刍议农田水利工程高效节水灌溉技术的应用要点

周建民

（宁都县水利局农村水利事务股，江西 赣州 342800）

0 前 言

在农业产业现代化水平不断提升的社会背景下，水资源的科学化配置已经成为农业领域高度关注的内容。但部分地区的农田水利工程在建设过程中，受一些现实因素的影响，在农业生产中一些水资源浪费的现象频频发生。在此背景下，各地区必须在水利工程项目中大力应用节水灌溉技术，并结合不同地区对农业灌溉的实际要求，选择既能够助推农业产业健康发展，又可提升水资源利用率的现代化节水灌溉技术。

1 江西省宁都县高效节水灌溉现状

宁都县位于江西省赣州市南部的梅江上游区，东邻广昌、石城，南接于都、瑞金，西与兴国、永丰交界，北同乐安、宜黄、南丰相毗。东西宽61km，南北长117.2km。全县总土地面积4 053km2。根据宁都县水文气象观测站历年资料统计，多年平均气温18.3℃，历年极端最高气温39.3℃，极端最低气温-7.5℃，无霜期280d，降水天数165d，多年平均降水量1 706mm，多年平均日照1 939h，多年平均蒸发量1 090mm，多年平均风速2.7m/s。本流域降水充沛，但在年际、年内分配极不均衡，历年4～6 月降水量占年降水量的40%-70%，最大1d降水量289mm[1]。全县有大、小河流638 条，其中流域面积20km2以上的有65 条，大（2）型水库1 座，中型水库2 座，小（1）型水库31 座，小（2）型水库83 座。另外，山塘5 855 座，引水工程4 898座（其中中型工程1 座），节水灌溉的模式主要为喷灌及滴灌。

2 江西省宁都县应用的高效节水灌溉技术类型

2.1 低压喷灌技术

喷灌技术主要指的是运用喷灌地块管道系统实现农作物灌溉。该系统主要由主要有总干管、分干管、支管，支管上连接竖管及喷头，固定管道式喷灌系统除竖管外，一般将管道全部埋入地下。在实际应用中，水资源经过输水管网运输至喷头部位后，通过压力设备，在喷头处可形成喷射距离较远的水雾，可覆盖其周围一定区域的农田，进而起到灌溉作用[2]。以宁都县水利工程项目为例，宁都县竹笮乡新街蔬菜地基所采用的喷灌技术为低压喷灌技术，灌溉面积为33.3hm2。在实际建设中，灌溉水源地选择该蔬菜基地附近的水域，并在其周围建设1 个水泵房，喷灌工程建设中，选择ZY-1H 型转换摇臂喷头，该设备的流量为2.23m3/h，工作压力300kpa，喷洒半径为15.4m，每个喷头之间的间距为16m，根据该蔬菜基地的蔬菜品种以及缺水情况，最终将喷灌强度设定为15mm/h，轮灌制度设定为每天8 组喷头进行轮灌。该技术在实际应用中，与传统地面喷灌技术相比较，其节水率可达40%～60%，项目区蔬菜基地的面积53.3hm2，现状产量为52 500kg/hm2，预测增加产量3 750kg/hm2，新增效益60 万元。且对整个蔬菜基地的灌溉均匀度非常理想。且实际灌溉过程中，由于灌溉管网均为提前施工布设，因此所需人力成本相对较低，旋喷式灌溉系统结构主要如图1 所示。

