节水灌溉技术浅析

【摘要】在我国各个用水部门中，农业用水最多，约占全国总用水量的70%~80％。由于农业进行节水灌溉的各项措施还没有得到充分实行，水资源浪费较大，因此，灌区全面推行节水灌溉是解决我国水资源匮乏问题的一条关键途径。本文分析了节水灌溉工程技术，阐明了推行节水灌溉的成效。

【关键词】节水 灌溉 技术

中图分类号：TU991 文献标识码：A

一、前言

从用水角度看，提高水的利用率，应结合灌溉水运行的环节来考虑。灌溉就是通过给农田补充水分来满足作物需求，创造作物生长良好环境条件以获得较高产量，灌溉水的运行大体可分为三个环节，每个环节都存在提高水的利用率的问题。第一个环节是从水源，通过渠道或管道将水输送到田间，提高输水的效率，对应的技术称为输配水工程技术。第二个环节是灌溉水在田间通过各种方式进行灌溉，对应的技术称为喷灌、微灌、地面灌等技术，提高灌水效率。第三个环节是作物对田间水分的利用，提高水分生产效率。由此可见，农业节水的内涵包括了水资源的合理开发利用与配置，输配水系统的节水，田间灌溉进程的节水，作物生长水分转化过程的节水，用水管理的节水以及农艺节水增产技术措施等方面，其目的就是大幅提高水的利用率，走出一条具有中国特色的节水灌溉道路来。

二、节水灌溉工程技术

1、渠道防渗技术

这是为减少渠道的透水性或建立不易透水的防护层而采取的各项技术措施。根据使用的材料可分为土料压实、三合土护面、砖石衬砌、砼衬砌、塑料薄膜防渗和沥青护面防渗等。

我国的渠道防渗科研工作始终围绕开发性能好、成本低、易于施工、便于群众掌握的防渗材料为中心, 同时研究推广新型防渗渠道断面形式和衬砌形式。如陕西省宝鸡峡灌区在近年的三大灌区更新改造过程中, 推出了一系列“U”型渠道衬砌机械, 就在施工中发挥了重要作用。占我国总用水量80%的农灌主要输水手段是渠道, 而传统的土渠输水渗漏损失约为引水总量的50%～60% , 全国仅此一项年约损失水量1. 7×1011m3, 目前我国渠道防渗长度仅占需要的1/ 3～1/ 4。所以, 大力发展渠道防渗技术是节水灌溉的重要途径。

2、低压管道输水灌溉技术

简称“管灌”,是利用低压管道代替渠道输水的一种灌水方法。“管灌”由于具有一次性投资少、设备简单、省水、省工、省地、省时, 增产效益显著, 农民易于掌握等优点, 颇受重视, 在我国北方井灌区已发展到30×106hm2。其中陕西省的关中、陕北地区大片机井灌区大量采用“管灌”技术。实践证明“管灌”是我国北方地区发展节水灌溉的重要途径之一。

3、喷灌技术

这是一种利用专门的设备将压力水喷洒到空中形成细小水滴, 并均匀地降落到田间的灌水方法。按设备的组成可分为机组式和管道式喷灌系统两大类。我国从70 年代开始, 发展喷灌技术, 经过20 多年的努力, 喷灌面积已发展到8×105 hm2 , 取得了比较显著的节水、增产效益。这项技术比较适合在山丘地区、干旱缺水地区和经济作物灌区发展。

4、微灌技术

这是一种利用专门设备将作物生长所需的水分和养分输送到作物根层附近土壤表层或土层中的灌水方法。根据灌水器的类型, 可分为滴灌、微喷灌和涌泉灌3 种。微灌技术, 我国从1974 年开始采用, 至今已发展到2×104 hm2, 这一技术适用于山丘地区、水资源非常贫乏地区, 同时因它可将灌溉、施肥、打农药结合进行, 而特别适用于经济作物的灌溉。在理论研究上, 总结出了一套适合我国条件设计参数和计算方法。在设备研制生产方面, 开发研制了微灌带、孔口滴头、补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、脉冲滴灌设备、过滤器、进排气阀、调压器和施肥器等。

