小型农田水利灌溉节水技术及具体发展思路_曹瑞君.pdf

河南农业 2023 年第11期HENANNONGYE传统的农业灌溉，水资源利用率低、耗水量大，是限制我国农业发展的主要因素。从现有资料来看，小型农田水利灌溉节水技术的应用与发展已经有100多年的历史。目前，世界上很多国家已开始将中小型农田水利灌溉节水技术应用于农田建设中，并取得了良好效果。其中，传统的小型农田水利工程以渠道为主，且存在渗漏损失、渠系水头损失等问题。在现代化水利工程中，往往将节水技术引入大型设备当中，通过管道系统进行输水、配水，以实现对水库、渠道、渠系、田间工程和建筑物等水资源的有效利用。我国作为一个农业大国，大力推行节水灌溉技术势在必行，需要十分重视农业节水灌溉技术的应用，促进我国农业的可持续发展。一、小型农田水利灌溉节水技术（一）人工漫灌人工漫灌是我国最早使用的农业水利灌溉方法，其主要通过开凿渠道、架设管道、埋设暗管及架设毛管等进行灌溉。但是，由于其具有投资大、操作难度高、成本高、漫灌时间长。不利于农业农作物生长的缺点，我国农村在进行小型农田水利灌溉时，开始在新农村建设工程及农业结构调整工程中推广应用管道输配水技术。采用管道输配水技术后，其优点是：可以在任何地方进行灌水量的控制和均匀灌水；便于机械化操作；减少管理人员数量，提高劳动效率；节省人工成本；可以实现节水灌溉。（二）滴灌和微灌滴灌是指在有灌溉条件的农业生产中，将低压管道通过毛管或塑料管带等输送水，借助毛管或塑料管带上的微孔压出，将灌溉液送到作物根部附近的土壤中，使之均匀吸收、富集起来，从而达到节水、节肥的目的。微灌是指将一定量的肥料、灌溉水和生长调节剂等按照一定的比例混合均匀，通过微灌管道系统进行灌装，在作物根系附近形成一个微型小水库，从而实现作物对水肥的需求。1.土壤水分状况分析。土壤水分含量是影响微灌效果的关键因素。微喷灌机的运行需要保持一定的工作压力，在工作中会产生负压和正压。2.滴灌系统设计应满足作物生长需求及灌水均匀性的要求，可以采用管道系统和滴头控制的方式，滴灌管设计为水平管形管道系统。3.应保证滴灌管与地面平行布置，防止滴头堵塞；要有足够流量，使根系周围土壤保持湿润状态；滴灌管应固定于地面或支架上；滴灌管应铺设在灌溉沟中（微喷灌沟）。4.微喷滴灌装置布置在田间，与植物间距10 cm左右。5.管道系统应避免水流冲刷影响管道使用寿命，微灌水器的安装方向要便于作物根系生长和操作。（三）灌溉渠系的选择灌溉渠系的选择是一个十分重要的问题，既要保证灌溉的高效性，又要做到农业经济合理。目前，小型农田水利建设以渠道为主，且大多采用干灌溉的模式，但仍有少部分地区采用灌排结合或漫灌式等。对于平原地区来说，可以因地制宜地将沟渠、池塘和沼泽等改造为农田节水灌溉系统；对于丘陵山区来说，应在保持原有灌排渠道及设施的基础上进行整修加固；对于丘陵山地来说，应在原有灌排渠道及设施的基础上进行整修改造并加强管护工作；对于水资源缺乏的地区而言，应将现有灌排渠道及设施进行改建（如改建为渠道+蓄水工程、渠上建筑物改造等）或扩建（如将原有渠系与蓄水工程或引水工程相结合）并加强管理。在农业生产过程中，合理选择适宜的渠系是实现水资源高效利用和节水农业发展目标的关键。（四）渠道防渗与衬砌渠道防渗与衬砌是确保农田灌溉用水有效利用的重要手段，也是提高农业农田灌溉用水利用率的重要措施。传统水利渠道衬砌，一般采用砌石结构，这种技术形式存在易渗漏、水头损失大、维护费用高等问题。新型渠道衬砌技术可以有效避免上述缺点。新型渠道衬砌体具有结构稳定、耐压抗渗能力强、施工周期短和维护费用低等优点。传统水利渠道衬砌多采用混凝土浇筑，这种方式存在质量农田水利NONGTIANSHUILI小型农田水利灌溉节水技术及具体发展思路曹瑞君（安定区水务局，甘肃 定西743000）摘要：随着社会经济的高速发展，推动了我国基础设施建设规模不断扩大，其中，小型农田水利工程受到更多关注。运用节水灌溉技术，能够有效实现农业节能，减少水资源浪费，提升水利工程整体经济效益。