節(jié)水灌溉技術在水利工程的應用
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摘要：本文采用文獻分析法、比較法，分析了我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利工程中應用的優(yōu)點和選擇原因，分析了噴灌、滴灌、步行灌、薄淺顯曬灌在農(nóng)田水利工程中的應用，旨在為我國節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利工程中應用研究提供有效參考。
關鍵詞：節(jié)水灌溉；農(nóng)田；水利工程
0引言
我國農(nóng)業(yè)大多數(shù)分布在北方，北方近幾年干旱少雨，水資源非常緊張，節(jié)水成為我國最迫在眉睫的工程之一。而我國農(nóng)業(yè)農(nóng)田水利工程主要靠灌溉，如果能節(jié)約我國農(nóng)田水利工程灌溉用水，節(jié)水效果將非常顯著。在這種背景下本文以農(nóng)田水利為研究對象，對節(jié)水灌溉技術在其中的應用展開詳細探討。
1我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術發(fā)展現(xiàn)狀
國外研究節(jié)水灌溉技術主要針對其技術類型選擇因素以及選擇結果，比如著名學者Caswelletal的果農(nóng)灌溉技術選擇因素研究得出很多影響果農(nóng)選擇的因素，其中最主要的有政府征收果農(nóng)灌溉水資源使用稅，受政府高水價影響使果農(nóng)意識到節(jié)水程度越高純利潤越高，地下水深和農(nóng)田土地質(zhì)量也影響農(nóng)民灌溉技術的選擇等。以色列等國家研究除了以上因素外，發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶選擇灌溉技術還受農(nóng)田規(guī)模影響。我國對節(jié)水灌溉技術的研究主要是考慮農(nóng)民，比如韓洪云學者研究發(fā)現(xiàn)無論是否選擇節(jié)水灌溉技術農(nóng)民都會虧損，故農(nóng)田灌溉行為本身就是影響利潤最大化因素之一。李艷等學者認為政府調(diào)整水價直接影響農(nóng)戶對灌溉技術的選擇，韓青等學者經(jīng)研究表明我國糧食作物大多選擇傳統(tǒng)灌溉技術，經(jīng)濟作物如蔬菜、鮮花等多采用滴灌、微灌等現(xiàn)代節(jié)水技術。改革開放后國家加大了農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術以及應用研究力度，其具體表現(xiàn)是節(jié)水灌溉技術理論和設備兩方面。在理論方面研究者研究出農(nóng)田水分轉(zhuǎn)化、水分傳輸、遷移規(guī)律動態(tài)模擬等，在設備方面研究出滴灌設備、微型噴灌設備以及防滲材料等。
2節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利工程中應用的優(yōu)點和選擇原因
2.1節(jié)水灌溉技術的優(yōu)點
根據(jù)節(jié)水灌溉技術的名稱可知其最大的優(yōu)點是節(jié)約用水，提高農(nóng)田水利工程資源利用率。傳統(tǒng)灌溉技術大多是挖溝成渠，這種灌溉技術不僅浪費大量人力還降低水資源利用率，且容易發(fā)生滲漏故障而淹死附近農(nóng)田作物，浪費大量水資源，使大量人力勞作付之東流。為提高水資源利用率，現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術被提出，其具有提高水資源利用率、降低農(nóng)業(yè)勞力、財力成本、灌溉效率高等多種優(yōu)點，可解決傳統(tǒng)灌溉技術存在的不足。比如：渠道防滲可以預防滲漏問題，水管管道輸水可以防止水資源蒸發(fā)進而提高灌溉過程中水資源的利用率。
2.2我國選擇節(jié)水灌溉技術的原因
我國農(nóng)田水利工程選擇節(jié)水灌溉的原因主要有三個，一是受經(jīng)濟變量影響，農(nóng)田水利工程中應用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術的根本原因是科技高速發(fā)展下農(nóng)業(yè)的內(nèi)部選擇，農(nóng)戶在市場經(jīng)濟變量的誘導下偏愛既經(jīng)濟有省力的節(jié)水灌溉技術。二是受稀缺資源影響，任何技術的發(fā)展目的都是為了減少稀缺資源的使用量和利用效率，增加富裕資源的使用量，同樣農(nóng)業(yè)也是如此。因水資源是我國比較稀缺的資源，國家用水非常緊張，為緩和用水矛盾，國家在各行業(yè)大力倡導節(jié)約用水，農(nóng)田水利工程的灌溉技術也不例外。為誘導農(nóng)民選擇現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術，提高水資源利用率，國家會相應抬高水價或者征收其水資源使用稅等。第三是受農(nóng)田規(guī)模、國家政策、農(nóng)田土地質(zhì)量等因素影響，不同的農(nóng)田規(guī)模適用不同的節(jié)水灌溉技術，比如：山東多丘陵，農(nóng)田水利工程多選用水庫噴灌，對于小微型農(nóng)田大多選用傳統(tǒng)灌溉技術。河南和新疆多平原，農(nóng)田規(guī)模比較大，尤其是新疆農(nóng)田規(guī)模相對比較大，灌溉技術多選用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術，如管道漏灌、滴灌等。國家政策是指國家為掌控灌溉技術選擇，制定一系列政策誘導農(nóng)民。比如：抬高農(nóng)業(yè)灌溉用水單價和征收農(nóng)業(yè)用水使用稅等，農(nóng)戶為將利潤最大化會自主選擇節(jié)水灌溉技術.