5、改进地面灌水技术

这是一种主要围绕传统地面灌水技术存在的灌水均匀度差、灌水定额大等缺点进行的技术改进。包括改进沟畦规格( 如长畦改短畦, 宽畦改窄畦, 短沟灌和细流沟灌等。如陕西省的洛惠渠、宝鸡峡灌区, 推广长畦改短畦, 宽畦改窄畦, 大水漫灌改小畦浅灌后, 作物生育期灌水量降低20%～30%) 和采用先进的地面灌水技术( 如波涌灌、隔沟灌、膜上灌、细索灌、水平畦灌等) 。我国有98%以上的灌溉面积采用地面灌溉, 对这一技术进行改进, 提高灌水均匀度, 节省灌溉用水具有十分重要的意义。目前, 在我国最具推广价值的改进地面灌水技术有波涌灌和膜上灌两项。波涌灌是美国70 年代末推出的适于旱作灌溉的新技术。从80 年代起我国也开展了这方面的研究,对波涌灌节水机理、土壤致密层形成、入渗特性与地表水流运动规律等进行了深入系统的研究。目前, 在理论上还需进一步研究浑水波涌灌问题, 开发适合我国国情的波涌灌灌水设备, 这是扩大应用波涌灌技术的关键。膜上灌是我国独创的新技术, 是在地膜栽培的基础上, 把膜侧水流改为膜上流, 利用地膜输水, 通过膜孔和膜边侧渗给作物进行灌溉, 这项技术在新疆取得了较高的增产节水效果, 但在理论上还需进一步研究。

6、渗灌技术

这是一种利用地下管道系统将灌溉水引入田间、灌溉水通过管壁孔湿润根层土壤的灌水方法。在我国主要有两种, 一是管道式, 二是鼠道式。目前渗灌存在的主要问题是: 土壤湿润不够均匀; 易导致表土返盐; 地下管道不易检修养护; 投资大, 施工要求高, 这是目前影响推广的主要原因; 在理论上的研究还很不充分, 关键性技术问题尚待提高和完善。

7、雨水汇集利用技术

这是在干旱、半干旱的山丘地区, 将较大强度降雨所产生的地面径流汇集起来, 并在最需要时供给作物利用的技术。80 年代末我国开展了雨水汇集利用技术的研究, 如汇流表面薄层水泥处理技术、窖窑构建及布局技术、汇集效率、汇流面与种植面积比例确定等, 取得了一批有意义的成果。但在雨水引导汇集贮存和高效利用上缺乏系统化的理论研究, 未形成适宜于不同区域的汇流整体规划和与之配套的灌溉技术和作物栽培技术。近几年在甘肃东部、陕西白于山区和宁夏南部发展起来的窖灌农业就是采用典型的雨水汇集利用技术, 有的地区已把它作为扶贫工程而深受群众欢迎。

三、推行节水灌溉的成效

1、灌溉水利用率显著提高

中国平均灌溉水利用率由20 世纪70 年代估算的30%左右提高到了2007 年的47.5%，单位面积平均灌溉用水量从7 950 m3/hm2 降到6 435 m3/ hm2。在灌溉用水总量基本不增加的情况下，有效灌溉面积由20 世纪70 年代末的4 887 万hm2 发展到2007年的5 778.2 万hm2。以大型灌区续建配套和节水改造项目为例，1996～2006 年10 年间，中国累计投资212.6 亿元，对363 个灌区的病险工程、“卡脖子”工程和渗漏严重的渠段进行了改造，共恢复、改善、新增灌溉面积666.7 万hm2。据分析测算：项目实施前后相比，渠系水利用系数由0.49 提高到0.54， 灌溉水利用率由42.1%提高到47.8%；亩均灌溉水量由529m3 下降到469m3；新增节水能力125 亿m3。

2、水分生产率和农业综合生产能力明显提高

根据对363 个已经实施续建配套和节水改造的大型灌区的测算分析：粮食作物产量平均提高了450 kg/ hm2，新增粮食生产能力115 亿kg；取得了国家每投入1.84 元，新增1 kg 粮食生产能力和节水1.1m3 的双重效益。

3、加快了传统农业向现代农业的转变

节水灌溉的发展加快了中国农业由传统向现代转型的进程。良好的灌排基础设施与先进的农业技术和优良品种有机结合，使不少节水灌溉项目区由过去一家一户的分散经营形式转变为农民合作组织、大户承包等经营形式，推进了农业的区域化种植、规模化经营和产业化生产，有力地促进了农业增产和农民增收。

结论

水资源短缺与节水将是我国未来不得不面对的一个主题。它不仅关系到粮食安全、生态安全，而且关系到国家安全。继续加大节水灌溉工程技术的投入力度，在各类灌区大力发展渠道防渗技术、低压管道输水灌溉技术、喷灌技术、滴灌技术、雨水汇集利用技术和加强用水管理等各项节水技术，将是我国今后节水灌溉发展的方向。

【参考文献】

[1] 楼豫红. 我省节水灌溉建设中存在的问题及对策[ J].四川水利, 2003, 24( 2) : 10- 12.

[2] 姜长云. 中国节水农业: 现状与发展方法[ J]. 农业经济问题, 2001, 10( 10): 19- 23.