农田水利灌溉及节水研究

2022-11-22张恒平

农村科学实验 2022年4期

张恒平

（山东省商河县水务局，山东商河 251600）

在可持续发展理念不断深化的背景下，农业作为我国经济体系中不可或缺的重要组成部分，对水资源使用体系进行优化是重中之中的工作。但考虑到现阶段农田水利灌溉体系具有特异性，现场环境的变化会对用水量等数据产生直观影响，故而工作人员需要进行详细的现场勘查，针对性地制定解决方案，实现节能减排，收成稳定。

1.农田水利灌溉节水的意义

我国是农业大国，其农田灌溉是农业种植过程中的重要组成部分，为进一步保障农田种植中水分的充足性，并且有效地避免水资源浪费，因此需要加大对农田水利措施和节水灌溉技术的有效应用。积极通过各项节水措施的应用，大幅度提高了水资源的利用效率，从而减少农田出现旱涝的问题，进而帮助我国农业实现增收、增产的重要目的，提升农业生产的经济效益。尤其在当前我国水资源短缺的背景下，农田水利节水灌溉技术的应用更加重要，遵从可持续发展理念，节约用水，减少水资源消耗，缓解能源紧张现状现象，促进农业稳定发展，其具体的意义如下：

1.1 防止水资源浪费

农业生产需要大量的水资源进行灌溉，如果工作人员没有针对性地进行节水管理，未结合实际情况落实相关规章制度，就会导致工艺开展时造成大量的水资源浪费，轻则带来不必要的成本损耗，重则影响土地质量，出现干旱等自然灾害，影响农作物生长，使农民收成过低。详细来说，我国本身对农业生产就比较重视，多年前，我国工业化水平较低，主要通过农业种植来支撑国家发展，我国也逐渐变为粮食大国。但当时因为技术手段较为落后，工作人员没有针对性地进行深入研究，灌溉工作都是按照以往的经验来进行，自由灌溉，其水源分布不均匀，很容易导致部分土地未收到足够的水源滋养，部分土地却已经过渡灌溉，致使初步灌溉工作完毕后，农民还要针对性地对部分水源缺乏的农田进行二次灌溉，这会造成大量的水资源浪费。但现阶段，随着技术手段的不断更新，许多新型设备不断投入使用，大幅提升工作效率，这也使得各项参数和传统体系产生变化。如果农民依旧沿用传统的手法来利用机器进行工作，会造成更大数量的水资源浪费，其灌溉效率也无法得到明显提升，二者价值不对等，设备升级的优势也就无法体现。另外，我国现阶段随着环境污染问题的不断加剧，淡水资源越来越少，部分地区甚至连人民的基本用水都无法保障，环境治理问题也逐渐成为我国各单位重点关注的内容，尤其是水资源，众所周知，水是生命之源，水资源匮乏的结果是极其严重的，为实现可持续发展，管控水资源使用量，实现农业生产节水措施势在必行。合理落实后能够提升灌溉技术工作效率，防止水资源浪费，提升能源利用率，为农作物生长提供更良好的环境，节约的水资源也可以通过调水工程支援灾区，促进社会稳定发展，解决能源短缺问题。

1.2 抵御自然灾害

如果不注重水资源的节约使用，也没有根据实际情况落实全新的节水灌溉技术，会使得农业种植能源消耗情况逐渐加剧，一旦出现干旱或少雨天气时，储备水量无法应对农田种植的需求，会导致农民收成过低，影响居民生活和安全。另外，水资源合理利用可以使得周边生态系统趋于稳定，提升内部生物多样性数目等大型植被也能良好生长，当地如果出现沙尘暴等极端恶劣天气或自然灾害，稳定的生态系统也能起到抵御危害的作用，但如果工作人员没有针对性地进行节水，会导致水土平衡无法维持，甚至会出现土地荒漠化的问题，一旦遇到自然灾害，植被天然屏障便无法起到作用，会对农民的收成造成影响，甚至会危害人身安全。

