農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展

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摘要:我國地大物博有著十分豐富的資源，但是不同區(qū)域資源存在顯著差異，并且人口較多，對于資源利用有著較高的要求。特別是水資源，在經(jīng)濟和社會發(fā)展速度日新月異影響下，城鎮(zhèn)居民用水、工業(yè)農(nóng)業(yè)用水需求越來越大，節(jié)水省水、高效用水已經(jīng)成為各個行業(yè)、領(lǐng)域需要重點關(guān)注的課題。農(nóng)田水利工程當中節(jié)水灌溉技術(shù)具有的價值也隨之上升，依據(jù)灌溉技術(shù)能真正發(fā)揮出水利工程具備的作用?；诖耍怨?jié)水灌溉技術(shù)為切入點，針對水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)展開研究，探索農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)高效應用策略。

關(guān)鍵詞:農(nóng)田水利工程;節(jié)水灌溉技術(shù);應用

0引言

在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化運行及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展環(huán)境下，水資源科學化使用也成為不同行業(yè)重點關(guān)注的內(nèi)容。但是部分農(nóng)田水利項目落實過程中，仍舊存在節(jié)水觀念落實難度高、水資源浪費問題較為嚴重，此類現(xiàn)象不僅會使水利工程有效性、高效性受到影響，還會使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展受到嚴重限制。因此，必須要將節(jié)水灌溉技術(shù)在水利工程當中全面引入，精準掌握符合區(qū)域需求的灌溉技術(shù)，以此保證節(jié)水灌溉的實施及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展真正實現(xiàn)。

1節(jié)水灌溉技術(shù)概述

節(jié)水灌溉主要是依托農(nóng)作物對于水資源需求情況及區(qū)域供水條件，為保證水資源得到科學利用，合理開展水源灌溉，獲取最優(yōu)異的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益而展開的一項新型灌溉技術(shù)，如滴灌、微灌及低壓管灌等。一是滴水灌溉技術(shù)，在水利工程建設(shè)任務落實中，在末級管道當中安裝滴頭，之后使用滴灌手段把主水流全面劃分成為細小的水流，以此濕潤土壤實現(xiàn)節(jié)水灌溉操作;二是微灌技術(shù)，作為一種全面的灌溉技術(shù)，雖然灌溉時間較長、灌溉量相對較小，但是可以讓水源得到科學管控，讓水資源能夠更好地輸送到農(nóng)作物當中，改善土壤性能與結(jié)構(gòu);三是低壓管灌技術(shù)，該技術(shù)主要是使用低壓管道展開農(nóng)田灌溉操作，管道內(nèi)部水壓不高可以讓施工成本降低［1］。

2農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展與應用

2.1綜合分析農(nóng)作物生長環(huán)境

農(nóng)業(yè)持續(xù)、長期發(fā)展的重點環(huán)節(jié)就是把節(jié)水灌溉技術(shù)引入到農(nóng)產(chǎn)品不同生長流程，保證灌溉技術(shù)能夠持續(xù)作用于農(nóng)田。為保證各項技術(shù)可以在農(nóng)作物生長當中得到貫徹落實，促使技術(shù)發(fā)展，需要從農(nóng)作物生長源頭開始，針對農(nóng)作物生長環(huán)節(jié)展開綜合分析，以此推廣最適應的節(jié)水灌溉技術(shù)。以山東省泰安市為例，泰安市位于魯中山區(qū)，地勢是從東北向西南方向傾斜，地形包括山地、丘陵、洼地、平原等，最大降雨量約為1498mm，最小降雨量為199mm，平均溫度為26.4℃，將相關(guān)數(shù)據(jù)當做前提，針對灌溉工程落實詳細、科學設(shè)計，可以讓節(jié)水灌溉技術(shù)全面、高效在水利工程內(nèi)實施。例如，泰安市將氣候環(huán)境當做基礎(chǔ)，針對四周環(huán)境及生態(tài)展開探查，大力推行噴灌、低壓管灌、微灌等各項節(jié)水灌溉技術(shù)，讓農(nóng)業(yè)獲取優(yōu)異經(jīng)濟收益，其中在2021年冬季到2022年春季設(shè)定的節(jié)水灌溉目標已經(jīng)基本完成，包括恢復與改善灌溉面積1．3萬hm2，新增有效灌溉面積0．67萬hm2，發(fā)展節(jié)水灌溉為2萬hm2，極大優(yōu)化農(nóng)業(yè)水資源的應用以及農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。并且泰安市后續(xù)在不影響經(jīng)濟全面發(fā)展前提和基礎(chǔ)上，仍舊繼續(xù)在推廣與區(qū)域相符合的灌溉技術(shù)［2］。

