农田水利工程节水灌溉技术的改造探究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 29 日 作者简介：方凤朝（1970），男，汉族，广西贵港平南人，本科，工程师，平南县东平水库管理所，研究方向为水利工程专业技术。-25-农田水利工程节水灌溉技术的改造探究 方凤朝 平南县东平水库管理所，广西 贵港 537513 摘要：摘要：文章分析了节水灌溉技术的优势，介绍了农田水利工程中常用的节水灌溉技术措施，阐述了农田水利工程节水灌溉技术的改造方法。分析表明，农田水利工程节水灌溉技术的改造对于推动现代农业建设，提升作物对水资源的利用效率，合理配置水资源具有重要意义。需要根据灌区的实际情况进行技术改造，综合采用多种改造措施，在保证作物对水资源需要的前提下提升农田水利工程的运行效率，达到节约水资源的目的。关键词：关键词：农田水利工程；节水灌溉技术；技术改造 中图分类号：中图分类号：S275 0 引言 农田水利工程节水灌溉是指发挥农田水利工程在蓄水、引水等方面的作用，以最少的灌溉水取得最大化生产效益与经济效益的灌溉技术方法。1 农田水利工程节水灌溉技术的优势 农田水利工程节水灌溉是指以低限度灌溉用水量获取更高生产效益与农业经济效益的综合性技术，以降低单位灌溉用水量、提升作物产量与品质为基本目标，其技术优势主要体现在以下几个方面：一是节水节肥。节水灌溉技术以作物需水规律为基础，可以根据作物种植地块的土壤有效水含量，土壤养分含量，当地的降雨量、地下水存量等测算作物在不同生长阶段对水分的需求量，采用更加精准、高效的农田灌溉方法将水直接输送至作物根部，在灌水的同时施入肥料，满足作物对养分与水分的需要，以此精准控制灌溉水用量，达到节水节肥，提高作物产量与品质的效果；二是节省人力与土地资源。农田水利工程节水灌溉技术具有自动化程度较高的优势，利用分布在农田间的软管、低压输水管道等实现自动化灌溉，减少人工灌溉工作量。同时，在节水灌溉技术的支持下，农田单位面积产量明显提升，灌溉设施设备占地面积较小，可以节约人力资源与土地资源；三是适应性较强。农田水利工程节水灌溉技术成果丰富，可以针对不同规格、面积、形状、种植作物的农田采用不同的节水灌溉技术方法，具有适应性强，应用范围广的优势1。2 农田水利工程节水灌溉技术 2.1 工程技术措施 农田水利工程节水灌溉工程技术措施主要分为两大类型，即输配水渠系节水工程技术；与田间节水工程技术。其中输配水渠系节水工程技术主要包括：渠道防渗技术，即通过在渠道渠床上增设混凝土或黏土类防渗层，铺设塑料薄膜等防渗材料以解决渠道渗漏问题，或是采取抹光、淤淀等物理措施增强渠道填筑材料自身密实度以起到增强渠道稳固性与防渗性，也可以通过对渠道槽口形式的优化设计，渠系配套设施的完善以提升渠道的防渗性能；低压管道输水技术，即用低压管道直接将水输送至农田，避免水在输送过程中渗透到土壤中或蒸发，是一种可以提升输水率的节水灌溉工程技术。田间节水工程技术主要包括：行走式灌溉技术，即利用具备行走功能的灌溉设备设施，在农田间持续行走并分批次灌溉，这种节水灌溉工程技术具有操作便捷，适应农田作业条件，节约水资源并降低农业生产成本的优势，并且工程体量较小，设备设施简单，是农田灌溉中常用的节水灌溉工程技术措施；喷灌技术，即以喷灌头、压水泵等构成喷灌系统，借助农田内的管道实现大面积灌溉的节水灌溉工程技术；雨水汇集综合利用技术，即收集、存储并净化雨水的节水灌溉工程技术，可以提高水资源利用率。2.2 非工程技术措施 农田水利工程节水灌溉的非工程技术措施是指通过优化农业生产方式。