新形势下农田水利节水灌溉技术发展路径探讨

都昌县河道湖泊和水利工程管理中心 詹纪文

前言

在农业发展现代化、生态环保常态化的当下，如何保障水资源使用的科学化将成为多个行业领域共同关注的焦点。但是从现阶段的农田水利项目建设及使用过程进行分析可知，部分地域的节水观念转换难度较高，存在水资源严重浪费等问题，极大拖慢了节水水利工程建设进度，同时，也不利于实现健康、可持续农业的发展目标，不能适应经济社会的建设需要。因此，在农田水利工程中推进节水灌溉技术是十分有必要的，一方面可以保障农业用水的充足性，另一方面，有效推广了农业生产的科学种植，对于促进农作物产量以及农村经济收益具有积极意义。

1 节水灌溉技术

1.1 节水灌溉技术概念

节水灌溉技术主要是依照农作物的实际生产需要以及种植区域的水资源条件，灵活采用不同的灌溉方式，保障农田的合理供水，在落实生态环保的同时，实现经济收益最大化的先进农业生产技术。主要可分为滴灌、微灌、低压管灌等。滴水灌溉技术通过将水流分为极细水流，以湿润的方式进行田间灌溉作业。微灌技术的灌溉量小且耗费时间较长，但是可以保障水资源得到科学管控，在一定程度上具有改善土质结构及性能的作用。低压管灌技术主要依靠专业管道进行灌溉作业，由于管道内的水压较低，因此也可以节约一部分生产成本。

1.2 农田水利工程中应用节水灌溉技术的重要性

从我国当前的发展成效及农业产业结构来看，水资源的有效使用率及灌溉技术仍存在可进步的空间，同时，水资源的匮乏严重制约了农业生产规模及经济效益的提升，由此，节水灌溉技术应运而生。以往农业种植者大多采用农渠输水、地表漫灌等方式保障农作物在干旱时期的生产质量与产量，但是此类做法将导致水资源的大量浪费，降低水资源利用率。在全新的发展形势下，水资源缺乏将直接影响农业整体发展进程，甚至可能会干扰正常的社会生活。此外，农业生产在保障国民生活及经济方面具有至关重要的作用，因此，落实节水灌溉技术在农田水利工程方面的深入推广是当前整个农业行业应当重点关注的问题。综上，相关部门应当结合区域内的水资源状况以及本地的农业种植要求，制定科学的灌溉方式保障农作物的正常生长。另外，农业种植者应在实际生产中落实科学灌溉技术，在恰当的时间选择合理的方式进行灌溉作业，提升水资源的有效利用率。农田水利节水灌溉技术的推广应用具有极其重要的现实意义，可在促进农作物茁壮生长的同时节约水资源，促进农业经济收益的迅猛提升，保障农业行业的健康、可持续发展[1]。

2 水利工程节水灌溉技术的发展与应用

2.1 综合分析农作物生长状况

想要保障农业产业的有序发展，最关键的就是要将不同的节水灌溉技术灵活应用到不同品种农作物的不同生长阶段中，保障种植技术的科学性与持续性，促进农作物增产增收。本文以山东省临沂地区的灌区为例，该地区的地势包含了平原、洼地、丘陵、山地等地形，年均降水量约849mm左右，年均气温14.1℃，相关部门通过综合以上的数据信息，科学推进水渠防渗、喷灌、滴灌、低压管灌等多种节水技术，保障农业产业经济收益，从2021年第四季度开始到2022年第一季度为止，该地节水灌溉目标已大体完成，恢复并优化灌溉区域2.13万公顷，新增区域0.89万公顷，节水灌溉新增区域2.05万公顷，年引水量得到明显降低，水渠利用系数达到0.63，在实现往年农田的正常用水目标后，额外满足了9万公顷耕地的用水需求，带动了该地区的生态环保建设及农业产业的可持续发展。

