節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利工程中的應用

◎ 皇甫潤金 山西省忻州市水利勘測設計院

據(jù)官方數(shù)據(jù)顯示，我國擁有的淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源總量的百分之六。但我國人口眾多，人均水資源量僅有2300立方米，是世界人均水資源量的四分之一，排在世界排名的倒數(shù)，是世界人均水資源最貧乏的國家之一。因此，如何節(jié)約水資源、保護水資源，就成了我國現(xiàn)下急需解決的問題。而我國水資源使用量的70%都消耗自農(nóng)田生產(chǎn)，所以，如何在保證滿足我國農(nóng)田生產(chǎn)用水的前提下使農(nóng)田水利工程中的用水量達到最小，使農(nóng)田水利工程中水資源利用率得到提高是意見亟待解決的問題。

1.節(jié)水灌溉技術方式

（1）渠道防滲技術。我們可將渠道防滲技術大致分為兩類。其一是利用化學法和物理機械法去改變原渠床的土壤滲透性能，以達到渠床的不透水性；其二是利用塑料薄膜、瀝青、混凝土、水泥土等不同的材料對渠道進行修砌。渠道防滲技術有四個特點。首先，采用渠道防滲技術可以有效減少渠道輸水的滲透損失；其次，渠道防滲技術可以降低地下水水位，有效防止了土壤的次生鹽堿化；再次，采用渠道防滲技術可以加快輸水速度，提高渠道的疏水能力；當然，渠道防滲技術也可使工程費用及后續(xù)維修管理費用降到最低。

（2）噴灌技術。將由自然落差形成或通過水泵加壓形成的有壓水利用壓力管道送到田間，再由壓力噴頭使有壓水噴射到空中，形成小水滴狀的灌溉用水的方式被稱作為噴灌技術。節(jié)約用水量和通過機械化方式灌水，減少了人工費用是采用噴灌技術的特點。

（3）微噴灌技術。利用低壓管道和管道尾部的特制灌水器將作物生長所需的水和養(yǎng)分以適中的流量準確地、直接地輸送到作物根部的附近區(qū)域（土壤表層或土壤內層中），使作物能夠得到有效的灌溉的方式被稱作為微噴灌技術。這種技術的特點是它的灌水流量較小，用水壓力小，且灌溉精準度高，可以直接把水輸送到作物根部，防止了不必要的水資源浪費的情況出現(xiàn)。

（4）滴灌技術。滴灌技術是通過滴灌帶、管網(wǎng)、滴頭等工具，以水滴的形式慢慢將過濾后的壓力水滲透到作物根部的附近區(qū)域，進而達到灌溉目的的灌溉技術。這種技術省時省力還省水，并且還可以提高作物產(chǎn)量，但此種方式成本過高，因此普及率降低。

2.節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利應用中存在的問題

（1）灌溉區(qū)域調度不合理。現(xiàn)階段，我國大部分節(jié)水灌溉用水都是由水庫供應的，哪片區(qū)域需要灌溉用水都會進行由水庫到灌溉區(qū)的運輸。在此過程中，很容易造成水資源的浪費。并且，我國的水資源調度過程繁瑣，無法及時解決灌溉區(qū)缺水的問題，這也嚴重的影響了節(jié)水灌溉技術的運用。因此，只有對灌溉區(qū)域與水庫之間進行科學合理的調度，才能使節(jié)水灌溉技術能有有效地發(fā)揮出它的作用。

（2）灌溉量和灌溉時間不合理。傳統(tǒng)模式下的節(jié)水灌溉技術只是簡單地將灌溉及時運用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去，并沒有對節(jié)水灌溉技術進行具體的、細致的研究。我國現(xiàn)階段大多是采用噴灌技術，在新疆等地是采用的渠道防滲技術。但在具體實施的過程中，并沒有對被灌溉的農(nóng)作物所需灌溉時間及灌溉量去做一個科學的、合理的規(guī)劃，都是簡單地進行定時定量的灌溉。這樣就會造成作物在需水要求較低但灌溉量不變，或作物吸收水分效率較低但灌溉量也不變時產(chǎn)生的水資源浪費的情況出現(xiàn)。

（3）灌溉方式選擇不當。現(xiàn)階段，除個別特殊區(qū)域外，我國大部分農(nóng)田水利工程中都是采用的噴灌技術。一種技術的采用并不是簡簡單單的直接采用，而應該是因地制宜，根據(jù)不同情況采用不同的節(jié)水灌溉技術。有些灌溉區(qū)根本沒有考慮自身的實際情況，就大規(guī)模的采用噴灌技術，而不合理的灌溉技術的運用，只會降低我國的農(nóng)業(yè)水資源的利用率。

（4）節(jié)水灌溉規(guī)劃性差。對于農(nóng)田水利需求而言，傳統(tǒng)節(jié)水灌溉模式缺乏及時性和準確性。傳統(tǒng)節(jié)水灌溉模式的管理形式大都是人工管理，而農(nóng)田范圍廣闊，人工管理往往因為精力有限以及自我疏忽等等原因，使得其很難即時掌握所有土地的灌溉情況，人力投資大且節(jié)水灌溉效果不佳，對于人力和經(jīng)濟的浪費都大。因此，系統(tǒng)規(guī)劃節(jié)水灌溉管理刻不容緩，以緊跟節(jié)約型社會發(fā)展的腳步。

