彭夢(mèng)靖

（信陽(yáng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 信陽(yáng) 464000）

我國(guó)作為世界農(nóng)業(yè)大國(guó)之一，每年生產(chǎn)6 億多噸糧食，居世界第一。農(nóng)業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要支柱，由于我國(guó)水資源缺少問(wèn)題較為嚴(yán)重，因此阻礙我國(guó)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。近年來(lái)在農(nóng)田水利灌溉中逐步應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，不僅提高了我國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率，而且推動(dòng)了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。

1 高效節(jié)水灌溉技術(shù)類型

1.1 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)具體應(yīng)用原理是水泵加壓后，或者由自然落差形成的有壓水再通過(guò)壓力管道輸送到田間利用噴頭將水噴灑在空中，形成細(xì)小水滴，確保水滴均勻地灑落在農(nóng)田中，最終達(dá)到灌溉目的。噴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要應(yīng)用于大面積農(nóng)田灌溉。在應(yīng)用噴灌技術(shù)中，工作人員需要在具體灌溉區(qū)域?qū)姽鄼C(jī)械設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)配，有效結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)，根據(jù)農(nóng)作物實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行科學(xué)有效地自動(dòng)化灌溉。噴灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 噴灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 滴灌技術(shù)

目前，在農(nóng)田灌溉中，滴灌技術(shù)是節(jié)水效果較佳的灌溉技術(shù)，由于技術(shù)成本較高，實(shí)際應(yīng)用范圍較小。近年來(lái)，由于滴灌帶在農(nóng)田灌溉中不斷應(yīng)用與創(chuàng)新，因此大大降低了滴灌技術(shù)應(yīng)用成本。滴灌技術(shù)應(yīng)用原理是將具有一定壓力的水，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，通過(guò)管網(wǎng)與出水管道或者滴頭將水滴在農(nóng)作物根部緩慢均勻地滴入，滴灌技術(shù)與其他灌溉方式相比，有效地提高了灌溉水利用率，可以濕潤(rùn)農(nóng)作物部分土壤表面，避免土壤水分過(guò)分蒸發(fā)，并且由于滴灌只對(duì)農(nóng)作物根部附近土壤進(jìn)行濕潤(rùn)，其他土壤區(qū)域含水量較少，有效抑制雜草生長(zhǎng)。

1.3 微灌技術(shù)

微灌技術(shù)是將水通過(guò)低壓管系統(tǒng)與灌水器直接輸送至農(nóng)作物根部附近土壤或者農(nóng)作物枝葉上，方便農(nóng)作物吸收利用，滴灌技術(shù)是微灌技術(shù)之一，還包括微噴灌技術(shù)與涌泉灌溉技術(shù)，微噴灌技術(shù)與噴灌技術(shù)相比，在低壓管道上安裝微型噴頭，對(duì)部分果樹或者小范圍農(nóng)作物枝葉或地面進(jìn)行噴灑，有效增加土壤水分并改善作物生長(zhǎng)環(huán)境[1]。涌泉灌溉是將涌流器安裝在微水管道上形成小股水流，將水流以涌泉的形式灌溉土壤，微灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 微灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.4 低壓管道灌溉技術(shù)

低壓管道灌溉技術(shù)主要利用低能耗機(jī)泵或由現(xiàn)狀地形落差所形成的自然壓力水頭將水資源加低壓并通過(guò)管網(wǎng)輸送到農(nóng)田灌溉，有效避免水資源在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生滲透與損失，并且水資源與外界聯(lián)系直接被隔斷，可以有效地減少水資源蒸發(fā)，防止產(chǎn)生深層滲水，在節(jié)省土地資源的同時(shí)增加水資源有效利用率。

2 高效節(jié)能灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中應(yīng)用

該文以滴灌技術(shù)為例，分析高效節(jié)能灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用，滴灌技術(shù)是高效節(jié)水灌溉技術(shù)之一，滴灌技術(shù)相較于噴灌技術(shù)成本更低，更適用于目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的精準(zhǔn)灌溉，在蔬菜，果樹以及經(jīng)濟(jì)等各類作物中可以廣泛應(yīng)用。滴灌技術(shù)具有省水、省肥、省農(nóng)藥以及省地的特點(diǎn)。在農(nóng)作物生長(zhǎng)期間，滴灌技術(shù)比常規(guī)灌溉方法省水40%～50%[2]?？扇苡谒膶Ｓ梅柿喜捎玫喂嗉夹g(shù)可以隨著水流實(shí)質(zhì)灌溉到農(nóng)作物根系附近。肥料比較容易被農(nóng)作物吸收，使肥料利用率有效提高。在應(yīng)用中可以平均節(jié)省20%肥料，最高可以達(dá)到40%利用率。近年來(lái)，隨著智能化灌溉技術(shù)的發(fā)展，水肥一體化滴灌技術(shù)在農(nóng)田水利灌溉中應(yīng)用增多，圖3 為水肥一體化滴灌系統(tǒng)布置圖。

