當(dāng)代農(nóng)田水利技術(shù)發(fā)展的研究

章健

（南陵縣河湖管理事務(wù)中心，安徽 蕪湖 242400）

我國(guó)的農(nóng)田水利建設(shè)是指為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的水利事業(yè)，基本任務(wù)是通過(guò)水利工程技術(shù)措施,改變不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的自然條件, 為農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效服務(wù)。

1 發(fā)展農(nóng)田水利技術(shù)意義

農(nóng)田水利技術(shù)的發(fā)展具有三方面的意義：其一，可處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水資源不足的問(wèn)題。我國(guó)人均水資源僅為世界人均水平的20%，全國(guó)有65%的城市缺水，其中有20%的地區(qū)嚴(yán)重缺水。而農(nóng)業(yè)與工業(yè)的發(fā)展需消耗大量水資源，引起水資源供需之間的矛盾。我國(guó)農(nóng)業(yè)每年用水占全國(guó)總用水量的60%左右，超過(guò)4000億立方米，而農(nóng)田灌溉作業(yè)的用水量高達(dá)95%，年平均缺水量約為300億立方米。為解決供水不足問(wèn)題，需依托于多種形式的農(nóng)田水利技術(shù)，減少農(nóng)業(yè)總用水量的同時(shí)確保田間水分充足。其二，能夠進(jìn)一步提升農(nóng)田灌溉水利用效率。以往在開展農(nóng)田灌溉作業(yè)時(shí)，采用的灌溉方法較粗放，灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.5，而國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平下有效利用系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.8，這一差異的出現(xiàn)通常是由灌溉模式所引起的。基于此，應(yīng)加大農(nóng)田水利技術(shù)的研發(fā)力度，優(yōu)化農(nóng)田灌溉方法，并在先進(jìn)灌溉技術(shù)的支持下，打造節(jié)水灌溉工程，以此實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用，促使農(nóng)業(yè)用水利用效率得以提升。其三，是農(nóng)業(yè)朝著生態(tài)化發(fā)展的重要保障。通過(guò)研發(fā)、發(fā)展農(nóng)田水利技術(shù)，確保節(jié)水灌溉工程的良好運(yùn)作，能夠增強(qiáng)灌溉地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)整體平衡性，并使該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境得到進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)效益持續(xù)上升。

2 農(nóng)田水利技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水材料與設(shè)備

現(xiàn)如今，市場(chǎng)中已出現(xiàn)較多類別的節(jié)能型農(nóng)業(yè)材料，比如在治理U型襯砌渠道伸縮縫時(shí)，可應(yīng)用新研發(fā)的焦油塑料膠泥條以及遇水后發(fā)生膨脹的止水條，以此規(guī)避滲透現(xiàn)象的發(fā)生，既達(dá)到節(jié)水灌溉的效果，又實(shí)現(xiàn)水資源利用率最大化。

科技的進(jìn)步加速研發(fā)多種農(nóng)業(yè)先進(jìn)設(shè)備的步伐，不僅加速了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，還極大程度地減少各類資源的浪費(fèi)，比如噴灌設(shè)備，現(xiàn)如今，借助先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)，在原有噴灌設(shè)備的基礎(chǔ)上又相繼研發(fā)出智能性噴頭、噴灌機(jī)等；在微灌設(shè)備方面也做出相應(yīng)的完善，如微噴頭、施肥器等。此外，一些農(nóng)業(yè)節(jié)水小構(gòu)件依托于現(xiàn)代化技術(shù)也得到進(jìn)一步完善，例如，研發(fā)出了極具智能性的農(nóng)業(yè)量水儀以及專門滴灌地下空間的專用滴頭，一些高效性且工序簡(jiǎn)單的設(shè)備已投入大批量生產(chǎn)并應(yīng)用于農(nóng)田灌溉作業(yè)中。

2.2 節(jié)水技術(shù)與資源開發(fā)

在現(xiàn)代化技術(shù)的支撐下，節(jié)水技術(shù)可以針對(duì)水資源使用問(wèn)題構(gòu)建調(diào)度模型，以保證相關(guān)管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握并控制農(nóng)田中各徑流的水量，與此同時(shí)，綜合考量水庫(kù)蓄水量及作物種植結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算出農(nóng)田所需的實(shí)際水量，確保水資源供給的合理性與準(zhǔn)確性。針對(duì)所需水量較多的農(nóng)田，應(yīng)重視地表水與地下水的結(jié)合利用，促使水資源調(diào)度工作得到相應(yīng)的優(yōu)化，依托于自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分散水源的集中控制，起到節(jié)水作用的同時(shí)還能提高灌溉效率。執(zhí)行到配水、輸水階段時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)節(jié)水作業(yè)的合理設(shè)計(jì)，促使農(nóng)田灌溉作業(yè)朝著節(jié)水灌溉的目標(biāo)持續(xù)邁進(jìn)。

