节水灌溉技术在农田水利工程中的应用

◎ 皇甫润金 山西省忻州市水利勘测设计院

据官方数据显示，我国拥有的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源总量的百分之六。但我国人口众多，人均水资源量仅有2300立方米，是世界人均水资源量的四分之一，排在世界排名的倒数，是世界人均水资源最贫乏的国家之一。因此，如何节约水资源、保护水资源，就成了我国现下急需解决的问题。而我国水资源使用量的70%都消耗自农田生产，所以，如何在保证满足我国农田生产用水的前提下使农田水利工程中的用水量达到最小，使农田水利工程中水资源利用率得到提高是意见亟待解决的问题。

1.节水灌溉技术方式

（1）渠道防渗技术。我们可将渠道防渗技术大致分为两类。其一是利用化学法和物理机械法去改变原渠床的土壤渗透性能，以达到渠床的不透水性；其二是利用塑料薄膜、沥青、混凝土、水泥土等不同的材料对渠道进行修砌。渠道防渗技术有四个特点。首先，采用渠道防渗技术可以有效减少渠道输水的渗透损失；其次，渠道防渗技术可以降低地下水水位，有效防止了土壤的次生盐碱化；再次，采用渠道防渗技术可以加快输水速度，提高渠道的疏水能力；当然，渠道防渗技术也可使工程费用及后续维修管理费用降到最低。

（2）喷灌技术。将由自然落差形成或通过水泵加压形成的有压水利用压力管道送到田间，再由压力喷头使有压水喷射到空中，形成小水滴状的灌溉用水的方式被称作为喷灌技术。节约用水量和通过机械化方式灌水，减少了人工费用是采用喷灌技术的特点。

（3）微喷灌技术。利用低压管道和管道尾部的特制灌水器将作物生长所需的水和养分以适中的流量准确地、直接地输送到作物根部的附近区域（土壤表层或土壤内层中），使作物能够得到有效的灌溉的方式被称作为微喷灌技术。这种技术的特点是它的灌水流量较小，用水压力小，且灌溉精准度高，可以直接把水输送到作物根部，防止了不必要的水资源浪费的情况出现。

（4）滴灌技术。滴灌技术是通过滴灌带、管网、滴头等工具，以水滴的形式慢慢将过滤后的压力水渗透到作物根部的附近区域，进而达到灌溉目的的灌溉技术。这种技术省时省力还省水，并且还可以提高作物产量，但此种方式成本过高，因此普及率降低。

2.节水灌溉技术在农田水利应用中存在的问题

（1）灌溉区域调度不合理。现阶段，我国大部分节水灌溉用水都是由水库供应的，哪片区域需要灌溉用水都会进行由水库到灌溉区的运输。在此过程中，很容易造成水资源的浪费。并且，我国的水资源调度过程繁琐，无法及时解决灌溉区缺水的问题，这也严重的影响了节水灌溉技术的运用。因此，只有对灌溉区域与水库之间进行科学合理的调度，才能使节水灌溉技术能有有效地发挥出它的作用。

（2）灌溉量和灌溉时间不合理。传统模式下的节水灌溉技术只是简单地将灌溉及时运用于农业生产中去，并没有对节水灌溉技术进行具体的、细致的研究。我国现阶段大多是采用喷灌技术，在新疆等地是采用的渠道防渗技术。但在具体实施的过程中，并没有对被灌溉的农作物所需灌溉时间及灌溉量去做一个科学的、合理的规划，都是简单地进行定时定量的灌溉。这样就会造成作物在需水要求较低但灌溉量不变，或作物吸收水分效率较低但灌溉量也不变时产生的水资源浪费的情况出现。

（3）灌溉方式选择不当。现阶段，除个别特殊区域外，我国大部分农田水利工程中都是采用的喷灌技术。一种技术的采用并不是简简单单的直接采用，而应该是因地制宜，根据不同情况采用不同的节水灌溉技术。有些灌溉区根本没有考虑自身的实际情况，就大规模的采用喷灌技术，而不合理的灌溉技术的运用，只会降低我国的农业水资源的利用率。

