高标准农田水利建设技术要点研究

摘 要：针对农业生产面临水资源短缺与管理效率低下的双重挑战，为提高粮食生产产量和提升农业水利效率，本文深入探讨了高标准农田水利工程规划与设计要求，并针对农田水利建设关键技术要点进行了综合分析，包括精确的水资源实时监控技术、智能化灌溉调度系统的开发以及水肥一体化等先进技术的应用，以此提高水资源利用效率、优化农田生产结构、加强生态环境保护，为农田水利工程提供系统化建设施工方案，以支撑农业生产的可持续发展。

关键词：高标准，农田生产，水利工程，技术要点

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.04.024

随着全球气候变化和人口增长，农业水资源管理有了越来越多的挑战，我国为提高农田水利建设，保障民生根本，提出了建设高标准农田的规划。《乡村振兴战略规划（2018—2022年）》提出到2022年建成10亿亩高标准农田，《全国国土规划纲要（2016—2030年）》提出到2030年建成12亿亩高标准农田。甘肃省农业农村厅于2023年11月报道全省高标准农田建设已完成298.6万亩，占年度任务的83.2%，高标准农田建设已获得较快推进与较好成果，但农田水利工程的建设任务依旧非常繁重。农田水利工程建设存在不足之处，受到规划以及工艺方面影响，部分建设仍然对周围环境造成了破坏，影响了当地生态链。农田水利工程建设难以达到预期目标，没有达到国家高标准要求。因此，本研究结合实际工作经验，针对农田水利工程中的部分技术要点进行探讨，旨在促进高标准农田水利建设，以实现资源的高效利用和农业生产的可持续性。

1 高标准农田水利工程的规划与设计要点

1.1 地形与流域特征分析

在高标准农田水利工程规划与设计阶段，地形与流域特征分析是确保工程符合生态与经济效益的基础。该分析需综合考虑地形地貌、水文气象条件、水源分布及流域综合治理等多个方面[1]。首先，地形地貌分析要深入地评估区域的坡度、坡向、地貌类型，以及土地利用现状，确保工程设计顺应自然条件，最大程度减少土地改造量。其次，水源分布调查需要精确掌握表层水和地下水資源状况，评估可用水资源量，合理配置水源，设计灌溉和排水系统。此外，流域特征分析不仅要注重流域水系的布局和水循环机制，还要重视流域内部的水质状况和水生态保护，确保水利工程的可持续性。进最后，流域综合治理策略应涉及洪水控制、水土流失防治以及农田排涝等，形成一个互联互补的水资源管理网络，提升农田水利工程的抗逆性和调蓄能力。通过这样全面而深入的分析，可以确保水利工程设计科学、合理，为高效节水和增强农业生产力提供坚实基础。

1.2 工程规模与布局优化

高标准农田水利工程的规模与布局优化关键在于精准匹配农业水需求与水资源供给，实现资源的最优配置。工程规模确定需基于耕地总面积、作物种植结构与生长期水分需求，以及区域水资源承载能力进行科学评估。在此基础上，依据国土空间规划、衔接水资源利用等相关专项规划，科学确定高标准农田建设布局，以永久基本农田为基础，优先在粮食生产功能区充分考虑农作物生长所需水源，保障灌区划分的合理性以及灌溉网络的效率。设计应采用先进的灌溉技术，如滴灌、喷灌等，优化水肥一体化技术，以提升用水效率。同时，工程布局应顺应自然地势，适度集中，避免过度分散导致管理与维护难度增加。此外，应重视灌溉与排水系统的互联互通，确保灌溉系统的灵活性与排水系统的及时性，避免出现水资源浪费或作物水害等问题。在布局设计中，还应充分考虑农田水利设施与现有农业生产基础设施的协同，以及对未来可能的农业发展趋势的适应性，确保工程具有适应性和可持续性。

1.3 灌溉与排水系统设计

高标准农田水利工程中的灌溉与排水系统设计是确保农业水利高效与可持续的关键。灌溉系统需采用先进的节水技术，如微灌、滴灌等，根据作物需水特性和生长阶段精准控制水量，同时结合土壤湿度传感器等智能化工具实现自动化水量调配，达到精准灌溉的目标。设计时还应充分考虑不同作物间的水分利用效率，实行分区灌溉，优化水资源分配。排水系统设计则要保证在极端气候条件下，如暴雨后能迅速排除积水，防止作物涝害，保障农作物的正常生长。

