葛 偉

(陜西省涇惠渠灌溉中心,陜西 三原 713800)

0 引言

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,農(nóng)田灌溉工程是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施,是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康發(fā)展的關(guān)鍵所在,同時也是緩解我國干旱和半干旱地區(qū)水資源短缺問題的重要措施。目前我國水資源出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的短缺問題,對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。因此,為了進(jìn)一步提升我國農(nóng)田灌溉工程建設(shè)水平,就要在高效節(jié)水理念指導(dǎo)下進(jìn)行農(nóng)田灌溉工程建設(shè),并針對其中存在的問題采取相應(yīng)的措施加以解決,以促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康穩(wěn)定發(fā)展?；诖?開展基于高效節(jié)水理念下的農(nóng)田灌溉工程建設(shè)的分析研究就顯得尤為必要。

1 高效節(jié)水理念

在灌溉工程中,高效節(jié)水理念是指通過科學(xué)、合理的技術(shù)手段和管理措施,最大限度地減少用水量,提高水資源利用效率,降低灌溉成本,同時保護(hù)生態(tài)環(huán)境和土壤質(zhì)量。以下是一些在灌溉工程中應(yīng)用高效節(jié)水理念的方法:

優(yōu)化灌溉設(shè)計:根據(jù)作物需水量、土壤水分含量、氣象條件等因素,制定合理的灌溉計劃和方案,避免過度或不足灌溉,減少浪費。

采用滴灌、噴灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù):這些技術(shù)可以實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉,減少用水量,提高水資源利用效率。

安裝智能控制系統(tǒng):通過自動控制灌溉設(shè)備的工作時間和灌水量,實現(xiàn)智能化管理,減少人工操作和浪費。

加強土壤管理:合理施肥、改良土壤結(jié)構(gòu)、增加有機質(zhì)等方法可以提高土壤保水能力,減少水分蒸發(fā)和流失,從而減少用水量。

收集和利用雨水:通過設(shè)置雨水收集系統(tǒng),將雨水用于灌溉、沖洗道路等用途,減少自來水的使用量。

總之,高效節(jié)水理念是現(xiàn)代化灌溉工程建設(shè)的關(guān)鍵和核心,在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中融入高效節(jié)水理念,不僅可以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本,還可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境和土壤質(zhì)量,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2 高效節(jié)水理念應(yīng)用于農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中的重要性

在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)過程中應(yīng)用高效節(jié)水理念,可以有效減少水資源的使用量,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本投入,增加農(nóng)田灌溉工程的經(jīng)濟效益。高效節(jié)水理念在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中的應(yīng)用能夠促進(jìn)水資源的循環(huán)利用,減少水資源浪費現(xiàn)象的出現(xiàn),實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的目標(biāo)。同時,高效節(jié)水理念還能夠為農(nóng)作物提供充足的水源,提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中應(yīng)用高效節(jié)水理念能夠減少水資源的使用量,同時還能夠提升農(nóng)作物產(chǎn)量。因此,在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中應(yīng)用高效節(jié)水理念具有十分重要的意義。

3 常用的節(jié)水灌溉技術(shù)

3.1 滴灌

滴灌是通過將水以微小的水滴噴灑在植物根部的方法進(jìn)行灌溉。相比傳統(tǒng)的土壤大水漫灌灌溉,滴灌可以減少水分的蒸發(fā)和流失,提高水分利用效率。

3.2 噴灌

噴灌是通過高壓水泵將水噴灑在植物周圍的方法進(jìn)行灌溉。相比滴灌,噴灌可以覆蓋更廣的面積,但也容易造成水分的浪費。

3.3 滲漏灌溉

滲漏灌溉是通過在土壤中設(shè)置管道或網(wǎng)格,讓雨水通過滲透作用逐漸滲入土壤中進(jìn)行灌溉。相比其他灌溉方式,滲漏灌溉可以減少用水量,但也需要較長時間才能達(dá)到理想的灌水效果。

3.4 膜下滴灌

膜下滴灌是在地膜下方安裝滴灌管進(jìn)行灌溉的一種方法。相比傳統(tǒng)的滴灌,膜下滴灌可以減少滴灌管的間距,提高水分利用效率。

3.5 間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)

