農(nóng)田水利灌溉工程的節(jié)水策略探析

張泳

摘 要 闡述了農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程的基本內(nèi)容，總結(jié)了節(jié)水灌溉方法。農(nóng)田水利節(jié)水措施可以提升灌溉質(zhì)量，降低水資源輸送和利用過程中的成本和費(fèi)用，使得節(jié)水設(shè)備充分發(fā)揮效用，保障我國農(nóng)田水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此相關(guān)部門可以應(yīng)用明渠防滲施工技術(shù)、低壓管道輸水灌溉技術(shù)、灌溉節(jié)水自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)等，有效避免水資源浪費(fèi)，確保農(nóng)田水分補(bǔ)給充足。

關(guān)鍵詞 水利灌溉;節(jié)水工程;防滲施工;自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)

中圖分類號：S274.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.12.074

農(nóng)田水利是農(nóng)業(yè)灌溉的命脈，可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。《農(nóng)田水利條例》明確規(guī)定，應(yīng)該堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃，打造節(jié)水高效、建管并重、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的管理方案，提高灌溉用水效率，鼓勵(lì)推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，以此緩解農(nóng)業(yè)用水供需矛盾問題?；诖?，文章針對農(nóng)田水利灌溉工程展開探討，并提出農(nóng)田水利灌溉工程的節(jié)水措施。

1 農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程的基本內(nèi)容

節(jié)水灌溉工程是農(nóng)田種植必不可少的環(huán)節(jié)之一，可以避免水資源浪費(fèi)，確保農(nóng)田水分補(bǔ)給充足。該項(xiàng)工程的重點(diǎn)內(nèi)容就是通過各項(xiàng)節(jié)水措施的應(yīng)用，減少旱澇問題發(fā)生，并且在水資源輸送和利用過程中降低成本和費(fèi)用，提高水資源利用率，最終實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益[1]。通過相關(guān)技術(shù)推廣和創(chuàng)新，安裝多個(gè)節(jié)水設(shè)備，打造節(jié)水通道，以此提升灌溉質(zhì)量，形成科學(xué)的灌溉體系，最終使得節(jié)水設(shè)備充分發(fā)揮效用，保障我國農(nóng)田水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 農(nóng)田水利節(jié)水灌溉方法

農(nóng)田水利節(jié)水灌溉方法主要體現(xiàn)在2個(gè)方面，分別為水資源輸送過程中的節(jié)水方法和灌溉過程中的節(jié)水方法。

2.1 水資源輸送過程中的節(jié)水方法

2.1.1 明渠襯砌輸水灌溉技術(shù)

明渠襯砌輸水灌溉技術(shù)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(fā)量，施工技術(shù)人員利用預(yù)制混凝土板防滲技術(shù)、黏土壓實(shí)防滲技術(shù)、復(fù)合土工材料防滲技術(shù)、漿砌石防滲技術(shù)、現(xiàn)澆混凝土防滲技術(shù)相結(jié)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(yùn)行成本。這種方法可以調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，測算提水泵站經(jīng)濟(jì)揚(yáng)程，優(yōu)化農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，有利于緩解日益緊張的水資源供需矛盾問題。但是也應(yīng)注意到，該種方案不適用于丘陵山地地區(qū)，且其水資源節(jié)約效率低，與地面節(jié)約灌水技術(shù)相比，生產(chǎn)力水平不高，灌溉水利用系數(shù)亟需提升。因此，當(dāng)前農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程更加傾向于使用低壓管道技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)灌區(qū)節(jié)水改造。

2.1.2 低壓管道輸水灌溉技術(shù)

低壓管道輸水灌溉也被稱為管道輸水灌溉，以管道代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(nóng)作物補(bǔ)充水資源。該種技術(shù)方法主要應(yīng)用于輸配水系層次較少的小型灌區(qū)，管道系統(tǒng)壓力一般不超過0.2 MPa，主要由田間灌水設(shè)施、排氣閥、出水口、機(jī)井、輸水管道等組成。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，該節(jié)水工程與明渠灌溉工程相比，節(jié)約率約為30%，有效減少了水分蒸發(fā)和滲漏問題，且輸水快，省時(shí)省力，節(jié)約灌水勞動(dòng)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(xiàn)狀，低壓管道輸水灌溉技術(shù)可以發(fā)揮出更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，以此促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收效果。

