提高农田水利灌溉质量的措施

2023-06-14蒙阴县农业农村局李冬梅

河北农机 2023年5期

蒙阴县农业农村局李冬梅

前言

作为典型的农业大国，我国在发展农业的过程当中需要积极重视农田水利灌溉的质量问题。作为影响粮食产量的关键要素，农田水利灌溉将会对农业经济命脉产生直接影响。随着不断发展三农事业，促使在农业发展过程中更加注重水资源的分布问题，通过全面强化水资源的利用，以期达到更加良好的灌溉效果，从而进一步提升农业粮食产量。因此研究如何提升农田水利灌溉质量成为了必然。

1 农田水利灌溉技术现状

1.1 农田水利灌溉总体现状

我国当前的农田水利工程大多数建成于20 世纪，为山区农田灌溉以及社会经济发展等做出了突出贡献。在灌溉过程中难以形成良好的用水系数，造成水资源浪费严重。尤其是在当前阶段的灌溉过程当中，农田水利灌溉尾部区域出现了严重恶化的灌溉状况，每年春灌或是旱季等，农田中的灌溉水量均难以达到需求标准，造成严重缺水。

1.2 灌溉技术现状

传统的农田水利灌溉技术，通过建设输水渠道，向农田直接输送水源，可根据不同农作物的实际需水量对其进行灌溉。在当前农田水利灌溉当中难以积极重视到应用节水措施的重要意义，促使农田中的灌溉多呈现出水资源浪费并且难以达到较高的灌溉效率的问题。而且并未使用到更为高效的喷灌方式使用水泵喷水在农田中进行灌溉，因而难以保障形成更加均衡的灌溉效果。同时滴灌技术也是当前容易被忽视的灌溉技术之一[1]。

当前部分农户在灌溉中多呈现出严重的水分流失问题，尽管部分农户能够使用到滴灌技术，但是在实际应用中面对要求较高的设备设施时却难以为其提供配套的基础，包括输水管道管径选择的不合理，没有应用水分过滤系统等。灌溉方式相对较为单一，严重影响了灌溉效果，同时也将会造成严重的水资源浪费问题，难以做好灌溉渠道防失水的处理。

1.3 输水技术现状

在现代农田水利灌溉过程当中，大多数农户选择使用输水渠输送水源，但是通过这样的输水技术难免会存在着一定的浪费问题，因此在输水过程当中需要尽可能地减少水分流失。基于实际而言，在输水中主要是由于渠道并未做好防渗漏处理，水分在输水渠的底部渗透流失，而农户往往难以察觉，或是无法应用到更为有效的方式对其进行维护。输水渠表面出现凹凸不平的问题，对水分输送的速度产生影响，从而使输水渠出现明显的渗漏问题。其次是由于在传统输水的过程当中，输水方式过于单一且不合理，使农民难以根据不同地形结构合理地应用管道，从而造成实际灌溉方式对于农田的适应性较差，无法形成更为良好的灌溉质量。

2 提升农田水利灌溉质量的有效技术

2.1 管灌技术

低压管灌技术是建立在现代低压管道材料的使用基础上，替代水渠对农田进行灌溉的一种技术。利用低压管灌技术,能够促使水资源在输送过程中尽可能达到较好的利用率，降低渗入地底的损失。并且基于这样的管灌技术应用而言，所涉及到的设备相对较为简单，并且管灌工程的成本较低，能适应农田水利灌溉需求，因此可以在农田灌溉当中广泛应用管灌技术，且这一技术在较为干旱的农田中能够达到更为良好的应用效果。

2.1.1 低压管灌技术管网设计

如图1 所示，在农田灌溉当中，应用到低压管灌技术，需要在农田中埋设输水管道[2]，按照主管——支管——给水栓——放水阀门的构造进行设计应用，每一个独立的农田中放置一个给水阀门，平均每四块田中安装一个给水栓，每两排田垄布置一个支管，根据水量计算要求，可以在水栓以及支管的进口位置安装水表，对水量进行控制。

