淺談農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)

蒲文生

（甘肅省武威市涼州區(qū)雜木河水利管理處，甘肅 武威 733000）

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)水資源的需求量較大，但我國水資源短缺嚴(yán)重，同時(shí)水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。農(nóng)田水利灌溉工程是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，可提高水資源利用率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，其發(fā)展須滿足新時(shí)期農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需求。但當(dāng)前農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)過程中，普遍存在規(guī)劃設(shè)計(jì)不合理、技術(shù)不完善等問題，制約了農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)順利開展。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田水利灌溉技術(shù)的研究，完善農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要充足的水資源，現(xiàn)階段我國水資源相對(duì)稀缺，為了給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水資源，須加強(qiáng)應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)水資源的消耗。因此，相關(guān)單位要將節(jié)約用水的理念滲透到農(nóng)田水利工程之中，結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的節(jié)水灌溉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的有效利用，提高水資源利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：一是因地制宜原則。為了提高農(nóng)田水利灌溉工程的科學(xué)性和合理性，須做好對(duì)灌區(qū)地理資源、水文資源和氣象條件等的調(diào)查工作，選擇科學(xué)可行的灌溉技術(shù)。二是安全性原則。在山地丘陵地區(qū)開展農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)具有一定的復(fù)雜性與危險(xiǎn)性，因此要把安全放在第一位，循序漸進(jìn)地開展水利灌溉工程建設(shè)。三是節(jié)水性原則。目前我國正面臨水資源嚴(yán)重短缺問題，開展農(nóng)田灌溉工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)在保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，促進(jìn)節(jié)水理念與灌溉技術(shù)的有效融合，提高水資源利用率。農(nóng)田水利建設(shè)過程中，要根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境分析農(nóng)業(yè)用水需求，采取有效的灌溉手段。首先，農(nóng)田水利建設(shè)應(yīng)采取不同技術(shù)手段節(jié)約水資源。農(nóng)藝節(jié)水可通過覆蓋技術(shù)、耕作技術(shù)、生物節(jié)水3 種不同的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)節(jié)水效果。覆蓋技術(shù)主要是通過地膜、秸稈、砂石等簡單、低成本的地面覆蓋措施提高地溫，抑制水分蒸發(fā)。通過農(nóng)業(yè)耕作方法的改進(jìn)，可改變土壤物理特性，從而達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)水的目的。生物節(jié)水可以基因工程為核心，通過轉(zhuǎn)基因、基因重組等技術(shù)手段研發(fā)農(nóng)作物新品種，通過種植農(nóng)作物新品種實(shí)現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)。其次，農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉涉及到渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用。農(nóng)田水利建設(shè)過程中防滲技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水位的有效控制，在提高土壤儲(chǔ)水能力的同時(shí)，防止土壤鹽堿化。目前，農(nóng)田水利建設(shè)過程中可利用混凝土、漿砌、石襯砌、復(fù)合防滲等不同手段，保障渠道的輸水功能，達(dá)到節(jié)水目的。

2 農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 機(jī)械化推廣不全面

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越先進(jìn)的機(jī)械化農(nóng)業(yè)種植技術(shù)被廣泛應(yīng)用，農(nóng)田水利節(jié)水技術(shù)也得到了很好的應(yīng)用。但我國幅員遼闊，農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣不全面，許多地區(qū)的農(nóng)民仍然使用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。由于沒有明確的節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)和要求，農(nóng)民不了解新的節(jié)水技術(shù)，農(nóng)業(yè)種植過程中水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，相關(guān)部門要大力推廣農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉技術(shù)，讓更多的農(nóng)民掌握節(jié)水灌溉技術(shù)[2]。

2.2 水利工程建設(shè)不完善

部分地區(qū)的水利設(shè)施建設(shè)相對(duì)較早，設(shè)備隨著時(shí)間的推移逐漸老化。由于缺乏足夠的資金支持，老化設(shè)備未能及時(shí)修復(fù)更新，阻礙了農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)。同時(shí)，老的水利工程不能滿足新的節(jié)水灌溉技術(shù)的要求，在一定程度上制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)在一定程度影響著農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程建設(shè)，由于耕地面積小、生產(chǎn)用地少，農(nóng)民不重視節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用，仍采用傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉[3]。

2.3 農(nóng)田灌溉方式落后

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉方式雖然對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定的積極作用，但水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。部分農(nóng)民認(rèn)為水資源是取之不盡、用之不竭的，因此在開展農(nóng)田灌溉時(shí)缺乏節(jié)約水資源的意識(shí)。因此，要不斷加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)推廣應(yīng)用，培養(yǎng)農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)。農(nóng)田水利高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)要充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，目前部分水利工程建設(shè)單位不能平衡經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。水利工程建設(shè)單位要不斷探索和創(chuàng)新，在提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的同時(shí)，提高水資源利用率和耕地利用率。

2.4 節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)規(guī)劃不合理

節(jié)水灌溉是節(jié)約水資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量的主要措施之一，在進(jìn)行節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)前，須充分了解當(dāng)?shù)氐耐恋乩媒Y(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水源等，綜合分析影響灌溉系統(tǒng)的因素。不能機(jī)械套用以往節(jié)水灌溉工程建設(shè)的成功案例，需合理規(guī)劃，合理選擇灌溉技術(shù)。如果沒有充分了解場地的實(shí)際情況，就會(huì)影響工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃，從而影響工程使用效果[4-5]。

