都昌縣河道湖泊和水利工程管理中心 詹紀(jì)文

前言

在農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)代化、生態(tài)環(huán)保常態(tài)化的當(dāng)下，如何保障水資源使用的科學(xué)化將成為多個行業(yè)領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點。但是從現(xiàn)階段的農(nóng)田水利項目建設(shè)及使用過程進行分析可知，部分地域的節(jié)水觀念轉(zhuǎn)換難度較高，存在水資源嚴(yán)重浪費等問題，極大拖慢了節(jié)水水利工程建設(shè)進度，同時，也不利于實現(xiàn)健康、可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，不能適應(yīng)經(jīng)濟社會的建設(shè)需要。因此，在農(nóng)田水利工程中推進節(jié)水灌溉技術(shù)是十分有必要的，一方面可以保障農(nóng)業(yè)用水的充足性，另一方面，有效推廣了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)種植，對于促進農(nóng)作物產(chǎn)量以及農(nóng)村經(jīng)濟收益具有積極意義。

1 節(jié)水灌溉技術(shù)

1.1 節(jié)水灌溉技術(shù)概念

節(jié)水灌溉技術(shù)主要是依照農(nóng)作物的實際生產(chǎn)需要以及種植區(qū)域的水資源條件，靈活采用不同的灌溉方式，保障農(nóng)田的合理供水，在落實生態(tài)環(huán)保的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟收益最大化的先進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。主要可分為滴灌、微灌、低壓管灌等。滴水灌溉技術(shù)通過將水流分為極細(xì)水流，以濕潤的方式進行田間灌溉作業(yè)。微灌技術(shù)的灌溉量小且耗費時間較長，但是可以保障水資源得到科學(xué)管控，在一定程度上具有改善土質(zhì)結(jié)構(gòu)及性能的作用。低壓管灌技術(shù)主要依靠專業(yè)管道進行灌溉作業(yè)，由于管道內(nèi)的水壓較低，因此也可以節(jié)約一部分生產(chǎn)成本。

1.2 農(nóng)田水利工程中應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)的重要性

從我國當(dāng)前的發(fā)展成效及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，水資源的有效使用率及灌溉技術(shù)仍存在可進步的空間，同時，水資源的匱乏嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模及經(jīng)濟效益的提升，由此，節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)運而生。以往農(nóng)業(yè)種植者大多采用農(nóng)渠輸水、地表漫灌等方式保障農(nóng)作物在干旱時期的生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)量，但是此類做法將導(dǎo)致水資源的大量浪費，降低水資源利用率。在全新的發(fā)展形勢下，水資源缺乏將直接影響農(nóng)業(yè)整體發(fā)展進程，甚至可能會干擾正常的社會生活。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在保障國民生活及經(jīng)濟方面具有至關(guān)重要的作用，因此，落實節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程方面的深入推廣是當(dāng)前整個農(nóng)業(yè)行業(yè)應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注的問題。綜上，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)域內(nèi)的水資源狀況以及本地的農(nóng)業(yè)種植要求，制定科學(xué)的灌溉方式保障農(nóng)作物的正常生長。另外，農(nóng)業(yè)種植者應(yīng)在實際生產(chǎn)中落實科學(xué)灌溉技術(shù)，在恰當(dāng)?shù)臅r間選擇合理的方式進行灌溉作業(yè)，提升水資源的有效利用率。農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用具有極其重要的現(xiàn)實意義，可在促進農(nóng)作物茁壯生長的同時節(jié)約水資源，促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟收益的迅猛提升，保障農(nóng)業(yè)行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 水利工程節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

