节水灌溉与控制排水在农业水利工程中的应用研究——以临潼区为例

朱姗姗

（西安市临潼区相桥街道办事处，710000，陕西西安）

农业水利工程是为了提高农业产量而设计建设的，可以有效抵御旱涝不均对于农业生产的影响，实现区域水资源的合理配置。随着我国资源节约与环境保护两型社会建设目标的确立，农业水利工程建设开始向节能方向发展，具体表现为应用节水效果更好的灌溉技术与集水能力更强的排水技术。但受限于区域经济发展的不平衡，现阶段亟须总结优秀案例经验为农田水利工程建设中应用节水灌溉与排水技术提供理论支撑与实践依据。现以地处关中平原地区的西安市临潼区为例，分析和介绍应用节水灌溉与排水技术的情况。

1 临潼区农田排水概况

西安市临潼区位于关中平原的中部区域，整体地形朝向北部倾斜，气候属于温暖的大陆性季风气候，全年四季平分且四季特质分明，具有较高的水热优势及光照条件，在肥沃的黄土地上临潼区的农民辛勤耕耘。目前该区域农业主要以粮食作物与经济作物的生产为主，历史上较具代表性的农作物还包括玉米与小麦。

现代农田排水方式主要包括明沟排水、竖井排水、暗管排水，还有较为先进创新的生物排水。多年的农业发展历史使得临潼区具有较为完善的农田水利基础设施网络。因为在实际农田生产过程中使用明沟进行排水是最为经济的选择，所以明沟排水成为了临潼区区域范围内的大多数农业散户的选择。现阶段临潼区境内存在着大量的农户根据农作物灌溉特性所开挖的类型多样的排水沟渠，在灌溉完成后或降雨量较大的季节，多余的灌溉水与雨水将随着沟渠分支流向沟渠干道，再进入河流等容泄区域。但考虑到临潼区汛期水位上涨与北部地势低洼，该区域在汛期使用明沟排水将极有可能造成排水不净的困扰，此时受限于通道阻塞或者是容泄能力不足的问题，大量雨水只能通过农户使用手动开沟与水泵抽水的方式进行排除，加之部分农田所处地势较低的原因，长期的水分积聚将会给农田带来涝灾，严重的甚至会造成农田的病灾与绝收。总体上来讲，临潼区水利工程建设具有典型的经济导向型性质，技术含量和造价较高的暗管排水、竖井排水及生物排水设施受限于成本与技术，在农业散户中尚未得到大面积的推广应用。

2 农村农田节水灌溉技术

2.1 渠道防渗技术

现在的大部分农田灌溉仍然采用各种地面灌溉形式，依赖于区域渠道供水，受限于经济成本，区域内大部分灌溉水渠都是依靠地势高低规律建设的。但也正是由于这类地势的特性，灌溉水传输过程中在地势低洼处存在下渗的损耗风险。为应对这种非人为水损耗，设计人员将渠道防渗技术的设计应用重点放置在防渗建材的选择方面，相较于传统单一的刚性断面混凝土建材而言，设计人员现阶段更加偏爱循环利用率较高的梯形弧面复合材料。

2.2 低压管道输水灌溉技术

低压管道输水灌溉系统是利用灌区地形高差形成的自然压力或低耗能机泵提供的压力，采用管道进行输水、配水的，将水源地的水引入到农田，达到灌溉农作物的目的[1]。低压管道输水灌溉技术对管材的要求比较高，低压输水管道需承受的水压比普通水管更大，并要求在压力下不易变形，坚固性能要好。在实际的农业水利工程建设过程中，技术人员研发出了一系列使用寿命长、坚固性能好且材质更轻便的新型管材，并已经依靠现今的水利系统工程理论在部分试验区域进行了实际应用，通过灌溉技术优化达到节水节地的效果。节水灌溉的目的是充分有效地利用灌溉水和自然降水，而采取低压管道输水灌溉技术能够有效达到这一目的，尤其是在我国水资源日益短缺的现在，研究和发展低压管道输水灌溉技术具有非常重要的现实意义[2]。

