高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用
摘要
关键词
农田水利工程;高效节水灌溉技术;管理工作;农作物种植结构
正文
1.农田水利工程实施高效节水灌溉技术的重要性
面对当前社会可持续发展的需求,各个行业领域都需要全面加强管理与应用。在农业发展过程中,水利工程是实现可持续发展理念的重要部分,同时节水灌溉也是推动农业经济可持续发展的前提。而所谓的节水灌溉技术就是指利用农作物种植过程利用最低量的水来提高农田产量,确保农业生产过程不受影响的前提下,来尽可能地实现节约灌溉用水[1]。其技术应用的主要措施就是利用科学有效的灌溉方式来进行科学灌溉,避免水资源在输途中出现浪费情况,最大限度地保证水资源利用率。因为传统农业灌溉期间并没有考虑水资源利用问题,所以就造成了水资源浪费问题,水资源只有一小部分被应用于农作物生长中,这样一来对现代农业发展是十分不利的,也必将成为农业科学建设的最大阻碍。从目前我国水资源分配情况来看,西部地区十分稀少,呼和浩特市2020年我市水资源量为10.08亿立方米,其中地表水为占42%,地下水占58%,农业用水量为6.06亿立方米,占水资源总量的60%。所以如何在农业生产过程中高效利用各种类型的水资源,是当前农业经济发展过程中必不可少的重要问题。我国从1998年启动了启动了大型灌区续建配套与节水改造工程。我市大型灌区2处,麻地壕灌区为从黄河提水的扬水灌区,大黑河灌区是从大黑河引水自流灌溉的引洪灌区。由于大黑河灌区灌区的来水量没有保证,麻地壕灌区的黄河水提水量有限,我市又是地下水超采区,在此背景下,开展农田节水灌溉技术将会势在必行[2]。
2.农田水利工程中高效节水灌溉技术分析及具体应用
2.1渠道防渗技术
在农田水利工程施工过程中,渠道属于非常重要的输水载体,大中型灌区需将骨干渠道进行防渗衬砌,在实际应用中,需注意以下几点:(1)明确防渗渠道断面尺寸设计,该内容需根据水力计算结果来确定,若渠道流量超过1m3/s,需要采用弧形坡脚断面或者弧形底梯形断面,以缓解流量水力。如果渠道流量不超过1m3/s,那么在应用中可以使用U型断面。(2)大型灌区,所设计渠道防渗率需超过40%;中型灌区,所设计渠道防渗率需超过50%;在小型灌区,所设计渠道防渗率需超过70%;井灌溉区域,其管道需要完成全面抗渗处理,确保水资源的充分利用。
我市的地表水灌区,采用的是渠道衬砌防渗技术,在1999年大型灌区开始投资时各灌区采用的T型断面,防渗膜+保温板+水泥砂垫层+预制砼板形式。由于冻涨对保温板的顶托力,渠道发生滑塌,随着工程实践在冻涨比较严重渠段采用现浇砼T形断面,防渗膜+钢筋网片+水泥砂垫层+预制砼板形。通过大型灌区投资建设,灌区的灌溉水利用系数从过去的0.34,提高到现在的0.6,灌溉周期平均缩短5-7天。由于提水灌区含有泥沙,随着高标准农田建设,正在探讨建设沉沙池,经过多级沉淀从沉沙池出来的清水直接利用滴灌技术进行灌溉,这样更能节约水资源,我区的巴彦淖尔盟已经开始实施。
2.2低压管道输水灌溉技术
在过去在高效节能灌溉技术中,低压管道输水灌溉技术也属于常用技术类型,该技术的作用原理在于,保持较低压力状态下,将水体资源稳定传输到对应的农田区域,从而起到节约水体资源,提高水资源利用效率的作用。但是从2010年以后,低压管道技术在我市就不在使用。
2.3喷灌技术
从2016年开始,我国对西部地区开始实施节水增效项目,要求全部使用喷灌和滴灌技术,水源大部分利用地下水,每眼井作为一个独立的灌溉单元。
喷灌技术在应用过程中,其原理在于利用水泵或地势落差来对水资源进行施压,压力水利用地埋管道输送到灌溉区之后,会从喷头处喷射到空中,随后以小水滴的方式落回到农田中,为农作物生长提供充足水分。该技术在具体应用中,第一,做好输水管道的筛选工作,常用备选材料有PVC-U及PE管材,设计时根据地形情况通过水力计算确定管材压力,在安装前都需要进行承压测试,确保所筛选材料的合规性。第二,管道安装过程中,需要充分利用地势高差优势,提升资源利用率。第三,管道埋深一般在1.0米左右,在干管最低处设泄水阀,灌溉结束后将管路中余水排出,泄水阀安装在泄水井中,有些地区不设泄水井,直接利用自吸泵抽水管网水,但是在工程实践中有的地区灌溉完不放水,使泄水井、自吸泵没有得到充分利用,管道被冻裂。近两年基本埋在了冻深以下。该技术的应用,可以节约30%~40%的水资源,而且也能够提高10%~30%的农作物产量,在2010~2016年及许多农田区域中得到了广泛推广。
