农田高效节水灌溉技术的应用与技术要点分析

穆小军

在现代农业的具体发展过程中，离不开高效节水灌溉技术。我国始终在全方位的探索相关技术，将喷灌以及滴灌等新型技术有效运用在农业的灌溉工作中，使农业呈上升趋势发展。基于此，本文先介绍了高效节水灌溉技术基本概况。其次阐述了具体的技术要点，如低压管网灌溉技术、喷灌技术、微灌技术。最后具体探索了实际应用及技术方法，对技术的优化实行全面探索，以此为相关人士提供参考。

本文结合实际案例介绍了高效节水灌溉技术的实际运用与技术要点。我区整体上水资源较为匮乏，且整体分布不均匀，在灌溉水源层面上，主要依赖于黄河扬水灌溉。因此，水源含沙量较高，整体水质较为优质，适合灌溉水源，能够为相应技术提供支持。此地区在目前发展过程中缺少大型的水利工程，一般都以中小型为主，这样一来，就会在蓄水以及调水方面比较薄弱，导致水资源浪费非常严重。

一、农田高效节水灌溉技术概述

非水渠输水、地表漫灌水等模式的总称称之为高效节水灌溉，在输水方法上主要划分为防渗渠以及管道输水两大区域，灌水方法以地表漫灌为基础，分为喷灌、微灌和地下滴灌3 个阶段，高效节水灌溉是能够有效解决水资源问题的新型技术，可以真正做到将水的运用系数从0.35 提高到0.99，对农业生产方式以及水利工程的土地利用率具有现实意义。在传统的灌溉方式上较为常见的就是地面灌水，覆盖的范围较广，对农作物的成长具有现实意义。在传统的灌水模式下，众多时候都是一味依靠人工来完成，并没有过多的技术手段，在灌水设备的投资上需要很多的运行资金，对肥沃的土壤比较合适。

在现阶段的农业生产过程中，农作物不只是需要种植在浓密的土壤中，一部分农作物也会存在砂性的土壤里，原来的地面灌水方法会使砂性土壤出现深层渗透现象，在超量灌溉下，地下水位会持续上升，使土壤出现盐碱化问题，这样一来，会使水资源出现严重的浪费。传统地面灌水对土壤的性质以及平整度提出要求，就目前的灌溉手段来讲，高效节水灌溉技术不会受到太多局限，在节水、省工以及降低成本层面上都发挥重要作用。

二、农田水利工程高效节水灌溉技术

1、低压管网灌溉技术

低压管网灌溉技术主要运用管网代替的传统水渠，以此不断对能源消耗较少的水泵和自然水压力作为灌溉水加压，并运用管道运输传送到农田。低压管网灌溉技术展现的优势一般展现在以下几方面：第一，管网输水需要的压力比较小，在能源消耗上并不会浪费很多，但由于水量大，很少出现堵塞情况。第二，管网在一定程度上全部埋设在地下，在灌溉阶段水渠的蒸发量非常少，不会出现渗漏损失。第三，输水效率高，并不会存在过多的资源，减少浪费现象，即使一次性的投入较大，但从长远角度出发，整体的成本非常低，做好后期的维护管理工作也较为容易，省掉一部分人力与物力，在大型区域农田下较为适用。

低压管网灌溉技术自身也存在着弊端：一方面，灌水的均匀性较为薄弱，并不适用于水肥管理工作，对农作物带来伤害。另一方面，运用范围较为狭隘，通常情况下低压管较为适合用在地形平坦区域，使土壤透水性较小，如果地形较为崎岖，低压管网灌溉技术很难顺利完成灌溉工作。

2、喷灌技术

喷灌技术主要应用原理是运用喷灌系统把压水从喷头方向喷出，水流会以水滴的形式进入到田间，类似降雨。喷灌技术与原来传统灌溉方法相比，具备相应优势：第一，可以节约水源，并能够充分运用在多范围下，无论是地形平坦的区域还是山地丘陵地区，都能展现出良好的效果。第二，喷灌技术并不会占据耕地资源，这样的话，也能可以减少部分劳动力，有效改变气候以及环境问题。第三，喷灌技术具备相应的观赏效果，为农业旅游提供支持，大区域的喷灌能够成为人造景观。在此阶段，也会存在一些问题，一是在灌溉阶段有很多的蒸发量，使能源消耗变多。二是喷灌技术一般选用的区域都是地下宽阔的区域，地面起伏不稳定以及水资源不丰富的地区。三是喷灌技术在前期中需要花费大量人力、物力以及财力，若做不好维护管理工作，就会出现喷嘴堵塞情况。

3、微灌技术

微灌技术在灌溉过程中注重精准度，依照农作物的实际需水状况，运用低压管网系统和终端灌水器把水和相关原料运输到土壤里，属于一种局部区域灌溉技术，不适用于大面积使用。近年来，较为普遍的微灌方法有微喷灌、涌泉灌以及滴灌。

①微喷灌

微喷灌技术具有使用范围广的特点，在多种地形以及条件中都较为常见。缺陷在于喷水的范围会受到局限，水滴会很小，在具体的灌溉过程中会非常容易受风力的制约，不能保证灌溉的均匀度，与此同时，在具体的灌溉过程中消耗比例也会很高。

