农田水利工程的水资源利用效率与节水技术研究

摘要：随着全球人口的增长和气候变化的影响，农业生产的可持续性受到了前所未有的挑战。农田水利工程作为保障农业生产的关键因素，其水资源的高效利用和节水技术的应用显得尤为重要。本研究通过综合分析现有文献和实地调查，旨在深入探讨农田水利工程中的水资源利用效率问题，并提出相应的解决方案，以期达到提高农业生产可持续性的目的。水资源短缺和不合理利用是全球农业生产面临的主要问题之一。农田水利工程作为农业灌溉的主要方式，其效率直接影响到农业用水的可持续性。因此，提高农田水利工程的水资源利用效率，对于保障粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。

关键词：农田；水利工程；水资源；节水技术；可持续农业

当今世界，人口的持续增长与气候变化的双重压力下，农业对水资源的需求日益增长，这不仅对农业生产构成了挑战，也对全球粮食安全和可持续发展提出了严峻的问题[1]。农田水利工程作为农业生产中不可或缺的组成部分，其水资源的高效利用和节水技术的创新与应用，对于缓解水资源短缺、提高农业生产效率、保障粮食安全具有重要意义。

1 农田水利工程的基本概念

农田水利工程的目的是充分利用水资源，保证作物正常生长和发育。它是以灌溉、排水为手段，对农田水资源进行合理配置与利用的。这类工程是通过在农田中建设各种灌溉设施，如渠、库、水站等，把水输送到田间，实现作物定时定量灌溉，提高作物产量与品质。农田水利工程除供水外，还应包括排涝工程。在此基础上，实现了农田排涝、防涝，保证了农业生产的稳定与可持续发展。另外，农田水利工程还通过合理的排水系统、植被覆盖等措施，达到防治水土流失、减少洪涝灾害、维持农田生态环境、促进农业可持续发展。节水和高效利用是现代农田水利建设的一个重要目标。要实现农业可持续发展，就必须采用先进的节水技术和管理手段[2]。其主要研究内容包括：智能灌溉、土壤水分监测、滴灌、微喷灌等节水灌溉技术的应用；在保证耕地水资源可持续利用的前提下，提高水资源利用效率、降低农业用水量，是实现农业可持续发展的重要途径。农田水利工程是以提高耕地生产力、保证农业生产稳定、可持续发展为目标的综合性工程体系。农田水利工程在农业生产中起着举足轻重的作用，它不仅是水资源的合理利用，也是防洪减灾的重要手段。

2 水资源利用效率的评价指标

①万元国内生产总值用水量（m³）反映单位经济产出的水资源消耗情况，是衡量宏观用水效率的重要指标。②万元工业增加值用水量（m³）表征工业用水效率，即单位工业增加值的水资源消耗量。③农田灌溉水有效利用系数衡量农田灌溉系统中水资源的有效利用程度，是农业用水效率的关键指标。④工业用水重复利用率反映工业用水在生产过程中被重复利用的比例，是评价工业节水效果的指标之一。⑤耕地实际灌溉亩均用水量（m³/667 m2）指平均每亩耕地的用水量，用于评价农业灌溉用水的效率。⑥节水灌溉工程面积占比区域内节水灌溉面积占有效灌溉面积的比例，反映节水灌溉技术的应用范围[3]。⑦非常规水源利用水平区域非常规水源利用量占供水总量的比例，如再生水、雨水等，是衡量水资源多元化利用效率的指标。⑧再生水利用率区域内再生水利用量占污水处理总量的比例，是评价污水资源化利用程度的指标。

⑨生活节水器具普及率反映城乡居民生活中节水器具的使用普及程度，是生活用水效率的指标之一。⑩公共供水管网漏损率城市公共供水管网中水的漏损比例，是评价城市供水系统节水性能的指标。这些指标有助于全面评估农田水利工程在水资源利用和节水技术方面的效率和效果，为制定相应的水资源管理策略和节水措施提供科学依据。

3 节水技术在农田水利工程中的应用

滴灌是利用滴灌技术将水分以滴水或微喷射的方式直接输送至作物根系附近，可有效降低水分蒸发损失，提高水分利用率。微喷灌是利用微型喷头向作物上方的地面或植株进行均匀喷洒水，可调节喷水量及喷洒距离，使水分更加准确地输送到作物根部，减少水分浪费。利用集雨池、沟渠等集雨设施，将雨水集中并贮存在农田中，降低对地下水及地表水的依赖，实现雨水资源的再利用。地膜覆盖能减少土壤蒸发，抑制杂草生长，提高土壤温湿度，达到节水增效的目的。传感技术及灌溉控制系统，针对作物生长需求及土壤水分状况，实时调节灌水水量及灌水时机，实现精确控制灌水用量，降低水资源浪费[4]。采用改良土壤结构、施用保水剂等措施，则可提高土壤持水能力，降低灌溉用水量；通过水肥一体化的方式，把水输送到作物根系区域，提高了化肥的利用率，提高了水的利用率。将这些节水技术应用于农田水利工程，可有效减少灌溉用水，提高水资源利用率，促进农业可持续发展。综合运用这些技术，可以达到节水、增产和农民增收的目的，推动农田水利工程的可持续发展。

