農田水利灌溉工程的節水策略探析

張泳

摘 要 闡述了農田水利節水灌溉工程的基本內容，總結了節水灌溉方法。農田水利節水措施可以提升灌溉質量，降低水資源輸送和利用過程中的成本和費用，使得節水設備充分發揮效用，保障我國農田水利事業的可持續發展。因此相關部門可以應用明渠防滲施工技術、低壓管道輸水灌溉技術、灌溉節水自動監測技術等，有效避免水資源浪費，確保農田水分補給充足。

關鍵詞 水利灌溉;節水工程;防滲施工;自動監測技術

中圖分類號：S274.3 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.12.074

農田水利是農業灌溉的命脈，可以促進農業穩定發展?！掇r田水利條例》明確規定，應該堅持科學規劃，打造節水高效、建管并重、統籌協調的管理方案，提高灌溉用水效率，鼓勵推廣節水灌溉技術，以此緩解農業用水供需矛盾問題?；诖?，文章針對農田水利灌溉工程展開探討，并提出農田水利灌溉工程的節水措施。

1 農田水利節水灌溉工程的基本內容

節水灌溉工程是農田種植必不可少的環節之一，可以避免水資源浪費，確保農田水分補給充足。該項工程的重點內容就是通過各項節水措施的應用，減少旱澇問題發生，并且在水資源輸送和利用過程中降低成本和費用，提高水資源利用率，最終實現增產增收，提高農業生產經濟效益[1]。通過相關技術推廣和創新，安裝多個節水設備，打造節水通道，以此提升灌溉質量，形成科學的灌溉體系，最終使得節水設備充分發揮效用，保障我國農田水利事業的可持續發展。

2 農田水利節水灌溉方法

農田水利節水灌溉方法主要體現在2個方面，分別為水資源輸送過程中的節水方法和灌溉過程中的節水方法。

2.1 水資源輸送過程中的節水方法

2.1.1 明渠襯砌輸水灌溉技術

明渠襯砌輸水灌溉技術是指為了提高水資源利用率，降低水資源輸送過程中的蒸發量，施工技術人員利用預制混凝土板防滲技術、黏土壓實防滲技術、復合土工材料防滲技術、漿砌石防滲技術、現澆混凝土防滲技術相結合，通過明渠襯砌方式，減少輸水過程中水量損失，以提高水資源利用率，減少運行成本。這種方法可以調整農業種植結構，測算提水泵站經濟揚程，優化農業基礎設施，有利于緩解日益緊張的水資源供需矛盾問題。但是也應注意到，該種方案不適用于丘陵山地地區，且其水資源節約效率低，與地面節約灌水技術相比，生產力水平不高，灌溉水利用系數亟需提升。因此，當前農田水利節水灌溉工程更加傾向于使用低壓管道技術，以此實現灌區節水改造。

2.1.2 低壓管道輸水灌溉技術

低壓管道輸水灌溉也被稱為管道輸水灌溉，以管道代替傳統明渠輸水體系，在田間灌溉過程中，利用較低的壓力把水輸送到田間地溝，為農作物補充水資源。該種技術方法主要應用于輸配水系層次較少的小型灌區，管道系統壓力一般不超過0.2 MPa，主要由田間灌水設施、排氣閥、出水口、機井、輸水管道等組成。經過實驗表明，該節水工程與明渠灌溉工程相比，節約率約為30%，有效減少了水分蒸發和滲漏問題，且輸水快，省時省力，節約灌水勞動力，減少土渠占地面積[2]。尤其對于我國土地資源緊缺這一現狀，低壓管道輸水灌溉技術可以發揮出更大的經濟效益和社會效益，以此促進農作物增產增收效果。

2.2 灌溉過程中的節水方法

2.2.1 噴灌法

噴灌法是指借助管道系統和水泵，將具有一定壓力的水噴到空中，形成噴霧，以此補充植株水分，噴灌設備主要由噴頭、配水管、輸水管、抽水機、進水管等組成。與傳統大水漫灌方法相比，該方法可以有效節省水量，并且在使用過程中不受地形限制，不破壞土壤結構，避免造成地表徑流和深層滲漏，在一定程度上可以節約灌水成本，實現農田水利的自動化和機械化，節省勞動力。