2.2 喷灌技术

在利用喷灌技术进行农田灌溉作业时，主要利用了水压力的工作原理，即将农田用水通过水泵施压或形成自然落差的方式提升用水压力，利用压力管道将加压过后的农田用水全部输送到需要进行灌溉作业的区域，并利用喷水龙头在农田上方进行喷洒，或者改用小水滴的方式保障水源可以充分与土壤相结合，保障农作物的正常用水。与以往的灌溉作业相比，临沂地区在大田作物的抚育作业中合理引进喷灌技术，水资源消耗率仅达到往年的60%~70%，同时实现15%~30%的总作物增产。相关部门在现有的喷灌作业的基础上，融合现代化科技设备，将实际灌溉方式转变为机械化、半机械化或自动化，减少了农业种植者人力成本的投入。

在进行山地区域的灌溉时，农业种植者可以依照种植农作物的不同有针对性地改变灌溉方式，保障农作物的生产质量与生长速度。例如在种植小麦作物时，综合相关的种植要求，种植者选择了高4.2m、长55m的大田指针式喷灌机进行灌溉作业，每运行一次可实现约75公顷耕地的灌溉作业。在进行玉米作物的灌溉作业时，可改用大田卷盘式浇水喷灌器械，较以往大水漫灌的方式节水约30%，但是其实际工作中效率却提升了十几倍。在保障蔬菜作物的用水时，可以选择使用移动式喷灌车，以2.43m3/h的洒水量进行微喷灌，实际的水资源使用率可达9成以上，同时节水量可达到35%以上[2]。

2.3 滴灌技术

从工作原理来说，滴灌与喷灌类似，都是通过加压水保障水资源的流动，在经过过滤后，综合利用管网、管道等设备保障水资源的有效分配及运输，在滴头设备的作用下以水滴方式保证水分匀速渗入土壤，给予农作物充足的生长用水。当前的滴灌系统通常包含滴灌带、管路管网、首部枢纽三个部件。首部枢纽主要由控制测量组件、水泵、施肥组件、过滤组件构成，主要起到在水源中进行提取、加压、加肥、过滤、传递的作用。管路管网主要由压力表、流量调节器、支管及干管等装置组成，其主要职责是将处理后的加压水均匀分配至相应的滴灌设备中。滴灌带的主要职责就是将管路管网中的水流以点滴的方式流入特定区域。

2.4 渠道防渗技术

为了保障农田节水工程成效的大幅提升，农业种植者可以从减少耗水量、降低水源传输消耗量两方面进行考量。渠道防渗技术是当前较为常见且高效的降低水源传输消耗量的方式之一，可极大提升水利工程实际输水率。但在利用渠道将水源引入、传输至灌溉作业区时，一部分水源渗入边坡土壤缝隙、渠道底部等部位，导致失水量占整体水量的一半以上，约在50%~70%之间，因此，应及时引进渠道防渗技术，尽量降低水资源的浪费情况。

在进行渠道防渗作业时，其主要目的就是规避水源的下渗风险，保证水源最大限度传输至灌溉作业区域，主要有以下三个操作要点。第一，通过科学的计算方式判断渠道的具体断面规格，若流量达到1m3/s，可使用弧形底梯或弧形坡脚的断面，若小于1m3/s，可建造U形断面。第二，在建设大型灌溉区域的渠道时，应保证防渗率在45%以上，在建设中型灌溉区域的渠道时，应保证防渗率在55%以上，在建设小型灌溉区域的渠道时，应保证防渗率在75%以上，同时对于井灌区需要进行固定防渗处理。第三，在进行渠道的防渗施工时，可以使用预制混凝土板的方式，在最底层铺设复合土工膜，并在渠道底部加装塑料薄膜，此时渠道断面一般应设置为梯形，有效防止渠道发生大量渗漏的情况。从实际使用情况进行分析可知，使用预制混凝土板具有增加渠道使用年限，提高实际使用性能的优点，可以通过减少断面面积的方式提升渠道实际输水率，同时搭配复合土工膜使用，可以减少9成以上的水源渗漏，实现农业水利工程的节水要求[3]。

2.5 膜上灌溉技术

膜上灌溉技术主要应用于需要进行以地膜覆盖方式进行种植的农作物灌溉作业中，在进行浇灌作业时，可以用膜上流水的方式取代以往的地膜灌水方式，根据农作物的实际生长位置确定膜上渗水孔，使水资源可以通过渗水孔或膜缝渗入土壤中，利用浸润的方式给予农作物生长用水，进一步实现减少水源浪费、节约用水的目的。

