农田灌溉节水工程技术措施探讨

1 前言

我国是一个水资源总量丰富、人均水资源量匮乏的国家。当前，我国每年用水总量约5500亿m3，其中农业用水约占70%，用水比例巨大，主要消耗于灌溉用水。尽管灌溉用水量很大，但是我国灌溉水利用率只有45%左右，而欧美等发达国家约为80%。每立方米水生产粮食不足1kg，而发达国家每立方米水生产粮食大体都在2kg以上，其中以色列高达2.32kg。我国大中型水利工程老化失修严重，跑、冒、滴、漏现象时有发生，尽管大型灌溉节水改造工程和续建配套节水改造措施在近些年来实施以后情况有所好转，但是仍没有从根本上杜绝此类现象的发生，仍需大力度投入，发展各项节水技术，维护灌区各类灌溉设施正常运行，最大限度地减少农田灌溉各个环节的水损失，提高水资源的利用效率，才是节水问题的关键。

2 灌溉节水环节及技术体系

农田供水从水源到被作物吸收、形成产量要经过四个环节。第一是从水源取水，通过输水、配水等一系列工程设施把水送到所需要灌溉的地方；其次是通过田间灌溉水技术将水源来水转化为土壤水；第三是通过作物根系吸收水分，由土壤水转化为生物水；最后是通过作物的一系列生理过程在作物水分的参与下形成作物产量。大力研究发展由水资源调配技术、节水灌溉工程技术、农艺节水技术和节水管理技术等技术组成的节水灌溉技术体系，并应用于各个节水环节是农田节水的必要途径。节水灌溉工程技术是整套技术体系的关键，下文详细分析节水灌溉工程技术措施。

3 节水灌溉工程技术措施

3.1 渠系配套改造技术

从上世纪中期就强调渠系配套，但至今效果仍不是很显著。一直以来，我国灌溉区投入有差别，干支两级渠道大部分由国家投资，斗和斗以下渠道建筑工程多由群众集资，斗以下工程配套不良，质量也难以保证，且重视建设、轻视管理的现象普遍存在，渠系工程年久失修，直接造成渠系水利用率低下。根据众多灌区的现状，如果对渠系灌溉系统进行配套改造，把现有的渠系水利用率提高10%，全国每年可以节约400亿m3左右的供水。所以，必须将渠系配套技术作为节水灌溉的一项重要任务，使现有的工程效益充分发挥。

3.2 渠道防渗技术

渠道是农田灌溉的主要输水方式，但传统的土渠输水渗漏损失比较大，一般占到输水总量的50%~60%，一些土质较差的渠道渗漏损失可达80%左右，是灌溉水损失的主要方面。因此，采取渠道防渗是发展节水灌溉的主要技术措施。渠道防渗工程技术，是指减少输水损失、控制地下水位、提高渠道水利用系数的工程措施。

防渗衬砌的主要材料有灰土、水泥土、混凝土、沥青混凝土、砌石和复合土膜料等，相应的渠道防渗方法有土料压实防渗法、三合土料护面防渗法、混凝土衬砌防渗法、沥青护面防渗法、石料衬砌防渗法、塑料薄膜防渗法等。

由于渠道防渗适用于全部的灌溉土渠，所以选择恰当的防渗技术措施就成了关键，一般的选择原则有四点：①防渗效果较好，减少渗漏值一般应多于50%；②因地制宜，就地取材，施工简便，造价低廉；③寿命长，具有足够的强度和耐久性；④能提高渠道的输水能力和抗冲能力，减少断面面积。

3.3低压管道输水技术

低压管道输水灌溉简称“管灌”，是利用低压输水管道将水直接输送到田间农作物，在输送工程中减少蒸发损失和渗漏的技术。低压管道输水灌溉系统大部分由水源、水泵和动力机、连接保护装置、输水管道、给配水装置还有其附属设备等设施组成。以管代渠，可以很大程度上降低输水过程中的蒸发损失和渗漏损失，使输水效率达95%以上，比混凝土板衬砌渠道、土渠、砌石渠道多节水10%~30%。根据我国北方地区地下水资源严重超采的现状，建议应大力发展低压管道输水技术，努力实现输水管道化。

