农田水利工程节水灌溉技术探讨

陈伯成 陈峰

摘要 简要介绍了节水灌溉技术，分析了农田水利工程中应用节水灌溉技术常见的问题，如工程规划设计不合理、种植结构不合理、技术应用和地方实际情况脱节、管理制度不完善等，并围绕渠道防渗与低压管道输水、喷灌、滴灌、农业种植结构调整、高效节水灌溉工程设计标准、节水灌溉制度、节水灌溉效益评价等方面，提出了提高农田水利工程节水灌溉效益的策略。

关键词 农田水利工程；节水灌溉技术；设计标准；效益评价

中图分类号：S274 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）02–0176-03

农田水利工程简单来说就是为农业生产而服务的水利工程，其作用在于通过拦蓄、调控、分配与使用农业水资源的方式，对农田水分状况和地区水利条件加以调节与改善，进而为农业生产提供灌溉用水，同时增强地区农业抵御旱灾、洪灾等的能力，促进生态环境形成良性循环。农田水利工程的基本作用为灌溉与排水，从而实现对农业水资源的有效调控与利用。

1 节水灌溉技术的概述

现代农田水利工程的兴建与运行，能形成地表水、地下水、地表水与地下水联合等多种灌溉方式，同时能通过地明沟、暗管、鼠道、竖井等进行排水。在现代农业生产体系中，水利工程主要包含灌溉水源工程、排涝工程、防洪工程、护坡工程、中小型河道整治工程、土地整治与农牧供水工程、低产田水利土壤改良工程等，具体需要根据地方农业生产需要和气候条件、水文地理条件等进行科学设计、修建、运行与管理。

节水灌溉技术即基于农作物需水规律、供水条件对灌溉用水量进行合理调整与控制，从而实现以少量的水取得较高的经济效益。现代农业生产体系中，常见的节水灌溉技术有渠道防渗、喷灌、微喷灌、渗灌、滴灌等，运用各种方式在满足农业生产需求的同时，节水水资源，减少水资源浪费与损耗。合理运用节水灌溉技术，除了能够减少水资源的浪费之外，还能有效提高作物的产量与品质，减少病虫害，节省施肥量和电力能源，提升环境效益等，具有多方面的积极意义[1]。

2 农田水利工程中节水灌溉技术应用的常见问题

2.1 工程规划设计不合理

农田水利工程节水灌溉要想取得预期成效，必须对节水工程进行科学规划与设计。然而，目前工程设计不合理的现象并不少见，一方面，因为工程设计没有严格遵循相应的标准与规范；另一方面，工程设计与地方农业建设与发展需要契合度偏低。农田节水工程的建设需要严格按照国家标准、行业规范等进行，只要存在没有遵循相应标准与规范的情况，均会直接影响工程质量、功能等，不利于节水灌溉技术的有效应用。此外，若农田水利工程的规划、设计与建设没有充分考虑灌溉水源、灌溉水利用系数、灌溉设计保证率等因素，导致工程运行难以完全满足地方農业生产和发展需要，也会影响相应的节水灌溉效果[2]。

2.2 种植结构不合理

实际上，节水灌溉技术的应用效果受种植结构的影响较大。目前，部分地区对农业节水灌溉技术的应用并没有充分考虑气候特点、水利条件等，也没有考虑农作物的需水特征，更没有构建起合适的规模化种植模式，导致相应的节水灌溉技术应用难以取得预期成效，容易受土壤、排水、耕作等方式的影响。

2.3 节水技术应用和地方实际情况脱节

节水灌溉技术的类型较为多样，具体需要根据地方实际情况进行合理选用。然而，部分地区在应用节水灌溉技术时，往往存在直接照搬其他地区成功经验的情况，并没有充分考虑节水灌溉技术与当地实际情况的契合度，对气候条件、土壤条件、水利条件、农作物类型、农作物规模、资金投入、技术人才、农民综合素质等的考虑有所不足，影响了最终的节水效果。

