高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用要点.pdf

2023年第 7期世界热带农业信息农业灌溉对保障国家粮食安全至关重要，中国农业用水量极大，农业灌溉水有效利用系数远远低于节水先进国家。基于此，本文从技术、应用两个方面分析了高效节水灌溉技术要点，提升甘肃省定西市安定区农田水利工程节水灌溉效率，赋能乡村振兴。1高效节水灌溉技术分类与适用范围现阶段，国家针对农业灌溉工作提出了指导意见，农业用水问题已经成为了智慧农业建设过程中的关键问题，将高效节水灌溉技术应用于农田水利工程项目中是现阶段农田水利工程高质量建设的重要途径，高效节水灌溉技术具体应用应注意以下几点：第一，农田水利单位工作人员应具备节水意识，结合区域农业灌溉需求制定具备可操作性的节水灌溉技术应用策略，包括技术设备选择、地块布置方案等。第二，保证每块农田、每个农户都能够获得公平的通水量。第三，每项节水技术均有优势与劣势，应用时应秉持差异化思想，匹配灌溉技术与灌溉需求。高效节水灌溉技术分类及适用范围具体如下：1.1喷灌喷灌是现阶段国内高效节水灌溉的重要方式，主要是指应用水泵或管道等，利用水的压力将水喷至灌溉地块上空，水资源在空中分散成无数的水滴或弥雾在较短的时间内落在农作物上或农田上。应用喷灌节水灌溉技术，能够节水 40%以上，虽然在应用过程中会因蒸发耗费一定水量，但该项技术铺设要求相对简单，易于后期管理。1.2 微灌微灌是现阶段国内相对先进的高效节水灌溉方式，该技术主要是指在需要灌溉的区域利用微灌系统使水资源通过管道输送至农作物附近，一般情况下微灌作为一种辅助的节水灌溉方式，可与喷灌和滴灌节水灌溉技术配合应用，此种方式还可以将农作物所需肥料注入水中，不仅方便农户施肥，还有效避免了水分流失。微灌应用优势与喷灌较为相似，包括节水、灌溉均匀等，但微灌灌水设备出口相对较少，极易被水中的矿物质或农田土壤所堵塞，这会对微灌系统灌溉能力产生严重影响，甚至会导致微灌系统报废。1.3 滴灌滴灌主要是指农户应用滴灌管道，按照农作物的间距在滴灌管道上打孔，将水资源更为精准的输送至农作物根部或农作物附近土壤中。相较于上述两种节水灌溉方式，滴灌更具节水增产的应用效果。但一旦滴灌管道孔口结垢堵塞，会影响滴灌系统灌溉有效性。若应用滴灌方式，水利工作人员需控制水源质量，有必要对水源进行过滤后投入使用，以此降低管道孔口结垢堵塞概率。2高效节水灌溉技术应用要点以喷灌为例2.1喷灌原理喷灌方式主要利用水压工作，在农田水利工程中需要保证喷灌水压问题。根据设备是否可移动，可以将喷灌设备（如图 1）划分为固定式、半固定式及移动式 3种类型，因其设备分类使喷灌方式打破了地形限制，避免农业灌溉对农田土壤结构的破坏。喷灌系统一般由喷头、管网、首部等组成，喷灌系统应用过程中喷头（如图 2）将水源分散成为若干水滴，模拟降雨，使水滴均匀地洒落在农田中。喷灌系统管网主要负责将带有压力的水资源输送至灌溉区域，一般情况下喷灌系统管网由不同管道组成，各高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用要点-39世界热带农业信息2023年第 7期管道分为干管、支管。各管道之间由管件或阀门相互连接，农户可以根据灌溉需求开闭各管道阀门，PVC 管、PE 管等具备抗锈蚀、施工方便等优势。图 1图 22.2喷灌应用要点在农田水利工程中应用喷灌方式时，不仅需要考虑喷灌设备或喷灌系统类型、原理及性能，还需要考虑外部因素，例如灌溉区域喷灌强度、农田形状与灌溉面积、农田附近的水源条件等。除此之外，应用喷灌技术时需遵循“同一性”原则，即同一农田水利工程或同一轮灌组应用同一型号喷头，便于后期喷灌管理。