2.2 灌溉過程中的節(jié)水方法

2.2.1 噴灌法

噴灌法是指借助管道系統(tǒng)和水泵，將具有一定壓力的水噴到空中，形成噴霧，以此補(bǔ)充植株水分，噴灌設(shè)備主要由噴頭、配水管、輸水管、抽水機(jī)、進(jìn)水管等組成。與傳統(tǒng)大水漫灌方法相比，該方法可以有效節(jié)省水量，并且在使用過程中不受地形限制，不破壞土壤結(jié)構(gòu)，避免造成地表徑流和深層滲漏，在一定程度上可以節(jié)約灌水成本，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水利的自動(dòng)化和機(jī)械化，節(jié)省勞動(dòng)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(tǒng)的循環(huán)作用下，根據(jù)農(nóng)作物需水規(guī)律直接對作物根部進(jìn)行灌水，水流量小，并且灌溉準(zhǔn)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(fā)，將水直接施加到作物根區(qū)，灌溉更加高效，有助于節(jié)約水資源。同時(shí)該種方法可以與施肥法相結(jié)合，設(shè)定水分灌溉周期，定期清洗過濾器，以此實(shí)現(xiàn)微灌目的，促進(jìn)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(jìn)行局部灌溉，但不同的是，與微灌法相比，滴灌技術(shù)灌溉量更加精準(zhǔn)，水利用率更高效，可以高達(dá)95%，同時(shí)該種方法適用于干旱和半干旱缺水地區(qū)。利用低壓管道系統(tǒng)，根據(jù)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(shí)流量為2～12 L，灌水周期短;為了減少無效蒸發(fā)，滴灌技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shù)相比，可以節(jié)約40%～70%的水資源。但是也應(yīng)該注意到，滴灌系統(tǒng)造價(jià)較高，因此多在花卉和茶葉種植工程項(xiàng)目中推廣，一般糧食作物應(yīng)用率較低[3]。

3 農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程的施工方案和應(yīng)用策略

本文以宿遷市管道輸水灌溉節(jié)水工程為例，介紹農(nóng)田水利節(jié)水灌溉的施工方案和應(yīng)用策略。該地區(qū)平原區(qū)海拔約為120 m，丘陵區(qū)海拔為260～350 m（丘陵區(qū)占整片農(nóng)田面積的20%左右），地表起伏明顯，地勢西高東低，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)相差約為40 m。受到不同地形地貌的影響，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)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(shù)，結(jié)合管道輸水，實(shí)現(xiàn)局部灌溉，補(bǔ)充作物水分所需;對于平原地區(qū)，利用明渠防滲施工技術(shù)，提高供水率，降低水分流失率，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉目的，優(yōu)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(yīng)用方法如下。

3.1 明渠防滲施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1 渠道土方開挖

一般來講，在節(jié)水灌溉工程的應(yīng)用中，應(yīng)該對渠道進(jìn)行預(yù)浸水，渠道多為新筑填方渠道，要想達(dá)到密實(shí)度，必須進(jìn)行夯實(shí)，用經(jīng)緯儀確定渠道中心控制線，側(cè)角時(shí)兩次誤差小于30°，每50 m設(shè)置一個(gè)中心樁，高程閉合精度應(yīng)該滿足前期設(shè)計(jì)要求，根據(jù)高程控制點(diǎn)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(shè)復(fù)合土工膜

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

3.1.3 混凝土施工與澆筑

做好現(xiàn)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(zhì)地堅(jiān)硬，內(nèi)部不含有害雜質(zhì)和團(tuán)塊，耐久性好，細(xì)度膜數(shù)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(yīng)該選擇級配良好，質(zhì)地堅(jiān)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(shí)，為了滿足相應(yīng)明渠抗?jié)B要求，按照水泥重量的0.6%進(jìn)行配制，之后拌和混凝土，水灰比不得超過0.55;遵循設(shè)計(jì)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(biāo)高一致[4]。在混凝土澆筑之前按照相應(yīng)設(shè)計(jì)要求，增強(qiáng)安裝好分縫材料，砼澆筑應(yīng)先坡后底，最后澆筑壓沿，同一塊砼板澆筑不宜間歇時(shí)間過長，最大間歇時(shí)間在90 s左右，養(yǎng)護(hù)天數(shù)不得少于

