農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展

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摘要:我國地大物博有著十分豐富的資源，但是不同區(qū)域資源存在顯著差異，并且人口較多，對于資源利用有著較高的要求。特別是水資源，在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展速度日新月異影響下，城鎮(zhèn)居民用水、工業(yè)農(nóng)業(yè)用水需求越來越大，節(jié)水省水、高效用水已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)、領(lǐng)域需要重點(diǎn)關(guān)注的課題。農(nóng)田水利工程當(dāng)中節(jié)水灌溉技術(shù)具有的價(jià)值也隨之上升，依據(jù)灌溉技術(shù)能真正發(fā)揮出水利工程具備的作用?；诖?，以節(jié)水灌溉技術(shù)為切入點(diǎn)，針對水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)展開研究，探索農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)高效應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞:農(nóng)田水利工程;節(jié)水灌溉技術(shù);應(yīng)用

0引言

在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化運(yùn)行及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展環(huán)境下，水資源科學(xué)化使用也成為不同行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。但是部分農(nóng)田水利項(xiàng)目落實(shí)過程中，仍舊存在節(jié)水觀念落實(shí)難度高、水資源浪費(fèi)問題較為嚴(yán)重，此類現(xiàn)象不僅會(huì)使水利工程有效性、高效性受到影響，還會(huì)使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重限制。因此，必須要將節(jié)水灌溉技術(shù)在水利工程當(dāng)中全面引入，精準(zhǔn)掌握符合區(qū)域需求的灌溉技術(shù)，以此保證節(jié)水灌溉的實(shí)施及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展真正實(shí)現(xiàn)。

1節(jié)水灌溉技術(shù)概述

節(jié)水灌溉主要是依托農(nóng)作物對于水資源需求情況及區(qū)域供水條件，為保證水資源得到科學(xué)利用，合理開展水源灌溉，獲取最優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益而展開的一項(xiàng)新型灌溉技術(shù)，如滴灌、微灌及低壓管灌等。一是滴水灌溉技術(shù)，在水利工程建設(shè)任務(wù)落實(shí)中，在末級(jí)管道當(dāng)中安裝滴頭，之后使用滴灌手段把主水流全面劃分成為細(xì)小的水流，以此濕潤土壤實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉操作;二是微灌技術(shù)，作為一種全面的灌溉技術(shù)，雖然灌溉時(shí)間較長、灌溉量相對較小，但是可以讓水源得到科學(xué)管控，讓水資源能夠更好地輸送到農(nóng)作物當(dāng)中，改善土壤性能與結(jié)構(gòu);三是低壓管灌技術(shù)，該技術(shù)主要是使用低壓管道展開農(nóng)田灌溉操作，管道內(nèi)部水壓不高可以讓施工成本降低［1］。

2農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

2.1綜合分析農(nóng)作物生長環(huán)境

農(nóng)業(yè)持續(xù)、長期發(fā)展的重點(diǎn)環(huán)節(jié)就是把節(jié)水灌溉技術(shù)引入到農(nóng)產(chǎn)品不同生長流程，保證灌溉技術(shù)能夠持續(xù)作用于農(nóng)田。為保證各項(xiàng)技術(shù)可以在農(nóng)作物生長當(dāng)中得到貫徹落實(shí)，促使技術(shù)發(fā)展，需要從農(nóng)作物生長源頭開始，針對農(nóng)作物生長環(huán)節(jié)展開綜合分析，以此推廣最適應(yīng)的節(jié)水灌溉技術(shù)。以山東省泰安市為例，泰安市位于魯中山區(qū)，地勢是從東北向西南方向傾斜，地形包括山地、丘陵、洼地、平原等，最大降雨量約為1498mm，最小降雨量為199mm，平均溫度為26.4℃，將相關(guān)數(shù)據(jù)當(dāng)做前提，針對灌溉工程落實(shí)詳細(xì)、科學(xué)設(shè)計(jì)，可以讓節(jié)水灌溉技術(shù)全面、高效在水利工程內(nèi)實(shí)施。例如，泰安市將氣候環(huán)境當(dāng)做基礎(chǔ)，針對四周環(huán)境及生態(tài)展開探查，大力推行噴灌、低壓管灌、微灌等各項(xiàng)節(jié)水灌溉技術(shù)，讓農(nóng)業(yè)獲取優(yōu)異經(jīng)濟(jì)收益，其中在2021年冬季到2022年春季設(shè)定的節(jié)水灌溉目標(biāo)已經(jīng)基本完成，包括恢復(fù)與改善灌溉面積1．3萬hm2，新增有效灌溉面積0．67萬hm2，發(fā)展節(jié)水灌溉為2萬hm2，極大優(yōu)化農(nóng)業(yè)水資源的應(yīng)用以及農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。并且泰安市后續(xù)在不影響經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展前提和基礎(chǔ)上，仍舊繼續(xù)在推廣與區(qū)域相符合的灌溉技術(shù)［2］。

