农田水利工程中节水灌溉技术的广泛应用分析

王建斌

近年来，伴随着“乡村振兴战略”“美丽乡村建设”的落实，农业种植业向规模化、集约化的方向发展，导致灌溉时间相对集中，灌溉用水量持续性上升，而由于我国的水资源分布相对不均，在这种背景下，依据本地区农作物种植种类、种植面积、栽培模式，进行节水灌溉工程技术的合理引入，成为推进农业种植业可持续发展的重要措施。本文针对农田水利工程中节水灌溉技术现状进行分析，有针对性地提出与该地区农业相匹配的节水灌溉技术，为推动农业向绿色、可持续的方向发展提供一定参考。

我们国家作为农业大国，一直以来十分重视农业生产工作。纵观当前农业生产，离不开农田水利工程的支持。在新时期与新背景下，我国农田水利工程建设步伐进一步加快，许多新技术、设备应用其中，使得工程建设整体质量不断提升。农田水利工程建筑质量会给水资源利用率、农业产量带来重要影响，更是关乎经济效益的重点建设。现代人的思想观念不断提升，在国家的大力宣传与政策支持之下，人们对于节约能源、绿色农业有了更深刻的认识，更意识到合理利用水资源的重要意义。“节水灌溉技术”应用广泛，大众对其并不陌生，但是这项技术所涉及的工作十分专业且复杂，需要掌握的技术关键点众多。值得注意的是，在农田水利工程中应用这项技术，还需要结合农田的实际情况，做出合适的选择，灵活选择节水灌溉方式，只有这样才能有效节约水资源，在提高农田产量的同时获得更好的经济效益，真正发挥这项技术的价值，促进农业的良好发展。

一、节水灌溉技术在农田水利工程中的应有作用

节水灌溉技术之所以受到广泛关注，就是因为这样的技术有着无可比拟的应用优势，我们国家农田占有量比较大，在展开农业生产过程中，面积大自然也需要更多的水资源支持。尤其是近年来，农业生产受环境气候的影响明显，所以对于水资源的需要也在不断提升，这就进一步提升了对水利工程的依赖度。在此背景下，我国开始实施调水工程，以此实现水资源的合理利用，保障人们需求。农业作为用水量大、依赖性强的行业，也是实现节水的重要阵地。就我国当前农业生产的实际情况而言，很多区域在展开农田灌溉时，所使用的灌溉技术既粗糙又单一。不够重视水资源的有效利用，导致节水效果不理想。越是存在这样的问题、越是严重，节水的潜能就会越大。所以不断优化创新节水灌溉方式，提高农民以及社会大众的节水意识，在有限条件下，实现水资源的有效利用，能够在保障农业产量的基础上，获得更好的生态效益、社会效益。这对农业生产、社会发展都有着十分积极的意义，所以节水灌溉技术在农田水利工程中的应用意义也是巨大的。

二、节水灌溉技术发展过程中存在的不足

1、缺少完善灌溉体系的加持

在对节水灌溉技术的应用实效进行深入研究以后，可以发现在该技术应用的过程中存在管护不到位的情况，使得农田灌溉工作的实际节水效果相对一般，导致该问题的主要原因就是缺少完善的农田水利工程管理体系，相应管理机制的健全程度也存在不足。在应用相关技术开展灌溉工作时，相关工作人员没有对整个工作流程进行有效的监督以及指导，从而导致节水灌溉技术的应用合理性不足，甚至影响到水利工程的正常使用。除此之外，当地农民对开展农田水利工程管理工作的积极性也相对较低，没有认识到农田水利工程以及节水灌溉技术的实际应用价值，导致相关农民自身所肩负的监督管理职责没有得到全面落实，最终导致节水灌溉技术难以取得良好应用成效，农田水利工程的实际应用价值也无法得到充分发挥。

2、农田水利工程中节水灌溉设施完善程度不足

受技术、资金以及实际生产条件的限制，各地域的农田水利设施都存在完善程度不足的情况，严重影响相应灌溉技术的应用实效。并且部分水利工程在经过长时间使用之后，性能存在一定缺陷，频繁出现渗漏问题，严重影响水利工程的蓄水能力、灌溉能力以及泄洪能力，农田灌溉工作的节水效果非常一般，甚至出现农作物生长过程水资源需求无法得到充分满足的情况。

3、节水灌溉技术的选择缺少科学依据

政府部门以及农民在选择节水灌溉技术时，其选择依据存在科学性不足的问题，随意性较强，甚至部分群众在选择技术时，仅仅听说其他区域应用相关技术取得了良好的效果就照搬照抄，没有有效综合相应地域农业生产工作的实际开展情况，严重影响节水灌溉技术应用的科学性以及合理性，技术的实际应用价值也无法得到充分体现，水资源的实际利用效率也相对较低。