間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)是一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù),其原理是通過在土壤中安裝一系列的管道和噴頭,將水以一定的時間間隔噴灑到作物根部。與傳統(tǒng)的灌溉方式相比,間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)可以顯著減少用水量,提高水資源利用效率。具體來說,間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)的工作原理是:當(dāng)水源供應(yīng)充足時,系統(tǒng)會自動啟動,將水以一定的時間間隔噴灑到作物根部。而當(dāng)水源供應(yīng)不足時,系統(tǒng)會停止供水,避免浪費水資源。此外,該技術(shù)還可以根據(jù)作物需水量的變化進(jìn)行智能調(diào)節(jié),實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)具有以下優(yōu)點。

3.5.1 節(jié)約用水

相比傳統(tǒng)的灌溉方式,間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)可以減少50%以上的用水量,有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水資源消耗。

3.5.2 提高作物產(chǎn)量

由于該技術(shù)可以精準(zhǔn)控制灌溉量和時間,因此可以使作物得到更加充足的水分,從而提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.5.3 改善土壤環(huán)境

間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)可以有效地減少土壤鹽分和污染物的積累,改善土壤環(huán)境質(zhì)量[1]。

3.5.4 降低勞動成本

傳統(tǒng)灌溉需要大量的人工操作,而間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)則可以通過自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)智能化管理,降低勞動成本。

4 間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中的應(yīng)用要點

4.1 工程概述

4.2 行流效率

該工程采用了間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù),分為3個灌水周期,二分之一的循環(huán)率,若灌溉長度為238 m,行流效率在8 L/s·m的工況下,僅僅需要90 min就能完成灌溉任務(wù)。而采用傳統(tǒng)連續(xù)灌溉技術(shù)需要145 min才能灌溉完成,采用間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)的節(jié)水率為37.9%,在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中應(yīng)用間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù),所選擇的建設(shè)參數(shù)和畦田的規(guī)格相關(guān),畦田的長度越長,則應(yīng)用間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)的節(jié)水率就越高[2]。在畦長相同的情況下,連續(xù)周期的灌流進(jìn)展速率要明顯比上一周期的速率快,主要原因是上一周期過水后,會在農(nóng)田灌溉土壤上形成致密濕潤層,降低了畦土的粗糙率,當(dāng)有灌溉水通過時,土壤的入滲率會大幅度降低,所對應(yīng)的斷面流量就要比上一個周期有所增加,從而加快灌溉水的推進(jìn)速率。對農(nóng)田土壤而言,滲水深度與受水時間關(guān)系分布如圖1所示。

圖1 農(nóng)田土壤滲水深度與受水時間關(guān)系分布圖

從圖1中能夠清楚看出,若計劃農(nóng)田灌溉的滲水深度為18.76 cm,則采用連續(xù)傳統(tǒng)灌溉技術(shù),平均水深大約為26.5 cm,而采用間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù),平均水深大約為20.58 cm,二者相比,間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)深層滲漏比較小,可獲得更好的潤濕均勻度,可最大限度上發(fā)揮出農(nóng)田土壤的保肥性能,灌水質(zhì)量更高,同時也具有更高的節(jié)水效率[3]。

4.3 寬度流量的定額灌水

在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中應(yīng)用時間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)時,各灌溉周期的灌溉流屬于是非恒定明渠流,若沿著縱坡向布設(shè)農(nóng)田灌溉場地,還要不間斷的向土壤下滲入,因此,灌溉流還會受到重力的影響。在其他條件保持不變的基礎(chǔ)上,間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)定額跟單寬流量間也存在不可忽視的關(guān)系,而且此種關(guān)系會因為土質(zhì)的不同會出現(xiàn)不同程度的變化。由于本工程農(nóng)田的土壤孔隙率為45%,屬于典型粘土壤,透水性比較差,在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中為最大限度上發(fā)揮出間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢,需要嚴(yán)格按照畦長差異的不同,對間歇涌流灌溉水的定額和單額流量進(jìn)行合理調(diào)整。比如:當(dāng)單寬流量在5～13 L/s·m之間,畦長在120～210 m之間時,間歇涌流節(jié)水灌溉的水定額會隨著單寬流量提升而降低,隨著土壤粗糙率的降低,以及場地縱向坡度的增大,定額的減幅度會隨之增加。當(dāng)單寬流量在 6～15 L/s·m之間,畦長達(dá)到280 m時,單寬流量越大,則水定額也會隨之增大。在小單寬流量和210～280 m畦長條件下,單寬流量越大,則水定額越小[4]。

