節(jié)水灌溉在農(nóng)業(yè)水利工程應(yīng)用中存在的問題及對(duì)策

邵偉明 賈婷婷

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，農(nóng)作物種類繁多，在不同農(nóng)業(yè)種植區(qū)域內(nèi)，作物種類均存在較大差異，尤其是在西部地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉中，常常需要實(shí)施節(jié)水灌溉以促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。近年來，傳統(tǒng)的灌溉方式已無法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉需求，將節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田水利中，通過科學(xué)技術(shù)減少水資源運(yùn)輸及灌溉時(shí)的浪費(fèi)情況，不僅能使水資源配置得到優(yōu)化，而且能大幅提高水資源利用率，有效節(jié)約灌溉用水，使經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提升。

當(dāng)前，盡管節(jié)水灌溉技術(shù)已普及應(yīng)用，但水資源浪費(fèi)問題依然嚴(yán)重，如節(jié)水灌溉時(shí)因設(shè)備維修保養(yǎng)不及時(shí)而導(dǎo)致渠道滲水或管道漏水，不僅浪費(fèi)水資源，同時(shí)造成水土流失而降低土壤肥力等問題。所以，農(nóng)業(yè)水利工程中節(jié)水灌溉依然是一項(xiàng)嚴(yán)峻的工程，分析問題并積極改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水利工程效益最大化。

1 農(nóng)業(yè)水利工程中節(jié)水灌溉的主要技術(shù)

為提高節(jié)水灌溉效率，必須在農(nóng)業(yè)水利工程中引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物科學(xué)供水。常用的農(nóng)業(yè)水利工程灌溉節(jié)水技術(shù)包含滴灌技術(shù)、噴灌技術(shù)、微噴灌技術(shù)和渠道防滲技術(shù)等。

1.1 滴灌技術(shù)

滴灌技術(shù)根據(jù)不同農(nóng)作物的差異性及對(duì)水資源的需求量，在農(nóng)作物根部附近采用固定或半固定的滴灌，利用低壓管道系統(tǒng)并安裝灌水器以均勻緩慢的滴入形式進(jìn)行滴水灌溉［1］。滴灌技術(shù)的水資源輸送具有專用管道，運(yùn)輸過程損耗少，具有灌水量少、灌注時(shí)間長(zhǎng)、灌注周期短等特點(diǎn)，而且能做到精準(zhǔn)灌溉，使土壤內(nèi)部的水、肥、氣、熱始終處于適宜作物生長(zhǎng)的良好狀況，及時(shí)為農(nóng)作物供水，使植物根部附近土壤保持濕潤(rùn)，提高水資源的利用率，還能結(jié)合水肥的需求精準(zhǔn)施肥，提升肥效，有助于提高農(nóng)作物生產(chǎn)的產(chǎn)量和品質(zhì)，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。滴灌技術(shù)可應(yīng)用于蔬菜、果樹、溫室大棚內(nèi)作物的灌溉。

1.2 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)是指利用專門的增壓設(shè)備增加壓力差把水輸送至灌溉的地方，借助噴頭形成噴霧在空氣中散播，從而進(jìn)行均勻灌溉，提升水資源的利用效率。噴灌技術(shù)主要應(yīng)用于果園、草場(chǎng)、蔬菜和花卉等農(nóng)業(yè)灌溉中，還可應(yīng)用于山區(qū)、牧區(qū)等。噴灌技術(shù)成本低且短時(shí)間內(nèi)收益較為明顯，具有灌溉面均勻、節(jié)水效果好、省時(shí)省力和地形適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)移動(dòng)的噴灌機(jī)能提高噴灌的便捷性，應(yīng)用范圍較廣。

1.3 微噴灌技術(shù)