3節(jié)水灌溉技術在農(nóng)田水利工程中的應用
3.1噴灌
3.1.1噴灌流程以及現(xiàn)狀
噴灌技術是指利用潛水泵或者是自然水位高度落差形成壓力，壓力將水井、水庫等表面水資源通過塑料、纖維等管道輸送到農(nóng)田，再由噴頭噴出。十幾年前我國噴頭大多是塑料管，水泵將水擠壓進管道后由農(nóng)民拉扯管頭進行人工灌溉，這種灌溉方式的缺點是浪費人力，容易發(fā)生泄漏，灌溉不均勻，需要水管數(shù)量比較多，水資源利用率不高。截止到2018年為止，這種灌溉方式幾乎被淘汰，現(xiàn)在噴灌的噴頭大多是高壓水槍，將水槍架設完后只需遠程遙控即可。高壓水槍噴灌技術的優(yōu)點是節(jié)約水管使用量、節(jié)省勞力、灌溉均勻、提高水資源利用率、避免泄露故障發(fā)生。尤其是近幾年國家在農(nóng)田水利工程附近加建小微型電源，農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉技術的應用更加方便。
3.1.2噴灌類型
噴灌是我國最常見的節(jié)水灌溉技術，其發(fā)展最快，在農(nóng)田水利工程中應用最廣。隨著噴灌技術的高速發(fā)展，噴灌類型不再單一。目前我國常見的噴灌類型有六種，第一種是固定管道式噴灌，這種技術主要是將用于灌溉的干支管道鋪設在凍土層中，農(nóng)田需要灌溉時只需打開開關即可，不需要也只需關掉開關。這種技術的優(yōu)點是節(jié)省勞力且可靠性高，設備受凍土層保護使用壽命長。其缺點是投資成本高，據(jù)2018年相關部門統(tǒng)計一套固定管式噴灌設備每公頃大概要投資15000元左右，高昂的甚至達到23000左右。第二種是半移動式管道噴灌，它與第一種的不同是主干管固定，支管可移動，如此可節(jié)省成本。第三種是中心支軸式噴灌機，該種在北方農(nóng)田水利工程中應用比較常見，主要是將噴槍架設在2-3米高的支架上，將潛水泵下放進水源處，利用行走的噴槍進行澆灌。其優(yōu)點是灌溉質(zhì)量好、自動化程度高，缺點是容易漏灌。第四種是滾移式噴灌機，第五種是大型平移噴灌機，第六種是紋盤式噴灌機。
3.2滴灌
滴灌最大的優(yōu)點是水資源利用率高，最節(jié)約農(nóng)田灌溉用水，但它的缺點是成本高昂，是目前我國節(jié)水灌溉技術中最高昂的節(jié)水灌溉技術，僅適用于具有高附加價值的農(nóng)田經(jīng)濟作物。為節(jié)約用水國家大力研究滴灌技術，試圖將其成本降低到可接受程度，到今年為止該技術研究得到明顯進步，具體表現(xiàn)在成本不再過分高昂，我國農(nóng)田水利工程開始廣泛應用。比如：常見的大棚蔬菜滴灌、果樹滴灌、鮮花滴灌等。滴灌技術的優(yōu)點是減少不必要土壤表面水資源蒸發(fā)，提高水資源利用率。濕度低的北方農(nóng)田使用滴灌技術后可提高農(nóng)作物根系通透性，可將養(yǎng)分同時注入為農(nóng)作物提供充足的水分、養(yǎng)分。滴灌可根據(jù)農(nóng)作物實際需要控制水分，減少農(nóng)作物病害和農(nóng)藥使用量，提高農(nóng)田作物產(chǎn)品質(zhì)量，進而提高農(nóng)田作物經(jīng)濟效益。此外，滴灌還具有適用范圍廣、節(jié)約勞力、增產(chǎn)增收的優(yōu)點。其缺點是造價成本高、故障率高，由于滴灌出水量比較小容易積累鹽分影響灌溉質(zhì)量。