在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中應(yīng)用間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)時,單寬流量的選擇需要結(jié)合土壤的抗沖刷能力、灌溉時節(jié),以及具體的水源條件進(jìn)行合理選擇。比如:土壤類型為粘壤土,種植的農(nóng)作物種類為玉米,在夏季進(jìn)行灌溉,農(nóng)田的場地坡降在2%～5%之間,則間歇涌流節(jié)水灌溉的單寬流量要控制在6～12 L/s·m之間。若在相同的灌溉條件下,種植的農(nóng)作物種類為小麥,并于冬季灌溉,此時,間歇涌流節(jié)水灌溉時單寬流量要控制在8～14 L/s·m之間。此外,在進(jìn)行單寬流量調(diào)整時,還需要結(jié)合畦田長度的不同進(jìn)行酌情調(diào)整,短畦要進(jìn)行小流調(diào)整,長畦則可以進(jìn)行大流量調(diào)整。

4.4 基于周期數(shù)的間歇涌流節(jié)水灌溉

間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)中應(yīng)用時,周期數(shù) 對灌溉質(zhì)量以及節(jié)水效果有很大影響。比如:在二分之一循環(huán)率、50 min防水時間、8 L/s·m單寬流量的條件下,選擇了2個灌溉周期,此時灌水定額大約為1 129 m3/hm2左右,在間歇涌流節(jié)水灌溉中還需控制水流行進(jìn)的總距離在212.7 m左右。若采用3個周期進(jìn)行灌溉,水流推進(jìn)總長度為263 m時,若灌水定額選擇為913 m3/hm2,選擇4個周期灌水時,灌溉水定額和灌溉總長度都接近3個周期。

通常情況下,間歇涌流節(jié)水灌溉的水定額,要連續(xù)灌溉水的定額,因此,3個周期數(shù)的間歇涌流節(jié)水灌溉水定額,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2個周期水定額,大約有9.61%的平均降低幅度。若畦田的長度在200 m以上,平均降低幅度可達(dá)到6.47%。若3個周期水定額和4個周期的水定額比較接近,此時,對應(yīng)的節(jié)水率也非常接近[5]。因此,在其他條件保持不變的情況下,選擇3個灌溉周期的效果最好。也就是說間歇涌流節(jié)水灌溉定水定額越小,則節(jié)水效果越好,供水周期越短,水流的平均速率也就越快。但如果增周期數(shù)達(dá)到一定量,關(guān)聯(lián)灌水效果也會越來越低。因此,在農(nóng)田灌溉工程施工中應(yīng)用間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)時, 增加的周期不宜過大。比如:當(dāng)畦長超過200 m時,選擇3～4個周期數(shù)為最佳,小于200 m時,選擇2～3個周期數(shù)為最佳。

4.5 應(yīng)用效果分析

在案例工程施工建設(shè)中采用了先進(jìn)的間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù),建成投入使用后,取得了良好的效果,不僅僅提升了節(jié)水效率,同時也提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。與傳統(tǒng)灌溉方式相比,間歇涌流節(jié)水灌溉技術(shù)可以減少用水量30%以上,節(jié)約水資源成本。同時,間歇涌流節(jié)水灌溉還可以減少土壤鹽分和農(nóng)藥的使用量,提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量[6]。該項目的成功實施為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了一個可復(fù)制的經(jīng)驗,促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述,結(jié)合理論實踐,分析了基于高效節(jié)水理念下的農(nóng)田灌溉工程建設(shè),分析結(jié)果表明,隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們生活水平的不斷提高,對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量要求也越來越高,這對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高的要求,對農(nóng)業(yè)發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,灌溉工程是非常重要的一項內(nèi)容,對農(nóng)業(yè)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。在農(nóng)田灌溉工程建設(shè)過程中,要將高效節(jié)水理念融入其中,通過對灌溉工程的合理規(guī)劃設(shè)計和科學(xué)施工來促進(jìn)農(nóng)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。但在應(yīng)用過程中也存在很多問題和不足之處,需要采取科學(xué)合理的措施加以解決。只有通過不斷加強對高效節(jié)水理念的推廣和應(yīng)用力度,才能全面提升農(nóng)田灌溉工程建設(shè)水平,有效提高水資源利用率,促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。