2.2.2 微灌法

微灌法是指在灌溉末級管道上安裝灌水器，在管道系統的循環作用下，根據農作物需水規律直接對作物根部進行灌水，水流量小，并且灌溉準確、均勻。與大水漫灌和地面灌溉相比，微灌法可以有效減少地表蒸發，將水直接施加到作物根區，灌溉更加高效，有助于節約水資源。同時該種方法可以與施肥法相結合，設定水分灌溉周期，定期清洗過濾器，以此實現微灌目的，促進作物生長。

2.2.3 滴灌法

滴灌法與微灌法相似，都是利用塑料管道對植株根部進行局部灌溉，但不同的是，與微灌法相比，滴灌技術灌溉量更加精準，水利用率更高效，可以高達95%，同時該種方法適用于干旱和半干旱缺水地區。利用低壓管道系統，根據作物需水要求在毛管上安裝灌水器，均勻而緩慢地向作物根部滴入水資源。灌水器每小時流量為2～12 L，灌水周期短;為了減少無效蒸發，滴灌技術可以實現自動化管理，通過微量灌溉降低外圍水分損失問題，水肥滲漏較少;該種方法與噴灌技術相比，可以節約40%～70%的水資源。但是也應該注意到，滴灌系統造價較高，因此多在花卉和茶葉種植工程項目中推廣，一般糧食作物應用率較低[3]。

3 農田水利節水灌溉工程的施工方案和應用策略

本文以宿遷市管道輸水灌溉節水工程為例，介紹農田水利節水灌溉的施工方案和應用策略。該地區平原區海拔約為120 m，丘陵區海拔為260～350 m（丘陵區占整片農田面積的20%左右），地表起伏明顯，地勢西高東低，最高點和最低點相差約為40 m。受到不同地形地貌的影響，當地農業灌溉模式一般采用組合方法：對于階梯狀地面，利用自流輸水管道灌溉技術，結合管道輸水，實現局部灌溉，補充作物水分所需;對于平原地區，利用明渠防滲施工技術，提高供水率，降低水分流失率，以此實現節水灌溉目的，優化布置模式，使得水源工程滿足田間用水管理要求。具體施工方案和應用方法如下。

3.1 明渠防滲施工技術的應用

3.1.1 渠道土方開挖

一般來講，在節水灌溉工程的應用中，應該對渠道進行預浸水，渠道多為新筑填方渠道，要想達到密實度，必須進行夯實，用經緯儀確定渠道中心控制線，側角時兩次誤差小于30°，每50 m設置一個中心樁，高程閉合精度應該滿足前期設計要求，根據高程控制點和中心線，做好土方回填，控制土壤含水率，之后人工修整坡面。

3.1.2 敷設復合土工膜

施工技術人員首先應進行焊接工藝試驗，為使得土工膜浪費最小化，敷設過程中膜與膜之間不能有褶皺，重合10 cm左右進行焊接，按照相應尺寸鋪好，垂直于水流方向鋪設;鋪好之后進行固定，利用重物壓緊。優化焊接工藝參數，利用熱氣焊接機，溫度控制在350 ℃以下，先用封口機將下層土工布縫合，焊機行走速度不能超過1 m·s-1，否則將導致焊縫不合格或土工膜被燙傷等問題，監理人員和現場管理者對焊縫進行檢測合格之后，進入到襯砌混凝土施工環節。

3.1.3 混凝土施工與澆筑

做好現場施工布置，選擇明渠所用的原材料，一般為了滿足明渠抗凍要求，其原材料選擇普通硅酸鹽水泥即可，中砂選擇顆粒潔凈的天然河砂，級配良好，質地堅硬，內部不含有害雜質和團塊，耐久性好，細度膜數在2.2～3.0，含水量小于4%，配合之后含水量小于3%。對于碎石應該選擇級配良好，質地堅硬的材料，碎石粒徑小于2 cm，超徑含量控制在15%以下;在選擇外加劑時，為了滿足相應明渠抗滲要求，按照水泥重量的0.6%進行配制，之后拌和混凝土，水灰比不得超過0.55;遵循設計圖紙要求，將定型槽鋼制成框格加以固定，確保板縫緊密，線條順直。模板制作過程中標高一致[4]。在混凝土澆筑之前按照相應設計要求，增強安裝好分縫材料，砼澆筑應先坡后底，最后澆筑壓沿，同一塊砼板澆筑不宜間歇時間過長，最大間歇時間在90 s左右，養護天數不得少于