图1 旋喷式灌溉系统铺设示意图

2.2 滴灌技术

滴灌技术与喷灌技术存在较大相同点，两者均需运用压力设备，根据实际灌溉需求，将水资源进行适当在增压后，通过供水管网实现农作物灌溉。滴灌系统主要由枢纽、管网以及滴灌设备等3 个结构组成。其中首部枢纽主要包括为水资源提供压力的水泵、水资源过滤设备、施肥池、测量装置等等。该技术的应用能够大幅度降低水资源消耗水平，且可缓解作物灌溉过程中所产生的地表径流问题或深层渗透的不良现象[3]。以江西省宁都县节水灌溉工程项目为例，该项目在钓峰乡源尾黄茶苗木基地中应用了滴灌技术，设计灌溉面积50hm2，由于茶叶在生长过程中，受土壤水分以及肥料的影响巨大，一旦土壤水分地域50%，则会导致芽叶生长缓慢，甚至死亡。通过该灌溉技术的应用，可保障该基地的土壤相对含水量一直处于50%～75%之间，能够有效提升茶叶品质与产量，据统计，茶园现状产量为1 275kg/hm2，预测增加产量60kg/hm2，新增效益45 万元。

2.3 微润灌溉技术

微润灌溉技术是当前一种比较先进的农田灌溉技术，在实际应用中对水利工程的技术设备条件要求相对较高，但适用于一些水源环境不好或需要远距离取水的农田区域中。该技术充分利用功能性纳米半透膜材料对膜两侧能差的“感知-反馈”功能，以地下供水方式向植物的根部缓慢、连续、有效地直接供水，并以植物的吸水速度进行自动实时灌溉，是一种基于植物生命需水信息的高效用水调控技术。在实际应用中，受半透膜材料的物理特性影响，其能够实现供水过程与作物吸水过程的同步，并通过地下给水的方式，将水分与肥料直接输入至农作物根部，大幅度降低了水资源的蒸发、渗漏和径流损失[4]。且该灌溉系统中设有肥料池，如农作物在生长中具有施肥需求，可将施肥池的进水闸门打开至进水池的指定水位，然后关闭进水阀，将计算好的施肥量放入施肥滤袋，打开施肥池的出水阀，肥料在滤袋内逐渐溶解，并随水直接到达根部，由于水肥同步，使作物更利于吸收，且适当地减少农业面源污染。以江西省宁都县高效节水灌溉项目为例，该项目在森旺生态农业基地中有33.3hm2微润灌溉片区，主要灌溉作物为脐橙，由于作物位于山体南侧的半山腰以下，山顶高程介于210.0～290.0m 左右，通过微润灌溉的方式，有效提升了农产品质量以及产量，且产生良好的节水节能综合效益，项目实施后增加产量2 250kg/hm2，节水和经济效益提升显著。

2.4 农田低压管道输水灌溉

低压管道灌溉方式可以在较低压力帮助和支持下为农田区域传送、提供定量水源，保证水源利用效果提升，较多用于丘陵山区输配水线路地形地势曲折起伏变化大、设施农业区灌溉管理要求高及相对缺水区域等类别的中小型灌区。在实际应用低压管道灌溉技术时，选用与农田区域有一定水头落差的水库塘堰作水源，构建与灌溉需求相关的管网布局和田间计量放水系统，通过地下管道输水方式，将水源水直接配送至末端的田间渠道首部或灌溉田块，以避免在输水过程中发生大量蒸发、流失的情况，使干支管道水利用效率提高至90%以上。

3 高效节水灌溉技术的应用要点

3.1 加大高效节水灌溉技术的推广力度

为提升高效节水灌溉技术在我国农业生产领域中的应用水平，首先应注重对该技术的优化与完善[5]。相关管理部门应结合其所辖范围内农业生产领域的农作物实际灌溉需求以及地区土壤特性，选择具有针对性的节水灌溉技术，进而保障农作物产量。另一方面，各地区的相关管理部门应加强对高效节水灌溉技术的宣传水平，通过聘请相关农业专家深入一线宣传、利用新媒体发布宣传视频等方式，积极向更广大农户宣传现代化节水灌溉技术的多种应用优势，提升广大农户对该技术的认可程度。与此同时，用水协会等管理单位还应做好高效节水灌溉系统的后期管护工作，通过定期对高效节水灌溉系统的定期检测与故障排查，保障该系统一直处于良好的运行状态，进而全面实现农作物灌溉目标。