作物种植规划等方式节约水资源的技术措施，主要包括：农艺节水技术，如在田间覆盖地膜，秸秆还田以减少土壤水分的蒸腾作用，通中国科技期刊数据库 工业 A-26-过保温保墒以提升土壤有效水含量，降低农田灌溉水用量；田间节水灌溉技术，如在农业生产中采用膜下灌、间歇灌等方式，通过控制土壤湿润区域与深度以保证作物正常生长，减少土壤渗漏并提升灌溉水利用率；生物节水技术，在农业生产中充分考虑气候条件、水文环境等自然因素对作物生长的影响，调查分析灌区水、土、光照等资源，优先选择节水抗旱作物品种，对作物的种植面积、分布情况等进行合理布局，采用作物间作轮换的方式提高土壤保水性，通过深翻土壤等方式改善土层结构并提升土壤透水性，以此达到节约水资源的目标；管理节水技术，即密切关注作物的生长情况，把握好作物在不同生长阶段的需水特点，加强田间管理、水肥管理，坚持按需灌水的管理原则，进而在保证作物稳产的前提下减少灌溉水用量2。3 农田水利工程节水灌溉技术的改造 3.1 渠道渗漏改造技术 在农田水利工程运行过程中，渠道渗漏是导致灌溉水用量较大的主要原因，部分灌区渠道设施老化，渠系与建筑物不配套，渠道渗漏问题较为严重，导致大量灌溉水资源浪费。针对此种情况可以采用渠道渗漏改造技术。灌区渠道渗漏的主要原因在于：不良地质条件影响，渠道填筑材料密实度较低，渠道本身稳固性与防渗性能较差，加之地下水与雨水的侵蚀，容易引发突发性渠道渗漏问题；生物破坏，施工阶段施工技术水平较低等也是渠道渗漏问题的成因之一。灌区渠道渗漏改造可以采用灌浆处理技术，即利用充填灌浆法或劈裂灌浆法等填充渠道缝隙，灌浆过程中要严格把控好孔位、孔距与孔深，根据实际情况调节浆液粘稠度与灌浆速度。渠道灌浆可以提升渠道自身的防渗性能。为了从根本上解决渠道渗漏问题，可以对灌区的渠道、衬砌的形式以及配套设施进行改造，如在灌区骨干渠道位置设置矩形或梯形混凝土衬砌，将末级渠系改造为 U 型混凝土渠道，并配置量水堰等设施，既可以通过优化渠道断面形式以提高输水率，又能够实现对灌溉水量、水压力、水流速度等的实时化监测3。3.2 低压输水改造技术 部分农田水利工程中采用明渠输水方法，由于明渠水面交款，不易覆盖，空间占用较大，所以灌溉水容易蒸发，难以控制灌溉水水质，并且会浪费土地资源。对于以明渠输水方法为主的灌区可以采用低压输水改造技术，即以低压管道代替明渠，利用机泵抽取井水后通过低压管道将水输送至农田。低压输水改造技术适用于井灌区，在应用该技术改造农田水利工程时要把握好管道敷设这一关键环节。一是在管道系统规划阶段充分考虑道路、农田耕作计划、农田分布情况、行政区划等对管道布局的影响，统筹兼顾管道系统与供电、道路、林带；二是在管道敷设施工时要考虑管道运行环境的复杂性，选择抗腐蚀性能较好的管道材料，尽量采用地埋式管道施工技术方法，开槽后清除草地石块等杂质，按照施工图固定管道，避免因管道振动而损坏管道。同时要尽量保证管线平顺，减少管道的拐弯、起伏与交叉，并尽量缩短管线，在便于后期维护的同时降低施工成本；三是以便于灌溉使用、农田管理的基本原则设置管道的出水口，保证出水口间距适宜并且灌溉面积最大，以此充分发挥低压输水灌溉技术的优势4。3.3 井渠结合改造技术 部分灌区灌溉面积较大，需要连续、大水量灌溉，以灌溉井为核心的农田水利工程难以充分满足灌区的灌溉用水需求，此种情况下可以运用井渠结合改造技术。该技术可以充分利用灌区水资源，通过引水以满足灌区用水需要，农田灌溉水在为作物提供充足水分的同时通过田间渗漏进入地下水，再通过对渗漏水的加工处理实现对田间渗漏水的再利用。在井渠结合搞改造技术下，灌区干、支渠道采用混凝土现浇衬砌，田间斗农渠道采用 U 型混凝土衬砌，并且在灌区按照一定的密度布设机井以实现井渠结合。井渠结合改造技术的要点为：根据农作物灌溉以及地下水补充需要确定机井的布设密度，不仅要符合农作物的需水规律，保证灌溉水充足，而且要有效补充地下水，避免因地下水资源的过度消耗而产生漏斗；机井灌溉工程尽量靠近农渠，尽量减小农渠在斗、农渠中的占比，并且要在农渠上设置节水闸，这样可以缩小输水距离，根据农田灌溉的实际需要调节灌水量与水流速度。同时，控制好农渠间距，结合灌区的灌溉面积确定斗农渠的断面规格，为了降低输水损失，斗农渠可以采用变断面形式，农渠间距以 100 到 400 米为宜；以合理利用水资源为目标导向，确定好井灌开采与引水灌溉比例以及井灌、渠灌的最佳时间5。