4 存在的问题

4.1 农田灌溉系统效率低下

目前，我国水利设施建设面临着用水浪费，灌溉不均，水土流失严重，设施老化，管理不善，以及农业节水技术推广不到位等问题。由于常规的灌水方法因缺少精确调控而造成了很多用水流失而不能被高效地用于农作物生产，从而造成了用水的极大浪费。由于常规的灌水方式很难做到分区均流，造成局部地区缺水与局部缺水，从而制约了农作物的平衡生长与增产。不适当的灌水方法会引起表土的侵蚀，从而引起土壤的被侵蚀，造成土壤结构的变化，从而使土地的难以可持续发展和恶化[5]。灌区设备陈旧，渠道和水管等漏水现象严重，不仅造成了供水管网的严重破坏，而且影响了灌区整体供水的整体效益。由于缺少科学的指导，以及对农业生产的精细管理，造成了灌水时间与灌水量的不恰当，造成了对农业用水的低效使用，严重地损害了农业生产的正常运转。在某些区域，由于农民对先进的节水技术知识和实际操作经验的匮乏，致使其认识与运用水平较低，造成了农业生产过程中的用水效率较低，造成了水资源的大量浪费与经济损失。

4.2 水资源浪费严重

传统的洪灌和地表灌溉方式，会造成水资源浪费严重。这些方法往往不能很好地控制灌溉的水量和时机，造成供水过量或不足。大量的水分流失到不想要的地方，例如：农田道路和地表。一些农田水利工程中，灌溉渠、水管和水泵等设施老化严重，出现渗漏和损坏现象。这些损失造成了大量的水资源流失，降低了灌溉系统的运行效率。在一些地区，滴灌和微喷灌等高效节水技术的应用还很欠缺。与传统灌溉方法相比，该技术可以实现对水量、时间的精确控制，降低水分损失，提高水资源利用率。但是，由于技术的落后和推广力度不够，不少地区仍采用传统的灌溉方式，造成水资源浪费。灌溉管理不善也是造成水资源浪费的一个因素[6]。不合理的灌水组织方式，如超量灌溉、灌水次数不合理、土壤水分管理不科学等，都会造成水资源的浪费。

4.3 土壤水分管理不足

传统农田水利工程缺少精确的土壤水分监测与管理技术。农户对土壤水分状况多凭经验判断，易造成过量或不足，造成水资源浪费及作物生长受限。部分农田水利工程灌溉系统设计不够完善，不能根据土壤水分状况做出合理的调节。例如，由于缺乏针对土壤类型及作物需水量而设计的灌溉计划，造成了不必要的水资源浪费。在某些地区，由于缺乏有效的土壤保水措施，如无地膜覆盖和土壤改良等；再加上土壤水分管理不到位，造成土壤水分过度蒸发或渗漏，导致水分利用率下降，农业生产成本增加。在农田水利工程中，由于缺乏科学的灌溉调度与管理机制，不能依据作物生长需水及土壤水分状况，合理安排灌溉方案，很容易造成水资源的浪费以及不需要的用水[7]。水土保持是一项重要措施，然而，在某些地区，如梯田、植被、水土保持林等因综合治理措施还不够完善，缺乏这些措施，易造成水土流失、土壤持水力下降、灌溉用水需求量增大等问题。

5 解决问题的措施

5.1 推广节水灌溉技术，如滴灌、微喷灌等

滴灌及微喷灌技术可将水分直接输送至作物根部，减少水分蒸发，节省水资源。节水灌溉技术可根据作物需水量及生育期精准调控供水，可避免“过灌”或“少灌”现象，提高水分利用率。传统的洪灌、喷灌等灌溉方式易造成土壤被冲刷，加剧水土流失、盐碱化，滴灌、微喷灌等技术可有效缓解这一难题，对保持土壤健康、肥沃具有重要意义。滴灌或微喷灌技术对水泵功率要求低，输水管线短，节省能源，降低运行费用。在干旱缺水地区，滴灌与微喷灌技术是实现水资源高效利用、稳定、可持续发展的有效途径。推广节水灌溉技术（如滴灌、微喷灌），对提高农田水利工程水资源利用率，实现节水、增产、减排，促进农业可持续发展具有重要意义。

