褚忠亮

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

目前，我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中需要大量的水資源來灌溉農(nóng)田，導致水資源短缺問題加劇。為進一步提高用水效率，促進水資源的可持續(xù)利用，需要采取有效的農(nóng)田用水方式，加強農(nóng)田節(jié)水設施建設，不斷探索提高用水效率的新途徑，最大限度地提高灌溉用水效益。同時，發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉對未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展具有重要意義，因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以更有效地節(jié)水，提高用水效率，使農(nóng)業(yè)真正走上可持續(xù)發(fā)展之路。

1 高標準灌區(qū)農(nóng)田灌溉節(jié)水工程的建設意義

水資源短缺嚴重制約農(nóng)業(yè)發(fā)展，現(xiàn)有水資源已不能滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉是我國水資源相對稀缺地區(qū)的有效手段，優(yōu)化利用有限水資源，提高用水效率，實現(xiàn)作物高產(chǎn)?？梢愿鶕?jù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要進行灌溉，使每一滴水都在合理的范圍內(nèi)得到利用，從而以最少的水資源獲得最大的效益[1]。

農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程不僅節(jié)約水資源，還節(jié)約化肥等資源，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善農(nóng)作物品質(zhì)，減輕我國缺水負擔，有利于提高作物收入和單位面積產(chǎn)量。在某些情況下，由于水利項目在高灌溉率地區(qū)灌溉農(nóng)田，從而解決水資源短缺問題，這引起人們的關注。農(nóng)業(yè)作為我國重要產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用，特別是在正在進行的新農(nóng)村建設中，要加快推進高效用水灌溉設施建設。為充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)建設和灌溉優(yōu)勢，必須在節(jié)水灌溉技術方面下功夫，研究各種灌溉技術及相關技術措施，進一步降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，確保水資源合理配置，保護環(huán)境，完善管理機制，有效促進我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[2]。

2 高標準灌區(qū)農(nóng)田灌溉節(jié)水工程的核心技術

2.1 噴灌節(jié)水技術

所謂噴灌技術，主要是指利用動力機械、水泵、管道等特殊灌溉方式，充分實施灌溉。農(nóng)田灌溉系統(tǒng)一般有三種模式：1）固定式：構成農(nóng)田灌溉的設備部件，固定式灌溉系統(tǒng)占地小，操作方便，易于自動化，生產(chǎn)效率高。2）移動式：構成農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的移動式噴霧器、泵、電機、管道等部件。移動式灌溉系統(tǒng)靈活、結構簡單，設備利用率高，資金需求大。3）半固定式：組成農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的設備不變，但帶有噴嘴的管道和噴嘴可以在一定范圍內(nèi)移動，主灌溉和供水管線連接到短管消火栓上。半固定農(nóng)田灌溉具有流動系統(tǒng)和固定系統(tǒng)的特點。田間噴灑技術和設備可以在耕地保護、降低勞動力成本、降低土壤質(zhì)量要求、節(jié)約用水、提高作物產(chǎn)量和更均勻灌溉方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，被廣泛應用于農(nóng)作物、園林和草地等領域。與傳統(tǒng)灌溉農(nóng)田的方法相比，可有效節(jié)水40%左右，糧食作物增產(chǎn)15%~25%，經(jīng)濟作物增產(chǎn)15%~30%，蔬菜增產(chǎn)近一倍[3]。

2.2 渠道防滲技術

在我國傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉方式中，人們主要采用漫灌，主要是利用農(nóng)業(yè)渠道進行田間灌溉。然而，滲漏的運河很常見，它們用于洪水灌溉導致巨大的水損失。因此，有必要盡快加強對灌溉技術的研究，或者在保持原有農(nóng)業(yè)灌溉方式的同時，消除灌渠滲漏，這對于擴大農(nóng)田灌溉用水具有重要意義。渠道過濾防滲技術一方面對改善輸水渠道有積極作用，另一方面可以提高渠道抵抗水流沖刷的能力，從而提高渠道的整體性能[4]。目前，根據(jù)我國渠道防滲技術的不同，渠道防滲材料的種類分為三類：1）土壓防滲方式；2）防止過濾的方法；3）防止瀝青水過濾的方法。

3 高標準灌區(qū)農(nóng)田灌溉節(jié)水工程的方案設計

3.1 工程概況

某高標準農(nóng)田灌溉節(jié)水工程所在灌區(qū)地勢平坦，總面積2 567.67 hm2，建筑面積2 102.0 hm2，高標準農(nóng)田面積2 097.31 hm2，工程面積2 097.31 hm2，有效節(jié)水面積2 097.31 hm2。