2 高标准农田水利建设技术要点

2.1 水资源实时监控技术

在高标准农田水利工程建设中，水资源实时监控技术是确保水资源高效利用和农业水管理智能化的重要组成部分。利用先进的遥感技术，如卫星成像和无人机监测，可以对农田水分状况进行实时跟踪，精确获取土壤湿度、地表水体分布及其变化情况[2]。这些数据经GIS（地理信息系统）集成处理后，为水资源管理提供准确的空间分布图。同时，结合物联网技术中的传感器网络，能够监测到更为精细的环境参数，如流量、水位、水质等，实现水资源状况的全面监测。此外，通过数据分析技术，如大数据分析和机器学习算法，可以从监测数据中提取出有用信息，为农田水利决策支持系统提供科学依据，以优化灌溉调度和水资源分配。

2.2 智能调度系统的开发技术

关键技术包括基于模型的水资源分配算法和云计算技术的应用。系统核心算法以作物蒸散发需求ETo为基础，结合土壤水分亏缺SWD和有效降水Peff来计算灌溉需水量I，公式为：I=ETo-Peff-SWD。云计算平台则处理和分析各类水文气象数据，实现数据的高效管理和灌溉策略的智能优化。通过自适应控制理论和机器学习技术，系统不断学习并优化算法参数，以实现最佳水资源分配和调度。除此之外，需按照旱、涝、渍和盐碱综合治理的要求，科学规划建设田间灌排工程，加强田间灌排工程与灌区骨干工程的衔接配套，形成从水源到田间完整的灌排体系，保障灌溉保证率不低于50%。

2.3 水肥一体化技术

水肥一体化技术在高标准农田水利工程中起着关键作用，其通过先进的灌溉系统同步实现灌水和施肥，提升农田的水肥利用效率。该技术通过溶肥水灌溉系统进行设计与实施，系统根据作物生长阶段和土壤肥力状况，精准控制肥料和水分的供给[3]。例如：实施滴灌系统配合水溶性肥料，可以实现每公顷施肥量从传统的300千克减少到225千克，同时保持或提高作物产量。具体数据如表1所示。

2.4 抗旱与排涝技术

高标准农田水利工程建设中的抗旱与排涝技术是确保农业生产稳定性的关键。抗旱技术着重于构建地下蓄水系统，如渗水井和集水窖，利用非传统水源，如回收水和淡化水，提高农田对旱情的应对能力。同时，引入智能灌溉系统，基于土壤湿度传感器和气象预报数据，动态调整灌溉计划，实现精准补水。排涝技术则侧重于优化排水系统设计，包括建立高效的排水沟渠和水泵站，以及采用透水材料和绿色基础设施，如生物滞留区，增强土壤对雨水的吸纳和缓释能力，确保旱作区农田排水设计暴雨重现期达到5～10年一遇，1～3 d暴雨从作物受淹起1～3 d排至田面无积水；水稻区农田排水设计暴雨重现期达到10年一遇，1～3 d暴雨3～5 d排至作物耐淹水深。

3 结 语

综上所述，本研究综合了高标准农田水利工程建设的多个技术要点，为解决现代农业水资源管理中遇到的问题提供了创新方案。从规划设计到智能调度，再到抗旱排涝的综合技术应用，这些研究成果有助于推动农田水利工程向更高标准迈进，增强农业生产对于气候变化的适应能力，确保粮食安全和农业可持续发展。

参考文献

[1]陈秀丰.高标准农田水利工程建设现状和措施研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2022（3）：83-86.

[2]宋兰华.高标准农田水利工程建设优化研究[J].水电水利，2023，7（2）：88-90.

[3]赵俊杰，陈明.加强曲阜市高标准农田水利工程建设与管理的措施探讨[J].南方农业，2022（14）：232-234.

作者简介

师玉兰，本科，工程师，研究方向为水利工程。

（责任编辑：刘宪银）