2.2噴灌技術(shù)的應用

在合理使用噴灌技術(shù)的過程中，需要使水具備一定的壓力(即相關(guān)水資源通過自然落差或者水泵設(shè)施進行加壓形成壓力)，在壓力管道助推下把噴灌系統(tǒng)內(nèi)部水源運輸?shù)叫枰喔鹊霓r(nóng)田區(qū)域，利用噴頭在空中噴射水資源，或者利用小水滴的模式讓水資源可以全面融入到土壤內(nèi)，讓農(nóng)作物在生長中獲取所需的水源。與傳統(tǒng)的水源灌溉模式相對比，泰安市在針對大田作物展開撫育中合理的引入現(xiàn)代化的噴灌技術(shù)，能節(jié)約水資源量30%～40%。并且在噴灌基礎(chǔ)上將灌溉形式改成自動化、半機械化的模式還能使區(qū)域勞動力需求得到緩解［3］。在山區(qū)灌溉過程中，針對農(nóng)作物栽植區(qū)域充分引入針對性的噴灌設(shè)備，也可增強農(nóng)作物生長效果。例如，在栽培小麥作物時合理利用與栽培要求相符合的大田指針式噴灌機針對區(qū)域麥田展開灌溉作業(yè)，一次可覆蓋約80hm2小麥田;而在玉米養(yǎng)殖與培育區(qū)域，則可使用現(xiàn)代化的大田卷盤式澆水噴灌設(shè)施，該種噴灌方式噴灌效果增強約十幾倍，出水量較低，噴灌為2.51m3·h－1，該類噴灌車能夠讓水資源使用效率超過90%，節(jié)約40%左右水資源。

2.3滴灌技術(shù)的應用

滴灌技術(shù)在實際應用過程中與噴灌技術(shù)相似，也需要壓力水來為供水提供動力，通過對水源適當增壓后結(jié)合用水管網(wǎng)、管道展開分配與運輸工作，為農(nóng)作物帶來足量的水源。一般情況下，滴灌系統(tǒng)設(shè)計主要分為首部樞紐、管網(wǎng)、滴灌設(shè)施三個部分［4］。首部樞紐包含設(shè)施有水泵、過濾設(shè)施、施肥裝置、控制與測量裝置等，這些裝置與設(shè)施通過組裝共同擔任著水源提取、加入肥料與壓力、過濾水源，并將水源及時、足量送入系統(tǒng)輸水管路傳輸。管路包含設(shè)施有壓力表、干管與支管、調(diào)節(jié)水流量的設(shè)施等設(shè)備，其主要作用是使加壓后的水源均勻分配、傳遞給滴灌設(shè)施。滴灌帶主要就是把管路所輸送的水源使用點滴方式滴入到特定位置。合理應用滴灌技術(shù)，可以極大地降低灌溉過程中水資源浪費量，避免水資源被大量蒸發(fā)，有效降低地表徑流問題、土壤內(nèi)部水源深層滲漏等出現(xiàn)率。