2.2噴灌技術(shù)的應(yīng)用

在合理使用噴灌技術(shù)的過程中，需要使水具備一定的壓力(即相關(guān)水資源通過自然落差或者水泵設(shè)施進(jìn)行加壓形成壓力)，在壓力管道助推下把噴灌系統(tǒng)內(nèi)部水源運(yùn)輸?shù)叫枰喔鹊霓r(nóng)田區(qū)域，利用噴頭在空中噴射水資源，或者利用小水滴的模式讓水資源可以全面融入到土壤內(nèi)，讓農(nóng)作物在生長中獲取所需的水源。與傳統(tǒng)的水源灌溉模式相對比，泰安市在針對大田作物展開撫育中合理的引入現(xiàn)代化的噴灌技術(shù)，能節(jié)約水資源量30%～40%。并且在噴灌基礎(chǔ)上將灌溉形式改成自動(dòng)化、半機(jī)械化的模式還能使區(qū)域勞動(dòng)力需求得到緩解［3］。在山區(qū)灌溉過程中，針對農(nóng)作物栽植區(qū)域充分引入針對性的噴灌設(shè)備，也可增強(qiáng)農(nóng)作物生長效果。例如，在栽培小麥作物時(shí)合理利用與栽培要求相符合的大田指針式噴灌機(jī)針對區(qū)域麥田展開灌溉作業(yè)，一次可覆蓋約80hm2小麥田;而在玉米養(yǎng)殖與培育區(qū)域，則可使用現(xiàn)代化的大田卷盤式澆水噴灌設(shè)施，該種噴灌方式噴灌效果增強(qiáng)約十幾倍，出水量較低，噴灌為2.51m3·h－1，該類噴灌車能夠讓水資源使用效率超過90%，節(jié)約40%左右水資源。

2.3滴灌技術(shù)的應(yīng)用

滴灌技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中與噴灌技術(shù)相似，也需要壓力水來為供水提供動(dòng)力，通過對水源適當(dāng)增壓后結(jié)合用水管網(wǎng)、管道展開分配與運(yùn)輸工作，為農(nóng)作物帶來足量的水源。一般情況下，滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為首部樞紐、管網(wǎng)、滴灌設(shè)施三個(gè)部分［4］。首部樞紐包含設(shè)施有水泵、過濾設(shè)施、施肥裝置、控制與測量裝置等，這些裝置與設(shè)施通過組裝共同擔(dān)任著水源提取、加入肥料與壓力、過濾水源，并將水源及時(shí)、足量送入系統(tǒng)輸水管路傳輸。管路包含設(shè)施有壓力表、干管與支管、調(diào)節(jié)水流量的設(shè)施等設(shè)備，其主要作用是使加壓后的水源均勻分配、傳遞給滴灌設(shè)施。滴灌帶主要就是把管路所輸送的水源使用點(diǎn)滴方式滴入到特定位置。合理應(yīng)用滴灌技術(shù)，可以極大地降低灌溉過程中水資源浪費(fèi)量，避免水資源被大量蒸發(fā)，有效降低地表徑流問題、土壤內(nèi)部水源深層滲漏等出現(xiàn)率。

