令婷娟

岐山縣節(jié)水中心 陜西 寶雞 721000

我國地域遼闊，水資源分布不均，農(nóng)用水源存在著嚴(yán)重短缺，這種現(xiàn)象在西部地區(qū)更為常見。高效節(jié)水灌溉工程就是應(yīng)用滴灌、噴灌等新型方式灌溉，相比于渠灌和漫灌等，這些灌溉方式的節(jié)水效果更高，省工省地，可以提升水資源的利用效率，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然途徑。

1 高效節(jié)水灌溉工程概述

高效節(jié)水灌溉工程灌溉技術(shù)實(shí)際上就是除了傳統(tǒng)渠灌和漫灌之外的灌溉方式，包含微灌、滴灌、噴灌等，在具體建設(shè)的過程中需要應(yīng)用各種設(shè)備以及工程技術(shù)手段去降低灌溉過程中水分的損失，提升水分利用率的同時(shí)，也可以滿足農(nóng)作物生產(chǎn)對(duì)水分的需求。高效節(jié)水灌溉工程在農(nóng)田應(yīng)用，減少了田間水資源的滲漏以及浪費(fèi)，降低了田間土壤出現(xiàn)的無效蒸發(fā)等情況，為提升農(nóng)業(yè)管理效果和產(chǎn)量提供了重要保障[1]。作為一個(gè)人口大國、農(nóng)業(yè)大國，我國對(duì)水資源的需求量也在不斷增加，高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用及灌溉工程的建設(shè)，是實(shí)現(xiàn)水資源最大化利用的重要途徑。

實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)過程中對(duì)資金量的需求相對(duì)較大，因此當(dāng)前高效節(jié)水灌溉工程在一些地區(qū)還沒有得到充分的推廣和應(yīng)用；也有一些地區(qū)在國家財(cái)政扶持下，建設(shè)了高效節(jié)水灌溉工程，但是由于其設(shè)計(jì)建設(shè)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)田、氣候等實(shí)際情況不匹配，導(dǎo)致許多工程沒有真正的投入使用，長(zhǎng)期處于閑置的狀態(tài)，造成了大量的資源和資金浪費(fèi)[2]；同時(shí)，已建這些高效節(jié)水灌溉工程，缺乏專業(yè)的人員進(jìn)行管理，部分管道、設(shè)備出現(xiàn)破損，由于維護(hù)不及時(shí)，導(dǎo)致造成了水資源的浪費(fèi)，高效節(jié)水灌溉工程的作用也無法得到充分的體現(xiàn)。

2 常見的幾種高效節(jié)水灌溉技術(shù)

2.1 噴灌

噴灌是當(dāng)前高效節(jié)水灌溉工程中應(yīng)用較多的一種灌溉技術(shù)，采用噴頭及動(dòng)力設(shè)備，將水噴射到空中，模仿自然降雨的方式灌溉農(nóng)田。根據(jù)灌溉范圍以及灌溉需求可以選擇高壓噴頭、中壓噴頭或者低壓噴頭，同時(shí)安裝過程中也可以選擇固定式、半固定式以及移動(dòng)式的噴灌類型。

噴灌技術(shù)可以對(duì)灌溉水量進(jìn)行有效的控制，灌溉水也更加的均勻，可以有效避免出現(xiàn)地面徑流以及深層滲漏造成了水資源損失，有效提升了水資源的利用率，為農(nóng)田作物生長(zhǎng)提供了適宜的土壤濕度，提升農(nóng)田產(chǎn)量[3]。噴灌還具有省工的優(yōu)勢(shì)，這種高效節(jié)水灌溉技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化，節(jié)約了大量的勞動(dòng)力。另外，噴灌適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)地面以及土壤的要求不高，并且不需要修建灌水溝渠和畦埂，提升了耕地的利用率。

噴灌技術(shù)對(duì)管理技術(shù)水平要求較高，并且在應(yīng)用的過程中會(huì)受到氣候影響，例如，風(fēng)力過大會(huì)影響到噴灌的均勻性，而氣候過于干燥會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)損失過大的情況，導(dǎo)致灌溉的效果也會(huì)降低。