3 農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1 灌溉工程設(shè)計(jì)保證率 灌溉工程設(shè)計(jì)保證率是指在灌溉工程建成之后能夠保證灌溉的年限和灌溉工程規(guī)定使用年限的百分比。設(shè)計(jì)農(nóng)田水利工程時(shí)應(yīng)合理選擇相應(yīng)數(shù)值的保證率，旱田需要灌溉的時(shí)段少，灌溉工程設(shè)計(jì)保證率控制為50%～75%；水田需要長期進(jìn)行灌溉，設(shè)計(jì)保證率控制為75%～90%。

3.1.2 抗旱天數(shù) 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)連續(xù)無雨的情況，即連續(xù)一段時(shí)間降水量為0 或降水量少于當(dāng)?shù)氐恼舭l(fā)量，抗旱天數(shù)是指在這種情況下，當(dāng)?shù)氐乃亍⒊靥恋饶軡M足農(nóng)作物用水需求的天數(shù)。設(shè)計(jì)的灌溉設(shè)備要滿足農(nóng)田的灌溉用量，抗旱天數(shù)取決于當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥赖萚6]。

3.2 設(shè)計(jì)取水方式

農(nóng)田水利工程取水方式的設(shè)計(jì)，要對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乩砬闆r進(jìn)行調(diào)研，重點(diǎn)檢查當(dāng)?shù)氐乃矗缓蟠_定取水方式。水利工程的取水方式包括自流取水、提水取水等。自流取水灌溉包括有壩取水和無壩取水。

3.2.1 無壩取水 無壩取水是在有閘的地方進(jìn)行取水灌溉，其優(yōu)點(diǎn)是在水流比較大或發(fā)洪水時(shí)，可對(duì)水利工程進(jìn)行有效保護(hù)，防止設(shè)備損壞。設(shè)計(jì)時(shí)要使入水渠的方向與河流流向成30～45°。

3.2.2 有壩取水 有壩取水是指部分地區(qū)水資源雖然豐富，但水位低于農(nóng)田，不方便進(jìn)行灌溉，須在河道上修建水壩。雖然為了達(dá)到灌溉目的而修建水壩需要消耗大量財(cái)力、物力，但這種灌溉方式中引水渠比較短，可縮短建設(shè)工期。

4 灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

4.1 低壓管灌技術(shù)

以前灌溉的時(shí)候多采用明渠輸水，但目前明渠輸水已逐步被低壓管灌替代，減少了水資源運(yùn)輸過程中的損失。由于管道內(nèi)部水壓較低，所以對(duì)管道的要求不高。

4.2 滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)是嚴(yán)重缺水地區(qū)的灌溉方式，利用大量管道將水資源輸送至農(nóng)作物根部附近，可節(jié)省大量的水資源，同時(shí)可保證農(nóng)作物得到充分灌溉。滴灌技術(shù)適合于局部灌溉，如果園、蔬菜園等。滴灌技術(shù)通過帶有小孔的輸水管道，將水噴灑在作物表面，使作物快速吸水，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的目標(biāo)。該技術(shù)的操作難度相對(duì)較低，不需要專業(yè)的技術(shù)和能力，可有效節(jié)省人力和物力。滴灌技術(shù)也有明顯的缺點(diǎn)，如水質(zhì)較差時(shí)發(fā)生孔洞堵塞的概率較大，因此應(yīng)用該技術(shù)時(shí)需提前過濾水中的雜質(zhì)。滴灌不僅可提高水資源利用率，還可避免對(duì)土壤的破壞，有利于充分發(fā)揮肥料的有效性。要根據(jù)農(nóng)作物種植面積，選擇合適的位置設(shè)置滴灌管道。滴灌管道應(yīng)設(shè)在地下，與地面保持1 m 左右的距離，同時(shí)滴灌管路應(yīng)與減壓閥、水泵配合使用。減壓閥可合理控制滴灌管道出水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源的目的[7-8]。

4.3 膜灌技術(shù)

膜灌技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)是覆膜栽培，能滿足作物生長過程中對(duì)水分的需求，達(dá)到良好的節(jié)水效果。灌區(qū)作物為棉花、玉米、花生等時(shí)，可采用地膜灌溉技術(shù)。與以往地膜覆蓋栽培的溝灌模式相比，地膜灌溉技術(shù)節(jié)水效果更強(qiáng)，水資源利用率更高。

4.4 步行灌溉技術(shù)

步行灌溉技術(shù)是一種類似于噴灌技術(shù)的灌溉技術(shù)，拖拉機(jī)是步行灌溉技術(shù)的常用設(shè)備。步行灌溉技術(shù)操作方便，成本低，可大幅度提高工作效率。同時(shí)，步行灌溉技術(shù)可節(jié)約水資源，提高灌溉效率，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)田灌溉。

4.5 渠道防滲技術(shù)

渠道防滲技術(shù)主要采用渠道維護(hù)管理的形式，實(shí)現(xiàn)渠道灌溉的有效性，避免灌溉滲水和漏水，從而最大限度地提高灌溉水利用率。開展防滲工作，可加快渠道水流速度，從而全面提高渠道輸水能力。在農(nóng)田水利工程建設(shè)中，提高水資源輸送效率是重要環(huán)節(jié)，應(yīng)積極應(yīng)用渠道防滲技術(shù)，保證水資源運(yùn)輸質(zhì)量，避免因滲漏而造成水資源浪費(fèi)。渠道防滲技術(shù)在我國農(nóng)田水利工程中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是瀝青防滲技術(shù)因耐久性好、防滲效果好、施工成本低而具有很高的應(yīng)用價(jià)值。采用瀝青防滲技術(shù)時(shí)，需合理調(diào)整瀝青混合料配比，合理確定施工溫度、碾壓次數(shù)和鋪裝厚度。