3.2 前期準備

施工前應充分考慮因地制宜，對灌溉水源地進行實地調(diào)查，這將直接影響到今后的工作。有關人員應當對灌區(qū)水文情況進行實地調(diào)查，制定相關供水灌溉工程實施方案?？梢圆扇∵m當措施降低成本，實現(xiàn)最佳效率，提高灌溉效率。研究灌區(qū)的氣候和地理條件，了解影響區(qū)域灌溉的不利因素，仔細研究當?shù)亟涤炅亢偷匦?，選擇適合該地區(qū)的灌溉方法，確保該領域相關項目的順利進行。需要進行實地研究以確保灌溉工作的成功，高質(zhì)量的研究將有助于確保項目的質(zhì)量。例如：若工程所在地風力較大，不可貿(mào)然應用噴灌技術，因噴灌技術主要通過管道噴灑水資源，但在風力較大時，很可能對灌溉效果造成不良影響，還可能導致水資源大量浪費，所以應適當選擇其他技術。此外，需要對當?shù)刈魑镞M行調(diào)查，以充分了解它們的種植方式以及灌溉用水量，這將有助于確保及時灌溉。對于一些吸水性較強的葉片，采用灌溉方式，可有效提高作物的吸水效率，減少水分流失，促進作物生長，提高作物產(chǎn)量[5]。

3.3 測量放樣

為保證樁測點的正確使用，工程監(jiān)理人員和設計人員應現(xiàn)場交接控制點和測線點，提供書面資料并辦理驗收手續(xù)。樁交接后，立即加強對輸電線控制點和水準桿的保護，設置標志，標明“注意保護樁”，并及時組織重復測量。

導線穿入點和水平應按相應水平精度要求反復檢查。線材檢測點采用全站儀和自動水平儀，便于觀察和及時處理現(xiàn)場測量結果?，F(xiàn)場勘察記錄作為初步技術資料，由項目主管存檔，并妥善保存?？辈熘腥绻l(fā)現(xiàn)問題，及時聯(lián)系控制工程師和設計人員協(xié)商解決?？刂泣c和線路等級應根據(jù)現(xiàn)場建設需要進行加密。加密線點和線起點盡量排列成等邊三角形，選擇有利的觀察時間，避免或減少不利因素對測量精度的影響。測量角度時均方根誤差為±6°，距離均方根誤差為15 mm，邊界長度相對誤差為0.000 1 m，設置加密級別，并在附近永久性建筑物上設置清晰標志，便于觀察。加密的初始條件必須由兩個以上的已知控制參數(shù)封閉[6]。

遍歷點和基準將根據(jù)測量結果按比例顯示。導線起點、基準點、加密導線點和加密水平點應采用不同的代碼和顏色標識，并在圖紙中注明相關數(shù)據(jù)。遍歷源點、檢查點、加密遍歷點和加密檢查點僅在驗證正確性后使用。布線點和支點必須定期復查，避免施工過程中因改變樁位而出錯。結構應按結構圖中規(guī)定的坐標進行設計。打樁采用坐標法進行，并采用不同的導線點進行修正。安裝好線路后，檢查垂直和水平方向是否正確。在進行施工測量時，要嚴格遵循不同方法、不同人員觀察、不同類別人員計算的測量驗證制度。

3.4 灌溉方式

隨著項目區(qū)社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，粗放灌溉和定期節(jié)水已不能適應水資源管理社會的發(fā)展。項目區(qū)降水分布不均、寒春早旱、季節(jié)性缺水、技術性缺水，這些因素已成為制約高標準灌區(qū)農(nóng)田灌溉節(jié)水工程開展的主要因素。節(jié)水高效灌溉是一種灌溉工程模式，旨在提高用水效率和生產(chǎn)力，以最少的水量獲得盡可能高的作物產(chǎn)量。根據(jù)采取的主要節(jié)水措施，高效節(jié)水灌溉工程可分為管道灌溉工程、灌溉工程和微灌工程。每種設計形式都有其優(yōu)缺點和適應條件。因此，因地制宜選擇灌溉方式，必須根據(jù)該地區(qū)的自然條件、經(jīng)濟條件、種植結構、生產(chǎn)力發(fā)展水平和投資情況來確定[7]。

3.5 灌區(qū)設計

灌溉面積388畝，分為1區(qū)和2區(qū)，灌溉面積為圓形。1區(qū)配備DYP125圓形噴頭，噴灑半徑125 m，灌溉面積74畝。2區(qū)配備DYP243圓形噴頭，噴霧半徑258 m，灌溉面積314畝。

3.5.1系統(tǒng)布置

根據(jù)DDIP灌溉工程的力學特點和范圍，灌區(qū)設計為兩個灌區(qū)。1區(qū)主干長1 810 m，2區(qū)主干長2 560 m。兩個噴霧器連接在一起。