微噴灌技術(shù)主要利用折射、旋轉(zhuǎn)、輻射式微型噴頭將水均勻地局部噴灑至作物枝葉等區(qū)域的一種新型節(jié)水灌溉技術(shù)，其噴頭的口徑、壓力設(shè)計(jì)較滴灌與噴灌做了較大改動(dòng)，使得水壓、流量及水滴更小，霧化高度更高，不僅提高水資源的利用率，而且具有調(diào)節(jié)田間氣候的作用。微噴灌技術(shù)可用于菜地、大棚內(nèi)作物、果園、藥材和花卉等多種農(nóng)作物的節(jié)水灌溉中，能更加精準(zhǔn)地完成局部灌溉，且節(jié)水效果更好，有助于實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物灌溉的科學(xué)化、精準(zhǔn)化管理。

1.4 渠道防滲技術(shù)

渠道防滲是為了預(yù)防水資源輸送途中水資源的損耗而采取的措施。傳統(tǒng)灌溉中使用較為廣泛且發(fā)揮著至關(guān)重要作用的是渠道灌溉，但灌溉水在運(yùn)輸過程中因分支遺漏或者滲透等原因造成水量損失過半，故而產(chǎn)生了渠道防滲漏措施。該技術(shù)通過加快水流速度、縮減渠道面積、為渠道設(shè)置防滲層等方式實(shí)現(xiàn)，如通過壓實(shí)渠床、增加磨光程度、減少渠床的孔隙度等來提高渠床的耐沖擊力和防滲效果。

2 節(jié)水灌溉在農(nóng)業(yè)水利工程中應(yīng)用存在的問題

我國(guó)部分地區(qū)雖已建有農(nóng)業(yè)水利工程灌溉體系，但在農(nóng)業(yè)節(jié)水方面仍處于初始階段，與標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)水型農(nóng)業(yè)發(fā)展存在較大差異。目前，國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程灌溉仍存在水資源利用率低、節(jié)水灌溉推廣使用未普及的問題。

2.1 農(nóng)民節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)

在我國(guó)大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)，農(nóng)民節(jié)水意識(shí)淡薄，思想守舊，未能形成節(jié)約水資源的理念，種種原因?qū)е罗r(nóng)村地區(qū)節(jié)水工作落實(shí)困難。農(nóng)民認(rèn)為節(jié)水灌溉工程復(fù)雜，節(jié)水灌溉系統(tǒng)建設(shè)投資大，使用成本高，無法正確理解節(jié)水灌溉及節(jié)水技術(shù)的重要性，導(dǎo)致農(nóng)民節(jié)水灌溉積極性不高。

2.2 節(jié)水灌溉規(guī)劃不合理

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)水利工程灌溉以漫灌、溝灌、畦灌和格田灌溉等方式為主，這些灌溉方式不僅水資源消耗量大、利用率低，而且容易加劇農(nóng)田鹽堿化和板結(jié)程度，造成土壤肥力下降［2］。近年來，開放式的運(yùn)輸渠道導(dǎo)致水資源運(yùn)輸過程中蒸發(fā)量大，且部分渠床未得到有效處理，水資源下滲嚴(yán)重，使得農(nóng)作物吸收的水資源較少。

2.3 灌溉方法及設(shè)備等落后

大部分農(nóng)業(yè)區(qū)域尤其是西北地區(qū)的農(nóng)田水利灌溉方法較落后，許多地方采用挖渠引水、漫灌、澆灌等方式，導(dǎo)致灌溉質(zhì)量極低，灌溉用水嚴(yán)重浪費(fèi)，且后期管理較難。盡管部分地區(qū)已倡議采用新型水利灌溉方法，但農(nóng)民的傳統(tǒng)灌溉理念難以改變，節(jié)水灌溉方法落實(shí)不到位，且未能結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況開展灌溉作業(yè)，導(dǎo)致措施執(zhí)行效果不明顯。節(jié)水灌溉設(shè)備和服務(wù)落后的原因主要包括3個(gè)方面：首先，相對(duì)于傳統(tǒng)漫灌、井灌方式，節(jié)水灌溉成本較高；其次，我國(guó)縣級(jí)及以下關(guān)于節(jié)水灌溉技術(shù)力量十分薄弱，針對(duì)節(jié)水灌溉中遇到的實(shí)際問題無法提供有效的解決措施，從而導(dǎo)致整體節(jié)水灌溉效率降低；最后，節(jié)水灌溉設(shè)備出現(xiàn)故障后不能得到及時(shí)處理，進(jìn)而對(duì)農(nóng)民造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)制約了節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用。