2.4 管理制度不完善

节水灌溉技术在农田水利工程中的应用，除了在技术层面达到一定标准之外，还需要完善的管理制度作为支撑。但是，目前节水灌溉制度与工作制度不够完善的现象并不少见，实践中往往存在管理权责划分不明确、设计灌水定额不合理、灌水周期不科学、鼓励农民用水获得经济收益与节省水资源相矛盾、用水申报程序不科学、水费不合理、纠纷责任划分与调处机制不健全等问题，直接影响节水灌溉技术的实践应用效果[3]。

3 农田水利工程中节水灌溉技术的应用要点

3.1 科学选用节水灌溉技术

节水灌溉技术类型多样，不同技术的适用条件和优缺点均有所不同，需要在实践中综合考量多方面因素进行科学选用，以最合适的技术保障相应的节水效果。

3.1.1 渠道防渗与低压管道输水 输水是用水的前提。如果农业用水在输水方面存在严重的水资源浪费与损失问题，则难以实现节水灌溉。因此，在农田水利工程节水灌溉技术体系中，输水技术是不可忽视的部分。目前，常见的输水节水方法有渠道防渗与低压管道输水2种。在传统农业生产中，输水往往是基于土渠进行的，不论是水分在土壤中渗透还是通过大气蒸发，均会导致输水过程中大量水分消失。而应用渠道防渗技术，则能利用砌石、混凝土、膜料、沥青混凝土等对土渠进行处理，有效减少渗漏导致的水分浪费，提高渠系水利用率，同时能起到提高渠道抗冲能力、减少渠道粗糙程度并增加输水能力、缩短输水时间、强化对地下水位的控制、减少渠道淤积等作用。在渠道上方设置封顶板，还能有效减少因蒸发造成的水资源浪费。应用渠道防渗技术，往往需要设计边坡系数、糙率、不冲不淤流速、伸缩缝与填缝材料、堤顶宽度、超高、封顶板等参数，才能确保相应的防渗效果。

不同渠道防渗技术的防渗结构有所不同，相应的防渗能力也有所差异。比如，土料防渗渠道一般只有黏土、灰土和三合土的混合层两层，防渗能力一般；砌石防渗渠道一般包含干砌卵石、浆砌块石、浆砌料石、浆砌石板等4层，防渗能力较好；混凝土防渗渠道一般包含现场浇筑、预制铺砌、喷射法施工等形成的3层，各层材料的防渗性能良好，整体防渗能力极为良好。

低压管道输水则是利用低压管道将水输送至田间进行灌溉，借助管道有效减少输水过程中的水分渗漏与蒸发损失。目前，常用的低压管道输水管材有混凝土管、塑料硬管、塑料软管等，管道系统压力通常不会超过0.02 MPa，管道最远端的出水口压力一般控制在0.002～0.003 MPa之间。合理运用低压管道输水技术，能将水利用系数提升至0.95，同时起到良好的节电、省地、增产作用[4]。

3.1.2 喷灌 喷灌指利用管道将压力水输送至喷头后喷射至空中，并分散成细小水滴对农作物进行灌溉。喷灌技术的节水效果较为明显，水利用率可达到90%，并且还具有水费少、减少渠系建设及管理维护费用、作物增产幅度大、土壤不办结、改善田间小气候与农业生态环境、避免过量灌溉造成的土壤次生盐碱化问题、推动农业机械化和产业化发展等优势。但是，喷灌技术的应用也有一定的缺点，主要体现在受风的影响较大、受空气相对湿度影响大、设备投资高、固定管道式喷管系统影响田间机耕作业、半固定管道式与移动式喷管系统的搬运难度较大且易伤苗、破坏土壤结构、能耗较高。在农田水利工程中应用喷灌技术，往往需要根据实际情况合理设计喷灌强度、喷灌均匀度、水滴雾化程度等，才能保障相应的节水灌溉效果。