圖3 水肥一體化滴灌系統(tǒng)布置圖

2.1 項(xiàng)目區(qū)概況與技術(shù)路線

該文以某地區(qū)為例進(jìn)行分析，該地處渭河平原東部，渭北黃土高原南部，當(dāng)?shù)貙儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候。該地區(qū)冬季寒冷、夏天炎熱，具有較大溫差，并且冬季與夏季兩季時(shí)間較長(zhǎng)，春季與秋季氣候不明顯。全年氣候較為干燥，具有充分光照與熱量，蒸發(fā)量較大。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)具有充分光照，全年日照總時(shí)數(shù)超過(guò)2394.1h，全年無(wú)霜時(shí)間為210d。該地區(qū)區(qū)全年平均氣溫為13.2℃，最高氣溫42.5℃，最低氣溫-16.4℃，動(dòng)度層深度約為27cm。該地區(qū)域具有日照長(zhǎng)，輻射高，晝夜溫差大的特點(diǎn)，全年平均降水量可達(dá)510mm，全年平均蒸發(fā)量966.2mm，該文以該地區(qū)某農(nóng)場(chǎng)中65hm2棉花種植為例分析滴灌技術(shù)。該文主要從滴灌區(qū)水源、規(guī)劃水源工程、選擇設(shè)計(jì)參數(shù)、規(guī)劃設(shè)計(jì)滴灌管網(wǎng)等方面進(jìn)行分析。

2.2 水源工程

由于項(xiàng)目區(qū)距離黃河較近，因此采用黃河作為灌溉供水水源。黃河水中含有較多泥沙，因此采用黃河水源灌溉首先要對(duì)泥沙進(jìn)行過(guò)濾，不同滴管滴頭對(duì)含泥沙水流通過(guò)能力存在差異。該水源工程采用120 目的砂石＋網(wǎng)式過(guò)濾器，確保滿足滴灌水質(zhì)需求。由于項(xiàng)目區(qū)內(nèi)種植作物為棉花，因此種植模式采用株距45cm、行距45cm+80cm+45cm。

2.3 確定設(shè)計(jì)參數(shù)

在確定滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，首先要設(shè)計(jì)耗時(shí)強(qiáng)度，耗水強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)年灌溉季節(jié)月平均耗水強(qiáng)度峰值進(jìn)行確定，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)氣候條件，最終熱耗水強(qiáng)度為3.5mm，是根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料由彭曼公式計(jì)算出來(lái)的。滴灌帶選用Ф16×450-2.8L/h單翼迷宮式滴灌帶，滴頭流量控制在2.8L/h。

膜下滴灌土壤濕潤(rùn)比是濕潤(rùn)土地與種植土體的比值，通常土壤濕潤(rùn)比與種植作物、灌水器流量、灌水量間距以及土壤特性等因素有關(guān)。根據(jù)棉花根系發(fā)育特點(diǎn)采用一模一管兩行的膜下滴灌方式，其濕潤(rùn)深度為0.3m～0.35m，濕潤(rùn)半徑為0.3m～0.4m，因此濕潤(rùn)比可采用公式（1）計(jì)算。

式中：P為濕潤(rùn)面積欲與作物面積比值，%，Dw表示突然水分?jǐn)U散半徑，m。S1是指毛管間距，單位為m，Se表示灌水區(qū)間距，m。

最終得出試驗(yàn)比p為0.5，一模一管兩行滴灌方式的濕潤(rùn)比最終為50%～55%。

2.4 管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

滴灌管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)首先需要進(jìn)行水量平衡計(jì)算，根據(jù)灌溉控制面積合理確定。項(xiàng)目系統(tǒng)控制面積為65hm2，按每日供水20h 進(jìn)行計(jì)算，水量平衡計(jì)算可按式（2）進(jìn)行。

式中：Ia=Ea-P0，A表示可灌面積，hm2；Q表示可供流量，m3/h；Ia表示設(shè)計(jì)供水強(qiáng)度，mm/d；Ea表示設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，mm/d；P0表示有效降雨量，mm/d；t表示水源每日供水時(shí)數(shù)，h/d；η表示灌溉水利用系數(shù)。

滴灌管網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為潛水泵、離心過(guò)濾器、網(wǎng)式過(guò)濾器、主干管、分干管、出地豎管、支管以及滴灌帶等部分。管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中干管、非干管、支管以及滴灌帶都采用魚骨形進(jìn)行布置，避免灌溉水源運(yùn)輸過(guò)程中損失。干管與分干管均為地埋管，分干管垂直于主干管，支管垂直于分干管，都采用豎管與三通進(jìn)行連接，采用一模一管兩行對(duì)毛管進(jìn)行布置，使毛管之間保持1.25m 的間距。滴灌系統(tǒng)泵房首部布置如圖4 所示。