節(jié)水灌溉是農(nóng)業(yè)工程自動(dòng)化及高效化的關(guān)鍵舉措，而目前農(nóng)業(yè)水利工程中節(jié)水灌溉的現(xiàn)狀并不容樂觀，意識(shí)層面認(rèn)識(shí)不到位、灌溉方法及設(shè)備落后、節(jié)水灌溉規(guī)劃不合理等都嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)水利工程的智能化與信息化建設(shè)。但是，農(nóng)業(yè)高效節(jié)水自動(dòng)化灌溉推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，也將傳統(tǒng)灌溉方式逐漸由粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)型及科學(xué)型，也為集約化種植與土地流轉(zhuǎn)等創(chuàng)造了極其有利的條件，更是發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)水利的基礎(chǔ)保障。

3 節(jié)水灌溉在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用對(duì)策

農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)是加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是提高農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益和競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵舉措，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，是保證農(nóng)業(yè)用水總量維持穩(wěn)定的重要推力。在農(nóng)業(yè)水利工程中應(yīng)用節(jié)水灌溉相關(guān)技術(shù)及設(shè)備，不僅要從意識(shí)層面上認(rèn)識(shí)到節(jié)水灌溉的重要性，還要從硬件設(shè)備上不斷升級(jí)改造節(jié)水灌溉的裝置等，并從規(guī)劃上及科研上加大節(jié)水灌溉的創(chuàng)新研究力度。對(duì)此，節(jié)水灌溉在農(nóng)業(yè)水利工程中的具體應(yīng)用，可從以下幾點(diǎn)做起。

3.1 增強(qiáng)節(jié)水灌溉意識(shí)

為使節(jié)水灌溉技術(shù)更好地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)水利工程中，應(yīng)著重培養(yǎng)農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)，加強(qiáng)節(jié)水宣傳工作，促使農(nóng)民養(yǎng)成節(jié)約用水的習(xí)慣。通過報(bào)紙、廣播、電視、宣傳標(biāo)語(yǔ)和抖音視頻等方式開展宣傳，加深并夯實(shí)農(nóng)民的節(jié)水灌溉知識(shí)，組織相關(guān)水利工程技術(shù)人員對(duì)農(nóng)民開展灌溉技巧的培訓(xùn)與答疑，從思想上提高節(jié)水灌溉意識(shí)。

3.2 完善節(jié)水灌溉規(guī)劃

為推動(dòng)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉持續(xù)健康發(fā)展，應(yīng)本著“因地制宜、注重實(shí)效”的原則，從可持續(xù)發(fā)展方向著手，科學(xué)規(guī)劃，慎重決策，嚴(yán)格管理，以保證節(jié)水灌溉建設(shè)合理推進(jìn)［3］。各地區(qū)應(yīng)結(jié)合農(nóng)民生產(chǎn)及農(nóng)作物生長(zhǎng)情況進(jìn)行節(jié)水灌溉，分析當(dāng)?shù)赝寥捞卣鳎茖W(xué)管理水資源應(yīng)用，采取適宜的節(jié)水灌溉技術(shù)，合理調(diào)整灌溉范圍，深入分析影響節(jié)水灌溉的因素，從實(shí)際出發(fā)制定完善的節(jié)水灌溉規(guī)劃，以防節(jié)水計(jì)劃執(zhí)行過程中受到制約［4］。

3.3 加強(qiáng)節(jié)水灌溉創(chuàng)新研究

為改善傳統(tǒng)灌溉方式，應(yīng)大力加強(qiáng)科研與技術(shù)改造。應(yīng)組織技術(shù)力量攻關(guān)節(jié)水灌溉設(shè)備改進(jìn)，以及環(huán)保材料、物美價(jià)廉的節(jié)水灌溉材料的研發(fā)，同時(shí)需加強(qiáng)技術(shù)協(xié)作交流，互相學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉設(shè)備和材料不斷更新，使節(jié)水灌溉技術(shù)更上一個(gè)臺(tái)階［5］。