三、农田水利工程节水灌溉技术

1、井灌式节水灌溉技术

井灌式节水灌溉技术主要为了避免过度使用地下水，导致地下水水位太低。通过展开合理的生态搭配，能够获得更好的节水灌溉效果。结合农田周围的水资源实际情况，展开科学划分，比如，可以将井灌的高峰阶段安排在农田迫切需要水分的时候，除了这一时期以外，尽量縮短农田的灌溉周期，减少灌溉量，既保障农业生产，又获得良好的节水效果。在展开规划过程中可以将井灌设置在农田的中心处，可以利用直管形成移动式的井灌系统，这样能够达到更好的灌溉效果。这一技术的应用能够实现地下水资源的科学分配，既没有无理开采又能实现节水目的，获得较好的生态效益。

2、微灌式节水灌溉技术

微灌式节水灌溉技术在我国农田水利工程中应用较广，这项技术以农田实际情况为基础，根据管道系统的相互连接将水以均匀的方式灌溉农作物，微灌式技术的应用能够实现浇灌目的，同时还能获得更好的节水效果。不过值得注意的是，在我国很多区域微灌式节水灌溉技术还没有得到普及，通常都是采用大水漫灌的方式，这种方式会使农作物周围的地面被水覆盖，会加大灌溉水量，存在浪费水资源的问题。随着时代的发展与技术的进步，现今部分地区已经逐渐采用微灌式节水灌溉技术，有效避免了水资源的浪费。由于农作物对于周围水分的吸收有限，大水漫灌方式会使多余水分渗入到地下，产生浪费的现象，所以微灌式节水灌溉技术值得大力推广，能够有效避免水资源浪费。

3、灌溉渠防渗技术

灌溉渠防渗技术是指通过加强灌溉渠的修复或者重新打造，从而提高渠道对水资源的有效输送率，降低灌溉水运输过程中的损失率。灌溉渠防渗漏技术的应用主要包括以下几方面：其一是对使用年限较长，侧面、地面裂缝、凹槽较多、堵塞较为严重、水资源输送速度较慢和渗透较为严重的灌溉渠进行修复；其二是利用3S技术进行地形、不同区域作物生长周期进行详细勘测后，以AI技术为支撑，在灌溉渠中合理引入自动水闸技术（主要安装在取水源头的总水闸以及主干渠道与分支渠道的水闸），从而实现水资源在主干渠道之间的精准调控，降低灌溉水在运输过程中的损失，进而提高综合运输率。

灌溉渠防渗漏的具体技术分析：①砖砌技术，主要应用于地面凹凸不平、杂草丛生、灌溉截面相对较窄的泥土灌溉渠，在升级过程中，首先对灌溉渠进行适当的拓宽、杂草的清除以及平地作业，然后进行砌砖作业，一是提高水资源的承载能力，避免水资源的外溢浪费，二是降低水资源的渗透浪费。②灌溉渠表面修复技术，对于底部、侧面有裂缝、孔洞的混凝土灌溉渠，可以利用凿壁注浆技术、切割注浆技术进行混凝土的填充，将灌溉渠侧壁的孔缝进行及时修补，降低水流过程的阻力，提高水流速度，减少流通过程中的渗漏以及蒸发损耗。

4、滴灌技术

滴灌技术是指依靠主通管道、侧支管道、固定孔道将水资源输送至农作物根系附近的技术。其主要工作原理如下：①灌溉水经过沉降池（沉降池的结构一般包括沉沙装置、污水吸附装置、杂草拦截栅、旋流粉砂分流器等），进入动力泵。②动力泵通过对水流加压将灌溉水泵入主管道，然后通过分支管道，流通到农作物根系附近。③进行滴灌器的有效筛选，一般依据灌溉管道的长短以及农作物在单位时间的需水量，进行长流道式消能滴水器、孔口消能式滴水器、涡流消能式滴水器、压力补偿式滴水器、滴灌管或滴灌带式滴水器的合理筛选，并进行流量差值的有效调控，从而保证滴水器单位出水量的合理性。

与传统灌溉技术相比较，滴灌技术具有以下优势：①可以利用操作屏或者手机联网的方式，通过自动控制阀实现灌溉速度、灌溉水流、灌溉时间的精准控制，一来可以依据土壤土质实现科学灌溉（比如储水能力较差的黄沙土，可以降低灌溉速度，增加灌溉时间）；二来有效避免漫灌造成的水土流失，保持土壤良好的结构。②有效节约灌溉水资源，据相关研究表明，滴灌技术可以节水50%以上。

5、结合实际地域情况选择节水灌溉技术

为确保节水灌溉技术可以获得良好的应用，有关人员应当根据不同地域农业生产工作的实际情况选择合理的灌溉技术。在综合地域环境的过程中，相关人员需要对当地的气候环境进行了解，然后对相应区域的土壤性质进行深入分析，确保可以对农业种植区域的实际情况有一个深刻的认知。例如，选取北方地区应用的灌溉技术时，相关人员应当综合北方降水量较低以及气候干燥等特点，选取用水量较大的灌溉技术，如直接灌溉。该项灌溉技术的有效推进，使田间灌溉水蒸发量得到有效控制，大力提升有限水资源的高效利用，确保农业生产工作可以得到高质高效开展。在节水灌溉技术得到合理应用以后，不仅可以实现对当地水资源的节约与保护，还可以有效节约灌溉成本，进而促进农业生产工作的健康、持续发展。