2.1 綜合分析農(nóng)作物生長狀況

想要保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展，最關(guān)鍵的就是要將不同的節(jié)水灌溉技術(shù)靈活應(yīng)用到不同品種農(nóng)作物的不同生長階段中，保障種植技術(shù)的科學(xué)性與持續(xù)性，促進農(nóng)作物增產(chǎn)增收。本文以山東省臨沂地區(qū)的灌區(qū)為例，該地區(qū)的地勢包含了平原、洼地、丘陵、山地等地形，年均降水量約849mm左右，年均氣溫14.1℃，相關(guān)部門通過綜合以上的數(shù)據(jù)信息，科學(xué)推進水渠防滲、噴灌、滴灌、低壓管灌等多種節(jié)水技術(shù)，保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟收益，從2021年第四季度開始到2022年第一季度為止，該地節(jié)水灌溉目標(biāo)已大體完成，恢復(fù)并優(yōu)化灌溉區(qū)域2.13萬公頃，新增區(qū)域0.89萬公頃，節(jié)水灌溉新增區(qū)域2.05萬公頃，年引水量得到明顯降低，水渠利用系數(shù)達(dá)到0.63，在實現(xiàn)往年農(nóng)田的正常用水目標(biāo)后，額外滿足了9萬公頃耕地的用水需求，帶動了該地區(qū)的生態(tài)環(huán)保建設(shè)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 噴灌技術(shù)

在利用噴灌技術(shù)進行農(nóng)田灌溉作業(yè)時，主要利用了水壓力的工作原理，即將農(nóng)田用水通過水泵施壓或形成自然落差的方式提升用水壓力，利用壓力管道將加壓過后的農(nóng)田用水全部輸送到需要進行灌溉作業(yè)的區(qū)域，并利用噴水龍頭在農(nóng)田上方進行噴灑，或者改用小水滴的方式保障水源可以充分與土壤相結(jié)合，保障農(nóng)作物的正常用水。與以往的灌溉作業(yè)相比，臨沂地區(qū)在大田作物的撫育作業(yè)中合理引進噴灌技術(shù)，水資源消耗率僅達(dá)到往年的60%~70%，同時實現(xiàn)15%~30%的總作物增產(chǎn)。相關(guān)部門在現(xiàn)有的噴灌作業(yè)的基礎(chǔ)上，融合現(xiàn)代化科技設(shè)備，將實際灌溉方式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械化、半機械化或自動化，減少了農(nóng)業(yè)種植者人力成本的投入。

在進行山地區(qū)域的灌溉時，農(nóng)業(yè)種植者可以依照種植農(nóng)作物的不同有針對性地改變灌溉方式，保障農(nóng)作物的生產(chǎn)質(zhì)量與生長速度。例如在種植小麥作物時，綜合相關(guān)的種植要求，種植者選擇了高4.2m、長55m的大田指針式噴灌機進行灌溉作業(yè)，每運行一次可實現(xiàn)約75公頃耕地的灌溉作業(yè)。在進行玉米作物的灌溉作業(yè)時，可改用大田卷盤式澆水噴灌器械，較以往大水漫灌的方式節(jié)水約30%，但是其實際工作中效率卻提升了十幾倍。在保障蔬菜作物的用水時，可以選擇使用移動式噴灌車，以2.43m3/h的灑水量進行微噴灌，實際的水資源使用率可達(dá)9成以上，同時節(jié)水量可達(dá)到35%以上[2]。

2.3 滴灌技術(shù)

從工作原理來說，滴灌與噴灌類似，都是通過加壓水保障水資源的流動，在經(jīng)過過濾后，綜合利用管網(wǎng)、管道等設(shè)備保障水資源的有效分配及運輸，在滴頭設(shè)備的作用下以水滴方式保證水分勻速滲入土壤，給予農(nóng)作物充足的生長用水。當(dāng)前的滴灌系統(tǒng)通常包含滴灌帶、管路管網(wǎng)、首部樞紐三個部件。首部樞紐主要由控制測量組件、水泵、施肥組件、過濾組件構(gòu)成，主要起到在水源中進行提取、加壓、加肥、過濾、傳遞的作用。管路管網(wǎng)主要由壓力表、流量調(diào)節(jié)器、支管及干管等裝置組成，其主要職責(zé)是將處理后的加壓水均勻分配至相應(yīng)的滴灌設(shè)備中。滴灌帶的主要職責(zé)就是將管路管網(wǎng)中的水流以點滴的方式流入特定區(qū)域。

2.4 渠道防滲技術(shù)

