摘 要:從農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度看,合理使用水利灌溉技術(shù)可以優(yōu)化灌溉模式,提高水資源的利用效率。通過統(tǒng)一規(guī)劃和科學布局農(nóng)田水利工程,可以提高經(jīng)濟效益。然而,隨著水資源匱乏及環(huán)境污染問題愈加嚴重,水資源利用的科學性和合理性不足,因此需要結(jié)合農(nóng)田水利灌溉的實際情況制定優(yōu)化對策,加強農(nóng)田水利灌溉工程建設,推動農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展,維護我國社會與經(jīng)濟的穩(wěn)定?;诖?,論述了農(nóng)田水利灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了農(nóng)田節(jié)水灌溉存在的問題并提出了優(yōu)化策略。
關(guān)鍵詞:農(nóng)田水利灌溉;工程建設;節(jié)水技術(shù);農(nóng)業(yè)發(fā)展
中圖分類號:S274 文獻標志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)12–0-03
灌溉工程是為了農(nóng)田灌溉興建的水利工程,主要類型包括蓄水工程、引水工程和提水工程。例如,坎兒井作為我國歷史悠久且具有地域特色的水利灌溉系統(tǒng),主要集中在新疆吐魯番地區(qū),直到今天,坎兒井依然在農(nóng)業(yè)灌溉方面發(fā)揮著重要作用??梢?,合理、科學的農(nóng)田水利灌溉工程是促進農(nóng)業(yè)發(fā)展、實現(xiàn)水資源節(jié)約的基礎(chǔ)。結(jié)合農(nóng)田節(jié)水灌溉的實際情況進行分析,越來越多的先進技術(shù)得到廣泛應用,但部分地區(qū)由于資金匱乏,無法完全落實農(nóng)田灌溉技術(shù);還有部分地區(qū)對農(nóng)田灌溉技術(shù)缺乏足夠的重視,在管理方面存在一定的問題,同時缺少專業(yè)的人才,難以為灌溉技術(shù)的應用提供保障。對此,在節(jié)水灌溉技術(shù)應用中結(jié)合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的具體情況,重視農(nóng)田灌溉技術(shù)的普及與落實,致力于通過使用農(nóng)田水利灌溉手段,達到節(jié)約水資源、保護生態(tài)環(huán)境的目的,提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量,為我國農(nóng)業(yè)的綠色、持續(xù)、健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
1 農(nóng)田水利灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀
水資源是農(nóng)業(yè)的命脈。截至2023年,全國耕地灌溉面積達7 033萬hm2,在占全國55%的耕地灌溉面積上生產(chǎn)了全國77%的糧食和90%以上的經(jīng)濟作物。但農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的60%以上。我國水資源短缺問題愈加嚴重,既要保證農(nóng)業(yè)灌溉和糧食豐收,又要不斷提高農(nóng)業(yè)水資源利用效率,確保農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益。為實現(xiàn)農(nóng)田用水節(jié)流,要從工程、管理、技術(shù)等方面入手。到2023年底,全國高效節(jié)水灌溉面積達2 733萬hm2,
全國農(nóng)業(yè)用水量已從2014年的3 869億m3降至3 600億m3,農(nóng)田灌溉畝均用水由原來的402 m3減少到不足350 m3,而農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)從0.530提高到0.576。在保證全國糧食產(chǎn)量“二十連增”的前提下,灌區(qū)耗水量也保持了“零增長”。