3.3行走式灌溉
行走式灌溉技術是指利用農(nóng)村現(xiàn)有的拖拉機、四輪車等運輸設備進行灌溉，它主要有三種灌溉方式，一種是農(nóng)田種子保墑灌溉，一種是抗干旱保苗灌溉，最后一種是根際注灌。這種灌溉的優(yōu)點是投資成本低，適用范圍廣且比較靈動，可以根據(jù)需要到處流動，也可集中水源進行注灌。此外它屬于綠色環(huán)保灌溉，可保護水源。其缺點是灌溉流程比較復雜，只適合小型農(nóng)田水利工程，在需要大量水源灌溉的大型農(nóng)田這種灌溉過于杯水車薪。種子保墑灌溉的流程是開溝、施肥、播種、施水、覆溝、踩均等，該技術僅適用與干旱、半干旱地區(qū)，不適用與濕潤和半濕潤地區(qū)?？购当Ｃ绻喔仁侵咐棉r(nóng)機改裝成保苗灌水機，其優(yōu)點是可直接從水源處取水，不受距離限制?？芍苯舆M農(nóng)田中進行灌溉，不占用農(nóng)田土地資源。
3.4薄、淺、濕、曬灌溉技術
3.4.1應用流程
薄、淺、濕、曬灌溉技術是指薄水時插秧，淺水時返青，農(nóng)作物分孽前期進行濕潤管理，農(nóng)作物分孽后期進行曬田管理，拔節(jié)孕穗、抽穗楊花、成熟期進行灌注管理。這種灌溉技術主要適用于水稻，在我國南方比較常見，種植小麥、大豆、玉米、棉花的北方很少見。其優(yōu)點主要包括可以增加農(nóng)田農(nóng)作物收成，優(yōu)化農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量，提高水資源利用率節(jié)約水源，增強農(nóng)田農(nóng)作物生理活動能力，比較具有針對性可促進農(nóng)田農(nóng)作物的正常生長等。其缺點是工序復雜，對農(nóng)田水利工程管理人員的技術要求比較高，適用范圍比較窄。
3.4.2注意事項
采用這種技術進行灌溉時有三個注意事項，一是水稻返青時期灌溉淺水應根據(jù)實際情況而定，一般在30-40毫升。二是水稻分孽后期曬田時間、程序應按照國家標準進行，曬田時間最好在分孽末期到幼穗分化期間，粘性農(nóng)田、低洼冷浸農(nóng)田等要重曬，曬田時間一般控制在5-10天。高抗農(nóng)田、沙土質(zhì)農(nóng)田曬田時間相對減少2-3天，但是若遇到干旱時期應取消曬田程序。三是夏天溫度過高容易曬死農(nóng)作物，冬天干寒露風影響農(nóng)作物生長，為了解決這些難題一般與噴灌結合加深灌溉水層，保護農(nóng)田農(nóng)作物。
4結束語
節(jié)水灌溉技術可提高水資源利用率，增產(chǎn)增值，在農(nóng)田水利工程中應用特別廣泛。我國應用在農(nóng)田水利工程中常見的節(jié)水灌溉技術主要有噴灌，滴灌，行走式灌溉，薄、淺、濕、曬灌溉等，其中噴灌主要適用于北方農(nóng)田水利工程，滴灌適用于大棚農(nóng)作物等經(jīng)濟價值比較高的農(nóng)田，行走式灌溉主要是播種和保苗，薄、淺、濕、曬灌溉在南方比較常見，主要適用于稻田水利工程。
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作者：劉清杰 單位：山東省濱州市博興縣純化鎮(zhèn)水利水產(chǎn)技術服務站