3.5.2系統(tǒng)參數(shù)

DYP噴嘴是設備的一部分，安裝在陣列的中心，機身與發(fā)動機和輪胎相連，并圍繞中心旋轉(zhuǎn)。水從中心流過機身，沙子均勻地分布在地表上。1區(qū)DYP125圓形噴頭主要技術參數(shù)為：柱跨度124 m，噴霧半徑125 m，半徑2×50 m+25 m，灌溉面積74畝，最大流量40 m3/h，降水量5.2 mm/h~52 mm/h，最長工作時間為4.2 h/周。2區(qū)DYP243圓形噴頭的主要技術參數(shù)為：塔身位于243 m處，間距為3×61 m+25 m+1×50 m+10 m+噴槍，噴灑半徑258 m，灌溉面積314畝，最大流量80 m3/h~100 m3/h，降水量5.2 mm/h~52 mm/h，最長作業(yè)時間9.5 h/周。根據(jù)上述技術參數(shù)，根據(jù)流域土壤缺水情況，按種植需水量灌溉農(nóng)作物，通過DYP循環(huán)灌溉設備釋放農(nóng)藥、化肥、除草劑[8]。

3.6 信息化建設

建設高標準灌區(qū)農(nóng)田，需要在田間灌溉中引入水情信息系統(tǒng)，將信息系統(tǒng)與高效、經(jīng)濟的灌溉方式有機結合，實現(xiàn)農(nóng)田管理的標準化、自動化和優(yōu)化。水情信息系統(tǒng)包括計算機、服務器、智能灌溉控制器、水電兩表、無線傳輸網(wǎng)絡、流量計和ICC（集成電路磁卡）。該系統(tǒng)具有廣泛的控制能力，可以準確地控制和調(diào)節(jié)精度。現(xiàn)場建立的水資源狀況信息系統(tǒng)，通過無線技術實現(xiàn)遠程通信，可對用水量和灌溉情況進行遠程調(diào)查、分析和調(diào)整。具體來說，項目區(qū)每臺水泵可配備兩臺水電鏡智能灌溉控制器，每名農(nóng)戶發(fā)放電腦灌溉地圖，為每名農(nóng)戶分配一臺水泵。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和灌溉過程中，系統(tǒng)的每個智能設備都會讀取每個控制器的數(shù)據(jù)，包括每個泵站的總能耗、總?cè)∷亢湍耆∷俊Ｖ悄茉O備接收到這些關鍵數(shù)據(jù)后，會將所有數(shù)據(jù)通過無線GPRS傳輸?shù)娇刂浦行??？刂浦行臅鶕?jù)各種數(shù)據(jù)，適當調(diào)整泵站的灌溉方案和供水情況，使農(nóng)業(yè)灌溉更加科學。此外，在信息系統(tǒng)的支持下，區(qū)內(nèi)農(nóng)民也可以申請ICC。農(nóng)民在抽水灌溉時必須刷卡，系統(tǒng)會自動扣除相應的水費金額并記錄取水量，杜絕偷水、浪費水的問題[9]。

除了對田間灌溉活動進行地圖管理外，還可以通過軟件，利用智能平臺、灌溉控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電能計量系統(tǒng)等實現(xiàn)田間灌溉的標準化。例如，在農(nóng)田灌溉過程中，利用“智能信息”軟件實時采集灌溉時間、灌溉頻率、灌溉時長、區(qū)域灌溉水量等數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實際情況進行分析處理。在此基礎上，應根據(jù)實際需要適時適當調(diào)整灌溉方案，使其更加科學有效。信息系統(tǒng)和相應的用戶數(shù)據(jù)處理軟件也可用于進一步規(guī)范農(nóng)田灌溉管理。例如，可以使用數(shù)據(jù)處理軟件實時記錄用戶的灌溉時間和灌溉時長。一方面，方便用戶查閱和應用其數(shù)據(jù)，讓用戶對灌溉數(shù)據(jù)有更深入的了解；另一方面，可為控制中心的灌溉控制提供有效的參考數(shù)據(jù)[10]。

4 結束語

綜上所述，隨著水資源日益短缺和農(nóng)業(yè)用水需求量不斷增加，完善灌溉工程技術設施，實現(xiàn)農(nóng)田灌溉節(jié)水具有重要意義。因此，在農(nóng)田灌溉方面，要完善農(nóng)田灌溉節(jié)水工程建設，積極將高效節(jié)能灌溉技術引入農(nóng)林工程。以先進的灌溉管理理念和技術手段為基礎，建設優(yōu)質(zhì)農(nóng)田，有效減少灌溉各環(huán)節(jié)的水分流失，助力農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。