四、高效节水灌溉技术应用要点—以喷灌为例

1、喷灌原理

喷灌方式主要利用水压工作，在农田水利工程中需要保证喷灌水压问题。根据设备是否可移动，可以将喷灌设备划分为固定式、半固定式及移动式3种类型，因其设备分类使喷灌方式打破了地形限制，避免农业灌溉对农田土壤结构的破坏。喷灌系统一般由喷头、管网、首部等组成，喷灌系统应用过程中喷头将水源分散成为若干水滴，模拟降雨，使水滴均匀地洒落在农田中。喷灌系统管网主要负责将带有压力的水资源输送至灌溉区域，一般情况下喷灌系统管网由不同管道组成，各管道分为干管、支管。各管道之间由管件或阀门相互连接，农户可以根据灌溉需求开闭各管道阀门，PVC管、PE管等具备抗锈蚀、施工方便等优势。

2、喷灌应用要点

在农田水利工程中应用喷灌技术时，不仅需要考虑喷灌设备或喷灌系统类型、原理及性能，还需要考虑外部因素，例如灌溉区域喷灌强度、农田形状与灌溉面积、农田附近的水源条件等。除此之外，应用喷灌技术时需遵循“同一性”原则，即同一农田水利工程或同一轮灌组应用同一型号喷头，便于后期喷灌管理。近年来，部分地区为追求农田灌溉水景效果，在项目中选择不同性能、不同型号的喷头，致使后期农田灌溉不均匀。管理人员应满足农田灌溉需求，以节水需求为先。本节将从喷头选型、喷头布置两个维度展开进一步论述：

①喷头选型

根据喷灌射程可将喷头种类分为小、中小、中等、大4类。小射程喷头的喷灌强度相对较大、喷灌均匀度较为理想，且适用性较强，不仅能够满足小块农田灌溉需求，还能够用于灌木、绿篱灌水和洗尘，例如PROS、PS、INST系列均属于小射程喷头。中小射程喷头射程约为4～11m，喷水高度约100～300mm，主要适用于中型面积的地块灌溉，其中MP系列中小射程喷头喷灌方式极为独特，不仅具备理想的节水性，同时能够满足坡地与新植的灌溉需求。中等射程喷头适用于中、大面积地块灌溉，例如亨特1-20、PGP系列等。大射程喷头适用于大面积地块灌溉，因其材料强度较高所以大射程喷头抗冲击性更为优秀，例如亨特1-31、亨特1-90系列等。

在喷头选型过程中应重视土壤喷灌强度，一般情况下农田土壤大多为砂土、沙壤土等，而不同类型土壤喷灌强度存在一定差异，在具体应用过程中，工作人员可以根据下述指标调节喷灌强度：砂土为20mm/h；壤砂土为15mm/h；沙壤土为12mm/h；壤土为10mm/h；粘土为8mm/h。除此之外，在喷头选型过程中还应注意：土壤允许喷灌强度与地形坡度之间存在反比例关系，当灌溉地块坡度>12%，那么该地块土壤允许喷灌强度应降低50%及以上。

②喷头布置

喷头布置对于喷灌系统灌溉质量具有重要影响，在布置喷头过程中需要考虑灌溉区域的地形与风向，布置方式主要分为2种，即矩形或正方形、三角形或正三角形。前者一般适用于相对规则的农田地块，后者则适用于边缘不整齐、不规则的地块，相较于前者，此种布置方式的抗风性更为理想，同时喷洒均匀度更高。建议将喷头布置为三角形或正三角形。应用正三角形喷头时，需要考虑风速对于喷灌效果的影響，并确定各个喷头的间距，可参照下述指标：风速0～5km/h时，间距为1.2R；风速6～11km/h时，间距为1.1R；风速12～20km/h时，间距为1.0R。

③灌溉水量

一般情况下，需要通过公式估算灌溉水量，在估算过程中工作人员可参照经验数据，将气象条件作为灌溉水量估算指标：湿冷，日需水量2.5～3.8mm；干冷，日需水量3.8～5.0mm；湿暖，日需水量3.8～5.0mm；干暖，日需水量5.0～6.4mm；湿热，5.0～7.6mm；干热，日需水量7.6～11.4mm。

④水力计算

当灌溉面积较大时，一般需要工作人员安装多个喷头以保证灌溉效果，但特定水压下支管内的水流量会随着流程增加而逐渐减少，所以需要对支管水力进行计算。

⑤自动控制

随着社会经济不断发展，喷灌灌溉方式逐步实现了自动化控制。目前，我国喷灌节水灌溉方式自动控制形式主要以应用“时序控制灌溉系统”为主，便利性强。

综上所述，农田节水灌溉技术的实际应用价值在于保护水资源、提高农作物生长质量以及促进国家农业经济发展。因此，加强对节水灌溉技术在农田水利工程中发展要点的研究具有十分重要的现实意义，相关部门应当加强对该项工作的重视，明确节水灌溉技术的实际应用价值，进一步提升节水灌溉技术在农田水利中的高效应用。

（作者单位：735000甘肃省酒泉市肃州区水务局丰乐河灌区水利管理所）