5.2 加强农田水利工程的管理和维护

对农田水利工程设施，如水管、水泵、灌溉设备等进行定期的维护与管理，确保其正常运转，减少水资源的浪费与损失。加强灌溉系统的管理与维护，能够及时发现并修补渗漏与损坏，避免水资源浪费与地下水位降低，提高水资源利用率。为农民及农田水利管理者提供有关技术培训与指导，让他们懂得如何正确操作与维护灌溉设施，有效使用节水技术，提高水资源利用率。加强农田水利工程管理，也要对灌溉水量、土壤湿度、作物长势等情况进行监测与评估，适时调整灌溉计划，确保灌溉用水量及次数与实际需要相匹配，避免过度灌溉，造成水资源浪费。政府应制定相应的政策，并提供相应的激励措施，鼓励农户与水利管理人员加强农田水利工程的管理与维护，增强其管理的积极性与主动性，促进节水技术的推广与高效利用[8]。加强农田水利工程的管理与养护，是提高水资源利用率、推广节水技术的重要手段，需要政府、农户及有关部门共同努力，形成一股合力，保证农田水利工程正常运行，实现水资源高效利用。

5.3 优化灌溉方案，合理利用降雨水资源

根据作物生长需水、土壤水分状况及降雨量等因素，对灌溉方案进行灵活调整。在雨量充沛的情况下，可减少或暂停灌溉，合理利用降水水资源，减少对地下水及地表水的依赖性，提高水资源利用率。在农田水利工程建设中，可建立集雨水资源集蓄系统，用于灌溉及农业生产。这样既能充分利用雨水资源，又能减少地下水与地表水的开采，同时，还能减少灌溉费用，提高水资源利用率。雨水滞留技术是指通过自然地形及人工构筑物，将降雨水资源暂时滞留于地表或土壤中，以达到减少径流、减少地表损失、增水、增强持水能力的一种技术。推广节水灌溉技术，有利于提高农田水利工程用水效率，降低水资源浪费；在此基础上，还能构建流域水文监测系统，实现对降雨、土壤水、作物需水的实时监测；同时，基于监测数据，合理利用降水水资源，亦是提高水资源利用率、推广节水技术的重要途径之一。优化灌溉方案，合理利用雨水水资源，是提高农田水利工程水资源利用率、推广节水技术的关键。通过灵活调整灌溉计划、构建集雨系统、推广集雨技术、构建水文监测系统，实现雨洪水资源高效利用，减少对地下水及地表水的依赖，实现可持续发展。

6 结语

在农田水利工程中，水资源的有效利用是确保农业可持续发展的核心。通过加强管理和维护，我们可以确保农田水利设施的正常运行，及时修复漏损和损坏，从而最大限度地减少水资源的浪费；同时，推广节水技术，如滴灌和微喷灌，可以精准供水，减少水的蒸发和流失，提高水资源利用效率。优化灌溉方案，合理利用降雨水资源也是至关重要的。我们可以通过灵活调整灌溉计划，通过建立雨水集水系统、推广雨水滞留技术等方式，最大限度地利用降雨水资源，减少对地下水和地表水的依赖。未来，政府、农民和相关部门需要共同努力，采取有效的措施，保护水资源，促进农田水利工程的发展。这包括出台相关政策和法规，提供技术培训和指导，以及建立水文监测系统等措施。只有这样，我们才能有效地应对日益严峻的水资源挑战，实现农业的绿色、高效、可持续发展的目标。

参考文献

[1] 王四海.简析节水灌溉技术在灌区农田水利工程中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）农业科学，2024（2）：38-41.

[2] 方凤朝.农田水利工程节水灌溉技术的改造探究[J].中国科技期刊数据库（工业A），2024（3）：25-27.

[3] 吴文博.农田水利工程高效节水灌溉技术的发展及应用[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2024（1）：122-124.

[4] 戚顺.农田水利工程中高效节水灌溉工程技术的应用[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2024（2）：50-53.

[5] 徐志刚.农田水利工程中节水灌溉技术的应用对策[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2024（1）：166-169.

[6] 李静华.高效节水灌溉技术在农田水利工程中的运用研究[J].农村科学实验，2023（12）：190-192.

[7] 王恩生.农田水利工程中节水灌溉技术应用要点研究[J].农业开发与装备，2023（7）：232-234.

[8] 谢纯军.节水灌溉技术在农田水利工程中的实践研究[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2023（5）：48-51.