淺談高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

郭傳金

（贛州市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，江西 贛州 341000）

0 引言

在農(nóng)田水利領(lǐng)域工程實(shí)踐中，高效節(jié)水灌溉技術(shù)得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用，如噴灌、滴灌和低壓管道灌溉等。根據(jù)農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域的實(shí)際情況，采取新型、科學(xué)、合理的灌溉技術(shù)和灌溉方式，可以大幅度提高水資源利用效率，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的增產(chǎn)增收，使得種植戶獲得最大化的經(jīng)濟(jì)效益，從而有效改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況，有力促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 高效節(jié)水灌溉技術(shù)

近幾年，國(guó)家日益重視對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)投入與建設(shè)，鼓勵(lì)個(gè)人或企業(yè)進(jìn)行規(guī)模化種植，高效節(jié)水灌溉在農(nóng)田水利灌溉領(lǐng)域得到蓬勃發(fā)展。下面對(duì)常見(jiàn)的幾種高效節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)述：

（1）噴灌。噴灌是利用水泵加壓或利用自然水源落差形成的有壓水，通過(guò)壓力管道輸送到田間，再通過(guò)噴頭噴灑到空中，形成水滴或水霧，均勻的灑落到農(nóng)作物，達(dá)到灌溉的目的，適合透水性強(qiáng)的土壤。噴灌的主要方式有固定管道式、中心支軸式、半移動(dòng)式、滾移式、大型平移式、紋盤式和噴灌機(jī)組式，工程實(shí)踐中比較常見(jiàn)方式是固定管道式、滾移式和噴灌機(jī)組式。

其突出優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)地形適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)械化程度高，灌水均勻，灌溉水利用系數(shù)較高，并可調(diào)節(jié)空氣濕度和溫度，同時(shí)，噴灌還具有節(jié)約用水、少占耕地、節(jié)省勞力、保持水土、適應(yīng)性強(qiáng)和提高產(chǎn)量的優(yōu)點(diǎn)[1]。但噴灌基礎(chǔ)建設(shè)投資較高，而且受風(fēng)的影響較大。

（2）微灌。微灌即按照作物的需水要求，通過(guò)低壓管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的特制灌水器，將水和作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分以較小的流量均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中的灌水方法。與傳統(tǒng)的地面灌溉和全面積濕潤(rùn)的灌溉相比，微灌只以少量的水濕潤(rùn)作物根區(qū)附近的部分土壤，因此又叫局部灌溉。

按灌水時(shí)水流出流方式的不同，微灌可分為滴灌、微噴灌、滲灌、小管出流、涌泉灌等，其中滴灌應(yīng)用最為廣泛。滴灌就是利用直徑10mm左右的小塑料管將水送至作物根部附近的灌溉方式，這種灌溉方式具有精細(xì)化特點(diǎn)，并且可以和施肥結(jié)合在一起，是干旱地區(qū)最為有效的灌溉方式，它不僅可以大大提升灌溉效率，也能夠最大化地節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)與節(jié)水的雙重目標(biāo)。

（3）管灌。管道灌溉是用管道代替明渠輸水灌溉農(nóng)作物的一種節(jié)水灌溉技術(shù)。采用管道輸水，可以大大減少輸水過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)損失，輸水過(guò)程中水的利用率達(dá)到95%以上。管道輸水灌溉不僅可以利用地形高差實(shí)現(xiàn)高水低灌，還能利用提水泵實(shí)現(xiàn)低水高灌。以管代渠，還可以減少輸水渠道占地，使土地利用率提高2%～3%。其缺點(diǎn)是，只解決了輸水過(guò)程中的節(jié)水問(wèn)題，但是到了田間，還需要配套軟管等才能把水高效送到需水作物進(jìn)行灌溉，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的高效節(jié)水灌溉[2]。

工程實(shí)踐中較為常見(jiàn)有自水庫(kù)、山塘或攔河水陂等引水，充分利用地勢(shì)落差，通過(guò)管道自流輸水至田間灌溉農(nóng)作物，這類工程管道輸水壓力一般不超過(guò)0.3MPa，稱為低壓管道輸水灌溉工程，簡(jiǎn)稱為低壓管道灌溉。