3.1.3 滴灌 滴灌是现代农业生产中常用的节水灌溉技术，其原理在于通过管道系统和灌水器，将水分与养分一滴一滴地送到作物根部，在满足作物需水要求的同时，有效节省灌溉用水。滴灌技术的优势在于省水、省肥、省工、增产增收、控制温湿度、维持土壤结构等，而其劣势则在于水质要求高、肥料要求高、成本高、可能引起盐分积累、可能制约根系发展等。目前，滴灌系统主要有固定式和半固定式2类，前者即管网安装完毕后不能进行移动，后者则是田间毛管可移动。在农田水利工程中应用滴灌技术，一般可根据实际情况设置地面固定式系统、地下固定式系统、移动式系统等。滴灌系统压力较小且灌水器直径较小，对相应的水质要求极高，需要依靠过滤器保障管道与滴头不会堵塞。应用滴灌技术需要按照相应规范选用水溶肥料，确保不同水溶肥料固体与液体产品的技术指标完全符合国家标准与要求，包括大量元素水溶肥料、含腐植酸水溶肥料、微量元素水溶肥料、含氨基酸水溶肥料、中量元素水溶肥料等在内的所有肥料都需要符合国家农业行业标准[5]。

3.2 合理调整农业种植结构

合理调整农业种植结构，能适应并支持节水灌溉技术的应用，进而改善相应的节水效果。各地政府应当以发展节水农业为导向，以种植结构调整为抓手，加快调整种植结构，并为节水灌溉的发展提供有力支持。务必做到因地制宜优化种植结构，发展适水种植模式，根据地方农业特性和发展方向，探索自然休耕、生态休耕、旱作雨养等不同种植模式，为节水灌溉奠定良好基础。积极推动农业种植规模化发展，配合农田水利工程的修建与运行调整农业种植结构，进而更加科学地发挥工程优势、优化水资源配置、强化节水效果。积极推动高标准农田建设，大力应用和发展高效节水灌溉措施，配合土地经营权流转管理等形成大面积、高标准的农田，从而为喷灌、滴灌等节水灌溉技术的应用创造有利条件。此外，还需要大力推行农机农艺融合、良种良法配套，做好农技推广工作，优选节水品种作物，落实农机深松、播后镇压、亏缺灌溉等配套节水种植技术的推廣工作，做好农业节水宣传服务工作，积极争取国家有关项目资金，引导社会资本加大农业节水投资，有效构建高标准农业节水灌溉模式。

3.3 规范高效节水灌溉工程设计标准

在规划、设计高效节水灌溉工程时，需要规范相应的设计标准，确保各方面均符合国家标准和行业规范。从源头做起，以《农田灌溉水质标准》作为灌溉水源设计的依据，从源头上保障高效节水灌溉技术的应用实效。根据不同节水灌溉工程，需要明确相应的最低灌溉水利用系数，其中，管道输水灌溉工程的最低灌溉水利用系数为0.80，喷灌工程为0.80、微灌工程为0.85、滴灌工程则为0.90。此外，需要根据作物类型、水文条件、气候条件等因素设计灌溉需水量，从而在有效节水的同时，为农业生产提供足够的水资源。

节水灌溉工程项目系统的一般布置方式依次为水源、首部枢纽、输水干管、支管、给水栓（喷头或滴头）。具体设计应当根据所应用节水灌溉技术的特性加以明确。其中，低压管道输水灌溉工程的设计一般涉及系统总体布置、轮灌制度确定、灌溉系统设计流量计算、管网各级管道设计流量计算、管材与管径选择、孔口出流量计算等；喷灌工程的设计一般涉及喷灌强度计算、雾化指标计算、灌水定额设计、灌水周期计算、喷头在工作点上喷洒的时间计算、喷头每日可喷洒的工作点数计算、灌溉系统设计流量计算、各级管道设计流量计算、管径计算、首部枢纽设计、水泵扬程确定、水泵流量计算、灌溉设计流量计算、泵房结构设计、施肥罐设计等；滴灌工程的设计一般涉及灌溉保证率确定、滴灌水的利用系数确定、滴灌均匀系数确定、滴灌水质确定、水量平衡计算、灌水小区允许水头偏差计算、土壤湿润比计算、灌水定额计算、灌水周期计算、一次灌水持续时间计算、轮灌组划分、毛管水头损失计算、毛管进口工作压力计算、支管水头损失计算、干管沿程水头损失与局部水头损失计算、首部枢纽设计、水泵扬程计算、灌溉设计流量计算、泵房结构设计、过滤器选型、肥水池结构设计等。