為了保障農(nóng)田節(jié)水工程成效的大幅提升，農(nóng)業(yè)種植者可以從減少耗水量、降低水源傳輸消耗量兩方面進行考量。渠道防滲技術(shù)是當(dāng)前較為常見且高效的降低水源傳輸消耗量的方式之一，可極大提升水利工程實際輸水率。但在利用渠道將水源引入、傳輸至灌溉作業(yè)區(qū)時，一部分水源滲入邊坡土壤縫隙、渠道底部等部位，導(dǎo)致失水量占整體水量的一半以上，約在50%~70%之間，因此，應(yīng)及時引進渠道防滲技術(shù)，盡量降低水資源的浪費情況。

在進行渠道防滲作業(yè)時，其主要目的就是規(guī)避水源的下滲風(fēng)險，保證水源最大限度傳輸至灌溉作業(yè)區(qū)域，主要有以下三個操作要點。第一，通過科學(xué)的計算方式判斷渠道的具體斷面規(guī)格，若流量達(dá)到1m3/s，可使用弧形底梯或弧形坡腳的斷面，若小于1m3/s，可建造U形斷面。第二，在建設(shè)大型灌溉區(qū)域的渠道時，應(yīng)保證防滲率在45%以上，在建設(shè)中型灌溉區(qū)域的渠道時，應(yīng)保證防滲率在55%以上，在建設(shè)小型灌溉區(qū)域的渠道時，應(yīng)保證防滲率在75%以上，同時對于井灌區(qū)需要進行固定防滲處理。第三，在進行渠道的防滲施工時，可以使用預(yù)制混凝土板的方式，在最底層鋪設(shè)復(fù)合土工膜，并在渠道底部加裝塑料薄膜，此時渠道斷面一般應(yīng)設(shè)置為梯形，有效防止渠道發(fā)生大量滲漏的情況。從實際使用情況進行分析可知，使用預(yù)制混凝土板具有增加渠道使用年限，提高實際使用性能的優(yōu)點，可以通過減少斷面面積的方式提升渠道實際輸水率，同時搭配復(fù)合土工膜使用，可以減少9成以上的水源滲漏，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)水利工程的節(jié)水要求[3]。

2.5 膜上灌溉技術(shù)

膜上灌溉技術(shù)主要應(yīng)用于需要進行以地膜覆蓋方式進行種植的農(nóng)作物灌溉作業(yè)中，在進行澆灌作業(yè)時，可以用膜上流水的方式取代以往的地膜灌水方式，根據(jù)農(nóng)作物的實際生長位置確定膜上滲水孔，使水資源可以通過滲水孔或膜縫滲入土壤中，利用浸潤的方式給予農(nóng)作物生長用水，進一步實現(xiàn)減少水源浪費、節(jié)約用水的目的。

當(dāng)灌區(qū)內(nèi)采用地膜覆蓋的方式進行栽培作業(yè)時，主要選擇花生、玉米、棉花、豆類、瓜類、小麥及棉花套種、小麥及花生套種等進行膜上灌溉作業(yè)，相較于以往的溝灌水灌溉方式，膜上灌溉技術(shù)的節(jié)水成效更為明顯，從實際的灌溉作業(yè)進行分析，利用膜上灌溉的方式可節(jié)約20%~30%左右的用水，同時水資源的實際使用率可達(dá)8成以上，若是在水資源較為緊缺的區(qū)域利用膜上灌溉方式進行作業(yè)，節(jié)水率可達(dá)45%~55%，若是將膜上灌溉技術(shù)與管道輸水灌溉技術(shù)共同使用，則水資源的實際使用率可達(dá)9成以上。

2.6 低壓管道技術(shù)

低壓管道技術(shù)可以在水壓較低的條件下，將水資源直接傳輸至指定的灌溉區(qū)域，通過定量供水提升水源的實際利用效率。在利用低壓管道技術(shù)進行灌溉作業(yè)時，首先需要構(gòu)建符合要求的低壓環(huán)境及管網(wǎng)管道，同時保證管網(wǎng)管道深埋地表之下，可有效減少水資源蒸發(fā)率及流失率，實現(xiàn)節(jié)水的目的。

2.7 機井灌溉技術(shù)