图1 喷灌技术
2.4滴灌技术
与喷灌技术原理相同,也是利用水泵或地势落差来对水资源进行施压,压力水通过管网输送到灌溉区之后,会在滴头作用下采用水滴的方式均匀渗入到农作物根系附近,从而为农作物生长提供充足的水分支持。技术在具体应用中,第一,做好输水管道、水泵、过滤装置的筛选工作,结合区域地势条件、水文条件、气候条件来确保筛选结果的可靠性。第二,进行灌溉区管道安装时,其埋深需要契合农作物根系生长习惯,确保水资源供给的均匀性。该技术的应用,可以节约40%~50%的水资源,而且也能够提高15%~30%的农作物产量,我市是配合地膜,采用膜下滴灌,这项技术节水、节能、降低劳动强度,在西部地区得到了广泛推广。
2.5膜上灌技术
该技术在应用过程中,其原理在于在地膜栽培模式的基础上,将最初地膜附近灌溉模式转换为膜上灌溉模式,从而为农作物生长提供充足的水分支持。技术在具体应用中,需要在地膜上沿线布置苗孔,同时也会在膜上布置渗水孔,这样在膜上浇水过程中,可以顺利渗入到膜下,而地膜也可以延缓水分蒸发速度,长期保持土壤的湿润性。该技术的应用,可以节约25%~35%的水资源,区域水资源利用率也可以提升到80%以上,如果在实际应用中,将该技术和管道输水灌溉技术结合在一起进行使用,水资源的综合利用率也可以提升到90%以上,具备良好的推广价值[2],我市的地表水灌区得到广泛推广。
2.6步行式灌溉技术
该技术在应用过程中,其原理在于将电力机械与农业机械融入到灌溉技术当中,使其形成一个应用整体,而且电力机械与农业机械在应用中还具备了较强的移动性,可以充分将水资源浇灌在农作物根茎位置,从而为农作物生长提供充足的水分支持。技术在具体应用中,需要合理布设灌溉设施、电力机械、农业机械之间的相对位置,所使用的灌溉管道也需要具备较强柔性,避免管道移动过程中出现破损的情况。该技术的应用,可以提升25%~35%的可移动性,区域水资源利用率也会有效提升。另外,该技术在应用期间也具备了较强的适应性,以满足不同作物的灌溉需求[3]。灌溉水从喷头出来后受风力影响,水资源利用率相对于滴灌要低,我市风力较大,在我市大型喷灌机技术也已不在使用。
2.7雨水集蓄技术
除上述应用技术外,雨水积蓄技术也有着非常良好的应用。该技术在应用过程中,其原理在于在灌溉区域设置雨水采集装置,将雨水采集到采集装置中,随后利用管道将雨水运输到缺水农田中,从而为农作物生长提供充足的水分支持。技术在具体应用中,需要合理布设管道设施、水泵设施、集雨设施,确保相对位置的合规性,这样也可以充分提升水资源利用效率,减少其他资源耗损量。在科学技术手段不断提升的情况,也会将集雨装置与供水管线关联在一起,在对水体资源进行处理之后,可以作为饮用水进行使用,这也解决了当地用水困难的问题,同时也可以有效解决区域农作物缺水的问题,提升水资源利用效率,这一技术在缺水的山区清水河县得到应用。
3.结束语
综上所述,农业经济的发展离不开农田水利工程建设。而通过将高效节水灌溉技术应用于农田灌溉作业当中,可以明显提高农田水利工程建设效果,这样一来不仅节省了水资源,还提高了农业生产效率和质量,保证水资源能够得到充分利用,最终推动当地农业经济稳定发展,为农民带来可观的经济效益,通过各种项目的实施,我市的灌溉水利用系数2020年提高到0.64。
4.参考文献
[1]陶春玲.高效节水灌溉在小型农田水利工程中的应用研究[J].农家参谋,2021(13):181-182.
[2]孙伟.农田水利工程高效节水灌溉技术的发展和运用[J].黑龙江粮食,2021(6):109-110.
[3]赵晓婷.节水措施在农田水利工程灌溉中的作用分析[J].河南农业,2021(17):30-31.
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