3.4 完善节水灌溉制度

完善节水灌溉制度，能够为农田水利工程的节水运行提供有力支持与保障，确保节水灌溉效果符合预期。首先，明确管理权责。一般采取专业管理机构与当地政府或政府组织的群众管理组织相结合的方式对农田水利工程进行管理，落实宣传、水资源调配、水质保护、工程设施管理与维护、成本核算、水政执法、职工培训等工作。其次，规范工程管理制度。农田水利工程的新建、续建、扩建与改造需遵循国家相关标准，落实工程竣工验收、财产登记与移交工作，做好工程保护、水源保护、工程维修养护等工作。再次，明确用水户和水管单位的权利与义务。确保用水户依法用水并参与用水管理的权利，同时要求用水户尽到节约用水、保护水资源、按时足额缴纳水费、保护水利工程的义务，而水管单位则要做好本职工作，确保农田水利工程的良好运行。最后，对用时申报、水量分配、灌溉运行、水量结算、水费征收、费用管理、纠纷责任划分与调处、罚则等加以规范，全面保障农田水利工程高效运行，实现有效节水[6]。

3.5 落实高效节水灌溉效益评价

对高效节水灌溉效益进行综合评价，能够客观、准确地反映农田水利工程的作用和价值，同时为后续工程运行管理优化提供依据。一方面，计算工程投资、年运行费、流动资金等，了解工程成本；另一方面，对工程的经济效益、社会效益以及生态效益等进行分别评价。在此基础上，综合考量成本与效益，对农田水利工程的节水效益进行全面分析，计算相应的经济内部收益率、经济净现值、经济效益费用比、投资回收期等是否和预期相符，并在不符合预期的情况下发现问题，为后续工程管理优化提供依据。

4 结束语

节水灌溉技术在现代农田水利工程中有着巨大的应用价值，对推动农业现代化发展、减少农业灌溉水资源浪费、提高农业生产经济效益等有着重要意义。地方农业部门需要高度重视节水灌溉技术的推广和应用工作，因地制宜地做好相应规划，深化农田水利工程建设运行管理和节水灌溉技術的有机结合，推动节水农业发展进程的有效推进。

参考文献

[1] 张德芳.高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用探讨[J].农业灾害研究，2021，11（12）：154-155，157.

[2] 刘凤军.节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].世界热带农业信息，2021 （12）：49.

[3] 张如春.农田水利工程中节水灌溉技术运用研究[J].农村实用技术，2021（9）： 147-148.

[4] 崔瑞军.节水灌溉技术在农田水利工程中的运用探讨[J].内蒙古科技与经济，2021（15）：104-105.

[5] 李永林.农田水利工程节水灌溉技术思考[J].南方农业，2021，15（15）：178-179.

[6] 王探霞.农田水利工程中节水灌溉技术应用要点分析[J].河南科技，2021，40 （14）：55-57.

责任编辑：黄艳飞

Discussion on Water-saving Irrigation Te-chnology of Farmland Water Conservancy Project

Chen Bo-cheng et al（Tongshan District Flood Control and Drought Relief Center， Xuzhou， Jiangsu 221112）

Abstract Introduced water-saving irrigation technology， analyzed common problems in the application of water-saving irrigation technology in irrigation and water conservancy projects， such as unreasonable project planning and design， unreasonable planting structure， disconnection between technology application and local actual situation， imperfect management system， etc. The strategies to improve the efficiency of water-saving irrigation of irrigation projects were discussed in the aspects of channel seepage control and low-pressure pipeline water transmission， sprinkler irrigation， drip irrigation， adjustment of agricultural planting structure， design standard of high-efficiency water-saving irrigation project， water-saving irrigation system， and benefit evaluation of water-saving irrigation.

Key words Farmland water conservancy project; Water-saving irrigation technology; Design standard; Benefit evaluation

作者简介 陈伯成（1969—），男，江苏徐州人，工程师，主要从事水利工程施工建设工作。

收稿日期 2022-11-09