3.4 喷灌技术

喷灌是利用管道、水泵、动力机等专门设备把水加压或利用水的自然落差将有压水送到所需灌溉的地区，通过喷头把水流散成细小的水颗粒，均匀地散布在农作物上进行灌溉。喷灌系统有三种形式：①固定式，即组成喷灌系统的各部分设备都是固定不动的，其优点是操作简单便利、生产效率较高、占地面积较少、容易实现自动化等；②移动式，即喷灌系统的动力机、水泵、管道、喷头等部分都可以移动，其具有结构简单，所需资金少，机动灵活、设备利用率高等优点；③半固定式，即喷灌系统除喷头和装有很多喷头的支管可在一定范围内移动外，其余部分固定不动，支管与输水总干管常用给水栓连接，其特点介于固定与半固定系统之间。

喷灌有明显的节约用水、降低劳动力成本、节约耕地、对地形土质要求小，灌水较为均匀和增加产量等优势。在灌溉大田作物、经济作物、蔬菜、园林草地等领域应用广泛。与采用传统土渠输水的地面灌溉相比，灌溉节水40%左右，粮食作物增加产量15%~25%，经济作物增加产量15%~30%，蔬菜增加产量2倍左右。

3.5地面灌溉

地面灌溉是最古老、最常见和应用最广的灌溉方法，灌溉水引入农田后，在重力和毛细管作用下渗入土壤，田间工程设施简单，不需能源，易于实施。由于我国水资源和能源短缺、经济实力不足、技术管理水平较低等原因，推广发展节水型地面灌溉技术是节水灌水技术的关键。

根据灌溉水渗入土壤的方式，传统的地面灌溉可分为四种：①畦灌，从末级灌水渠将水引入畦田中，灌溉水在畦面上以薄层水流形式在重力作用下沿畦长方向流动，同时向土壤中垂直入渗浸润土壤。②沟灌，从末级灌水渠将水引入灌水沟中，灌溉水在沟中沿沟长方向流动，部分水靠重力作用和土壤毛细管作用通过沟壁浸润土壤。③格田灌溉，从未级渠道将水引入用土埂围成的格田，并保持一定深度的水层，靠垂直入渗径润土壤。④漫灌，只有简单的土埂，引水入田后，任水漫流渗入土壤。各种地面灌水技术的适用性不同。对于密植作物，一般应选用畦灌；对于水稻或冲洗改良盐碱地，可选用格田淹灌；而对宽行作物则适宜选用沟灌；漫灌适用于灌溉天然草场或引洪淤地。

若改进传统的地面灌溉，进行隔沟交替灌溉或局部湿润灌溉，可以有效降低棵间土壤蒸散发占农田总蒸散发的比例，使田间土壤水的利用率得到显著的提高，还可以较好的改善作物根区土壤的通透性，有利于根系利用深层土壤储水。

3.6 膜上灌

膜上灌是指在作物行间铺盖的塑料薄膜上行水，水流从薄膜上的小孔下渗以浸润作物根部土壤的一种节水灌溉方法。地膜栽培和膜上灌结合使用，其优点是可以节约用水、保持肥效、增加地温、抑制杂草和促进作物高产、优质、早熟及灌水质量高等。实践表明，采取膜上灌水技术比常规沟灌节水50%左右，增产5%~50%不等。在我国北方缺水地区适合大面积推广使用这种具有中国特色的灌水技术。

3.7 坐水种（点水灌）

坐水种指在干旱严重和缺水地区，挖穴下种时灌少量水以保证作物出苗的一种节水灌溉方法。在生产实践中，可以利用坐水种单体播种机，使开沟、浇水、播种、施肥和覆盖土一次完成，适合有小水资源的旱地农业区。实践表明，玉米坐水种，1kg2可节水900m3，节电100kW·h，增产幅度15%左右，增收幅度20%~30%。

3.8 微灌技术

微灌是一种新型的高效用水灌溉技术，包括滴灌、微喷灌、涌泉灌和地下渗灌。微灌可以有效提高水的利用率，比喷灌节水15%~20%，比地面喷灌节水50%~60%。微灌普遍适用于各种土壤，在干旱缺水的地区具有好的发展前景。

4 结语

要发展节水农业，工程技术措施是必要手段。因此，只有推广节水灌溉的技术措施，因地制宜地发展各项节水技术的综合应用，最大限度地减少农田灌溉每个环节的水损失，提高水资源的总体利用效率，才能从根本上解决节水问题，实现全方位节水的宏伟目标。

参考文献

[1] 武汉水利电力学院.农田水利学[M].北京：水利出版社，1980

[2] 张余良，等.农业节水技术的研究现状与发展[J]. 天津农业科学，2004,10（1）：33-36