1.3 提升农作物产量

农作物在种植过程中必要的两个生长条件便是阳光和水分，与旧时代相比，现阶段的农业种植体系不断翻新，不仅是设备和技术得到优化，其种子的质量也开始不断提升，许多常见的农作物种子已经可以利用设备进行获取，存活率高，环境适应能力强，但对水源的需求也开始出现变化。如果农民没有针对性地进行体系更新，仍然使用传统的大水漫灌的方式，不仅会导致水资源浪费，还有可能影响部分农作物的存活，过多的浇水会导致其根基不稳，使得土壤结构不蓬松，遇到大风天气会出现倒苗的现象。但节水灌溉技术和传统的灌溉技术有着本质区别，其体系的建立，是通过对近些年新型种植体系的研究之后，不断积累经验，优化体系所形成的新型技术手段，能够适应当前农作物的生长需求，同时调节水土平衡，满足农作物不同时期的水资源需求，在避免浪费的同时，提升成活率，带动产量上升，增加农民收入，提高生活水平。基于此，农民和基层管理人员更应该明确节水灌溉技术的重要性，结合实际情况，选用合适的技术手段为农民普及相关技术的应用方法，手把手地进行教学，帮助农民掌握新技术，促进产量上升和品质提升，更好地拓宽销售渠道，提升个人经济收益，带动地方经济发展。

2.水利灌溉技术

2.1 渠道防渗技术

我国对水资源输送的方式主要是通过运河，但曾有专业人士对过去几年运河输水的情况进行调查，发现过程中有一半以上的水，因为管道泄漏而流失，带来庞大的资金浪费，也违背水资源输送工程的初衷。基于此，工作人员必须要明确对渠道渗流情况进行优化，已经成为专家人士重点关注的课题，也成为我国水资源主动体系优化的关键。所以，工作人员首先要对设备材料进行管控，结合实际情况，分析市面上常见的材料选择防渗性能最好的一种应用到输水设备中，并将保护层加固，在原有的三级保护层之上，增加塑料薄膜和沥青保护层，利用其本身稳定性高，不宜和其他化合物产生化学反应，同时具有较长的使用寿命，受水资源侵蚀的情况下，短时间内也不会出现漏洞的特点，实现良好的渠道防渗漏。但渠道防渗节水技术在应用时，需要明确其主要的节水方法是通过控制水资源浪费，提高能源利用率来达到预期效果的。因此，工作人员需要对设备运行情况和外部保护层质量进行定期检查，当其安全可靠性无法满足使用需求时，便需要根据固定工艺进行更换，将损失降到最小。

2.2 滴灌技术

所谓滴灌技术是一种新型的灌溉方式，其主要的工作原理是通过对现场进行实地勘察，明确农作物对水分的需求量和生长所需养分，在针对性地进行水资源混合物调配，通过低压管道滴入植物根系中，并将灌溉器放到毛细管中，进而实现循环稳定供水。市面上最常见的滴灌工作系统由四部分组成，分别是水源、枢纽、输水管和水头，至于低压管道系统内的核心压力设备则是由电机、水泵、柴油机组成，当需要开展滴灌工艺时，各设备会迅速启动，利用设备将水引入毛细管中，通过电机的辅助将水流带动到滴灌场地中，通过输送装置对农作物进行给水。整个工作结构中，最核心的部分毛细管，且滴灌工艺是可以通过自动管理实现自主运行的，经专业人士调查后发现，利用滴灌技术来进行农作物灌溉，其效果优于传统体系，施肥效率甚至能提高一倍，而且随着技术手段的不断更新和科学研究的不断深入，现阶段市面上的滴灌系统，已经可以分为固定和半固定两种，根据实际情况，不断调整合适的灌溉方案，可以快速提升灌溉效率，提升农作物产量。

2.3 喷灌技术

喷灌技术的目标就是将水源撒入到空气中，利用水资源自身的重力，将水分配到农作物上。该工艺和滴灌技术有着本质区别，其本身结构较为简单，且过程仍然会出现部分水资源流失的问题，但和传统的灌溉手段相比，会节约大量能源。而且喷灌技术造价较低，对部分量产且生命力顽强的农作物来说，使用喷灌技术性价比要高于滴灌技术。详细来说，农作物种植种类繁多，部分农作物其本身营养价值高，培育过程繁琐，需要定期控制阳光水分等生长条件，方能确保质量和口感。例如，对于土豆等生存能力较强的农作物来说，如果每一个区域都使用滴灌技术会浪费大量时间，耗费大量成本，但产量却不会出现明显提升。但利用喷灌技术，可以快速对大面积土地进行给水，即使没有细致的进行水源分配，也能达到接近预期生产量的效果。二者对比，喷灌技术和滴灌技术各有优势，只有结合实际情况，选用合适的技术手段，才能控制成本，提升经济营收能力。同时将地下水资源充分利用、合理分配，避免地下水使用过度，造成水土流失等问题，影响农田的种植和作物产量。

