节水灌溉技术及其应用要点

马同元

（甘肃省武威市凉州区永昌水利管理所，甘肃 武威 733000）

我国可用水资源总量匮乏，尤其是农业生产水资源供需矛盾突出，且部分地区水资源浪费严重，制约了农业经济的可持续发展，给我国的粮食安全造成了不利影响。发展节水农业、推行节水灌溉技术是降低灌溉用水总量、缓解水资源供需矛盾、提高水资源利用率和农业生产效益、促进农业绿色可持续发展的根本措施，也是保障我国粮食安全和水生态安全的重要举措。本文分别就喷灌技术、渠道防渗节水灌溉技术的优势及其应用要点进行详细介绍。

1 喷灌技术

喷灌是将有压水流经管道输送到需要灌溉的田地，然后利用喷头对农作物进行均匀灌溉的方法。喷灌系统由水源工程（河流、水库、机井等）、动力设备（多为水泵）、管道系统（干支管、竖管等）、喷头、附属设备及其相关建筑物组成。由于是管道输水，输水过程中基本无水量损失，相对于地面灌溉可节约40%～50%的灌溉用水。

1.1 喷灌技术的优势

一是节约用工。喷灌系统不需要配套输水沟渠，不需要花费劳力修建田间工程，不仅可提升灌溉的机械化程度，还可大幅度减轻灌溉的劳动强度。同时，喷灌过程中可施加化肥和农药，即可实现水肥一体化，进而可节省大量的劳动力。二是节约耕地。由于是利用地下管道输水，田间不需布置灌溉渠道和田埂，可增加约10%的耕种面积。三是增产增收效果明显。喷灌可根据农作物的用水规律进行浅浇勤灌，进而严格控制土壤含水量，将土壤湿度控制在最适宜作物生长的范围内，使土壤保持疏松、透气性能良好，不会对土壤团粒结构造成破坏，有利于农作物充分吸收土壤中的养分和水分，从而确保农作物长势良好，为丰产增收奠定基础。

1.2 喷灌技术应用要点

第一，系统选型。根据水源工程、地形地貌及作物种类等进行喷灌系统选型。一般来说喷灌次数频繁、经济效益较好的蔬菜、林果生产区，及坡度较大、地块形状不规则的山区应选择固定管道式喷灌系统，喷灌次数较少的大田作物生产区应选择半固定管道式或移动管道式喷灌系统。

第二，管道布置。根据地形地貌、水源、耕种方向及风向等布设管道，为了便于设计、施工及管理，应使干支管相互垂直，支管规格及长度一致且与耕作方向一致。坡地上为了减少水头损失、确保水流均匀，要求干管垂直于等高线、支管平行于等高线；多风地区支管应和主风向垂直，并适当缩小支管上的喷头间距，以弥补风力因素造成的喷头横向射程缩减的问题。

第三，管道安装。严格按照设计图纸定线、放样，管槽尽量挖的窄些，确保底面平整，以减少土方量和不均匀沉陷。按照先干管、后支管，从低向高的安装顺序，将干支管埋在最大冻土层深度以下。塑料管道须装有伸缩节，以适应温度变形；金属管道须进行防锈处理。竖管须铅直、稳定。安装过程中要确保管道连接处不漏水，防止砂石等杂物进入管道。

第四，管理维护。调蓄水池等水源工程，每年在非灌溉季节进行一次维修，清理干净池底的泥沙等污物。泵站工程进水池的水位须在最低设计水位以上，运行前须对闸阀、调节池及管路等进行检查、修复，灌溉结束后及时排除管中的存水，并将阀门井封好。每年开始灌溉前和灌溉结束后对输水渠道及管道进行全面检查、清障及修复，并在灌溉结束后排除余水、封堵进水口和检查井。喷头运转时加强巡查监视，发现进口连接部和密封部漏水严重、喷头转动不正常、喷嘴脱落或堵塞等问题时要及时解决，并在喷头运转期间，定期对各运转部位加注适量润滑油。喷灌结束后将喷头清洗干净，及时更换修复损坏部件。

2 渠道防渗节水技术

2.1 浆砌石衬砌防渗技术

第一，浆砌石衬砌防渗的优势。浆砌石耐久、耐磨蚀，坚固性和抗冻性好，且施工方便，被广泛应用于灌溉渠道防渗施工。浆砌石防渗不仅可防止渗漏，还具有加固渠堤、稳定渠形等功能。可减少75%～80%的渗漏损失；抗冲流速度达6米/秒，可大幅度缩减过水断面；浆砌石比较密实，抵抗温度变形的能力强，冻害变形小；施工技术和工艺简单，不需要先进的施工机械及设备。