2.3 喷灌与微灌、滴灌技术

因为全世界淡水资源都比较缺乏，所以各国都十分重视对喷灌、微灌和滴灌等节水灌溉技术的研究和推广。我国于1950 年代初开始建设一些喷灌实验工程，发展喷灌技术。从1970 年代开始，我国进行了一些较大规模的喷灌技术研究、开发与生产应用，喷灌技术也得到了较快的发展。喷灌比大水漫灌节水30%左右。近年来，我国不断提高喷灌工程的机械化和自动化水平，实施喷灌技术的农田面积也逐年持续增长，喷灌工程质量也不断提高，切实做到了节水、增产、保土、保肥。微灌及滴灌技术是近年来出现的较先进的节水灌溉技术，从地表漫灌到喷灌，再到微灌及滴灌，水的利用系数从0.3 逐步提高到了0.98。微灌及滴灌仅对农作物需水部位提供所需水分，具有节水、增产、水肥一体化等优点，并且适应所有地形和土壤。

3 关于农田排水控制技术的一些设想

3.1 明沟排水与暗管排水相结合

技术人员可对现有农田渠道进行调查统计，明确各级明沟排水渠道的具体数目与极限功能，联合水利工程设计人员对明沟、水渠、河道进行优化设计，在临潼区区域内形成排水明沟网络。而后设计人员进行实地调查并标记出排水承载能力较强且本身设施养护程度较好的区域，作为明沟与暗管的连接节点，在该节点处综合考量历史水位与地势特性，由施工人员进行施工连接，进而充分利用原有水利工程建设基础，在水利工程升级过程中控制建设成本，充分考虑当地农村农业散户生产人员的利益与能力。

3.2 明沟排水与竖井排水相结合

技术人员在获取区域农田明沟排水渠道的基本情况后，可参照现有农田水利基础设施建设状况，结合当地各种差异化生产规模的散户与专业户的灌溉排水需求，在已经形成明沟排水网络的基础上，在网络合适区域内加设竖井点位水利结构，竖井内部设置抽水机械系统。在夏季雨季区域内地形较低的地带及时进行抽水辅助排水工作，以固定化的多次使用形式降低人工排水的重复工作成本，大幅提升区域应对农田洪涝灾害的风险应对能力。

3.3 漂浮排水管

漂浮排水管是根据现阶段农业水利工程建设情况设计的一种管材构件，其具体结构设计如图1 所示。该新型管材的主体功能分为两部分：一是空心圆盘进行定位，二是漏斗水管进行排水。其中在排水套管构件连接处还设计了一些防止内外管材脱出的防脱扣，能够有效防止管材在使用过程中出现遗失现象。同时空心圆盘定位构件的形状设计使得其位置能根据实际农田水位高低而调整，水位升高则空心圆盘会随之漂浮升高，水位降低则空心圆盘会随之降低。漏斗排水构件的设计可使其较为快捷地将集水区域内的水由进水口处引入，而后进行排放传输，有效避免了构件处排水能力与集水能力的不平衡。漏斗水管还起到了过滤杂质的作用，而外套管在该排水组件中起到了加固保护和过渡作用。该处管材直接与区域农田排水网络中的暗管相连，可以将进水孔收集的水分经由排水系统暗管排入下一级农村农田排水网络系统，有效提升水利工程对农田多余水分的排水处理能力，避免生产区域内的内涝风险。

图1 漂浮排水管设计图

3.4 弯道水管

弯道水管是仿照河道形态而设计出的一类新型水管形式，主要放置地点应选择在河道或农田灌溉排水渠道的弯曲地带或排水杂质较多的区域，可以对水流受到离心力影响对凹型河岸或排水渠道的侵蚀及向凸型河岸或排水渠道的堆积起到很好的防护作用。在实际设计过程中设计人员可根据具体河道或排水渠道的水流状态在弯曲水管凸面安装可操控开关的元件，在管道使用达到一定的使用周期或者面临大规模降雨或涝灾后，管道养护人员可以通过控制元件开合对管道内部淤泥等杂质进行清理。弯道水管尤其适用于地势较低的区域，该区域内灌溉水源排水水流经过多个排水水系，内部含有大量的泥沙与固体垃圾，在实际使用过程中设计人员可将此类弯道水管的规模进行扩大，重点安装在污水管转换过渡网区，可降低管道阻塞的可能性，大幅提升灌溉排水网络的排水能力，一定程度上延长区域农业水利设施的有效使用寿命。

4 结语

农业是临潼区的重要产业，多年建设和发展为该区域留下了大量传统的水利工程基础。研究节水灌溉与控制排水技术在农业水利工程中的应用，响应了国家提出的可持续发展理念，对于临潼区乃至其他地区的农业现代化生产转型具有一定意义。现阶段应用于农村农田的节水灌溉技术有渠道防渗技术、低压管道输水灌溉技术、喷灌与微灌、滴灌技术等，而应用于农村农田的排水控制技术则主要包括明沟排水、暗管排水、竖井排水和生物排水等。