农田水利节水灌溉技术改造与实践

郝 林

（天津市北辰区农村水利技术推广站 天津市 300400）

我国是一个农业大国，又是一个水资源不足、时空分布极不均衡，旱涝灾害频繁的国家。根据我国水利部近10年来水资源公报统计，我国年均水资源总量为27 783 亿m3，居世界第六位；但人均水量仅为世界人均水量的1/4，单位耕地平均水量约为世界平均水量的3/4，均低于世界平均水平。所以，在农田水利实践中，我们要积极地利用各种节水灌溉技术，最大程度节约水资源，合理灌溉，争取获得最大的经济效益和环境、社会效益。下面结合实例，主要研究农田水利节水灌溉技术的改造与实践问题。

1 案例基本情况介绍

现以某市为例，分析农田水利节水灌溉技术改造与实践问题。该市位于我国西北部干旱地区，属于大型高扬程灌区。建成以来，为当地经济发展做出了重大的贡献。但随着经济的不断发展，对水资源的需求量越来越大，原有的灌溉系统无法满足实际需要。所以，我们需要积极地改进当地灌溉技术，有效提高该地区灌溉水的利用率。

2 该地区原有灌溉技术分析

该灌区采用的是传统的灌溉技术，渠道大多为土质渠道，灌溉水通过灌溉系统的输送和分配，最终到达田间，为各种作物提供生长所需的水分。在整个灌溉的过程中，大体分为三个阶段：

（1）第一个阶段：输水和配水。这一阶段，通过各级渠道，实现输水和配水。通常情况下，整个过程中大概会有一半的水量会因为渠道的渗漏而损失掉。

（2）第二个阶段：田间灌水。这一阶段，灌溉水进入田间之后，一部分损失是由于深层渗漏导致的，另一部分损失则是因为土壤的蒸发，或者是因为田间的废泄。

第一、二阶段会对灌溉水的有效利用率产生十分直接的影响。

（3）第三个阶段：作物消耗水。作物从土壤层中吸收生长所需要的水分，并最终形成作物产量和干物质的过程也会消耗大量的水。这一阶段，水量损失会对水的生产率造成影响。

3 对该灌区现有灌溉系统的分析

由上文可知，该灌区的渠道大多为土质，所以，在输水的过程中，会出现十分严重的渗漏现象，造成较严重的水分损失。而且，据了解，该灌区主要采用的是地面灌溉的方法，只有少量粮食作物和经济作物采用的是沟灌和畦灌方式。但是，地面灌溉方式占用的面积较大，且容易造成较严重的水资源损失。所以，通过分析我们认为，对该灌区灌溉技术改进的主要措施是对地面灌溉方法进行改进。另外，该灌区的节水灌溉系统在处理泥沙量较大的水源时，采用的是先经过水池的沉淀，然后进行过滤后再进行利用的方式。这种方式需要花费较多的时间，且过滤时不仅要过滤泥沙，还需要去除各种有机杂质。因为实际操作不容易控制，所以经常会出现过滤的效果不佳，导致各种故障的出现，影响最终的灌溉效果。

4 对该灌区灌溉系统的改进措施

4.1 相关技术分析

（1）微灌技术。根据该灌区的实际情况，我们决定采用微灌技术。微灌技术是一种利用毛细管作用，局部灌溉作物根系的灌溉方式。根据流出方式的不同，微灌技术可分为滴灌法、微喷灌法和涌泉灌法等多种类型。微灌技术具有十分明显的优点，可以保证灌溉水损失小于10%，主要应用于果树、蔬菜、花卉、棉花等宽行距的经济作物。微灌具有显著的增产、省水效益，一般比地面灌溉省水1/3～1/2，比喷灌省水15%～25%。微灌有很强的适应性，不论何种作物和土壤都可微灌。特别是地形条件比较复杂的地区都可以采用。根据我国的实践经验，微灌主要是适用于果园、蔬菜、花卉、大棚作物等经济价值高的作物；适用于干旱缺水但有一定水源条件的地区； 没有地面灌溉条件或很难实现地面灌溉的地区。结合该灌区的实际环境条件，微灌技术十分适合应用于该灌区。

（2）渗灌技术。渗灌技术是利用埋于地表下开有小孔的多孔管或微孔管道，使灌溉均匀而缓慢地渗入作物根区地下土壤，借助毛管力作用湿润土壤的一种方法。渗灌技术的灌水质量较好，水分的蒸发较小，且占用的耕地面积较少，便于机械操作，节水、节能、便于中耕；并且不会破坏土壤的结构；利于防止杂草和各种病虫害的发生。渗灌管埋设示意图如图1。