当灌区内采用地膜覆盖的方式进行栽培作业时，主要选择花生、玉米、棉花、豆类、瓜类、小麦及棉花套种、小麦及花生套种等进行膜上灌溉作业，相较于以往的沟灌水灌溉方式，膜上灌溉技术的节水成效更为明显，从实际的灌溉作业进行分析，利用膜上灌溉的方式可节约20%~30%左右的用水，同时水资源的实际使用率可达8成以上，若是在水资源较为紧缺的区域利用膜上灌溉方式进行作业，节水率可达45%~55%，若是将膜上灌溉技术与管道输水灌溉技术共同使用，则水资源的实际使用率可达9成以上。

2.6 低压管道技术

低压管道技术可以在水压较低的条件下，将水资源直接传输至指定的灌溉区域，通过定量供水提升水源的实际利用效率。在利用低压管道技术进行灌溉作业时，首先需要构建符合要求的低压环境及管网管道，同时保证管网管道深埋地表之下，可有效减少水资源蒸发率及流失率，实现节水的目的。

2.7 机井灌溉技术

在利用当前先进的科学技术进行机井灌溉时，需要依照需要进行灌溉作业的农田面积及农作物具体的用水需求，合理调整机井规格。同时在进行新式机井灌溉作业时，可加设机井灌溉控制箱并引进相应的数据获取、整合软件，保障农田灌溉作业的信息化、数字化，减少人力消耗，同时便于控制供水量以及供水时间[4]。

图1 机井灌溉技术在农田水利中的应用

3 新形势下农田水利节水灌溉技术发展

3.1 高效应用

为保证节水灌溉技术可以发挥出其最大化工作成效，首先，相关部门可以对当前正在推进的节水灌溉区域进行详细调查、报告，综合评估该地区内的地势、土质、水文环境，形成较为专业的灌溉平面图，有针对性地进行方案设计。通过优化、升级当前的节水灌溉技术，灵活选择灌溉技术，同时综合使用区域河网，提升水资源的有效利用率。其次，建立并健全灌溉网络机制，利用现代化网络技术将农田与水利工程物联网、大数据等电子信息技术融合，引进配套的软件、远程连接、供电体系等机制，整合种植区域内的全部机械设施，保障节水水利工程的进一步落实。再次细化水利工程网络系统，建立相应的采集检测区，实时监测农作物的生长情况，并结合数据指标及土壤含量指标，远程控制节水灌溉技术。最后，引进先进的设备及技术，例如通过风向、地形的不同选择不同规格及形状的喷头，当前较为受欢迎的圆形喷灌机可以不考虑地形的复杂性，直接进行喷灌作业，实际成效较为明显。

3.2 深入要求

第一，水利工程的节水灌溉技术朝着智能化的方向发展。从实际的灌溉现状来看，部分农业种植者仍选择沿用以往的灌溉方式进行作业，落后的技术达不到当前现代化节水要求的标准，将智能化技术引入到当前的灌溉技术中，可从全方面、多角度掌控农作物的实际生长发展状况。利用大数据、云平台对农作物生长、发育中相应温湿度、水分、土壤营养含量等数据进行储存并利用智能系统整合，制定较为合理的灌溉方案。第二，水利工程的节水灌溉技术朝着网络化的方向发展，利用计算机设备提升管道管网的输水控制能力，保证输水装置可以定量进行作业。第三，水利工程的节水灌溉技术朝着自动化的方向发展，通过安装中央控制器，可及时获取农作物生长的相关数据，自行调节灌溉时间及频率，保障灌溉作业的科学性[5]。

4 结论

综上而言，在当前我国农业全新的发展形势下，为确保节水灌溉技术在农田水利工程中的进一步推广使用，缓解我国水资源短缺的问题，各地区应当积极响应相关部门的号召，在专业化的理论指导下大力推行节水灌溉技术，精准掌握不同技术的应用优势，灵活选择灌溉技术，提升农田水利工程运行效率，增加实际的灌溉成效，通过提升水资源的利用率，实现农业产业结构的优化升级，带动农业经济发展的飞速提高。