3 農(nóng)田水利技術(shù)發(fā)展前景

3.1 高新技術(shù)研發(fā)

建設(shè)農(nóng)田水利工程時(shí)，通常會(huì)面臨水資源匱乏的挑戰(zhàn)，極易出現(xiàn)水資源供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而農(nóng)田排水系統(tǒng)與灌溉系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式無(wú)法發(fā)揮出各農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與運(yùn)行價(jià)值，因此，需在智能化、自動(dòng)化技術(shù)的指導(dǎo)下打造出滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的農(nóng)業(yè)水利工程，重視農(nóng)田水利技術(shù)的發(fā)展，并將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中。實(shí)踐過(guò)程中，還需積極引入先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)，比如模擬模型技術(shù)、集成應(yīng)用專家系統(tǒng)技術(shù)等，以此全面提高灌水質(zhì)量、效率與精準(zhǔn)性，保證農(nóng)業(yè)灌溉作業(yè)實(shí)施的有效性、科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)活動(dòng)的有序進(jìn)行，為生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)積極影響，且農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展與生態(tài)效益提高是農(nóng)田水利技術(shù)重點(diǎn)研究與發(fā)展方向。

3.2 節(jié)水灌溉技術(shù)

當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中面臨的最大挑戰(zhàn)便是水資源匱乏，要想保證農(nóng)業(yè)事業(yè)的有序推進(jìn)，就需重視對(duì)水資源的保護(hù)，積極使用節(jié)水灌溉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置，為作物健康生長(zhǎng)提供充足水分。同土渠灌溉方法相比，正在研發(fā)并投入試用中的渠道防滲技術(shù)可以在輸水過(guò)程中節(jié)約60%～90%的水資源；而噴灌技術(shù)的使用，節(jié)約了地面漫灌技術(shù)輸水量的3～5倍。多樣化的節(jié)水灌溉技術(shù)體現(xiàn)出多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，適用于不同地形，同時(shí)還能避免滲漏、徑流現(xiàn)象的發(fā)生，獲得極為顯著的節(jié)水效果。此外，相比噴灌技術(shù)，微灌技術(shù)的使用可減少15%～20%水資源的浪費(fèi)；還能針對(duì)土壤性質(zhì)的不同，調(diào)節(jié)灌水速度，達(dá)到節(jié)水的目的；還有助于增加作物總產(chǎn)量，一般在20%以上。

3.3 節(jié)水改造技術(shù)

開展農(nóng)田水利工程建設(shè)時(shí)，需結(jié)合實(shí)際情況，始終堅(jiān)持節(jié)水灌溉的目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有的農(nóng)田水利設(shè)施、灌溉方式以及生產(chǎn)技術(shù)加以全方位優(yōu)化與改造。為保證改造作業(yè)的科學(xué)性、有效性，可從四方面著手：①針對(duì)用水量與水資源損耗量較大的農(nóng)田渠系，可采用襯砌的方式搭建渠道，并在渠系適當(dāng)區(qū)域安裝精細(xì)化的測(cè)水量裝置，確保可實(shí)時(shí)掌控水資源使用情況與浪費(fèi)情況，避免發(fā)生跑水、漏水問(wèn)題，促使渠系水利用系數(shù)得以提升；②堅(jiān)持統(tǒng)一性規(guī)劃原則，對(duì)當(dāng)?shù)厍⒕?kù)加以合理規(guī)劃與建設(shè)，著手于科學(xué)完善開發(fā)利用水資源體系的打造，采取渠井結(jié)合、井庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方式，實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)配置，為農(nóng)田高產(chǎn)、增收提供充足水資源保障；③完善當(dāng)前農(nóng)田的渠系布局形式，加大渠系巡查力度，以此減少甚至規(guī)避農(nóng)戶在干渠開口建閘的現(xiàn)象，確保下游農(nóng)田用水充足。同時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)重視對(duì)渠系的管理，進(jìn)一步擴(kuò)大渠系灌溉面積；④依托于實(shí)際，合理優(yōu)化農(nóng)田灌溉方式，使用局部灌溉方式取代傳統(tǒng)灌溉方式，避免在光照與空氣流動(dòng)的作用下，水分蒸發(fā)速率加快導(dǎo)致水分的大量流失。由此可見，采用局部灌溉方式有助于土壤存儲(chǔ)更多水分，滿足作物根系生長(zhǎng)用水需求，相較于傳統(tǒng)灌溉形式而言，應(yīng)用此方法可節(jié)水30%，同時(shí)，還能增加8%以上的作物產(chǎn)量。此外，用間歇式灌溉方式代替連續(xù)性灌溉方式，可以確保水流始終處于陸續(xù)波涌狀態(tài)，提升水流推進(jìn)速度，并增大農(nóng)田灌溉范圍，減少輸水過(guò)程中發(fā)生深層滲漏、水資源浪費(fèi)問(wèn)題。同連續(xù)性灌溉方式相比，間歇式灌溉方式可擴(kuò)寬1～3倍的水流推進(jìn)距離，還能有效保證農(nóng)田被均勻灌溉。