近年来，部分地区为追求农田灌溉水景效果，在项目中选择不同性能、不同型号的喷头，致使后期农田灌溉不均匀。管理人员应满足农田灌溉需求，以节水需求为先。本节将从喷头选型、喷头布置两个维度展开进一步论述：2.2.1 喷头选型根据喷灌射程可将喷头种类分为小、中小、中等、大 4 类。小射程喷头的喷灌强度相对较大、喷灌均匀度较为理想，且适用性较强，不仅能够满足小块农田灌溉需求，还能够用于灌木、绿篱灌水和洗尘，例如 PROS、PS、INST 系列均属于小射程喷头。中小射程喷头射程约为411 m，喷水高度约 100300 mm，主要适用于中型面积的花卉、绿地灌溉，其中 MP 系列中小射程喷头喷灌方式极为独特，不仅具备理想的节水性，同时能够满足坡地与新植的灌溉需求。中等射程喷头适用于中、大面积绿地灌溉，例如亨特 1-20、PGP 系列等。大射程喷头适用于大面积绿地灌溉，因其材料强度较高所以大射程喷头抗冲击性更为优秀，例如亨特1-31、亨特1-90系列等。在喷头选型过程中应重视土壤喷灌强度，一般情况下农田土壤大多为砂土、沙壤土等，而不同类型土壤喷灌强度存在一定差异，在具体应用过程中，工作人员可以根据下述指标调节喷灌强度：砂土为 20 mm/h；壤砂土为 15 mm/h；沙壤土为 12 mm/h；壤土为 10 mm/h；粘土为8 mm/h。除此之外，在喷头选型过程中还应注意：土壤允许喷灌强度与地形坡度之间存在反比例关系，当灌溉地块坡度12%，那么该地块土壤允许喷灌强度应降低 50%及以上。2.2.2喷头布置喷头布置对于喷灌系统灌溉质量具有重要影响，在布置喷头过程中需要考虑灌溉区域的地形与风向，布置方式主要分为 2种，即矩形或正方形、三角形或正三角形。前者一般适用于相对规则的农田地块，后者则适用于边缘不整齐、不规则的地块，相较于前者，此种布置方式的抗风性更为理想，同时喷洒均匀度更高。建议将喷头布置为三角形或正三角形。应用正三角形喷头时，需要考虑风速对于喷灌效果的影响，并确定各个喷头间的间距，可参照下述指标：风速 05 km/h 时，间距为 1.2 R；风速 611 km/h 时，间距为 1.1R；风速 1220 km/h 时，间距为 1.0 R。2.2.3 灌溉水量一般情况下，需要通过公式估算灌溉水量，-402023年第 7期世界热带农业信息在估算过程中工作人员可参照经验数据，将气象条件作为灌溉水量估算指标：湿冷，日需水量2.53.8 mm；干冷，日需水量 3.85.0 mm；湿暖，日需水量 3.85.0mm；干暖，日需水量 5.06.4 mm；湿 热，5.07.6 mm；干 热，日 需 水 量7.611.4 mm。2.2.4 水力计算当灌溉面积较大时，一般需要工作人员安装多个喷头以保证灌溉效果，但特定水压下支管内的水流量会随着流程增加而逐渐减少，所以需要对支管水力进行计算。2.2.5 自动控制随着社会经济不断发展，喷灌灌溉方式逐步实现了自动化控制。目前，中国喷灌节水灌溉方式自动控制形式主要以应用“时序控制灌溉系统”为主，便利性强。综上所述，本文以喷灌为例围绕农田水利工程应用进行了深入探究。管理人员要了解灌溉原理、灌溉设备特点，并积极应用自动化灌溉设备。工作人员要提升节水意识，结合区域水资源情况科学选择灌溉方式。例如甘肃省定西市安定区临近黄河支流关川河，现阶段农田灌溉用水主要以引洮水为主、地下水为辅，但如果不对河水进行过滤处理，很难保证后期维护与管理效果，由此可见，高效节水灌溉技术应用应作为后续工作重点。在人口增加、水资源短缺、粮食问题加剧背景下，节水灌溉技术能实现节水、节电、节能，提高农作物产量，具有明显的现实意义。（甘肃省定西市安定区水务局翟龙）-41