2 高效節(jié)水灌溉技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

下面結(jié)合兩個(gè)工程實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹不同高效節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田水利項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)比分析各技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 銘宸蔬菜基地高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目

銘宸蔬菜基地高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目位于銘宸蔬菜科技產(chǎn)業(yè)園，該產(chǎn)業(yè)園位于江西省贛州市贛縣區(qū)江口鎮(zhèn)旱塘村，是一個(gè)以現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)為依托的蔬菜基地，基地灌溉面積33.33hm2（500畝）。項(xiàng)目建設(shè)充分考慮基地地形地貌和水文地質(zhì)條件，根據(jù)區(qū)域水源條件和蔬菜種植灌溉用水需求，新建2座取水泵站，自平江河附近的大口井提水，經(jīng)配水管網(wǎng)輸水至蔬菜大棚，采用微噴灌方式進(jìn)行灌溉。取水泵站內(nèi)布置過(guò)濾器、加肥加藥裝置、水表及電氣控制屏等設(shè)施。輸配水管網(wǎng)根據(jù)蔬菜大棚布置，沿基地生產(chǎn)道路鋪設(shè)灌溉總干管，沿大棚走向布設(shè)灌溉分干管，支管沿大棚內(nèi)蔬菜種植田塊條帶布置，在田塊條帶上方安裝噴頭，噴頭型號(hào)采用1102-A旋轉(zhuǎn)吊掛微噴頭，綜合考慮噴頭的噴灑半徑、工作壓力及風(fēng)速對(duì)噴灑水珠的影響，噴頭布置間距采用3.50m。工程所用干管、支管、毛管均采用PE100系列管材，管材壓力等級(jí)為1.0MPa[3]。

銘宸蔬菜基地高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目于2017年6月開(kāi)工建設(shè)，2018年3月建成投入使用，工程運(yùn)行至今情況良好。項(xiàng)目區(qū)采用管道輸水微噴灌與采用傳統(tǒng)明渠輸水澆灌的對(duì)比情況詳見(jiàn)表1。

由表1可以看出，與傳統(tǒng)明渠輸水澆灌相比較，運(yùn)用管道輸水微噴灌技術(shù)節(jié)水優(yōu)勢(shì)明顯，灌溉水利用系數(shù)由0.52提高至0.84，項(xiàng)目區(qū)年節(jié)水總量8.8萬(wàn)m3，節(jié)水率37.9%；結(jié)合水肥一體化裝置使用，灌水施肥更科學(xué)精細(xì)，有利于蔬菜種植增加產(chǎn)量，項(xiàng)目區(qū)年增產(chǎn)量2萬(wàn)千克；灌溉設(shè)施占地少，有利于項(xiàng)目區(qū)土地有效利用；灌溉設(shè)施自動(dòng)化程度高，省工省力，運(yùn)行管理方便，適合設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：一是工程建設(shè)一次性投資大，日常運(yùn)行維護(hù)直接費(fèi)用要高一些；二是對(duì)灌溉水源水質(zhì)要求要高一些；三是對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員管理專業(yè)化水平要求要高一些。