管径的选择，根据灌溉面积进行计量，一般田间通用给水栓管径为Φ60mm，管径中水流量的最佳性价比流速一般为1.5～3m3/s，为达到0.95 左右的输水利用系数，主要按照双抢季节的10d 考虑灌溉周期，支管的灌溉周期考虑为1d。基于这样的参数，可以使用公式对主管以及支管的管径进行设计。

在该公式中，Q 表示为低压管灌的设计流量；A 表示为实际农田灌溉的面积；W 表示为额定灌水量；T 表示为灌溉周期；η 表示为灌溉系数，以此计算出管道的设计流量m3之后，可以根据总灌溉量以及管道的布置数量获得最终理论管径参数。与此同时，在农田水利灌溉当中应用到低压管灌技术，考虑到成本问题，一般使用到硬质U·PVC 管材作为给水材料，该管材价格较低，且体积较轻，安装方便。在埋设管道时，考虑到耕种机的实际耕作需求，一般情况下可以在农田地下0.5m的位置埋设管道，给水栓实际间距控制为40m，主管之间的间距大约为8m，支管间距一般按照每垄的实际间隔进行控制，以保障最终能够形成更加良好的灌溉效果，尽可能地提升灌溉质量。

2.1.2 低压管灌质量效果

建立低压管灌技术，对其实际使用效果进行分析，能够有效达到节水、节地、节点、降低生产成本以及提升产量的作用，从而进一步凸显出低压管灌技术提升灌溉质量的有效作用。在低压管灌技术实施之后，据检测灌溉水能够达到90%以上的利用系数，通过检测试验区，发现平均每公顷能够节约2500m3的水量。且由于低压管道在耕地下方埋设，并使用混凝土对田埂硬化处理，从而降低了沟渠以及田埂的占地面积，使原有100 亩的耕地面积能够扩大到103.6 亩，增加了4000kg的粮食产量。且平均每公顷农田在降低用水量的同时，节约了37kWh 的电能，减少电费225 元。

处于同等条件下，使用低压管灌技术，节约了600元的农药花费成本以及1529 元的劳动力日工资，平均每公顷农田成本费用降低2475 元。且在应用低压管灌技术的过程当中，能够满足实时动态调整供水的效果，因此在实际当中将会为农田更好地供水，试验区从正常的平均每公顷12560kg 的产量增加到15482kg 的产量，最高产量能够达到17235kg[3]。年运行费用相对较低并且能够提升23%的年产量。

2.2 滴灌技术

滴灌技术的应用，主要是通过在灌溉输水管道上安装低压支管、埋管滴头等方式，促使其向土壤缓慢低落水源，通过这一技术，实现节水灌溉的作用。这一技术现阶段普遍应用于大棚蔬菜、果园以及温室花卉种植等，并且使用这一技术进行灌溉的过程当中，也可以适当地结合肥料进行水肥一体化的灌溉，从而全面提升灌溉有效性，达到较好的灌溉效果。

2.2.1 滴灌技术设计

在农田中应用滴灌技术，构成滴灌系统的相关构件包括滴头、水泵、过滤器、压力调节器、肥料混合水箱、注射器、干管、直观、毛管以及水源。

在滴灌系统当中，滴头需要保障统一的恒定流水压力，即维持在0.9～9.1L/h，可以采用通过式以及端头式两种不通过的类型。基于这一滴灌技术，通过较长以及纤细的管道完成水流的疏松，消耗能能量，尽管最终在地头上可能会形成0.35～2.12kg/cm 的压力，但最终水流量却能够控制最低。在农田作物的根系地上10cm的位置布置滴头，使用硬质塑料制作滴头，在每一植物周围对应设置1～3 个滴头，并根据不同作物的实际需水量进行合理的设计。

使用含有煤灰的低密度聚乙烯毛管，避免在输水过程中管内生长水草，一般选择10～20mm 的管径，而干管以及支管选择硬聚氯乙烯材质，直径约为30～50mm。一般每亩农田中的滴灌水管长度为100m，且若种植作物为宽行作物，则每亩用水管长度约为200～700m 之间，界定为0.3～0.9m 的间距。

