能够使局部的湿度和温度得到有效调节。但喷灌也有缺点:一是基础设施资金投入高;二是受风的影响较大。喷灌的技术类型具有多样性,基于相关部件的拆卸活性,可分为固定管道喷灌模式、全移动管道喷灌模式、半固定管道喷灌模式,不同的模式具有不同的性能,其中半固定管道喷灌模式的性能最为优越。

2.3 渗灌

渗灌[4]是利用地下管道将灌溉水输入田间埋于地下一定深度的渗水管道的灌水方法,是一种新型农业智能灌溉技术。渗灌的主要优点是:一是灌水后的土壤在保持疏松状态的同时不破坏土壤结构,不产生土壤表面板结,为作物提供良好的土壤水分状况;二是地表土壤湿度低,可减少地面蒸发;三是将管道埋入地下,可减少占地,便于交通和田间作业;四是灌水量少,灌水效率高;五是能减少杂草生长和植物病虫害;六是渗灌系统流量小,压力低,可减小动力消耗节约能源。渗灌存在的主要缺点是:一是表层土壤湿度较差,不利于作物种子发芽、幼苗生长以及浅根作物生长;二是投资高,施工复杂,管理维修困难;三是易产生深层渗漏,特别对透水性较强的轻质土壤,更容易造成渗漏。

2.4 渠道灌溉

渠道灌溉技术在实际应用中不断进行改善和修整。在以往的渠道灌溉中一般以泥土作为渠道的构筑物,明显的不足就在于泥土渠道易导致水分下渗,造成严重的水源浪费。因此将防渗技术引用于渠道灌溉中,可有效避免和克服水分下渗的问题,提升水资源的利用效率。在实践应用中,关于防渗的方法还有在渠道内设置一层隔水性较好的塑料薄膜。渠道灌溉技术还有需水量高和受地形限制大等不足。

2.5 低压灌溉

低压灌溉是一种运用压力管替代明渠的灌溉模式,其压力一般不超过0.2 MPa,操作简单便于管理。据相关调查统计,低压管道输水灌溉水利用系数可提高到0.95,相比衬砌渠道可减少15%~20%的渗漏损失。但在实践应用中,低压管灌的节水性能明显弱于滴灌和喷灌,基于其投入成本小、见效快、水质要求低等特点被广泛应用于西北地区的一些省市农业种植中。

2.6 微润灌

微润灌[5]是一种相较于上述几种灌溉模式比较前沿的灌溉技术,其将高分子半透明膜管埋入地下,借助于此不断地向农作物的根部地区输送水、肥,以满足作物的养分需求。微润灌是实现水肥耦合、一体化的重要举措,显著的特点就是节水、节肥,在性能方面较滴灌、喷灌具有一定的突出优势,但因其水量小和灌水器极易堵塞等问题,还未在大面积农田种植区得以应用。

3 小结

综上所述,农田水利灌溉工程规划设计和灌溉技术作为农业增产增收的重要基础,应基于现实种植情况因时因地制宜的进行设计。不断改革升级灌溉技术,促进农业种植技术的创新与发展,推动我国农业朝现代化农业的方向昂扬迈进。

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