第二，应用要点。首先，砂浆拌制。选择质量和性能满足施工要求的原材料，严格按照设计配合比拌制。20～28℃条件下砂浆从出料到使用完的时间须控制在1.5小时内，砂浆因放置时间长而变得干稠时，须按废品处理，禁止再次加水拌制。其次，砌筑。梯形明渠按先渠底、后渠坡的顺序砌筑，渠坡从坡脚开始从下向上砌筑；U形明渠和拱形暗渠以渠底中线为对称轴向两边砌筑。砌筑前将石料表面附着的泥土、锈渍等杂质清理干净，并适量洒水使渠基保持湿润。浆砌石间接缝的不平整度控制在1厘米以内。砌筑砂浆初凝前须进行勾缝处理，先用水冲洗，使接缝干净、湿润，然后少量分次填塞砂浆，直至接缝密实。

浆砌块石渠道施工常选择坐浆法。先在渠道基础上铺一层厚度为石料高度1/3～1/2的水泥砂浆，然后再安装砌石料，表面石定位后用手锤敲击，确保其平稳后再砌填腹石。砌填腹石时根据石块形状交错放置，合理控制石块间的缝隙，尤其需要注意的是石块间不能完全没有间隙。砌好的石块砂浆初凝后，为了保证砌体的整体性和结构强度，禁止锤击、撬动及在其上拖拉重物。砌筑砂浆初凝前及时勾缝，条件允许时随砌筑随勾缝，确保砌筑砂浆与勾缝砂浆紧密结合。为了不影响水流速度，勾缝形式多采用平缝，勾缝砂浆的强度不低于砌体砂浆，并多次压抹，确保勾缝表面平整。勾缝完成后清理干净残余的石渣和砂浆，对砌体进行不少于2周的洒水养护。

2.2 沥青混凝土防渗

第一，沥青混凝土防渗的优势。沥青混凝土以沥青为胶结料，将矿粉、石料等加热、搅拌、压实后得到的防渗材料，可减少85%～95%的渗漏损失，且防水性能良好；具有一定的黏附性，出现裂缝时具备一定的自愈能力；适应变形能力强，尤其是温度较低时能很好的适应冻胀变形而不会出现裂缝，特别适合北方冬季寒冷的地区；耐久性好，不易老化，使用寿命达30年之久；造价低，维修方便，出现缺陷时只需进行局部加热、击打。

第二，应用要点。首先，沥青混凝土拌合。严格按照设计方案规定的配比配料，沥青、石料、矿粉等原料均以质量计，为了确保防渗效果须严格控制原料称量误差，通常要求沥青小于±5%、石料和砂子均小于±2%、矿粉小于±1%。砂石料的加热温度控制为180℃左右，严禁加热温度超过200℃。砂石料用量不大时在炒盘上直接加热，并加强搅拌，以防局部过热。沥青的加热温度控制为150～170℃，矿粉不需要加热。原料准备好后用强制式搅拌机拌合，先将矿粉与骨料干拌，然后加入热沥青拌合均匀。其次，沥青混凝土现场浇筑施工。摊铺：先进行放样，实地画出摊铺地带的宽度，然后按摊铺试验确定的厚度沿渠道方向水平摊铺，摊铺条幅宽4±1米。由于沥青混凝土的压实系数为1.2～1.5，因此摊铺厚度为设计厚度的1.2～1.5倍。最好能够连续摊铺，以减少施工冷缝，实在不能连续摊铺时，须将已铺好的铺筑层修成斜坡，下次摊铺前在其上涂一层适当厚度的热沥青或对其进行预热，确保上下层结合紧密。碾压：严格按照摊铺试验确定的压实温度、碾压次数，用振动碾进行压实，先静压2次，再振动压实。沿渠道边坡方向上下碾压时，上行时振动，下行时不振动，以防表面出现水平裂缝。施工接缝处及碾压带之间需重叠碾压12厘米左右。一些特殊部位须人工摊铺、碾压。封闭：碾压完成后，须在其表面涂刷3毫米左右的沥青玛蹄脂作为封闭层，涂刷时温度控制为160～170℃。

3 结束语

农业灌溉是水资源的最大用户，同时水资源短缺是我国农业经济可持续发展的制约因素之一。基于当前农业灌溉水资源利用率低、节水灌溉技术未全面覆盖的实际情况，须综合考量农业经济发展和生态环境改善，根据农作物的需水规律和当地的供水条件，因地制宜地推广应用节水灌溉技术，实现水资源的合理开发和高效利用。