2.4低壓管道灌溉技術(shù)的應用

低壓管道灌溉方式可以在最低壓力幫助和支持下為農(nóng)田區(qū)域傳送、提供定量水源，保證水源利用效果提升。在實際應用低壓管道灌溉技術(shù)時，需要構(gòu)建與灌溉需求相關(guān)的低壓環(huán)境與管道布局，盡量將管道埋入地層內(nèi)部，以避免低壓管道在運輸水源中發(fā)生水源大量蒸發(fā)、流失的情況。2.5渠道防滲技術(shù)的應用要想實現(xiàn)節(jié)水效果，有必要從減少傳輸過程消耗量、減少水源使用量等幾個層面入手。渠道防滲技術(shù)作為最大化減少水源傳輸過程消耗量的有效、科學措施，利用渠道防滲技術(shù)能夠讓輸水效果得到全面提升。我國最常用輸水方式就是利用渠道把水資源引入、輸送到農(nóng)田灌溉區(qū)域，在輸送過程中水源會深入到渠道底部、邊坡土壤空隙內(nèi)部，水量損失占整體水資源輸送量的50%～60%，最高甚至達到70%［5］。因此，推廣應用渠道防滲技術(shù)有著十分重要價值。在渠道防滲操作和處理過程中，最關(guān)鍵目的就是避免渠道內(nèi)水源發(fā)生下滲現(xiàn)象，讓水源能夠足量、足額輸送到需要灌溉的農(nóng)田區(qū)域，一般渠道防滲操作需要重點關(guān)注以下幾點內(nèi)容:1)將水利計算作為設(shè)定渠道斷面的重要依據(jù)，如果渠道水流量超過1m3·s－1，可采取弧形底梯形、坡形斷面;如果水流量達不到1m3·s－1，則可利用U形斷面操作。2)大型灌溉區(qū)域渠道防滲效率應保持在40%左右;中型灌溉區(qū)域渠道防滲率應保持在50%左右;小型管道區(qū)域防滲效率應保持在70%以上;井灌區(qū)域需要全面針對固定渠道落實防滲操作。3)在渠道防滲處理中，可以適當引入混凝土板，并積極在最底層位置及渠道下部位置鋪設(shè)復合土工膜、輔料薄膜，把斷面合理設(shè)置為梯形狀態(tài)，以此避免渠道在為農(nóng)田運輸水源中出現(xiàn)水源滲透問題。一般情況下，在防滲渠道修建過程中，常見的設(shè)施為預制混凝土，其有著較強的使用壽命和性能，可以適當減少防滲渠道斷面面積，增強渠道輸水能力，將其與復合土工膜技術(shù)有效、合理融合，能夠最大程度保障農(nóng)業(yè)用水效率以及用水合理性［6］。

2.6機井灌溉技術(shù)的應用

在科學使用機井灌溉技術(shù)過程中，需要充分依據(jù)農(nóng)田面積及試驗田對于灌溉的要求選取技術(shù)。例如，新型機井灌溉方式和灌溉技術(shù)，可充分利用機井灌溉管控箱及與機井灌溉有關(guān)信息技術(shù)和信息化軟件展開科學化灌溉。2.7膜上灌溉技術(shù)的應用膜上灌溉技術(shù)主要是利用地膜覆蓋農(nóng)作物栽培區(qū)域的新型技術(shù)。實際應用中，利用膜上流水的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的地膜附近灌水方式，沿著苗木設(shè)計滲水孔，讓水資源可以滲下或者沿孔流下，優(yōu)化農(nóng)作物用水量，進而達到節(jié)約用水、降低水源消耗目的。當灌溉區(qū)域農(nóng)作物使用地膜覆蓋展開栽培，栽培作物為玉米、棉花、豆類、棉花和小麥(套種)及花生等，可用膜上灌溉技術(shù)。相比于傳統(tǒng)地膜栽培水源灌溉模式，膜上水源灌溉技術(shù)有著更加優(yōu)異節(jié)水效果，與溝灌節(jié)水相對比，膜上灌溉可以節(jié)約25%～30%水源，水資源實際使用效率可提升到80%左右［7］。如果在水資源緊缺的區(qū)域合理應用膜上灌溉技術(shù)，則可讓節(jié)水效率提高到40%～50%，將管道輸水灌溉技術(shù)與之相融合，可以讓水資源整體使用效率達到90%左右。