本文首先阐述了目前小型农田水利灌溉节水技术现状，并对其应用现状进行分析，然后对小型农田水利灌溉节水技术的主要类型进行分析，最后结合实际提出了具体的发展思路，以期为相关技术人员提供借鉴。关键词：小型农田水利灌溉；节水技术；发展思路56DOI:10.15904/ki.hnny.2023.11.010河南农业 2023 年第11期HENANNONGYE不稳定、施工效率低等问题。因此，随着现代科学技术的不断发展和应用，新型防渗与衬砌技术在农业灌溉中得到了广泛推广和应用。（五）管道输水技术1.压力输水。利用压力泵将压力水输送到蓄水池中，然后再进行加压和过滤，最后通过输水管进入田间工程中。2.低压输水。在管道系统中，采用低压输水管作为末端支管将水输送到田间工程的末端。3.自动控制。在管道系统中，通过智能控制设备完成整个系统的运行，实现管道灌溉全过程。在应用方面，由于管道输水系统具有较强的灵活性、适应性和稳定性，因此，在农业灌溉过程中得到广泛应用。（六）水肥一体化系统水肥一体化系统是将水溶性肥料、水和营养液通过管道系统进行混合，使其充分溶解后向植物根系输送。同时，又能根据作物的不同生长发育阶段和土壤水分、养分状况，在适当的时间和空间进行合理施肥。在传统农业灌溉中，水肥一体化技术主要通过肥料对植物进行叶面喷施等方式，但实际效果不佳。因为农业使用的肥料中含有大量养分，且水分较多，不利于植物根系生长。因此，通常在作物生长期和土壤墒情不好时才会使用施肥技术。在滴灌过程中由于滴头的堵塞、管道的磨损等，容易造成灌溉用水与水肥供给的不均衡性，影响作物正常生长发育。同时，由于传统农业滴灌需要大量人工操作 和 维 护 设备，存在人力成本高、劳动强度大等问题。水肥一体化技术可以有效避免以上不足，提高农业用水利用率。（七）农田土壤水分监测及控制技术农田土壤水分是决定农业产量和品质的重要因素，也是农业灌溉过程中重要的用水指标之一。土壤水分监测及控制技术能够及时掌握和分析农田土壤水分变化规律，实现适时、合理的灌溉，进而提高农业生产效率。1.超声波法。将探头埋入地下一定深度进行监测。2.土壤电阻法。利用测量土壤电阻变化的原理，采用高精度传感器，对农田内的土壤湿度进行动态监测。同时，结合计算机软件技术分析农田内的水量平衡关系，为灌溉方案提供决策依据。3.电磁波法。利用特定频率电磁波辐射能在水中传播的特点，将电磁波转化为测量仪器所发出的电信号，通过监测和分析得到水分信息。4.超声波流速法。利用检测水中气泡或水流运动时产生的超声波衰减效应来实现水分检测。5.微波法。在灌溉过程中将微波探头埋入土壤中进行检测。通过监测、分析农田内不同深度下土壤水和空气水浓度变化及作物水分平衡关系，为农业灌溉决策提供依据。6.田间微灌、喷灌技术。利用微灌、自动控制系统将水喷洒在农田土壤表面或土层中，从而达到灌溉的目的。二、小型农田水利灌溉节水技术的发展思路及措施（一）完善政策机制长期以来，我国农业农田水利建设资金主要来自财政拨款，投入机制不健全。国家农业综合开发项目、国家高标准农田建设资金等，主要用于大中型灌区续建配套与节水改造工程的补助、大型灌排泵站更新改建及维修养护的补助。目前，我国农业农田水利工程建设投入机制不健全，特别是农业综合开发、小型农田水利工程建设等投入渠道不够顺畅。因此，要进一步完善国家对农业农田水利建设资金的投入机制，建立并健全多元化农田建设资金投入机制。在此基础上，进一步加大国家农业综合开发和“粮改饲”项目资金的支持力度。同时，还要大力推进农业水价综合改革，进一步落实好小型农田水利工程管护费及农民用水协会会长制水费定价制度和农业用水协会有偿服务制度；明确土地经营权人的产权主体地位，允许农民以承包、租赁等方式依法流转经营权并参与经营管理。（二）加大资金投入农业是一个资金投入大、回报周期长的行业，需要有稳定的长期资金支持，才能保证农业持续健康发展。1.完善农业农田水利工程建设政策。2.建立国家农业综合开发专项资金。3.创新农业发展融资机制。