在利用當(dāng)前先進的科學(xué)技術(shù)進行機井灌溉時，需要依照需要進行灌溉作業(yè)的農(nóng)田面積及農(nóng)作物具體的用水需求，合理調(diào)整機井規(guī)格。同時在進行新式機井灌溉作業(yè)時，可加設(shè)機井灌溉控制箱并引進相應(yīng)的數(shù)據(jù)獲取、整合軟件，保障農(nóng)田灌溉作業(yè)的信息化、數(shù)字化，減少人力消耗，同時便于控制供水量以及供水時間[4]。

圖1 機井灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利中的應(yīng)用

3 新形勢下農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展

3.1 高效應(yīng)用

為保證節(jié)水灌溉技術(shù)可以發(fā)揮出其最大化工作成效，首先，相關(guān)部門可以對當(dāng)前正在推進的節(jié)水灌溉區(qū)域進行詳細(xì)調(diào)查、報告，綜合評估該地區(qū)內(nèi)的地勢、土質(zhì)、水文環(huán)境，形成較為專業(yè)的灌溉平面圖，有針對性地進行方案設(shè)計。通過優(yōu)化、升級當(dāng)前的節(jié)水灌溉技術(shù)，靈活選擇灌溉技術(shù)，同時綜合使用區(qū)域河網(wǎng)，提升水資源的有效利用率。其次，建立并健全灌溉網(wǎng)絡(luò)機制，利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將農(nóng)田與水利工程物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等電子信息技術(shù)融合，引進配套的軟件、遠(yuǎn)程連接、供電體系等機制，整合種植區(qū)域內(nèi)的全部機械設(shè)施，保障節(jié)水水利工程的進一步落實。再次細(xì)化水利工程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立相應(yīng)的采集檢測區(qū)，實時監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況，并結(jié)合數(shù)據(jù)指標(biāo)及土壤含量指標(biāo)，遠(yuǎn)程控制節(jié)水灌溉技術(shù)。最后，引進先進的設(shè)備及技術(shù)，例如通過風(fēng)向、地形的不同選擇不同規(guī)格及形狀的噴頭，當(dāng)前較為受歡迎的圓形噴灌機可以不考慮地形的復(fù)雜性，直接進行噴灌作業(yè)，實際成效較為明顯。

3.2 深入要求

第一，水利工程的節(jié)水灌溉技術(shù)朝著智能化的方向發(fā)展。從實際的灌溉現(xiàn)狀來看，部分農(nóng)業(yè)種植者仍選擇沿用以往的灌溉方式進行作業(yè)，落后的技術(shù)達(dá)不到當(dāng)前現(xiàn)代化節(jié)水要求的標(biāo)準(zhǔn)，將智能化技術(shù)引入到當(dāng)前的灌溉技術(shù)中，可從全方面、多角度掌控農(nóng)作物的實際生長發(fā)展?fàn)顩r。利用大數(shù)據(jù)、云平臺對農(nóng)作物生長、發(fā)育中相應(yīng)溫濕度、水分、土壤營養(yǎng)含量等數(shù)據(jù)進行儲存并利用智能系統(tǒng)整合，制定較為合理的灌溉方案。第二，水利工程的節(jié)水灌溉技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，利用計算機設(shè)備提升管道管網(wǎng)的輸水控制能力，保證輸水裝置可以定量進行作業(yè)。第三，水利工程的節(jié)水灌溉技術(shù)朝著自動化的方向發(fā)展，通過安裝中央控制器，可及時獲取農(nóng)作物生長的相關(guān)數(shù)據(jù)，自行調(diào)節(jié)灌溉時間及頻率，保障灌溉作業(yè)的科學(xué)性[5]。

4 結(jié)論

綜上而言，在當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)全新的發(fā)展形勢下，為確保節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的進一步推廣使用，緩解我國水資源短缺的問題，各地區(qū)應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)相關(guān)部門的號召，在專業(yè)化的理論指導(dǎo)下大力推行節(jié)水灌溉技術(shù)，精準(zhǔn)掌握不同技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，靈活選擇灌溉技術(shù)，提升農(nóng)田水利工程運行效率，增加實際的灌溉成效，通過提升水資源的利用率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，帶動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的飛速提高。