（4）节水灌溉规划性差。对于农田水利需求而言，传统节水灌溉模式缺乏及时性和准确性。传统节水灌溉模式的管理形式大都是人工管理，而农田范围广阔，人工管理往往因为精力有限以及自我疏忽等等原因，使得其很难即时掌握所有土地的灌溉情况，人力投资大且节水灌溉效果不佳，对于人力和经济的浪费都大。因此，系统规划节水灌溉管理刻不容缓，以紧跟节约型社会发展的脚步。

3.如何能够更好地实施节水灌溉技术

（1）进行灌区调度时运用线性二次高斯模型。节水的关键是提高水资源的利用率，这需要精准调控灌区水资源，定点灌溉。而线性二次高斯模型可以有效的实现水资源的精准调控，以实现最大的经济效益和环保效益。其基本步骤有：首先，需要更具掌握的灌区水土情况将灌区细分为若干较小的区域，每一块小区域为一个调度库，降低调控的难度；然后需要优化模型，进行更精准的调度控制，实现水资源合理有效利用。

（2）优化农业灌溉中的灌溉量和灌溉时间。节水灌溉的关键点不仅仅在范围广度上，还在区域灌溉量和区域灌溉时间上。根据此，需要先了解农作物的四个生长期，即苗期、拔节期、孕育期和成熟期，将每一个时期的蒸发蒸腾量都可以看作是不同大小的一个定值。灌溉过程中，水资源的损失一般只考虑两个方面：一是灌溉过程中的渗漏和水蒸发；另一个是灌溉过程中下渗的土壤水。将这两个方面的水损失计算出来，然后在根据不同方面的具体损失程度进行不同法控制，进行建模，确定不同生长期下最优灌水周期和最优灌水量，降低水损失，实现水资源的最大利用。

（3）引进新型理论，选择灌溉方式。上文提到了不管怎样的节水措施都离不开建立最优的利用模型。为此，也应该积极引进最新的理论，不断更新理论，找出更好的理论指导方向，进而选择出最优的灌溉方式。其具体操作首先应该总结前人的节水经验、前人运用的灌溉模式和模型，建立数学集；其次是根据数学集来规划最合适的农田水利工程；之后再检验不同节水方案的可行程度；最后比较各个节水方案，选择最优方案进行操作和实施。

（4）对农田节水灌溉进行统筹规划。节水灌溉的目标不是一小块区域的节水，而是要实现大片土地水资源的最优利用，这就需要对农田节水灌溉进行统筹规划，首先就是减少人力操控带来的不精确性。为此可以引入网络监管调控系统，通过监控对灌区进行全方位的管理和控制；其次对本有的自然资源的利用也应该加入管理之中，能用自然资源的地方就可以减少人工资源的投入，从而减少经济负担。例如对用太阳能和风能发电的利用等；最后，任何统筹规划都离不开上级政府的支持，政府应该制定清晰严明的工作任务和标准，各部门分工合作，以保证持续发展农田节水灌溉。

（5）低压管灌措施。节水灌溉的发展离不开技术的更新进步，低压管灌的方式能使水资源的利用率达到50%以上，效果显著。低压管灌首先是对水资源的节约有非常好的效果。采用低压管道运输可以阻隔水资源，避免输水过程中的渗漏和蒸发。其次，低压管灌技术耗费的电力资源相对来说更少。这依赖于水资源运输途中的损失小了，则相同范围大小下需要从水库中抽取的水资源就更少了，进而减少用电。再者，低压管灌的方式还能实现对土地资源的节约利用。因其占地少，节省土地，更具经济效益。还有，低压管灌技术输水速度快。因为是低压运输，能在短时间内迅速输送水资源到所需地，减少输水周期，有利于土地水资源紧缺时期，减少经济损失，增加土地生产效益。

4.结束语

我国作为有大片平原农田的国家，节水灌溉技术的优化和发展极大地节约了水资源，缓解了水资源的紧缺，减少了经济投入，增加了农田产出效益，对我国的农业和经济发展做出了重要贡献。因此，在未来的农业可持续发展中，节水灌溉技术作为重要的一环，应该给予足够的重视，通过对水资源的最优化利用，促进我国农业的发展。