4.完善农业财政补贴制度，鼓励地方和社会资本投入水利工程建设管理工作中，加大政府的监管力度，杜绝违法行为发生。5.加强农业农田水利建设投资监管和绩效评价工作，促进高效、规范运行的农田水利工程设施建设。6.完善农村农业水利基础设施建设管理机制。7.完善小型农田水利设施建设运行体制与机制，建立财政投入与收益分配、社会参与、多元投入机制，加大财政政策支持力度，确保农田灌溉工程正常运行、持续发挥效益。8.发展节水灌溉农业和高效节水农业，提高水资源利用效率及经济效益；发展现代节水灌溉农业模式；加快培育新型农机使用新模式和农机服务组织。（三）注重人才培养农业是一个高投入、高风险、回报周期长的行业，其核心是科技创新和技术进步。节水农业技术发展迅速，需要大量农业相关的专业人才和技术支撑。节水灌溉的对象主要有农田、果园、苗圃、养殖等，其发展受农业资源约束等因素的影响较大，同时还涉及工程地质、工程造价和工程设计等。目前，我国农民总体科技文化水平不高、缺乏相应的知识技能和实践经验，因此，需要培养一批懂技术、会管理的农村实用人才。要充分发挥农业部门在农业科技创新中的主导作用，组织开展技术培训工作。根据不同区域作物类型、不同种植制度、不同灌溉条件和土壤条件等情况，结合各地实际情况及生产水平进行因地制宜的培训教育工作。通过对农民进行技能等方面的培训教育，不断提高农民素质和生产水平。（四）建设智能平台我国小型农田水利灌溉工程的智能管理平台及自动配水系统主要由终端、灌区远程监测终端、管理信息中心等组成。农田水利NONGTIANSHUILI57河南农业 2023 年第11期HENANNONGYE1.终端。即农户和农业生产组织等，它可以实现对农田用水的实时监控，为用户提供数据查询及远程服务功能。2.灌区远程监测终端。由灌区信息化服务中心的管理系统通过传感器等设备和技术，将采集的相关信息传输到智能监测系统中。3.管理信息中心。由用户查询、统计分析用水量信息，为用户提供用水数据，对不同作物制订 用 水计 划。智能监控系统主要由传感器、信号采集、设备控制和决策算法等组成。该系统主要通过传感器获取土壤含水率和环境参数，再经过传输设备将数据上传到数 据 中 心；之后再由服务器将数据下发到各区域用户终端，并实现数据采集。该系统不仅能对用户进行用水量监测，还能在第一时间通过移动APP查看各个区域田间的土壤湿度情况。由于每个地区的土壤湿度存在一定差异，智能监控系统能够在第一时间掌握农田的需水情况，以便指导农业灌溉。4.决策算法。基于模糊推理理论进行决策分析算法设计，该算法能对影响配水方案优劣的各个因素进行分析，最终给出最科学的配水方案和参数。三、结语由于我国是一个缺水国家，在这种情况下，需要通过合理方式实现节约用水，提高水资源利用效率。在节水方面必须从小处着眼、从细节入手。根据我国水利设施的实际情况，本文提出了在实际应用中需要重点考虑的问题：一是提高小型农田水利灌溉水头高度，保证水源充足；二是改善作物需水条件；三是提高输水管网漏损；四是改善灌区用水结构和区域农业生产结构等内容。本文提出的发展思路将为开展小型农田水利灌溉节水技术研究提供一定的参考。参考文献：1何进斌.小型农田水利灌溉节水技术及具体发展思路J.智慧农业导刊,2022,2(01).2周晓红.我国小型农田水利节水灌溉措施J.乡村科技,2021,12(16).3高继炜.对小型农田水利工程中节水灌溉技术的思考J.农业科技与信息,2021(06).4娄国正.小型农田水利节水灌溉存在的问题及解决措施J.乡村科技,2020,11(26).5李积平.小型农田水利灌溉节水的有效措施探讨J.中国高新区,2018(07).6韩宗兴.小型农田水利节水灌溉现状及措施J.乡村科技,2017(14).7程晓彬.小型农田水利灌溉节水中存在的问题及措施J.农民致富之友,2017(05).作者简介：曹瑞君（1985.12-），男，汉族，甘肃定西人，本科，工程师，研究方向：农田水利。农田水利NONGTIANSHUILI58