农田水利灌溉工程的节水策略探析

张 泳

（通渭县水务局，甘肃通渭 743300）

农田水利是农业灌溉的命脉，可以促进农业稳定发展。《农田水利条例》明确规定，应该坚持科学规划，打造节水高效、建管并重、统筹协调的管理方案，提高灌溉用水效率，鼓励推广节水灌溉技术，以此缓解农业用水供需矛盾问题。基于此，文章针对农田水利灌溉工程展开探讨，并提出农田水利灌溉工程的节水措施。

1 农田水利节水灌溉工程的基本内容

节水灌溉工程是农田种植必不可少的环节之一，可以避免水资源浪费，确保农田水分补给充足。该项工程的重点内容就是通过各项节水措施的应用，减少旱涝问题发生，并且在水资源输送和利用过程中降低成本和费用，提高水资源利用率，最终实现增产增收，提高农业生产经济效益[1]。通过相关技术推广和创新，安装多个节水设备，打造节水通道，以此提升灌溉质量，形成科学的灌溉体系，最终使得节水设备充分发挥效用，保障我国农田水利事业的可持续发展。

2 农田水利节水灌溉方法

农田水利节水灌溉方法主要体现在2 个方面，分别为水资源输送过程中的节水方法和灌溉过程中的节水方法。

2.1 水资源输送过程中的节水方法

2.1.1 明渠衬砌输水灌溉技术

明渠衬砌输水灌溉技术是指为了提高水资源利用率，降低水资源输送过程中的蒸发量，施工技术人员利用预制混凝土板防渗技术、黏土压实防渗技术、复合土工材料防渗技术、浆砌石防渗技术、现浇混凝土防渗技术相结合，通过明渠衬砌方式，减少输水过程中水量损失，以提高水资源利用率，减少运行成本。这种方法可以调整农业种植结构，测算提水泵站经济扬程，优化农业基础设施，有利于缓解日益紧张的水资源供需矛盾问题。但是也应注意到，该种方案不适用于丘陵山地地区，且其水资源节约效率低，与地面节约灌水技术相比，生产力水平不高，灌溉水利用系数亟需提升。因此，当前农田水利节水灌溉工程更加倾向于使用低压管道技术，以此实现灌区节水改造。

2.1.2 低压管道输水灌溉技术

低压管道输水灌溉也被称为管道输水灌溉，以管道代替传统明渠输水体系，在田间灌溉过程中，利用较低的压力把水输送到田间地沟，为农作物补充水资源。该种技术方法主要应用于输配水系层次较少的小型灌区，管道系统压力一般不超过0.2 MPa，主要由田间灌水设施、排气阀、出水口、机井、输水管道等组成。经过实验表明，该节水工程与明渠灌溉工程相比，节约率约为30%，有效减少了水分蒸发和渗漏问题，且输水快，省时省力，节约灌水劳动力，减少土渠占地面积[2]。尤其对于我国土地资源紧缺这一现状，低压管道输水灌溉技术可以发挥出更大的经济效益和社会效益，以此促进农作物增产增收效果。

2.2 灌溉过程中的节水方法

2.2.1 喷灌法

喷灌法是指借助管道系统和水泵，将具有一定压力的水喷到空中，形成喷雾，以此补充植株水分，喷灌设备主要由喷头、配水管、输水管、抽水机、进水管等组成。与传统大水漫灌方法相比，该方法可以有效节省水量，并且在使用过程中不受地形限制，不破坏土壤结构，避免造成地表径流和深层渗漏，在一定程度上可以节约灌水成本，实现农田水利的自动化和机械化，节省劳动力。

2.2.2 微灌法

微灌法是指在灌溉末级管道上安装灌水器，在管道系统的循环作用下，根据农作物需水规律直接对作物根部进行灌水，水流量小，并且灌溉准确、均匀。与大水漫灌和地面灌溉相比，微灌法可以有效减少地表蒸发，将水直接施加到作物根区，灌溉更加高效，有助于节约水资源。同时该种方法可以与施肥法相结合，设定水分灌溉周期，定期清洗过滤器，以此实现微灌目的，促进作物生长。