建設農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程是節(jié)水灌溉的重點內(nèi)容。近幾年來,我國持續(xù)加強灌區(qū)續(xù)建配套現(xiàn)代化建設和改造。在大規(guī)模節(jié)水灌溉方面,如“東北節(jié)水增產(chǎn)”“華北節(jié)水壓采”“南方節(jié)水減排”等,均推動大中型灌區(qū)節(jié)水改造,完善灌溉排水工程系統(tǒng),有效地提升輸水配水的效能。例如,河套灌區(qū)是我國的三個特大型灌區(qū)之一,以渠道漫灌方式為主。從2023年起,河套灌區(qū)對461 km長的主渠進行襯砌,將其襯砌率大幅度提升至50%,灌溉改良區(qū)域達26萬hm2,灌溉效率大幅度提高,水資源浪費情況減少。我國耕地節(jié)水利用率從2022年的0.478上升至2023年的0.527,節(jié)水系數(shù)得到了明顯提高。
從2019年起,我國大力推進高標準農(nóng)田建設,以節(jié)水灌溉為核心,推進取水、輸水和灌溉全過程的深度節(jié)水。為規(guī)模較大的農(nóng)田配備相應的噴灌設備;在一般分散的農(nóng)田中鋪設灌溉管。以往進行大水漫灌時,農(nóng)田畝均用水量為80 m3;改用“小白龍”水帶以后,雖然用水量減少,但該方式對人力的要求較高,灌溉30 hm2的土地需要10多個人耗費10多天的時間,成本較高。后續(xù)應用噴灌設備時,在農(nóng)田內(nèi)每隔13 m設置一個噴頭,灌溉33.33hm2的土地僅需一個人耗費幾天時間,并且噴灌設施應用后畝均用水量為20~30 m3,
相比之前的80m3下降幅度較大。
噴灌與滴灌都是我國農(nóng)業(yè)當前常用的節(jié)水灌溉設備。相較于漫灌、畦灌,噴灌能節(jié)省20%~30%的水,滴灌的節(jié)水量更大,可節(jié)省30%~50%的水[1]。我國工程院專家表示:水資源緊張的情況下,我國的耕地灌溉面積大約增加了2 180萬 hm2,農(nóng)業(yè)節(jié)水和高效用水形成了1 100億m3以上的年農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水能力,其中農(nóng)藝節(jié)水占比為45.76%,工程節(jié)水占比為54.24%。灌溉面積的擴大且糧食產(chǎn)量不斷提高的情況下,農(nóng)業(yè)用水總量下降300億m3,膜下滴灌以及淺埋滴灌水肥一體技術(shù)也得到廣泛的應用,實現(xiàn)了區(qū)域性的大幅度節(jié)水、節(jié)肥以及增量效果。
膜下滴灌以及淺埋滴灌水肥一體技術(shù)需要科學技術(shù)的持續(xù)研發(fā)作為支撐。我國近10年的農(nóng)業(yè)節(jié)水科技不斷發(fā)展,在2022年建設了農(nóng)業(yè)水資源高效利用全國重點實驗室以及旱區(qū)作物高效用水和抗災減損國家工程實驗室,尤其是大數(shù)據(jù)、云計算以及人工智能技術(shù)的創(chuàng)新應用,構(gòu)建了智慧灌溉、智慧節(jié)水、數(shù)字孿生建設等新模式。以數(shù)字孿生灌區(qū)為例,2022年底水利部啟動了49處大中型灌區(qū),開展數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試工作,加強灌區(qū)數(shù)字化、監(jiān)控自動化、調(diào)度智能化建設。以數(shù)字孿生灌區(qū)建設為基礎(chǔ),結(jié)合衛(wèi)星遙感等技術(shù),構(gòu)建流域需水、輸配水等專題模型,實現(xiàn)了閘站群的優(yōu)化調(diào)控,有效提高了水資源節(jié)約集約利用效果。
2 農(nóng)田節(jié)水灌溉存在的問題
2.1 用水不合理
灌溉用水的不合理是當前農(nóng)田節(jié)水灌溉面臨的問題之一。部分地區(qū)無法根據(jù)作物的實際需求合理分配水資源以及選擇正確的灌溉模式,導致水資源浪費嚴重。這不僅嚴重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,也無法保障水資源的充分利用。
2.2 灌溉設施老化
部分地區(qū)的灌溉設施投入使用時間較久,甚至已經(jīng)運行了幾十年,存在老化、破損的問題,這不僅嚴重影響了灌溉效果,還增加了設備維護成本。同時,設備老化必然會影響灌溉效率,還會浪費水資源,從而影響農(nóng)田節(jié)水灌溉應用成效,因此加強設備管理的重要性不言而喻[2]。
2.3 缺乏完善的節(jié)水灌溉管理措施
有效、持續(xù)且合理的監(jiān)管能保障節(jié)水灌溉的穩(wěn)定性,對促進農(nóng)業(yè)發(fā)展、提高節(jié)水灌溉工程質(zhì)量具有重要意義。然而,雖然我國高度重視節(jié)水灌溉技術(shù)的使用及管理,監(jiān)督力度也隨之加大,但部分農(nóng)田的水利灌溉工程建設完成后,相關(guān)人員未能制定科學的管理對策和管理制度,導致監(jiān)管力度持續(xù)減小,尤其是在工程投入運行一段時間后,對管理的重視度明顯降低,最終導致節(jié)水灌溉技術(shù)的機制和優(yōu)勢無法充分地發(fā)揮。此外,節(jié)水設備的不合理使用也給節(jié)水灌溉工程的建設與發(fā)展帶來不小的阻礙[3]。