3.3.1 改進(jìn)節(jié)水灌溉設(shè)備。在農(nóng)業(yè)工程中以節(jié)水灌溉為創(chuàng)新目標(biāo)，不斷升級(jí)優(yōu)化節(jié)水灌溉設(shè)備，使用最新的新型節(jié)水灌溉設(shè)備。例如，新型節(jié)水灌溉設(shè)備灌溉箱右側(cè)的基座上設(shè)有灌溉裝置，灌溉箱底部設(shè)有第一開槽，第一開槽上方的灌溉箱內(nèi)設(shè)有凹進(jìn)槽和滑移腔，凹進(jìn)槽位于滑移腔左側(cè)內(nèi)壁中間位置且凹進(jìn)槽右側(cè)端與滑移腔左側(cè)端穿通設(shè)置，滑移腔內(nèi)設(shè)有水箱，凹進(jìn)槽內(nèi)旋動(dòng)配合連接有彎折軸，彎折軸與水箱左側(cè)端之間鉸合連接有推動(dòng)桿，水箱內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)水腔，儲(chǔ)水腔內(nèi)頂面設(shè)有第二開槽，第二開槽左右兩側(cè)內(nèi)壁均設(shè)有導(dǎo)移槽，左右兩側(cè)導(dǎo)移槽之間滑移配合連接有導(dǎo)移板。傳遞腔左側(cè)伸展段位于凹進(jìn)槽上方的灌溉箱內(nèi)，傳遞腔內(nèi)左側(cè)設(shè)有上下伸展設(shè)置的第一旋軸，第一旋軸底部伸展段穿通傳遞腔與凹進(jìn)槽之間的灌溉箱且旋動(dòng)配合連接，第二開槽內(nèi)的導(dǎo)移板上旋動(dòng)配合連接有上下伸展設(shè)置的第二旋軸，第二旋軸頂部伸展段穿通滑移腔內(nèi)頂面且伸到傳遞腔內(nèi)，第二旋軸頂部伸展尾部與傳遞腔右側(cè)內(nèi)頂面旋動(dòng)配合連接，第二旋軸頂部伸展段伸到儲(chǔ)水腔內(nèi)，且儲(chǔ)水腔內(nèi)的第二旋軸外表面上固定設(shè)置有攪混葉，傳遞腔內(nèi)的第一旋軸上固定設(shè)有第一傳遞輪，傳遞腔內(nèi)的第二旋軸上固定設(shè)有第二傳遞輪。該新型節(jié)水灌溉設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)合理，營(yíng)養(yǎng)液與水均勻攪混的效果，可提高工作效率，方便收納工作，減少了占用面積，提高了灌溉范圍以及灌溉的均勻性［6］。

又如節(jié)能環(huán)保的節(jié)水灌溉裝置包括底座，底座的底部固定連接有橡膠墊，底座的頂部固定連接有支撐架，所述支撐架的左側(cè)開設(shè)有滑槽，滑槽內(nèi)壁的頂部和底部之間固定連接有滑桿，滑桿的表面上活動(dòng)連接有滑塊，所述滑塊的左側(cè)固定連接有第一圓環(huán)，支撐架的左側(cè)固定連接有位于第一圓環(huán)下方的第二圓環(huán)，支撐架的左側(cè)固定連接有位于滑槽下方的水泵。通過設(shè)置滑槽、滑桿、滑塊、波紋軟管和連接管，使滑塊在滑桿上移動(dòng)，使連接管上下移動(dòng)，從而可以調(diào)節(jié)連接管的高度，使得灌溉裝置可以完全覆蓋植物需要噴水的覆蓋面積，并且不易對(duì)水資源造成浪費(fèi)，節(jié)能環(huán)保［7］。