2.2.3 滴灌法

滴灌法与微灌法相似，都是利用塑料管道对植株根部进行局部灌溉，但不同的是，与微灌法相比，滴灌技术灌溉量更加精准，水利用率更高效，可以高达95%，同时该种方法适用于干旱和半干旱缺水地区。利用低压管道系统，根据作物需水要求在毛管上安装灌水器，均匀而缓慢地向作物根部滴入水资源。灌水器每小时流量为2～12 L，灌水周期短；为了减少无效蒸发，滴灌技术可以实现自动化管理，通过微量灌溉降低外围水分损失问题，水肥渗漏较少；该种方法与喷灌技术相比，可以节约40%～70%的水资源。但是也应该注意到，滴灌系统造价较高，因此多在花卉和茶叶种植工程项目中推广，一般粮食作物应用率较低[3]。

3 农田水利节水灌溉工程的施工方案和应用策略

本文以宿迁市管道输水灌溉节水工程为例，介绍农田水利节水灌溉的施工方案和应用策略。该地区平原区海拔约为120 m，丘陵区海拔为260～350 m（丘陵区占整片农田面积的20%左右），地表起伏明显，地势西高东低，最高点和最低点相差约为40 m。受到不同地形地貌的影响，当地农业灌溉模式一般采用组合方法：对于阶梯状地面，利用自流输水管道灌溉技术，结合管道输水，实现局部灌溉，补充作物水分所需；对于平原地区，利用明渠防渗施工技术，提高供水率，降低水分流失率，以此实现节水灌溉目的，优化布置模式，使得水源工程满足田间用水管理要求。具体施工方案和应用方法如下。

3.1 明渠防渗施工技术的应用

3.1.1 渠道土方开挖

一般来讲，在节水灌溉工程的应用中，应该对渠道进行预浸水，渠道多为新筑填方渠道，要想达到密实度，必须进行夯实，用经纬仪确定渠道中心控制线，侧角时两次误差小于30°，每50 m 设置一个中心桩，高程闭合精度应该满足前期设计要求，根据高程控制点和中心线，做好土方回填，控制土壤含水率，之后人工修整坡面。

3.1.2 敷设复合土工膜

施工技术人员首先应进行焊接工艺试验，为使得土工膜浪费最小化，敷设过程中膜与膜之间不能有褶皱，重合10 cm 左右进行焊接，按照相应尺寸铺好，垂直于水流方向铺设；铺好之后进行固定，利用重物压紧。优化焊接工艺参数，利用热气焊接机，温度控制在350 ℃以下，先用封口机将下层土工布缝合，焊机行走速度不能超过1 m·s-1，否则将导致焊缝不合格或土工膜被烫伤等问题，监理人员和现场管理者对焊缝进行检测合格之后，进入到衬砌混凝土施工环节。

3.1.3 混凝土施工与浇筑

做好现场施工布置，选择明渠所用的原材料，一般为了满足明渠抗冻要求，其原材料选择普通硅酸盐水泥即可，中砂选择颗粒洁净的天然河砂，级配良好，质地坚硬，内部不含有害杂质和团块，耐久性好，细度膜数在2.2～3.0，含水量小于4%，配合之后含水量小于3%。对于碎石应该选择级配良好，质地坚硬的材料，碎石粒径小于2 cm，超径含量控制在15%以下；在选择外加剂时，为了满足相应明渠抗渗要求，按照水泥重量的0.6%进行配制，之后拌和混凝土，水灰比不得超过0.55；遵循设计图纸要求，将定型槽钢制成框格加以固定，确保板缝紧密，线条顺直。模板制作过程中标高一致[4]。在混凝土浇筑之前按照相应设计要求，增强安装好分缝材料，砼浇筑应先坡后底，最后浇筑压沿，同一块砼板浇筑不宜间歇时间过长，最大间歇时间在90 s 左右，养护天数不得少于14 d，以此降低水资源渗漏，提高水利灌溉效率，达到节水目的。