14 d，以此降低水資源滲漏，提高水利灌溉效率，達(dá)到節(jié)水目的。

3.2 低壓管道灌溉技術(shù)的施工與應(yīng)用

低壓管道灌溉技術(shù)主要應(yīng)用在井灌區(qū)，根據(jù)灌溉出水距離和用水量，做好管道規(guī)劃設(shè)計(jì)，選擇路線較短、輸水暢通的管網(wǎng)布設(shè)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(hù)更加容易，施工設(shè)計(jì)人員根據(jù)水泵流量，盡量走高線，根據(jù)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(gè)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(shí)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(shí)出水量在30～45 m3，管徑保持在120～125 mm即可;每小時(shí)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(guī)劃放線開挖，深度要超過凍土層;2）進(jìn)行接管，將下節(jié)管的一端加熱軟化后取出，將上節(jié)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(xù)一段時(shí)間后，檢查末端放水口是否存在漏水現(xiàn)象，最后填土填溝。

在地下軟塑管道施工建設(shè)中，應(yīng)首先確定管道布置形式和長度[5]。根據(jù)機(jī)井和地塊形狀，對管道進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，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(jù)機(jī)井出水量確定管徑，如果單井出水量在每小時(shí)20 m3，輸水距離約為150 m時(shí)，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(jié)灌程約為50 m。在具體施工建設(shè)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(xì)土，混合攪拌，成為灰土，便于后續(xù)回填;管道敷設(shè)過程中將連接好的管道放入溝內(nèi)，均勻鋪設(shè)5 cm左右的灰土，管內(nèi)水頭保持2～3 m，管道內(nèi)注水，以此檢查是否有漏水現(xiàn)象，最后進(jìn)行回填。

3.3 做好灌溉節(jié)水自動(dòng)監(jiān)測

要想充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)水利節(jié)水灌溉工程實(shí)效性，相關(guān)部門應(yīng)該利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)，在引入先進(jìn)節(jié)水灌溉設(shè)備的同時(shí)，打造自動(dòng)灌溉監(jiān)測平臺，將田間節(jié)水、渠系節(jié)水和灌水定額相結(jié)合。根據(jù)作物需水規(guī)律，確定放水量和供水量，對渠系引水進(jìn)行科學(xué)配置，使灌區(qū)灌溉監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，以此便于后續(xù)提出合理的用水方案;利用水情信息系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集移動(dòng)站點(diǎn)的含沙量、水位等數(shù)據(jù)，并且根據(jù)氣象變化，為水利調(diào)度提供決策依據(jù)。通過水情傳感器，將雨水信息發(fā)送到縣級監(jiān)測預(yù)警平臺[6]。同時(shí)相關(guān)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(shí)節(jié)根據(jù)作物需水量進(jìn)行定時(shí)、定量、定期灌溉，建立水情信息數(shù)據(jù)庫，做好抗旱管理。該種技術(shù)與傳統(tǒng)灌區(qū)灌溉方法相比，具有信息化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化特征。利用現(xiàn)代化技術(shù)，總結(jié)出科學(xué)有效的灌溉配水方法，避免水資源浪費(fèi)，減小灌溉水源的蒸發(fā);避免大規(guī)模的人力勞動(dòng)，減輕工作量，真正實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)目標(biāo)。由此可見，該種節(jié)水增產(chǎn)平臺建設(shè)，更符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，有效地改變了生產(chǎn)方式，更能實(shí)現(xiàn)節(jié)水目的。

4 結(jié)語

相關(guān)部門應(yīng)該利用明渠防滲施工技術(shù)、低壓管道灌溉技術(shù)，在不破壞土壤結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉目的。因此，在施工管理過程中，應(yīng)根據(jù)灌區(qū)農(nóng)作物需水特點(diǎn)、氣候條件、地理位置、水資源情況，合理選擇合適的節(jié)水方案，利用現(xiàn)代化技術(shù)，總結(jié)出科學(xué)有效的灌溉配水方法，以此發(fā)揮農(nóng)業(yè)水利節(jié)水灌溉工程實(shí)效性。

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（責(zé)任編輯：張春雨）