3.现存问题

我国现阶段虽然大部分种植区域已经完成农田水利工程，但因为节水技术的应用具有一定局限性，农民如果没有结合实际情况选用合适的手段，无法达到预期效果，水资源浪费问题也会始终存在。因此相关人员应该明确水利灌溉工程落实过程中出现的问题和危害性，具体情况如下：首先，节水灌溉技术在应用过程中，使用者缺乏节水意识。由于水利设施长时间在户外摆放，很容易受到极端恶劣天气或其他因素的影响，致使其外壳出现损坏，连接处出现氧化等等，如果没有定期维护，很容易出现水源泄漏等问题，这需要农民具有节水意识和设备维护能力。但事实上，绝大部分农民并没有足够的知识储备，对设备的维护也只是简单的外壳擦拭，致使设备问题难以解决。另外，水利工程在建设过程中会投入大量资金，但建成之后，绝大部分资金都会撤出，使得维护资金严重不足，设备长期无法更换，隐患问题也没有定期排查，设备维护工作也只能在出现故障时开展，这样无法保障设备的运行稳定性，更加难以应对现代农业生产的多样化需求，节水灌溉技术的发展也会受到制约。另外，现阶段绝大部分农户手中的设备老化极其严重，内部零件氧化，如果不及时维护，不仅会影响工艺稳定性，更会影响水利工程的使用寿命，甚至会出现经济收益不增反降的问题。其次，水利工程建设时，设备管控不严。水利工程中的设备会长期处于开启状态，并且每天的工作量极大，正常情况下只有确保质量，完好设备运行稳定，能够达到节水标准后才能使用。但事实上，农户在使用设备时都不会进行详细的检测，部分人员为减少成本甚至会长期使用旧设备，认为其只要没有报废就可以正常使用。上述问题致使水利工程在优化过程中，新型工艺和传统设备参数不匹配，长时间运行会导致损失不断加大，过程中水源不断泄漏，拥有的节水效果也无法达到，农作物生长不稳定。再次，基础设施不完善。农田灌溉体系在应用过程中，要根据农作物需求和水源疏通情况，建立完善的安全防护体系，力求在确保资源合理利用的前提下，保障工作人员生命财产安全，减少水土流失等问题的出现。但事实上，工作人员考虑的只有农作物收成和水源灌溉需求，没有针对性地对设施进行完善过程的水资源浪费也被忽视，虽然短期内不会出现巨大的成本亏损，但经年累月的使用后，会发现成本不增反降，新设备就失去拥有的效用。最后，由于资金链不稳定，现有的条件无法满足定期的设备维修和养护需求，工艺运行稳定性无法得到保障，节水效果极低。

4.优化策略

4.1 工程优化

首先，各级地方政府和水资源监管部门要对防渗渠道建设进行重点关注，加强河道整治力度，对中小型水库的防护装置进行优化，结合实际情况考虑风险来源，有针对性地进行加固改善现有工作条件，合理把控水资源使用情况。其次，要对野外水体环境进行调整，不仅要加强滴灌和其他体系的应用力度，还要不定时引进新型技术体系，改良现有的工作结构，解决传统的疑难问题，以保护幼苗为核心，在确保收成的前提下，改良用水工艺，实现水源合理利用。最后，要加大水库蓄水工程的建设力度，扩充规模，加固水闸，对传输设备和结构进行定期检查，找出潜在的安全隐患，进行有针对性地治理。

4.2 优化技术

节水技术在农田灌溉中应用非常普遍，例如，渠道防渗技术和喷灌技术受地方环境影响，绝大部分农作物都可以合理利用上述两项技术，并且效果较为明显。但工作人员需要明确上述技术手段，关乎农田、农作物收成，所以要结合实际情况，对节水灌溉体系的优缺点进行分析，有针对性地进行工艺调整，结合实际情况提升实用性。详细来说，工作人员要根据防渗材料的特点，在有针对性地选择规格满足节水特性的同时，要尽可能保障供水稳定性。另外，在喷灌技术应用时，需要借助动力机械管道等特殊设备，将水源引入到灌区中，再通过设备向空中喷洒，促使水滴均匀冲洗，不断地深入探索。

4.3 提升节水意识

农田灌溉工程是一项复杂并且精细的工作，在建设过程中往往需要专业的技术人员从宏观的角度出发，在对周围环境、影响因素进行综合考虑才能够建设出符合实际需求的灌溉工程。同时，为保障农田灌溉工程的长远发展，其节水措施不应该单纯在设备上进行优化，其使用者也要改变观念，加强对节水灌溉系统的维护，制定完善的管理措施，向有关部门报备。另外，还要普及可持续发展理念，提升农民节水意识，通过宣讲会等形式，为农民普及相关知识，为农业发展奠定理论基础。