2.4低壓管道灌溉技術(shù)的應(yīng)用

低壓管道灌溉方式可以在最低壓力幫助和支持下為農(nóng)田區(qū)域傳送、提供定量水源，保證水源利用效果提升。在實(shí)際應(yīng)用低壓管道灌溉技術(shù)時(shí)，需要構(gòu)建與灌溉需求相關(guān)的低壓環(huán)境與管道布局，盡量將管道埋入地層內(nèi)部，以避免低壓管道在運(yùn)輸水源中發(fā)生水源大量蒸發(fā)、流失的情況。2.5渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用要想實(shí)現(xiàn)節(jié)水效果，有必要從減少傳輸過程消耗量、減少水源使用量等幾個(gè)層面入手。渠道防滲技術(shù)作為最大化減少水源傳輸過程消耗量的有效、科學(xué)措施，利用渠道防滲技術(shù)能夠讓輸水效果得到全面提升。我國最常用輸水方式就是利用渠道把水資源引入、輸送到農(nóng)田灌溉區(qū)域，在輸送過程中水源會(huì)深入到渠道底部、邊坡土壤空隙內(nèi)部，水量損失占整體水資源輸送量的50%～60%，最高甚至達(dá)到70%［5］。因此，推廣應(yīng)用渠道防滲技術(shù)有著十分重要價(jià)值。在渠道防滲操作和處理過程中，最關(guān)鍵目的就是避免渠道內(nèi)水源發(fā)生下滲現(xiàn)象，讓水源能夠足量、足額輸送到需要灌溉的農(nóng)田區(qū)域，一般渠道防滲操作需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)內(nèi)容:1)將水利計(jì)算作為設(shè)定渠道斷面的重要依據(jù)，如果渠道水流量超過1m3·s－1，可采取弧形底梯形、坡形斷面;如果水流量達(dá)不到1m3·s－1，則可利用U形斷面操作。2)大型灌溉區(qū)域渠道防滲效率應(yīng)保持在40%左右;中型灌溉區(qū)域渠道防滲率應(yīng)保持在50%左右;小型管道區(qū)域防滲效率應(yīng)保持在70%以上;井灌區(qū)域需要全面針對固定渠道落實(shí)防滲操作。3)在渠道防滲處理中，可以適當(dāng)引入混凝土板，并積極在最底層位置及渠道下部位置鋪設(shè)復(fù)合土工膜、輔料薄膜，把斷面合理設(shè)置為梯形狀態(tài)，以此避免渠道在為農(nóng)田運(yùn)輸水源中出現(xiàn)水源滲透問題。一般情況下，在防滲渠道修建過程中，常見的設(shè)施為預(yù)制混凝土，其有著較強(qiáng)的使用壽命和性能，可以適當(dāng)減少防滲渠道斷面面積，增強(qiáng)渠道輸水能力，將其與復(fù)合土工膜技術(shù)有效、合理融合，能夠最大程度保障農(nóng)業(yè)用水效率以及用水合理性［6］。

2.6機(jī)井灌溉技術(shù)的應(yīng)用

在科學(xué)使用機(jī)井灌溉技術(shù)過程中，需要充分依據(jù)農(nóng)田面積及試驗(yàn)田對于灌溉的要求選取技術(shù)。例如，新型機(jī)井灌溉方式和灌溉技術(shù)，可充分利用機(jī)井灌溉管控箱及與機(jī)井灌溉有關(guān)信息技術(shù)和信息化軟件展開科學(xué)化灌溉。2.7膜上灌溉技術(shù)的應(yīng)用膜上灌溉技術(shù)主要是利用地膜覆蓋農(nóng)作物栽培區(qū)域的新型技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中，利用膜上流水的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的地膜附近灌水方式，沿著苗木設(shè)計(jì)滲水孔，讓水資源可以滲下或者沿孔流下，優(yōu)化農(nóng)作物用水量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約用水、降低水源消耗目的。當(dāng)灌溉區(qū)域農(nóng)作物使用地膜覆蓋展開栽培，栽培作物為玉米、棉花、豆類、棉花和小麥(套種)及花生等，可用膜上灌溉技術(shù)。相比于傳統(tǒng)地膜栽培水源灌溉模式，膜上水源灌溉技術(shù)有著更加優(yōu)異節(jié)水效果，與溝灌節(jié)水相對比，膜上灌溉可以節(jié)約25%～30%水源，水資源實(shí)際使用效率可提升到80%左右［7］。如果在水資源緊缺的區(qū)域合理應(yīng)用膜上灌溉技術(shù)，則可讓節(jié)水效率提高到40%～50%，將管道輸水灌溉技術(shù)與之相融合，可以讓水資源整體使用效率達(dá)到90%左右。