中国科技期刊数据库 工业 A-27-3.4 喷灌综合改造技术 在农田水利工程运行过程中，除了渠道渗漏，地下水资源过度开采等问题之外，田间灌溉技术落后也是导致灌溉水资源浪费的主要原因。部分灌区水资源匮乏，田间水管里粗放，不仅会导致水资源浪费，而且会降低农作物的产量。面对此种情况可以采用喷灌综合改造技术，改变灌区大水漫灌的灌溉方法，根据灌区的地形条件、作物种植结构、作物的需水规律、农户对水价的接受能力等选择喷灌模式。喷灌技术具有省水、省劳力、增产、提高土地利用率等优势，是农田水利工程节水灌溉中常用的技术。喷灌系统由水源、动力机、动力、施肥过滤系统、管道系统与喷头等部分构成，为了减少风、水源水位等因素对喷灌系统运行的影响，可以在喷灌系统中设置逆止阀，在系统相对低处设置排水阀，在相对高处设置排气阀。同时，为了保证喷洒均匀，需要选择工作压力较低的喷头。同时，在应用喷灌技术时需要根据农田土壤的透水特性控制好喷灌强度，在降低水滴打击强度的同时将喷灌均匀度保持在 75%以上。3.5 软管输水改造技术 软管输水技术属于低压管道输水技术的范畴，具有机动灵活、成本较低、可适应复杂地形条件等显著优势。部分灌区地形条件复杂，局部田块不适合进行低压管道输水灌溉。针对此类灌区，可以在并固定低压管道灌溉系统的基础上对地面输水部分采用软管输水改造技术，从低压管道灌溉系统的分水口连接移动软管，或是直接将软管连接在接水泵的出水口，直接通过软管将水输送到田间末级渠系，根据输水部位的不同确定软管直径的大小，再配合田间末级渠土渠，可以实现对输水距离、输水面积的灵活控制。在应用软管输水改造技术时，需要根据机井的出水量选择软管的直径，如机井输水量为 50 立方米/小时，则输水干管的直径以 300 毫米为宜，配水软管的直径以 170毫米为宜。同时，按照先远后近，先高后低的顺序分段灌水，在田间地上部分对软管进行分段，根据田块的大小确定每段软管的长度，每段软管之间的搭接长度应当在 1.2 到 2 米的范围之间，这样既可以节约管材又可以避免漏水或脱节。3.6 灌溉智能化改造技术 在现代科技的支撑下，农田水利工程逐步朝着自动化、智能化与信息化的方向发展，智能化技术在工程建设与运行中的应用对于提升工程建设质量、工程运行效率，节约水资源具有重要意义。部分灌区经济水平较低，农田水利工程运行与管理的智能化程度偏低，不利于实时化监测农田灌水用量，存在灌溉水水量计量难、收费难的现实困境。对于此类灌区的农田水利工程可以采用灌溉智能化改造技术，在斗农渠，机井灌溉工程等的适宜位置增设传感器，用以获取灌溉水水量、水流速度、水压等数据，精准测算农田灌水量。同时，可以利用射频 IC 卡技术对农田水利工程进行改造，农户先购买 IC卡，使用 IC 卡后水泵启动抽水，既可以控制用水量，又可以通过数据分析了解农户利用灌溉水的特点，如用水高峰期、用水时段等，为农田水利工程的管理提供数据支持。此外，可以利用自动控制技术改造工程，重点，面向节水灌溉设施设备的维护保养，及时发现故障问题，切断故障设备所在线路并启动备用设备，保证农田水利工程的高效性与持续运行。4 结语 农田水利工程在运行过程中会受到多种因素的影响，为了充分发挥农田水利工程节水灌溉技术的优势，需要立足灌区实际情况，把握好灌区灌溉用水需要，结合灌区的农田面积、地势地形等选择相应的节水灌溉技术方法，积极改造灌区渠道断面形式，输水系统，将智能化技术与农田水利工程相结合，以此达到节约水资源，提高水资源利用率的效果。参考文献 1闫小龙.农田水利节水灌溉技术要点分析J.当代农机,2023,(11):50-51.2台淑萍.基于高效节水灌溉技术在农田水利工程中的实践研究J.当代农机,2023,(11):93+96.3葛爱祖.高效节水灌溉技术在高标准农田水利中的应用探析J.河南农业,2023,(32):53-55.4温怀明.农田水利工程节水灌溉效果的影响因素及对策研究J.中华建设,2023,(11):120-122.5张之成.节水灌溉技术在农田水利工程中的应用J.世界热带农业信息,2023,(09):38-39.