表1 銘宸蔬菜基地不同灌溉方式情況對(duì)比表

2.2 萬(wàn)石丈小型灌區(qū)低壓管道灌溉項(xiàng)目

萬(wàn)石丈小型灌區(qū)位于江西省寧都縣梅江鎮(zhèn)羅家村萬(wàn)石丈水庫(kù)下游，灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積為133.33hm2（2 000畝）。灌區(qū)原總干渠設(shè)計(jì)流量為0.115m3/s，南干渠設(shè)計(jì)流量為0.07m3/s，北干渠設(shè)計(jì)流量為0.035m3/s。灌區(qū)低壓管道灌溉項(xiàng)目總干管沿原灌溉渠道或伴山腳鋪設(shè)，起點(diǎn)為萬(wàn)石丈水庫(kù)壩下涵管放空管，進(jìn)口高程225.00m（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，下同），終點(diǎn)位于廖馬坪小組附近山丘上，出口高程209.00m，采用DN315PE管道。南、北干管幾乎全部沿著原渠道鋪設(shè)，在原渠道底部開(kāi)挖埋管后進(jìn)行覆土回填，南干管出口高程187.00m，采用DN250PE管道，北干管出口高程199.00m，采用DN200PE管道，南、北干管沿線根據(jù)支渠位置及農(nóng)戶要求布設(shè)分水口，南干管沿線共布設(shè)4個(gè)分水口，北干管沿線共布設(shè)6個(gè)分水口，分水口均采用閘閥控制取水。為了管道檢修方便，在總干管和南、北干管首部及支管上游處設(shè)置控制閥，在管道低洼塘坑至高點(diǎn)處設(shè)置排氣閥、排泥閥，各閘閥均修建磚砌閘閥井[4]。

萬(wàn)石丈小型灌區(qū)低壓管道灌溉項(xiàng)目于2018年10月開(kāi)工建設(shè)，2019年3月完工，同年5月工程完成竣工驗(yàn)收投入使用，工程運(yùn)行至今情況良好。項(xiàng)目區(qū)采用低壓管道輸水灌溉與傳統(tǒng)明渠輸水灌溉對(duì)比情況詳見(jiàn)表2。

表2 萬(wàn)石丈小型灌區(qū)不同灌溉方式情況對(duì)比表

由表2可以看出，與傳統(tǒng)明渠輸水灌溉相比較，低壓管道輸水灌溉技術(shù)運(yùn)用取得很好的農(nóng)田節(jié)水效果，灌溉水利用系數(shù)由0.52提高至0.71，項(xiàng)目區(qū)年節(jié)水總量68×104m3，節(jié)水率27.0%；管道輸水灌溉高效快速，可縮短灌溉周期，提高灌溉保障程度，有利于水田抗旱保墑和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，項(xiàng)目區(qū)年增產(chǎn)量16萬(wàn)千克；灌溉設(shè)施占地少，節(jié)約土地資源，且日常運(yùn)維省工省力，有利于項(xiàng)目區(qū)資源高效利用；適用范圍廣，對(duì)地形起伏變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)，尤其是低山丘區(qū)優(yōu)勢(shì)更加突出；有利于農(nóng)業(yè)用水計(jì)量和管理，能為項(xiàng)目區(qū)開(kāi)展農(nóng)業(yè)水價(jià)改革創(chuàng)造較好基礎(chǔ)條件。其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是工程建設(shè)一次性投資稍大；二是對(duì)水源輸水壓力要求較高，范圍宜在0.2～0.4MPa之間，壓力過(guò)大或過(guò)小均不經(jīng)濟(jì)，對(duì)水源水質(zhì)亦要求高一些；三是項(xiàng)目區(qū)面積不宜過(guò)大，綜合考慮建設(shè)成本、施工難度等諸多因素，一般以萬(wàn)畝以下農(nóng)田為宜。

3 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)是用水大戶，近年來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)用水量約占經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水總量的60%，用水效率不高，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著越來(lái)越強(qiáng)的水土資源的剛性約束?？茖W(xué)灌溉可有效保持土壤中水、肥、氣、熱等處于良好狀態(tài)，具有省水、省工、節(jié)能、節(jié)肥、增產(chǎn)增收等諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著“節(jié)水優(yōu)先”國(guó)家戰(zhàn)略的全面推進(jìn)，我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力巨大，發(fā)展節(jié)水灌溉不僅僅是推廣應(yīng)用幾種節(jié)水技術(shù)措施，更是促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和綠色發(fā)展的迫切需要。在現(xiàn)階段農(nóng)田水利領(lǐng)域工程實(shí)踐中，積極推廣和應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)，充分發(fā)揮節(jié)水技術(shù)的作用，不斷促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水的發(fā)展，共同推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)又好又快發(fā)展至關(guān)重要。