②涌泉灌

涌泉灌的好处主要是工作压力较小，出现的能源消耗很少，在出口处不容易出现堵塞状况。存在的弊端也较为突出，受到水压的影响，需要选用地形较为平坦的地区，涉及到的范围就会较小。

③滴灌技术

滴灌技术一般分两种模式展现，其中一种是把毛管和滴水器附在土壤表层，定义为地面滴灌；另外一种是将其放入到土壤表面以下大概40cm 处，称为地下滴灌。灌水器在流量上一般需要掌控在2L/h-10L/h 范围内，展现出良好的节水效果，对水压并没有过多的要求，所以在能源消耗上比较低。滴灌技术与其他高效节水灌溉相对比，灌溉的平均度较好，不会受到其他影响，在地形、适用范围上都不会带来太大影响。与此同时，滴灌技术灌溉涉及到的精准度非常高，可以为农作物提供更多养分，做到高产与优产。但在此阶段，滴灌技术在投入上力度较大，包括管网布设、滴水器等，需要积极做好维护，避免滴头出现堵塞现象。

三、农田高效节水灌溉技术的应用与技术要点

1、首部枢纽工程

运用滴灌技术能够有效解决水源存在的问题，也能关注管网铺设和终端滴头。依照地区的现实状况，水源工程选用提水泵站，以此保证滴灌系统平稳运转。提水泵在选址层面上应贴近某水库，能够进一步达到灌溉用水要求。水库所在区域地质条件比较优质，能够符合建设水泵站需求。泵站创建1 个泵房，具备3台水泵，在水泵上选用上需要选择单吸立式离心泵，水泵流量在305m3/h，扬程为54.8m。泵站设计抗洪要求为10 年，校对抗洪设置为30 年。泵站主要建筑物设计从以下几方面着手：

首先是前池。充分结合泵站的整体布置以及地形条件，使用正向进水前池。掌握水流的实际条件以及工程进行投资，使前池扩散角度为45°左右。引水渠末端宽度1.8m，进水池宽度13.8m，能够进一步得知前池长度为17.35m。

其次是进水池，进水池运用具有隔板的矩形进水池，宽度需要由主泵房机组来决定，总宽度为10.8m，钢筋混凝土隔板厚度800mm，单个进水室宽度为3.0m，长度为7.0m，进水池钢筋混凝土底板厚度1.7m，底部为110mm 厚的垫层，和主泵房共同使用一个大底板。进水池底部高程1880m，进水喇叭口悬空高度选取为0.5m，后墙距选用0.55m，喇叭口中心深度1.738m。进水池地面上端为泵房，高度大约在8m 左右，宽度6m 左右。

再者是主泵房。主泵房在设计上主要以干室型泵房为主，依照砖混结构，宽度为16.2m，长度为22.8m。泵房内主机需要依照列排方式进行摆设，机组间距为1.85m，主要优势在于机组的排列组合，跨度较小。

最后是过滤器。灌溉水源为水库水，为了防止水中的杂质堆积到滴灌管网内，安装过滤器，以砂石+叠片的形式安装，水流需要经过沉淀，随后进入到过滤器中最后到达滴灌管网中。过滤器的最大流量为320m3/h，过滤精度能够达到120 目，在此过程中过滤掉众多泥沙和杂质。此外，可以有效运用滴灌技术完成水肥一体化，安装施肥罐，把水分与农作物需要的养分运输到农田中，以便为正在成长的农作物带来充足的水分和养分。

2、滴灌系统设计

①技术参数设计

依照实际运转情况，滴灌系统的主要技术参数应与相应要求相匹配。灌溉的保证率需要达到90%以上；水资源利用系数需要掌握在0.9 左右；农作物耗水程度是4mm/d；最适合土壤发育的含水量范围是68%-92%；需要注意的是，每24 小时需要空留出2.5h 以上的时间停止运行。

②灌水器选择

在灌水器的选择上应进一步掌握所在地区的农作物种植现状，灌水器选用迷宫式滴灌带，长度为16.5mm，管壁的厚度为0.2mm，管道内的内径为15.7mm，滴头流量2.6L/h，距离为32cm。灌水器详细安装方法需要由农作物的种植方式而定，如果运用宽行种植，需要装设2 条滴灌带，如果是窄行种植，1 条滴灌带即可。

3、滴灌工程施工技术要点

①测量放线

滴灌系统管网在分布上较为繁琐，所以需要做好测量放线工作，这是至关重要的，在此项目中充分运用水准仪、经纬仪以及GPS 工具实行测量放线工作，详细步骤是这样：第一，对项目灌溉边界以及各灌溉分区有所掌握；第二，依照相应图纸寻找主干管以及分干管的区域，重点关注开挖的深度与宽度；第三，对管道控制阀以及减压阀有准确定位，以免破坏标志点，影响后续的施工事项。