过滤器是每cm3中设置一张含有30 个孔洞的网，确保其能够过滤0.4mm 以上直径的杂质，避免杂质堵塞管道影响滴灌效果。使用50～100L 容积的肥料混合箱。一般滴灌系统在农田灌溉过程当中的压力控制在0.68MPa 左右，若没有水库等天然的水源加压，就需要使用离心泵对滴灌管道进行加压。

2.2.2 滴灌技术的优点

在农田水利灌溉过程当中广泛应用滴灌技术,能够达到良好的节水、高产效果。基于实际而言，使用滴灌技术，能够有效避免水源向深层土壤当中渗透，并有效避免水分在地表蒸发，因此相较于渠道灌溉方式，不仅能够达到良好的节水作用，同时也能够有效保护土壤。通过不断渗透水分，降低土壤盐分聚集量，并避免土壤出现板结问题。这一技术尤其适用于较为干旱缺水的地区。与此同时，在滴灌技术的应用下，能够不间断地向农田进行供水，以小定额的方式完成供水，为农作物的生长创造较为良好的环境，能够为其提供充足的水分、养分以及空气条件，降低病害发生可能。这一技术一般应用到温室大棚当中, 平均每目田地可以实现50%～100%的增产，并有效提升农作物的品质[4]。

2.3 喷灌技术

喷灌技术是利用高压水枪、水泵以及动力机等，将水源向农田进行喷射，这一灌溉技术适用于较为广阔的农田种植范围，在大田作物、蔬菜以及苗圃当中广泛应用。通过超过250L/h 的流量状态将水源向灌溉地段当中进行输送，并向空中喷射形成细小水滴状况，在农田中均匀分布。

2.3.1 喷灌系统构成

当前在喷灌技术应用过程当中含有众多不同类型的喷头，根据射程以及工作压力对喷头进行分类，在实际当中可以分为四类。首先来讲，超低压的喷头一般情况下会产生50～100kPa 的压力，射程大概为1～5m，流量为0.008～1.0m3/h；低压低射程的喷头在灌溉过程当中会产生100～200kPa 的压力，射程大概为5～14m，流量为0.3～2.5m3/h；中压中射程的喷头在灌溉过程当中会产生200～500kPa 的压力，射程大概为14～40m，流量为0.8～40m3/h；而最大的高压高射程喷头，在实际灌溉作业当中，将会形成500～800kPa 的压力，射程最大超过40m，流量同样超过40m3/h。现阶段在大多数农田灌溉当中使用喷灌系统，喷头多采用铜材质，或是可以使用铝合金以及工程塑料等。我国当前已经生产定型PY1、PY2 等多种不同类型的金属摇臂式喷头。

除此之外，在设计喷头时，需要促使其与管道的分布方向以及管间距等均处于合理的状态当中。基于实际而言，在喷灌系统当中所应用到的支管结构需要与农田中所种植的农作物处于一致的方向，支管长度大约为100m 左右，若处于日光温室当中，则需要使用与大棚长度相一致的支管。喷头组合方式分为三角形、正方形以及矩形等众多不同类型。其中在三角形的组合方式下，喷头能够达到最大的喷洒面积。采用不同喷头组合方式，最终将会形成差异性的射程表现，对喷头的间距也有了相应的限制。在不同喷洒方式之下，喷头间距具有一定差异，并且以PY1 最为典型的喷头为例，对间距射程进行统计，如表1、表2 所示。

表1 喷头组合间距控制表

表2 PY1 喷头的最大间距射程比

2.3.2 喷灌系统设计要点

喷灌管道系统在实际设计当中形成了差异性的分级保护系统，通常情况下包括了干管、支管、分子管三个等级，一般情况下在最末级的管道上安装喷头，布置喷灌系统的管道，需要按照一定的原实施，最终才能够形成更加良好的提升灌溉质量的作用。首先来讲，需要尽可能地选择最短长度以及管径最小的管道，实现对水锤的防护作用[5]。

在布置支管的过程当中，除了需要与农作物的种植方向维持一致外，还需要保障各级相邻管道之间处于垂直的状态，促使直观结构能够与温室以及大棚等长度处于相一致的状态，也要充分考虑地块结构的尺寸状态等，促使所有的支管都处于同等长度分布状态。