3.如何能夠更好地實施節(jié)水灌溉技術

（1）進行灌區(qū)調度時運用線性二次高斯模型。節(jié)水的關鍵是提高水資源的利用率，這需要精準調控灌區(qū)水資源，定點灌溉。而線性二次高斯模型可以有效的實現(xiàn)水資源的精準調控，以實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。其基本步驟有：首先，需要更具掌握的灌區(qū)水土情況將灌區(qū)細分為若干較小的區(qū)域，每一塊小區(qū)域為一個調度庫，降低調控的難度；然后需要優(yōu)化模型，進行更精準的調度控制，實現(xiàn)水資源合理有效利用。

（2）優(yōu)化農(nóng)業(yè)灌溉中的灌溉量和灌溉時間。節(jié)水灌溉的關鍵點不僅僅在范圍廣度上，還在區(qū)域灌溉量和區(qū)域灌溉時間上。根據(jù)此，需要先了解農(nóng)作物的四個生長期，即苗期、拔節(jié)期、孕育期和成熟期，將每一個時期的蒸發(fā)蒸騰量都可以看作是不同大小的一個定值。灌溉過程中，水資源的損失一般只考慮兩個方面：一是灌溉過程中的滲漏和水蒸發(fā)；另一個是灌溉過程中下滲的土壤水。將這兩個方面的水損失計算出來，然后在根據(jù)不同方面的具體損失程度進行不同法控制，進行建模，確定不同生長期下最優(yōu)灌水周期和最優(yōu)灌水量，降低水損失，實現(xiàn)水資源的最大利用。

（3）引進新型理論，選擇灌溉方式。上文提到了不管怎樣的節(jié)水措施都離不開建立最優(yōu)的利用模型。為此，也應該積極引進最新的理論，不斷更新理論，找出更好的理論指導方向，進而選擇出最優(yōu)的灌溉方式。其具體操作首先應該總結前人的節(jié)水經(jīng)驗、前人運用的灌溉模式和模型，建立數(shù)學集；其次是根據(jù)數(shù)學集來規(guī)劃最合適的農(nóng)田水利工程；之后再檢驗不同節(jié)水方案的可行程度；最后比較各個節(jié)水方案，選擇最優(yōu)方案進行操作和實施。

（4）對農(nóng)田節(jié)水灌溉進行統(tǒng)籌規(guī)劃。節(jié)水灌溉的目標不是一小塊區(qū)域的節(jié)水，而是要實現(xiàn)大片土地水資源的最優(yōu)利用，這就需要對農(nóng)田節(jié)水灌溉進行統(tǒng)籌規(guī)劃，首先就是減少人力操控帶來的不精確性。為此可以引入網(wǎng)絡監(jiān)管調控系統(tǒng)，通過監(jiān)控對灌區(qū)進行全方位的管理和控制；其次對本有的自然資源的利用也應該加入管理之中，能用自然資源的地方就可以減少人工資源的投入，從而減少經(jīng)濟負擔。例如對用太陽能和風能發(fā)電的利用等；最后，任何統(tǒng)籌規(guī)劃都離不開上級政府的支持，政府應該制定清晰嚴明的工作任務和標準，各部門分工合作，以保證持續(xù)發(fā)展農(nóng)田節(jié)水灌溉。

（5）低壓管灌措施。節(jié)水灌溉的發(fā)展離不開技術的更新進步，低壓管灌的方式能使水資源的利用率達到50%以上，效果顯著。低壓管灌首先是對水資源的節(jié)約有非常好的效果。采用低壓管道運輸可以阻隔水資源，避免輸水過程中的滲漏和蒸發(fā)。其次，低壓管灌技術耗費的電力資源相對來說更少。這依賴于水資源運輸途中的損失小了，則相同范圍大小下需要從水庫中抽取的水資源就更少了，進而減少用電。再者，低壓管灌的方式還能實現(xiàn)對土地資源的節(jié)約利用。因其占地少，節(jié)省土地，更具經(jīng)濟效益。還有，低壓管灌技術輸水速度快。因為是低壓運輸，能在短時間內迅速輸送水資源到所需地，減少輸水周期，有利于土地水資源緊缺時期，減少經(jīng)濟損失，增加土地生產(chǎn)效益。

4.結束語

我國作為有大片平原農(nóng)田的國家，節(jié)水灌溉技術的優(yōu)化和發(fā)展極大地節(jié)約了水資源，緩解了水資源的緊缺，減少了經(jīng)濟投入，增加了農(nóng)田產(chǎn)出效益，對我國的農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻。因此，在未來的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中，節(jié)水灌溉技術作為重要的一環(huán)，應該給予足夠的重視，通過對水資源的最優(yōu)化利用，促進我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。