2.2 滴灌

滴灌是當(dāng)前在缺水干旱地區(qū)應(yīng)用最有效的一種高效節(jié)水方式，在應(yīng)用的過程中需要建設(shè)管道系統(tǒng)，并通過安裝在毛管上的灌水器將水分以及養(yǎng)分均勻、緩慢的輸送到作物的根部。

滴灌的特點(diǎn)是灌水量相對(duì)較小，延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、周期短[4]。滴灌在應(yīng)用的過程中不會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，不會(huì)產(chǎn)生地面徑流，同時(shí)基本不會(huì)出現(xiàn)深層滲漏。滴灌技術(shù)可以節(jié)約水肥，省工省力。滴灌主要是通過全管道進(jìn)行輸水，并進(jìn)行局部微量灌溉，極大程度的降低了水分的滲漏和損失，也可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的根區(qū)灌溉，水的利用率達(dá)到了95%。灌溉的同時(shí)也可以將作物生長(zhǎng)需要的肥料溶解在其中，進(jìn)行結(jié)合灌溉，實(shí)現(xiàn)了水肥同步，可以提升肥料的利用率[5]。當(dāng)前滴灌已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制和管理，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了重要保障。

滴灌技術(shù)在應(yīng)用的過程中也存在缺點(diǎn)，首先，受到泥沙、微生物、沉淀物的影響，灌水器容易出現(xiàn)堵塞的情況。其次，鹽分較高的土壤或者水中含鹽量過高，會(huì)出現(xiàn)鹽分積累，從而導(dǎo)致作物生長(zhǎng)受到影響。第三，由于滴灌在應(yīng)用的過程中作用于局部區(qū)域，而植物的根系具有向水性，作物根系的生長(zhǎng)和發(fā)展還會(huì)受到影響。

2.3 微噴灌

微噴灌技術(shù)結(jié)合了噴灌以及滴灌的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用的過程中將噴頭改為了折射以及旋轉(zhuǎn)的形式，可以進(jìn)行根據(jù)需求進(jìn)行點(diǎn)噴或者不同樣式的噴灌，可以以噴灑的方式只濕潤局部的土壤，相對(duì)噴灌來說噴射量降低，噴射的距離較短，并且很少出現(xiàn)和滴灌一樣的堵塞情況，節(jié)水能力更強(qiáng)，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)田間小氣候、省肥、省工。但是對(duì)于技術(shù)施工以及操作也要求會(huì)更高，并且在應(yīng)用時(shí)對(duì)地面的平整度有要求，當(dāng)前在溫室大棚等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉中應(yīng)用較多。

2.4 管灌

管灌就是借助管道去輸送水分，管灌可以渠道以往明渠灌溉的方式，在水分運(yùn)輸?shù)倪^程中，可以避免水分順著土壤滲入地下，不僅可以有效減少輸水過程中水資源的浪費(fèi)和損失，提升水資源的利用率，同時(shí)管灌技術(shù)在高效節(jié)水灌溉工程中進(jìn)行建設(shè)的過程中，應(yīng)用的設(shè)備以及施工較為簡(jiǎn)單，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中管灌多與溝灌、畦灌或噴灌帶、輸水軟管等田間節(jié)水設(shè)施配套使用[6]。

3 高效節(jié)水灌溉工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 管道工程優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)的過程中，管道工程是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，通常高效節(jié)水灌溉工程中管道分為兩種類型，一種是分支式，另一種是主干式，兩種方式的選擇需要結(jié)合實(shí)際的農(nóng)田中的種植結(jié)構(gòu)，灌溉制度、面積、調(diào)度方式等進(jìn)行選擇。并對(duì)管線的具體管徑、額定壓力等進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上去對(duì)輸水的流量進(jìn)行確定[7]。在對(duì)管道進(jìn)行布置的過程中，需要設(shè)計(jì)人員依據(jù)供水點(diǎn)的位置、灌溉的范圍，確定在管線最短的情況下去進(jìn)行管線的布局。在分支管進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中還需要考慮到輪灌組的劃分，分支管的水栓間距要求在設(shè)計(jì)的過程中控制在50m以內(nèi)，而主管的間距則不低于85m或者超過110m。如果需要應(yīng)用雙向灌溉技術(shù)，在對(duì)管道進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中盡量需要將其設(shè)計(jì)為直線，從而保障雙向灌溉的效率以及流量不受到影響。高效節(jié)水灌溉工程管道設(shè)計(jì)中支管可以進(jìn)行分級(jí)設(shè)計(jì)，分為一級(jí)支管和二級(jí)支管，一級(jí)支管和干管連接，二級(jí)支管則與一級(jí)支管連接，連接的方式采用正交連接，可以保障灌溉的流暢性。另外管道設(shè)計(jì)的過程中也要關(guān)注到節(jié)水用水的器具，根據(jù)具體的器具，對(duì)連接微型噴灌的管道進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，從而滿足不同作物的需求。