3.3.2 引進(jìn)使用環(huán)保材料。節(jié)水灌溉行業(yè)致力于節(jié)水灌溉材料和設(shè)備的研發(fā)、制造、銷售以及為節(jié)水灌溉項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)、施工、安裝、調(diào)試和運(yùn)營(yíng)服務(wù)。根據(jù)技術(shù)的不同，節(jié)水灌溉可分為微灌、噴灌、低壓管灌和渠道防滲等，具體產(chǎn)品包括滴灌管（帶）、PVC/PE/PP管材、過濾器、噴灌機(jī)、灌溉施肥機(jī)和水利信息化系統(tǒng)等。從產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)來看，目前節(jié)水灌溉企業(yè)主要產(chǎn)品為PVC/PE管材、滴灌管（帶）等材料，上游為石油化工行業(yè)的聚氯乙烯和聚乙烯，占生產(chǎn)成本的80%左右，下游客戶主要為各級(jí)地方政府、農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)、農(nóng)業(yè)合作社等。

那么，在節(jié)水灌溉中引進(jìn)使用環(huán)保材料，如節(jié)水環(huán)保型生物洗滌新材料，將貝殼煅燒、后破碎研磨，使得貝殼變成貝殼粉，加入耐酸耐堿高溫容器中，然后加入水和有機(jī)酸，加熱濃縮混合物得到氫氧化鈣的黏稠狀產(chǎn)物，在所述黏稠狀產(chǎn)物中通入含二氧化碳的混合氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)，得到碳酸鈣泥漿，將其干燥得到粉料，將粉料與酶制劑在混合器中充分混合，得到生物洗滌材料。生物洗滌材料使得洗滌后的生活污水經(jīng)過簡(jiǎn)單的處理后能夠用于農(nóng)業(yè)灌溉，節(jié)約水資源的同時(shí)在洗滌過程中不會(huì)給人類造成危害，從而帶來不可估量的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益［8］。對(duì)此，在農(nóng)業(yè)水利工程中可不斷引進(jìn)使用環(huán)保材料，并加大環(huán)保材料的創(chuàng)新研發(fā)力度。

3.3.3 加大技術(shù)研發(fā)力度。噴滴灌技術(shù)的發(fā)展讓實(shí)現(xiàn)水肥一體化成為可能。水肥一體化就是先將肥料兌水溶解，再加入管道灌溉系統(tǒng)，在灌溉的同時(shí)將肥料輸送到作物根部，適時(shí)適量滿足作物水肥需求的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)。在農(nóng)業(yè)水利工程中節(jié)水灌溉的研發(fā)上，應(yīng)組織建設(shè)一批高質(zhì)量人才的節(jié)水灌溉隊(duì)伍團(tuán)隊(duì)，為其提供充足的研發(fā)資金支持與基礎(chǔ)設(shè)施支持等，投入節(jié)水灌溉技術(shù)升級(jí)、設(shè)備升級(jí)及人員升級(jí)等方面。對(duì)國(guó)內(nèi)規(guī)模較大的節(jié)水灌溉設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)（如甘肅大禹節(jié)水集團(tuán)股份有限公司、新疆天業(yè)股份有限公司、河北潤(rùn)農(nóng)節(jié)水科技股份有限公司、甘肅瑞盛亞美特節(jié)水有限公司、內(nèi)蒙古沐禾節(jié)水工程設(shè)備有限公司等）提供相應(yīng)的支持，如搭建智慧云平臺(tái)，同時(shí)布局無人機(jī)植保領(lǐng)域，打造生態(tài)農(nóng)業(yè)云。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，農(nóng)業(yè)水利工程中使用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵。為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效果、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)節(jié)水灌溉工程建設(shè)，引入先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)是必然趨勢(shì)?；趯?shí)際情況與現(xiàn)實(shí)需求，應(yīng)合理選擇節(jié)水灌溉技術(shù)，并將節(jié)水灌溉技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)及信息管理技術(shù)相結(jié)合，提高農(nóng)田節(jié)水水利工程管控的精準(zhǔn)性和科學(xué)性，最大限度地提升農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)和水資源利用效率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)開發(fā)，進(jìn)而推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。