14 d，以此降低水資源滲漏，提高水利灌溉效率，達到節水目的。

3.2 低壓管道灌溉技術的施工與應用

低壓管道灌溉技術主要應用在井灌區，根據灌溉出水距離和用水量，做好管道規劃設計，選擇路線較短、輸水暢通的管網布設方法，一般來講，管線選材共有兩種，分別為地下硬塑管道、地下軟塑管道。對于硬塑管道，管護更加容易，施工設計人員根據水泵流量，盡量走高線，根據地塊形狀和井位，有利于水資源更好地輸入地畦，少拐彎，縮短土壟溝長度，避免水頭損失過多，盡量對稱布置輸水管道。管道深入田間雙向配水，各個分管的位置、長度、口徑盡量一致，其中管口徑盡量小于133 mm，每小時出水量30 m3以下的，管間距在80～100 m，管徑多維持在110～133 mm。出水量越多的管材，其管徑越高，比如：每小時出水量在30～45 m3，管徑保持在120～125 mm即可;每小時出水量在45～60 m3，其管徑在150 mm左右。地下硬塑管道施工工序如下。1）開溝，溝寬約為0.8 m，確保溝直底平，按照規劃放線開挖，深度要超過凍土層;2）進行接管，將下節管的一端加熱軟化后取出，將上節管插接，插接深度在10 cm左右;3）安裝排水閥，用螺栓塞堵閉，排水閥安裝之后要與土隔絕，之后將水泵出水口和地下管道相連接;4）做好試水回填，開泵輸水持續一段時間后，檢查末端放水口是否存在漏水現象，最后填土填溝。

在地下軟塑管道施工建設中，應首先確定管道布置形式和長度[5]。根據機井和地塊形狀，對管道進行合理規劃設計，盡量沿高處布管，盡可能走直線，以此縮短主管道和壟溝之間的長度。一般來講，管道首端壓力在0.3 kg·cm-2，管中流速在每秒1.0 m左右;根據機井出水量確定管徑，如果單井出水量在每小時20 m3，輸水距離約為150 m時，管徑約為120 mm;如果輸水距離大于500 m，其軟管管徑最好維持在

240 mm左右，輸水段每節灌程約為50 m。在具體施工建設中，溝槽開挖深度約為80 cm，挖出的土砂去掉草根和石塊，按照2∶8的比例加入細土，混合攪拌，成為灰土，便于后續回填;管道敷設過程中將連接好的管道放入溝內，均勻鋪設5 cm左右的灰土，管內水頭保持2～3 m，管道內注水，以此檢查是否有漏水現象，最后進行回填。

3.3 做好灌溉節水自動監測

要想充分發揮農業水利節水灌溉工程實效性，相關部門應該利用動態監測技術，在引入先進節水灌溉設備的同時，打造自動灌溉監測平臺，將田間節水、渠系節水和灌水定額相結合。根據作物需水規律，確定放水量和供水量，對渠系引水進行科學配置，使灌區灌溉監測實現自動化，以此便于后續提出合理的用水方案;利用水情信息系統，實時采集移動站點的含沙量、水位等數據，并且根據氣象變化，為水利調度提供決策依據。通過水情傳感器，將雨水信息發送到縣級監測預警平臺[6]。同時相關國土部門、氣象部門同步信息資源，以此保證雨季來臨之前不灌溉，而在干旱時節根據作物需水量進行定時、定量、定期灌溉，建立水情信息數據庫，做好抗旱管理。該種技術與傳統灌區灌溉方法相比，具有信息化、實時化、數字化特征。利用現代化技術，總結出科學有效的灌溉配水方法，避免水資源浪費，減小灌溉水源的蒸發;避免大規模的人力勞動，減輕工作量，真正實現智慧農業和現代農業目標。由此可見，該種節水增產平臺建設，更符合現代農業生產要求，有效地改變了生產方式，更能實現節水目的。

4 結語

相關部門應該利用明渠防滲施工技術、低壓管道灌溉技術，在不破壞土壤結構的前提下，避免造成地表徑流和深層滲漏，以此提高供水效率，降低水分流失率，以此實現節水灌溉目的。因此，在施工管理過程中，應根據灌區農作物需水特點、氣候條件、地理位置、水資源情況，合理選擇合適的節水方案，利用現代化技術，總結出科學有效的灌溉配水方法，以此發揮農業水利節水灌溉工程實效性。

參考文獻：

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（責任編輯：張春雨）