3.2 灌溉流量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高效節(jié)水灌溉工程優(yōu)化水的過程中需要設(shè)計(jì)人員對(duì)灌溉流量進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，然后對(duì)主管道、干管道流進(jìn)行確定，同時(shí)還需要對(duì)輪灌組的流量進(jìn)行計(jì)算和確定。在灌溉流量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的過程中要確保出出水口和水栓配合良好，并在出水口位置連接軟管。在對(duì)流量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合具體灌溉的區(qū)域去對(duì)流量進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算，并將自動(dòng)化的控制技術(shù)應(yīng)用到流量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)中，并將人工灌溉和自流灌溉進(jìn)行有效的結(jié)合，從而保障高效節(jié)水灌溉工程的效果[8]。

3.3 管材選擇要點(diǎn)

當(dāng)前我國高效節(jié)水灌溉工程主要應(yīng)用的是石英玻璃管道、無縫鋼管、PE管道等，在應(yīng)用這些管道的過程中，設(shè)計(jì)人員要將其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)充分考慮到。首先要對(duì)灌溉區(qū)域的氣候、灌溉需求以及灌溉技術(shù)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上去確定管道的材料，避免管道材料在施工以及施工的過程中容易出現(xiàn)破損，或者需要經(jīng)常進(jìn)行更換，導(dǎo)致高效節(jié)水灌溉工程成本增加。在選擇管材的過程中要充分考慮到管材的價(jià)格，避免生產(chǎn)成本過高。

3.4 高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)原則

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)成為了主流，傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)不僅灌溉的效率較低，同時(shí)也無法適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)并開發(fā)了高效節(jié)水灌溉工程，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以提升水資源的利用率，在滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的同時(shí)，也可以從源頭上緩解缺水問題。高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)過程中需要遵循以下原則：

第一，節(jié)水優(yōu)先原則。也就是在設(shè)計(jì)的過程中需要始終將節(jié)水作為指導(dǎo)原則，在確保農(nóng)作物可以正常成長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合地形、土壤情況去對(duì)灌溉的方式，以及高校節(jié)水灌溉工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大程度的對(duì)用水量進(jìn)行控制，避免追求高產(chǎn)造成的水資源浪費(fèi)。

第二，因地制宜原則。在開展高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要意識(shí)到不同區(qū)域的水資源情況、土壤條件、農(nóng)作物種類以及氣候環(huán)境等存在一定的差異性，因此在設(shè)計(jì)過程中要始終遵循因地制宜的原則，做好地區(qū)地質(zhì)、水文、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、氣候等各方面的勘察和調(diào)研工作，在全面了解區(qū)域情況的基礎(chǔ)上，去對(duì)灌溉技術(shù)及灌溉結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，從而在滿足灌溉需求的同時(shí)，確保高效節(jié)水灌溉工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有高性價(jià)比，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益的提升。

第三，人性化原則。高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中，一方面要確保其具有較長(zhǎng)的生命周期和良好的質(zhì)量，保障高效節(jié)水灌溉工程的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，降低投入使用后的人力、物力、資金投入。另一方面，在設(shè)計(jì)前需要做好系統(tǒng)使用用戶的調(diào)查，確保用戶在簡(jiǎn)單培訓(xùn)后可以快速掌握，并可以靈活進(jìn)行使用，提升高效節(jié)水灌溉工程的實(shí)用性。