图1 灌管埋设示意图

渗灌技术优点：①可以使土壤保持良好的疏松状态和结构，不会导致土壤表面出现板结，从而为各种作物的生长提供良好的土壤、水分状况；②可以保证地表土壤的湿度较低，减少地面蒸发；③渗灌技术的管道是埋于地下的，不会占用地表面积，便于日常交通和作业。另外，还可以同时进行灌水和其他农事活动；④可有效减少灌水量，且工作效率较高；⑤能有效减少杂草的生长，并减少病虫害的出现；⑥渗灌系统的流量较小，所需要的压力也较低，所以可以减少动力消耗，有效节约能源。

（3）喷灌技术。喷灌技术是利用各种专用的设备，通过一定的压力，将水输送、分配到田间，再利用喷头喷射到空中，形成细小的雨滴，象天然降雨一样降落到地面，最终均匀地撒在灌溉面积上，借毛细管力和重力作用渗入土壤灌溉作物，以满足作物生长的需要。压力水的形成，可以用水泵从水源取水加压或利用地形落差，形成自压水头。喷灌系统一般由水源、动力、水泵、管道、喷头及田间工程系统等部分组成。

4.2 系统设计

改进后的灌溉系统示意图如图2 所示，总体来看，该灌溉系统由三部分组成：

（1）取水装置。包括水泵和逆止阀。

（2）水处理装置。包括初级处理装置和次级过滤装置。其中，初级处理装置用于分离沙石，采用的是离心式的砂石分离器，其进水口通过逆止阀与水泵相连；次级过滤装置则用来去除各种有机杂质，采用的是砂石过滤器，出水口通过主水管与微灌装置相连。另外，砂石分离器的出水口和砂石过滤器的进水口通过设置的灌溉总阀相连。

（3）微灌装置。改进后的灌溉系统还包括设置在调压开关进水侧的进水管和设置在调压开关出水侧的出肥管，以及设置在主水管上的调压开关。其中，进水管与储肥罐的底部相连，出肥管与储肥罐的一侧相连。砂石过滤器由两个或者两个以上并联的过滤罐组成；过滤罐的上部进水，下部出水，内部设置有砂床滤芯。微灌装置包括渗灌和滴灌以及喷灌装置，其中，滴灌装置中包括了滴水管，滴水管连接在支水管上； 喷灌装置包括连接在支水管上的毛水管。渗水管和滴水管以及毛水管分别单独连接在支水管上。图2 所示的连接中，一共有3 个支水管，每个支水管均与渗水管和滴水管以及毛水管单独相连，实现最终的灌溉。

图2 改进后的灌溉系统示意图

5 改进后的灌溉系统的具体实施过程

改进后的灌溉系统在实际使用过程中，要先将水泵的吸水口放入到水源中，启动水泵，将水源中的水通过逆止阀送入到离心式的砂石分离器中。然后对泥土和砂石等进行分离之后，通过灌溉总阀进入到砂石过滤器中，去除各种有机杂质和剩余的泥沙之后，从主水管进入灌溉装置之中。对不同支水管水流的控制是通过控制电磁阀来实现的，通过主水管上的流量计可以检测、控制总流量。支水管末端的水压表可以检测末端的实际水压，从而保证整个灌溉装置中各管道具有足够的水量；同时，系统中的施肥装置还可以在灌溉水中添加农药和化肥，并通过调压开关的调控，从出肥管进行加肥。

6 改进评价及总结

改进后的节水灌溉系统，首先利用初级处理装置，对砂石进行初级分离，然后利用次级过滤装置，对泥沙进行进一步的过滤，去除其中的各种有机杂质。经过两级过滤处理，保证了最终的微灌装置灌溉较均匀，且使用寿命较长，非常适合该灌区水中泥沙量较大，有机杂质较多的特点。同时，系统中还设计有施肥装置，可以在灌溉的同时施用各种作物所需的化肥农药。各种微灌装置的应用，也可以很好地适应该灌区的实际环境特点和不同的需要，保证为各类作物的生长提供水分。总体来讲，改进后的灌溉系统设计科学、合理，操作简单，使用寿命长，且成本较低，十分符合该灌区的实际特点和灌溉需求。

总而言之，在我国水资源极度匮乏的今天，处理好庞大的农业用水问题是极其迫切的。所以，在农田水利灌溉中，我们要积极地利用各种节水灌溉技术，并注意按照实际情况予以合理的改进。我们通过对该灌区的灌溉系统进行改进，有效改变了该灌区采用地面灌溉方式为主造成大量水分损失的现象，有效提高了该地区的灌溉效果。

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