2.4 對田間工程缺乏重視
田間工程主要包括農(nóng)渠與農(nóng)溝的臨時渠道、田間道路、田埂、旱地的灌水溝等,加強田間工程管理可以保證灌溉效率和合理性。但從實際情況看,部分工程建設人員在建設過程中容易忽視田間工程,從而影響灌溉工作的開展。
2.5 節(jié)水灌溉的資金投入不足
在農(nóng)田節(jié)水灌溉工程建設階段,建設資金主要應用于重要澆灌區(qū)的建設與維護,其他區(qū)域未能獲得充足的資金支持,難以保障整體建設水平。雖然,我國農(nóng)田水利工程的相關(guān)管理部門致力于在灌溉中應用節(jié)水設備,以此來保證作物的產(chǎn)量,節(jié)省作物的灌溉水量。但是,國家投入的資金無法滿足設備購買需求,并且農(nóng)民也缺乏足夠的資金購買節(jié)水設備,這導致資金問題成為阻礙農(nóng)田節(jié)水灌溉發(fā)展的主要因素。
2.6 節(jié)水灌溉的技術(shù)人員缺乏
為加強農(nóng)田水利灌溉工程建設,需要專業(yè)的技術(shù)人員以及管理人員的支持,但受資金、建設環(huán)境等因素的影響,多數(shù)農(nóng)田節(jié)水灌溉工程建設存在人才不足的問題,嚴重影響節(jié)水灌溉技術(shù)的落實,使農(nóng)田節(jié)水灌溉領(lǐng)域的發(fā)展面臨極大的挑戰(zhàn)。
3 農(nóng)田節(jié)水灌溉的優(yōu)化策略
3.1 促進節(jié)水灌溉技術(shù)的實踐應用
農(nóng)田灌溉中常用的節(jié)水灌溉技術(shù)包括低壓管道輸水技術(shù)、噴灌技術(shù)和滴灌技術(shù)、防滲渠道及膜上灌溉技術(shù)。為獲得節(jié)約水資源的效果,需要合理選擇各種技術(shù)并制定完善的管理措施。因此,針對上述常用的節(jié)水灌溉技術(shù)進行分析,并提出一些優(yōu)化策略。
3.1.1 低壓管道輸水灌溉技術(shù)
低壓管道輸水灌溉技術(shù)是采用管道輸水的方法,將灌溉用水送到地里,這解決了輸水過程中的水分蒸發(fā)和損失問題。同時,管道運輸和灌溉方式操作簡單、應用廣泛,提高了灌溉用水效率。該技術(shù)的優(yōu)化重點在于加強管道建設,管道布設以及材料選擇都要滿足長期發(fā)展的需求。一方面,要選擇內(nèi)徑符合灌溉需求、管壁厚度合理的管道,根據(jù)環(huán)境區(qū)域的不同,可進行一定的防腐處理,確保管材性能,可承受足夠的輸水壓力。另一方面,輸水管道布設合理可提高灌溉效率,在設計管道路徑時要注意縮短輸水距離,減少彎頭[4]。
3.1.2 噴灌技術(shù)和滴灌技術(shù)
噴灌技術(shù)和滴灌技術(shù)均在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中取得了較好的節(jié)水效果,能滿足作物的用水需要,實現(xiàn)作物增產(chǎn)。噴灌技術(shù)和滴灌技術(shù)均需要構(gòu)建完善的系統(tǒng),管道式的噴灌技術(shù)和滴灌技術(shù)需要設置附屬管道,管道主要用于運輸灌溉水,附屬管道則設置出水口,使用噴灌技術(shù)則安裝噴頭,使用滴灌技術(shù)則安裝滴頭。噴灌技術(shù)可在節(jié)水的同時保證水分均勻噴灑,滴灌技術(shù)則直接將水滴到作物的根部,提高了水的利用率,減少了水在運輸、灌溉過程中的損耗,從而達到節(jié)水灌溉的效果。
首先,噴灌技術(shù)優(yōu)化需要應用先進的噴灌機組,如中心支軸式噴灌技術(shù)可提高噴灌精準度,其后期運行維護成本也更低,并且該機組實現(xiàn)了水肥一體化管理,保證了灌溉質(zhì)量。其次,滴灌技術(shù)優(yōu)化要合理配置設備,根據(jù)區(qū)域的不同情況安裝調(diào)節(jié)局部壓力的設備,以便相關(guān)人員通過傳感器了解各區(qū)域的灌溉壓力,從而保證灌溉均勻。最后,滴灌技術(shù)優(yōu)化還需要注重提升管道防堵和自清潔的能力,從而增強滴灌的可靠性和穩(wěn)定性。
3.2 加大對農(nóng)田水利灌溉的資金投入
在農(nóng)田節(jié)水灌溉階段,為獲得理想的節(jié)水效果,需要投入更多的資金購買設備,實現(xiàn)技術(shù)落實。一方面,相關(guān)部門應結(jié)合我國農(nóng)田水利灌溉的發(fā)展現(xiàn)狀及農(nóng)田對灌溉的實際需求,合理投入資金以建設節(jié)水灌溉工程。另一方面,農(nóng)田水利灌溉工程在獲取了相應的建設資金后,需要保證資金的合理分配,選擇合適的技術(shù)、設備等。部門追加資金時要給出合理的理由,確保資金投入為促進農(nóng)田節(jié)水灌溉工程的發(fā)展奠定基礎(chǔ)[5]。