圖4 滴灌系統(tǒng)泵房首部布置圖

3 高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題

3.1 推廣力度小

目前，我國(guó)雖然已經(jīng)加大高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣力度，但是各個(gè)地區(qū)地質(zhì)地形條件不同，再加上技術(shù)研究水平較低，在推廣過(guò)程中受到各種因素影響，一般只有在試點(diǎn)采用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模地推廣與覆蓋。在農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更沒(méi)有全面普及高效節(jié)水灌溉技術(shù)，導(dǎo)致高效節(jié)水灌溉技術(shù)沒(méi)有普遍應(yīng)用[3]。

3.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)不合理

規(guī)劃設(shè)計(jì)是項(xiàng)目實(shí)施的重要基礎(chǔ)與必要前提。在具體工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，由于工作人員前期對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域缺少深入調(diào)查，再加上相關(guān)工作人員只重視理論知識(shí)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，沒(méi)有與當(dāng)?shù)氐匦巍⒌刭|(zhì)條件等因素相結(jié)合，與實(shí)施高效節(jié)水灌溉工程出現(xiàn)較大差異。

3.3 監(jiān)督管理機(jī)制不完善

缺乏完善的監(jiān)督管理機(jī)制是影響高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果的主要因素之一，由于監(jiān)督機(jī)制與管理機(jī)制的不完善、不健全，因此管理部門出現(xiàn)對(duì)自身職責(zé)不明確的問(wèn)題，并且在高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用中存在重視工程建設(shè)，忽略后期管理維護(hù)的情況，嚴(yán)重影響高效節(jié)水灌溉在農(nóng)田灌溉工程中的應(yīng)用成效，造成已建成工程的浪費(fèi)[4]。

3.4 資金技術(shù)薄弱

目前高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田灌溉工程中的應(yīng)用還存在資金技術(shù)薄弱問(wèn)題，導(dǎo)致高效節(jié)水灌溉技術(shù)落后，在技術(shù)更新升級(jí)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后世界先進(jìn)技術(shù)，對(duì)相關(guān)工作人員缺少實(shí)際操作培訓(xùn)，給高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田生產(chǎn)中的應(yīng)用推廣中造成一定困難。

4 高效節(jié)水灌溉技術(shù)問(wèn)題解決措施

4.1 加強(qiáng)推廣力度

為了推動(dòng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田灌溉工程中的廣泛應(yīng)用，須繼續(xù)加大高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣力度，對(duì)廣大人民群眾開展宣傳工作，使群眾充分認(rèn)識(shí)到高效節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)水資源保護(hù)宣傳工作，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)具體情況來(lái)選擇合適的節(jié)水灌溉技術(shù)，避免造成水資源浪費(fèi)。

應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)可以有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量，國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)通過(guò)相關(guān)技術(shù)講座，邀請(qǐng)相關(guān)專家為農(nóng)民講解高效節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及相關(guān)使用方法，積極推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)。考慮到農(nóng)民資金不足，無(wú)法購(gòu)置高效節(jié)水灌溉設(shè)施，國(guó)家可出臺(tái)相關(guān)政策，加強(qiáng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)資金扶持，確保其在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

4.2 合理應(yīng)用灌溉技術(shù)

為了充分發(fā)揮高效節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需要根據(jù)農(nóng)田面積、農(nóng)作物類型以及用水需求等因素來(lái)合理應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)。在正式應(yīng)用前，需要工作人員進(jìn)行深入調(diào)研，充分了解農(nóng)田的面積范圍，農(nóng)作物類型以及用水需求等因素[5]。在該基礎(chǔ)上選擇合適的節(jié)水灌溉技術(shù)，使農(nóng)田灌溉得到有效保障，進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

4.3 水資源合理配置

由于我國(guó)水資源分布不均勻，因此在農(nóng)田生產(chǎn)灌溉過(guò)程中需要合理配置水資源，只有科學(xué)合理地分配并利用水資源，才能有效提高水資源利用效率。在應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)時(shí)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇灌溉技術(shù)與方案，用水保障制度健全完善，將高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

4.4 信息化灌溉管理系統(tǒng)建立

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，不僅需要加強(qiáng)應(yīng)用灌溉技術(shù)，還需要加強(qiáng)應(yīng)用信息技術(shù)，建立健全完善的現(xiàn)代化農(nóng)田信息管理系統(tǒng)，確保相關(guān)數(shù)據(jù)可以及時(shí)收集。加強(qiáng)監(jiān)督農(nóng)田灌溉情況，使高效節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果有效提升。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，在農(nóng)田水利灌溉中，高效節(jié)水灌溉技術(shù)是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍然存在一定問(wèn)題，由于高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)需要消耗人力，物力以及資金，為了使高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田灌溉工程中廣泛應(yīng)用，還需要繼續(xù)推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)，對(duì)廣大人民群眾開展宣傳工作，充分認(rèn)識(shí)到高效節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用。