3.4 渠道防滲技術(shù)

渠道防滲技術(shù)是輸水節(jié)水的重要保障，同時(shí)還能起到提高節(jié)水灌溉效益的作用，輸水過(guò)程中，該技術(shù)可實(shí)時(shí)控制渠道水流速度，賦予渠道更強(qiáng)的輸水能力，規(guī)避渠道水源滲透現(xiàn)象的發(fā)生，從根本上強(qiáng)化節(jié)水效果。現(xiàn)階段，常使用的渠道防滲技術(shù)主要有五種：其一，水泥防滲技術(shù)。采用該技術(shù)開展農(nóng)田灌溉作業(yè)時(shí)，需先對(duì)使用的防滲材料進(jìn)行合理化選擇，一般為水泥和土料，制作水泥時(shí)，可參照其他渠道工程配比參數(shù)，土料則可就地取材。將二者相互融合，并添加適當(dāng)水量進(jìn)行攪拌，制作成水泥土，當(dāng)其自然凝固后，便能夠獲得良好的防滲效果，滲透量可減少90%左右。但水泥防滲技術(shù)不具備較強(qiáng)的抗凍性，只能應(yīng)用在不會(huì)發(fā)生凍害問(wèn)題的地區(qū)。其二，混凝土防滲技術(shù)。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要有兩種形式，分別為預(yù)制板和現(xiàn)澆混凝土，應(yīng)用此技術(shù)建設(shè)農(nóng)田水利工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)農(nóng)田所處區(qū)域及用水需求，合理確定防滲渠道類型，主要有三種即板型、槽型及管型。由混凝土打造的渠道可持續(xù)作業(yè)40年以上，被用于多數(shù)地區(qū)。其三，土料壓實(shí)防滲技術(shù)。選擇土料時(shí)，盡可能選用土顆粒級(jí)配良好、四合土或具有極強(qiáng)膠凝固結(jié)性的粘砂混合土，將土料直接涂抹在渠床表面，以起到防滲的作用。此技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢(shì)，如施工簡(jiǎn)單、成本低等，對(duì)于一些小規(guī)模的渠道防滲工程來(lái)說(shuō)，是最合適的防滲技術(shù)。其四，膜料防滲技術(shù)。該技術(shù)將薄型土工膜作為防滲材料，比如聚乙烯塑料薄膜，因其體現(xiàn)出極強(qiáng)的耐腐蝕及變形能力，且不需過(guò)多的建設(shè)費(fèi)用，具有良好的工程價(jià)值，防滲率高達(dá)99%。其五，砌石防滲技術(shù)。該技術(shù)是當(dāng)前我國(guó)農(nóng)田輸水渠道防滲工程建設(shè)時(shí)，最為常用的防滲技術(shù)，使用率占所有防滲技術(shù)的45%，且防滲效果良好。

4 結(jié)論

依托于現(xiàn)代化手段，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)田水利工程建設(shè)實(shí)際，加大對(duì)高新技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)以及渠道滲透技術(shù)的研究與發(fā)展，以保證水資源的高效且合理使用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉水利用率最大化，并在多樣化技術(shù)的支持下，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)量，推動(dòng)農(nóng)業(yè)事業(yè)高效性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性發(fā)展。