3.3 優(yōu)化節(jié)水灌溉流程
為提高節(jié)水灌溉工程質(zhì)量,需要優(yōu)化灌溉流程,以便有效保護和充分利用水資源。
根據(jù)圖1可知,灌溉流程的優(yōu)化需要關(guān)注以下幾點。第一,重視引進灌溉技術(shù)。農(nóng)民應了解農(nóng)田的具體情況,咨詢當?shù)毓芾聿块T與專家,選擇如滴灌、噴灌等技術(shù)并購置相應的設備,在保證灌溉質(zhì)量的同時減少灌溉水使用量。第二,制定符合農(nóng)田特點的灌溉制度,明確灌溉工作原則。管理人員和農(nóng)民均要具備節(jié)水意識,分析作物生長的實際需要,選擇合適的灌溉時機、灌溉模式等。第三,實行精細化的用水管理,嚴格監(jiān)督節(jié)水工作的開展?;鶎硬块T應統(tǒng)計灌溉用水量、灌溉次數(shù)等,構(gòu)建檔案數(shù)據(jù)庫,加強對用水情況的監(jiān)督與管理,及時發(fā)現(xiàn)不合理用水的情況并進行糾正。第四,重視新型節(jié)水灌溉技術(shù)的研發(fā),做好節(jié)水灌溉技術(shù)的宣傳工作。相關(guān)部門應根據(jù)農(nóng)田水利灌溉現(xiàn)狀進行技術(shù)研究,以便更新灌溉設備。同時,注重農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合,在引進和推廣節(jié)水技術(shù)時要重視多方協(xié)作的重要性,將節(jié)水灌溉的理念滲透耕作過程。第五,通過加強多方合作,促進節(jié)水灌溉技術(shù)的應用。政府部門要加強農(nóng)田道路及灌溉管道工程的建設,邀請專家講解合理使用灌溉設備的方法,幫助農(nóng)民掌握灌溉設備的使用和維護方法[6]。
3.4 重視人才引進和培訓
農(nóng)田灌溉工程需要引進高質(zhì)量的人才,同時對農(nóng)民和技術(shù)人員加強技術(shù)培訓,提高其對節(jié)水灌溉先進技術(shù)的認識。通過加強培訓,農(nóng)民可以了解不同節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢、劣勢以及應用方法,從而結(jié)合實際情況選擇合適的節(jié)水灌溉技術(shù)。加強技術(shù)人員的培訓可以幫助其了解我國農(nóng)田水利灌溉的現(xiàn)狀,在掌握先進技術(shù)的同時積累豐富的經(jīng)驗,這不僅能加強對節(jié)水灌溉工程的管理,還能為更好地進行技術(shù)研發(fā)提供支持。
3.5 制定完善的農(nóng)田水利灌溉管理制度
在分析現(xiàn)有的農(nóng)田水利灌溉技術(shù)的過程中,發(fā)現(xiàn)要采取有效的手段加強管理,以便提高灌溉質(zhì)量。還要制定完善的管理制度,通過改善基層水利資金投入機制、拓寬融資籌資渠道、激勵民營資本投入等方式加強管理,明確灌溉工程管理和維護的主體,確保農(nóng)田水利灌溉工程的效益得到提升,從而提高水利灌溉系統(tǒng)的工作效率,促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定、健康發(fā)展。
4 結(jié)束語
改善農(nóng)田的灌溉條件是提高作物產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入的關(guān)鍵措施,我國農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程在多個省份得到廣泛應用,先進的節(jié)水灌溉技術(shù)充分發(fā)揮著節(jié)約和保護水資源的作用。然而,農(nóng)田水利的節(jié)水灌溉工程在應用中也存在一些問題,通過促進節(jié)水灌溉技術(shù)的實踐應用、加大對農(nóng)田水利灌溉的資金投入、優(yōu)化節(jié)水灌溉流程、重視人才引進和培訓等,可實現(xiàn)水資源的合理應用,改善農(nóng)村地區(qū)的灌溉條件,促進我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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收稿日期:2024-10-19
作者簡介:張志剛(1984—),男,甘肅高臺人,工程師,研究方向為農(nóng)業(yè)水利工程。