3.5 完善高效節(jié)水灌溉工程的工作制度

高效節(jié)水灌溉工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，還需要對(duì)灌溉工程的工作制度進(jìn)行完善，可以有效降低高效節(jié)水灌溉工程的造價(jià)。當(dāng)前我國高效節(jié)水灌溉工程的工作制度主要采用的是小組輪灌的方式，在應(yīng)用的過程中需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、農(nóng)作物生長(zhǎng)需求，對(duì)灌溉的次數(shù)、持續(xù)的時(shí)間進(jìn)行確定，確保每次灌溉可以滿足作物成長(zhǎng)需求的同時(shí)，也可以避免出現(xiàn)水資源的浪費(fèi)。例如，某25km2的灌溉區(qū)，在設(shè)計(jì)是采用的是滴灌技術(shù)，設(shè)計(jì)了8個(gè)輪灌組，將灌溉的周期設(shè)置為了三天，每次灌溉的時(shí)間需要達(dá)到18h。

4 提升高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)效果的有效措施

4.1 選擇合適的灌溉技術(shù)

想要實(shí)現(xiàn)確保高效節(jié)水灌溉工程的作用充分發(fā)揮出來，首先要對(duì)高效節(jié)水灌溉工程進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，根據(jù)農(nóng)田的實(shí)際情況和種植農(nóng)作物的類型，去因地制宜去選擇合適的節(jié)水灌溉方式（如下表：節(jié)水效果對(duì)比）。在進(jìn)行高效節(jié)水灌溉技術(shù)選擇的時(shí)候，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)各種灌溉技術(shù)有著充分的了解，并且可以根據(jù)具體的農(nóng)田環(huán)境去對(duì)灌溉技術(shù)和布置方式進(jìn)行有效的調(diào)整，還要根據(jù)地區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的調(diào)整。例如，對(duì)于一些水資源不足的區(qū)域，可以應(yīng)用微噴灌、滴管技術(shù)，采用分組輪灌的方式，提升農(nóng)田產(chǎn)量的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目標(biāo)。

表1 節(jié)水效果對(duì)比表

4.2 嚴(yán)格執(zhí)行高效節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范

在對(duì)高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)的過程中，要優(yōu)化高效節(jié)水灌溉工程，將設(shè)計(jì)和管理進(jìn)行有效的結(jié)合，結(jié)合我國對(duì)水利節(jié)水工程的要求，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范中有關(guān)用水指標(biāo)、工程指標(biāo)等去進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、安裝和管理。在這個(gè)過程中可以將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到其中，在對(duì)工程規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行勘察的基礎(chǔ)上，將相關(guān)數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)圖紙輸入到BIM系統(tǒng)中，通過建立三維模型去對(duì)高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)以及技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行模擬，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)以及技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，并進(jìn)行優(yōu)化改良。

4.3 對(duì)設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)培訓(xùn)

高效節(jié)水灌溉工程優(yōu)化設(shè)計(jì)離不開專業(yè)的設(shè)計(jì)人員，但是在對(duì)當(dāng)前高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)以及建設(shè)情況進(jìn)行調(diào)查的過程中可以發(fā)現(xiàn)，部門設(shè)計(jì)人員的能力以及綜合素質(zhì)還存在嚴(yán)重的不足，主要是我國高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)我國正處于起步的階段，因此設(shè)計(jì)人員的水平和能力大多存在一定的局限性，高素質(zhì)的設(shè)計(jì)人員嚴(yán)重的不足。因此我們要提升高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃效果，需要加強(qiáng)對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)力度，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案和技術(shù)，提升自身的設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)理念，逐步培養(yǎng)出高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，為節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)與規(guī)劃提供基礎(chǔ)保障。同時(shí)在節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)中，要將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境充分的考慮到，設(shè)計(jì)人員要參與農(nóng)田的高程數(shù)據(jù)、種植情況進(jìn)行分析，在對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)有所了解的基礎(chǔ)上再去對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而保障高效節(jié)水灌溉工程的應(yīng)用效果。

5 結(jié)束語

我國經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)在不斷發(fā)展的過程中，對(duì)水資源的需求也在不斷增多。為了保障農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，提升水資源利用率，高效節(jié)水灌溉工程應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)種植中，有效的解決了以往灌溉造成的水資源浪費(fèi)問題，但是在具體進(jìn)行應(yīng)用的過程中受到技術(shù)、資金等方面的限制，導(dǎo)致高效節(jié)水灌溉工程應(yīng)用效果還存在不足，因此需要高效節(jié)水灌溉工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供助力。