3.2 低压管道灌溉技术的施工与应用

低压管道灌溉技术主要应用在井灌区，根据灌溉出水距离和用水量，做好管道规划设计，选择路线较短、输水畅通的管网布设方法，一般来讲，管线选材共有两种，分别为地下硬塑管道、地下软塑管道。对于硬塑管道，管护更加容易，施工设计人员根据水泵流量，尽量走高线，根据地块形状和井位，有利于水资源更好地输入地畦，少拐弯，缩短土垄沟长度，避免水头损失过多，尽量对称布置输水管道。管道深入田间双向配水，各个分管的位置、长度、口径尽量一致，其中管口径尽量小于133 mm，每小时出水量30 m3以下的，管间距在80～100 m，管径多维持在110～133 mm。出水量越多的管材，其管径越高，比如：每小时出水量在30～45 m3，管径保持在120～125 mm 即可；每小时出水量在45～60 m3，其管径在150 mm 左右。地下硬塑管道施工工序如下。1）开沟，沟宽约为0.8 m，确保沟直底平，按照规划放线开挖，深度要超过冻土层；2）进行接管，将下节管的一端加热软化后取出，将上节管插接，插接深度在10 cm 左右；3）安装排水阀，用螺栓塞堵闭，排水阀安装之后要与土隔绝，之后将水泵出水口和地下管道相连接；4）做好试水回填，开泵输水持续一段时间后，检查末端放水口是否存在漏水现象，最后填土填沟。

在地下软塑管道施工建设中，应首先确定管道布置形式和长度[5]。根据机井和地块形状，对管道进行合理规划设计，尽量沿高处布管，尽可能走直线，以此缩短主管道和垄沟之间的长度。一般来讲，管道首端压力在0.3 kg·cm-2，管中流速在每秒1.0 m 左右；根据机井出水量确定管径，如果单井出水量在每小时20 m3，输水距离约为150 m 时，管径约为120 mm；如果输水距离大于500 m，其软管管径最好维持在240 mm 左右，输水段每节灌程约为50 m。在具体施工建设中，沟槽开挖深度约为80 cm，挖出的土砂去掉草根和石块，按照2 ∶8 的比例加入细土，混合搅拌，成为灰土，便于后续回填；管道敷设过程中将连接好的管道放入沟内，均匀铺设5 cm 左右的灰土，管内水头保持2～3 m，管道内注水，以此检查是否有漏水现象，最后进行回填。

3.3 做好灌溉节水自动监测

要想充分发挥农业水利节水灌溉工程实效性，相关部门应该利用动态监测技术，在引入先进节水灌溉设备的同时，打造自动灌溉监测平台，将田间节水、渠系节水和灌水定额相结合。根据作物需水规律，确定放水量和供水量，对渠系引水进行科学配置，使灌区灌溉监测实现自动化，以此便于后续提出合理的用水方案；利用水情信息系统，实时采集移动站点的含沙量、水位等数据，并且根据气象变化，为水利调度提供决策依据。通过水情传感器，将雨水信息发送到县级监测预警平台[6]。同时相关国土部门、气象部门同步信息资源，以此保证雨季来临之前不灌溉，而在干旱时节根据作物需水量进行定时、定量、定期灌溉，建立水情信息数据库，做好抗旱管理。该种技术与传统灌区灌溉方法相比，具有信息化、实时化、数字化特征。利用现代化技术，总结出科学有效的灌溉配水方法，避免水资源浪费，减小灌溉水源的蒸发；避免大规模的人力劳动，减轻工作量，真正实现智慧农业和现代农业目标。由此可见，该种节水增产平台建设，更符合现代农业生产要求，有效地改变了生产方式，更能实现节水目的。

4 结语

相关部门应该利用明渠防渗施工技术、低压管道灌溉技术，在不破坏土壤结构的前提下，避免造成地表径流和深层渗漏，以此提高供水效率，降低水分流失率，以此实现节水灌溉目的。因此，在施工管理过程中，应根据灌区农作物需水特点、气候条件、地理位置、水资源情况，合理选择合适的节水方案，利用现代化技术，总结出科学有效的灌溉配水方法，以此发挥农业水利节水灌溉工程实效性。