3對策及展望

3.1高效應用對策

首先，制定與節(jié)水灌溉有關(guān)的使用方案，有關(guān)部門需要針對農(nóng)田節(jié)水灌溉區(qū)域展開科學規(guī)劃、持續(xù)調(diào)查，綜合評估區(qū)域地勢環(huán)境、農(nóng)田布局情況、土壤環(huán)境及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在該基礎(chǔ)上設(shè)計綜合灌溉平面圖，并交由相關(guān)設(shè)計部門展開針對性、科學化設(shè)計。通過對節(jié)水灌溉技術(shù)和操作展開優(yōu)化、選取最佳的灌溉技術(shù)，合理使用區(qū)域河網(wǎng)，使水資源實際利用效率持續(xù)增強。其次，構(gòu)建完善節(jié)水灌溉網(wǎng)絡體系。把物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與區(qū)域農(nóng)田工程相結(jié)合，通過相關(guān)軟件、供電體系、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遠程鏈接等建設(shè)灌溉體系，整合區(qū)域內(nèi)農(nóng)田水利工程相關(guān)設(shè)施，在落實節(jié)水功能基礎(chǔ)上增強節(jié)水效果。同時，針對網(wǎng)絡系統(tǒng)展開細化設(shè)計，通過建立監(jiān)測區(qū)、采集區(qū)等各類手段掌握區(qū)域農(nóng)作物生長狀態(tài)，并結(jié)合監(jiān)控數(shù)據(jù)和系統(tǒng)及時把控土壤情況，遠程管理區(qū)域節(jié)水灌溉體系。最后，引入新型設(shè)備和技術(shù)，從噴頭入手，依據(jù)地形情況、地貌風向明確噴頭形狀。目前，新型圓形噴灌機等設(shè)備并不需要考量地形，可以直接展開噴灌，噴灌效果十分優(yōu)異。

3.2未來發(fā)展展望

農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉措施在今后發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在三個部分。1)向智能化層面發(fā)展，從當前情況進行分析可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)灌溉技術(shù)仍舊存在限制性及落后問題，很難滿足現(xiàn)代化節(jié)水灌溉要求，未來仍舊需要將智能技術(shù)全面引入到灌溉技術(shù)當中。通過建設(shè)智能體系，全面掌握農(nóng)作物生長和發(fā)展情況，依據(jù)大數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計、整合農(nóng)作物生長過程中影響因素，如土質(zhì)、濕度、溫度、水分等，把數(shù)據(jù)存儲于智能系統(tǒng)當中，以此合理選擇灌溉技術(shù)、澆灌水量。2)向網(wǎng)絡化方向轉(zhuǎn)變，積極使用計算機技術(shù)來優(yōu)化升級節(jié)水管控系統(tǒng)及相關(guān)軟件，以此增強節(jié)水設(shè)備管控能力。3)向自動化方向轉(zhuǎn)變，在水源灌溉管控體系中安裝性能優(yōu)異中央控制器，將監(jiān)測數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中自動上傳，自動控制水源灌溉時間、頻率，確保節(jié)水灌溉技術(shù)實效性及合理性。

4結(jié)語

綜上所述，為保證農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的全方位運用，使水源較為匱乏的情況得到緩解，各個區(qū)域需要不斷強化節(jié)水灌溉技術(shù)使用和普及強度，精準掌握各類技術(shù)實際應用策略和應用優(yōu)勢。通過一系列措施確保農(nóng)田水利工程得到持續(xù)優(yōu)化，進一步增強農(nóng)作物灌溉質(zhì)量與效果，最終達到推動農(nóng)業(yè)發(fā)展的目標。

作者:王建新 單位:泰安市岱岳區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局