3.2 定期监测灌溉水量

高效节水灌溉技术的应用，有效提升了现代化农业的精细化管理水平。因此，种植人员应在日常应用该系统时，需加强对不同农作物品种生长特性的了解与掌握，明确农作物在不同伸长周期对水肥的实际要求[6]。并通过水表计量设施健全农作物水肥监测数据，制定一个科学合理的农作物日用量精确浇灌方案，满足不同种类农作物的各个生长周期中的用水需求，实现农业生产领域中的精准浇灌，针对性养护的生产目标。在此需要注意的是，对于一些农作物种植规模较大的区域，相关工作人员应在灌溉过程中重点关注水资源的挥发现象，并通过现场勘测数据，对水资源挥发量进行精准评估，必要时可在种植区域的土壤表面上铺设一层地膜，一次有效保障灌溉水源的有效利用。目前，宁都县近1 300hm2蔬菜基地普遍以机井或深水井为水源进行喷滴灌，采用种植合作社管理模式，聘请专业技术人员指导管理，密切观测各类作物不同生长期的灌溉水量变化，实现精准定量高效灌溉。

3.3 加大设备维护力度

要想全面提升高效节水灌溉系统的应用水平，设备维护工作至关重要。因此，当地相关管理部门应提升对该系统中各个机械设备的养护水平，对于一些故障率较高、以及消耗型构件应给予高度重视[7]。并根据高效节水灌溉工程的实际规模，制定全面的管养机制，并将日常排查周期、检查内容、检查方法明确纳入管养机制中，使相关管护人员能够按照相关工作内容开展各项设备保养维护工作，一旦发现灌溉工程中出现任何设备故障或者其他病害，应第一时间进行维修与解决，消除高效节水灌溉工程的安全运行隐患。

3.4 优化灌溉配水线路和范围

相对传统明渠灌溉，充分利用高效节水灌溉工程有压地下管道输水的优势，能够以较低成本地越过陡峭山坡、溪流低谷、零星建筑物等不利条件，可以优化管线布局，精简灌溉里程，强化输水效率。同时，避免了明渠因自然地形地势曲折起伏造成的跌水损失，提高中末端的灌溉水头水压，扩展灌溉范围。以宁都县梅江镇万石丈水库灌区管道灌溉工程为例，仅建设DN110-DN315PE 输水管道6.3km，便完成对原有9.8km 徬山渠道进行了节水改造，改善原有110 余公顷农田灌溉条件外，还对原来渠道附近灌溉不到的20hm2坡地、旱地实现自流输水灌溉，有效实现旱改水。

3.5 衔接推进智慧灌区建设

为保障灌溉质量，推进现代化智慧灌区建设管理，还应积极运用信息化方式来监控水泵、水闸、管道等设施运行状态，包括水位、水流量、流速等参数的实时变化。建立具备水利数据、土壤墒情数据的展示、查询录入以及控制等一系列功能的数字化管理平台，将日常灌溉的数据记录形成大数据，为工程管理人员提供操作依据，可根据往年、往期积累的灌溉水量数据分析是否存在突发的渗漏问题，制定合理灌溉计划。例如宁都县在建的梅江大型灌区，设计有高效节水灌片面积13 500hm2，计划构建覆盖全区域的数智运维管理网络打造服务“三农三水”平台，运用LOT+BIM+大数据技术实现灌区全流域动态监控，水资源的合理配置和灌溉的优化调度，以提高灌溉用水利用效率和灌区整体管理效率。

4 结 语

综上所述，科学合理的灌溉技术在应用中不仅能够大幅度提升农作物的生长质量以及生长效率，同时还具有保土保肥、节约用水等多种优势。结合江西省宁都县水利工程发展现状，在原有水利工程项目基础上，积极构建全新的节水灌溉系统，运用现代化灌溉技术，能够有效提升该地区的农业经济增长水平，且具有非常理想的经济效益与社会效益。