②开挖作业

结合项目测量放线的图纸要求完成开挖作业，通常来讲，需要最先从干管开始，然后管理分干管和支管，最后是毛管。在开挖作业阶段，应严格依照设计的宽度和深度来完成，特别是针对支管和毛管，由于管道之间相互联系，所以出现错误会直接影响滴灌系统的正常运作。

③管网铺设

管网布置在整个系统中发挥重要作用，与水源工程和田间工程相连接，布置管网阶段应全方位考虑地形因素，输水管道需不随意占用农田，以免使管线长度过长，与此同时，应做好后期的维护工作。管材应选择铁管，以此降低破损率，展现出稳定、良好的防腐性能，为日后维护管理打好基础。

田间管网依照“梳式”方法安置，保证能够在灌溉平均的状态下掌控好灌水量，在降低成本的同时加大对后期的维护管理。田间管网主要分为毛管、支管以及干管，其中毛管与支管具有流量小的特点，在管材方面运用PE 管，展现在地表的各个区域。需要注意的是，在管材方面应运用PVC 管材。

依照此地区的板块状态，毛管长度可以设置为70m，每根毛管上孔数为233 孔，水头偏差不能大于0.7cm，毛管流量在6.5L/h左右。毛管沿着高线区域进行布置，在铺设毛管期间，坡度不能大于2%。分干管总长度约为4820m，工铺设115 条，1 条分干管应控制10 根支管。分干管运用PVC 管材，两端进行布置，分干管最后选用在坡地上侧，与等高线进行平行，以免出现不必要的麻烦，加大灌溉效率。干管总长度为3340m，总共铺设1 条，从水泵站逐渐延伸到农田，全面掌握了14 条分干管。干管埋深要求应大于正常的深度，以免出现管道冻裂。干管管径应严格依照种植的现实因素，确保能够存有相应的余量。

④管道测试

滴灌系统在完成铺设后，应进行试压和试运行活动，此项目具有地形起伏大的特点，为此，不能运用整条管道试压的方法来完成，应结合现实情况实行分段试压，在操作环节上可以这样：首先，应依照项目所在地区的地形特征以及灌溉情况进行划分试压断。其次，在此阶段，应关闭管道上所有的阀门开关，运用此方法完成试压，压力取上限值，需要大于1h。最后，应对管道漏水的部位进行全面处理，如果有漏水非常严重的情况，应进行重新安装，需要做到严格达到运行要求。

4、管道保护手段

①水锤保护

所谓水锤保护，就是在压力管流中水流速度发生变化以此产生的能量转换，致使在管道中会存在很多撞击现象，在现实情况中较为普遍，在水压力的作用下，管道会出现破损，以免出现渗漏问题，这样一来，不但影响灌溉的效果，还会直接出现水资源浪费。输水管道在出现水锤现象期间，管道内部的压力会持续增加，严重的话会超出标准压力值的很多倍，管道在超高压力下会出现振动，存在众多安全隐患，直接对操作人员造成威胁。为此，应运用正确手段进行保护，最为便捷的方法就是缓慢打开管道阀门，速度不能太快。此外，可以有效在管网上安置超压泄压阀以及调压塔，可以在一定程度上起到良好的防护作用，防止出现风险问题。

②管网压力保护

在滴灌系统上，均匀性直接会影响支管进出口的压力变化，各支管以及水源工程的距离存在的差异较大，与此同时，受到地形的影响也会出现偏差，在水泵流量以及扬尘稳定背景下，农田干管的供水压力发生变化，支管进出口的工作水头也会存在显著不同，直接会影响到灌溉的平均性。面对此种情况，需要在管网合适的区域增添设备，以便能够掌控到管道的内部压力，保证管道运行具有安全性。

针对上述存在的问题，最有效的方法应该是装设减压阀，是滴灌系统中较为常见的调压设备，在支管以及毛管进出口安装阶段能进一步把控好进出水的压力，以便最大程度确保压力能够处于平稳状态中。若管道内部压力出现变化时，可以充分运用减压阀进行调节，以便能够减少管道内的压力变化程度，把控好流量，确保稳定运行，使灌溉具有均匀性。对于减压阀的选择，应依照现实情况而定，现阶段比较普遍的减压阀分为4 大类，即直接作用式、活塞式、薄膜式以及定比式减压阀。在这其中的直接作用式减压阀是较为便捷的一种，具有体积小、价格低的特点，在低流量的管网中较为适用。活塞式减压阀与直接作用式存在一定的相似之处，但主要具备的优点就是较为精准。薄膜式减压阀针对压力变化较为敏感，容量大的同时非常有灵活性。定比式减压阀在工作期间非常稳定，能够进一步有效调节动压问题，不会对水流量造成影响，密封性较好，不会出现渗漏问题。因为此地区主要以山丘区域为主，同时也分布着较为广泛的农田，所以选择定比式减压阀较为合理。

综上所述，应依照现实的实际情况对农田水利工程运用科学合理的高效节水灌溉技术，保证能够在运作过程中真正做到节约水资源，使其降低消耗，与此同时，应积极掌握灌溉阶段的特征和精准度，以便能够达到精细化生产的目的，进一步转换农业灌溉模式，促进农业可持续健康发展。