3對策及展望

3.1高效應(yīng)用對策

首先，制定與節(jié)水灌溉有關(guān)的使用方案，有關(guān)部門需要針對農(nóng)田節(jié)水灌溉區(qū)域展開科學(xué)規(guī)劃、持續(xù)調(diào)查，綜合評(píng)估區(qū)域地勢環(huán)境、農(nóng)田布局情況、土壤環(huán)境及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在該基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)綜合灌溉平面圖，并交由相關(guān)設(shè)計(jì)部門展開針對性、科學(xué)化設(shè)計(jì)。通過對節(jié)水灌溉技術(shù)和操作展開優(yōu)化、選取最佳的灌溉技術(shù)，合理使用區(qū)域河網(wǎng)，使水資源實(shí)際利用效率持續(xù)增強(qiáng)。其次，構(gòu)建完善節(jié)水灌溉網(wǎng)絡(luò)體系。把物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與區(qū)域農(nóng)田工程相結(jié)合，通過相關(guān)軟件、供電體系、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遠(yuǎn)程鏈接等建設(shè)灌溉體系，整合區(qū)域內(nèi)農(nóng)田水利工程相關(guān)設(shè)施，在落實(shí)節(jié)水功能基礎(chǔ)上增強(qiáng)節(jié)水效果。同時(shí)，針對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)展開細(xì)化設(shè)計(jì)，通過建立監(jiān)測區(qū)、采集區(qū)等各類手段掌握區(qū)域農(nóng)作物生長狀態(tài)，并結(jié)合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和系統(tǒng)及時(shí)把控土壤情況，遠(yuǎn)程管理區(qū)域節(jié)水灌溉體系。最后，引入新型設(shè)備和技術(shù)，從噴頭入手，依據(jù)地形情況、地貌風(fēng)向明確噴頭形狀。目前，新型圓形噴灌機(jī)等設(shè)備并不需要考量地形，可以直接展開噴灌，噴灌效果十分優(yōu)異。

3.2未來發(fā)展展望

農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉措施在今后發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在三個(gè)部分。1)向智能化層面發(fā)展，從當(dāng)前情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)灌溉技術(shù)仍舊存在限制性及落后問題，很難滿足現(xiàn)代化節(jié)水灌溉要求，未來仍舊需要將智能技術(shù)全面引入到灌溉技術(shù)當(dāng)中。通過建設(shè)智能體系，全面掌握農(nóng)作物生長和發(fā)展情況，依據(jù)大數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、整合農(nóng)作物生長過程中影響因素，如土質(zhì)、濕度、溫度、水分等，把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于智能系統(tǒng)當(dāng)中，以此合理選擇灌溉技術(shù)、澆灌水量。2)向網(wǎng)絡(luò)化方向轉(zhuǎn)變，積極使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來優(yōu)化升級(jí)節(jié)水管控系統(tǒng)及相關(guān)軟件，以此增強(qiáng)節(jié)水設(shè)備管控能力。3)向自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變，在水源灌溉管控體系中安裝性能優(yōu)異中央控制器，將監(jiān)測數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中自動(dòng)上傳，自動(dòng)控制水源灌溉時(shí)間、頻率，確保節(jié)水灌溉技術(shù)實(shí)效性及合理性。

4結(jié)語

綜上所述，為保證農(nóng)田水利工程中節(jié)水灌溉技術(shù)的全方位運(yùn)用，使水源較為匱乏的情況得到緩解，各個(gè)區(qū)域需要不斷強(qiáng)化節(jié)水灌溉技術(shù)使用和普及強(qiáng)度，精準(zhǔn)掌握各類技術(shù)實(shí)際應(yīng)用策略和應(yīng)用優(yōu)勢。通過一系列措施確保農(nóng)田水利工程得到持續(xù)優(yōu)化，進(jìn)一步增強(qiáng)農(nóng)作物灌溉質(zhì)量與效果，最終達(dá)到推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。

作者:王建新 單位:泰安市岱岳區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局