农田水利工程节水灌溉技术改造及实施探究

随着经济社会的快速发展，水资源短缺问题日益凸显，尤其是在农业领域，水资源的高效利用成为亟待解决的关键问题。农田水利工程作为农业生产的重要基础设施，其节水灌溉技术的改造与升级，对于提升水资源利用效率、保障国家粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。本文从农田水利工程节水灌溉技术的现状、改造的必要性、主要改造方向及实施策略等方面进行探究。

农田水利工程作为农业生产的命脉，其重要性不言而喻。面对日益严峻的水资源短缺问题，如何有效改造和推广节水灌溉技术，成为了当前农田水利建设中亟待解决的关键问题。

一、农田水利工程节水灌溉技术现状

随着物联网、大数据、云计算等先进技术的快速发展，智能化灌溉系统在农田水利工程中得到了广泛应用。这些系统能够实时监测土壤湿度、作物生长状况等关键信息，并根据监测结果自动调整灌溉策略，实现精准灌溉。在部分先进地区，智能化灌溉系统已经实现了远程控制和无人值守，极大地提高了灌溉管理的便捷性和效率。截至2023年底，全国高效节水灌溉面积已达4.1亿亩，较十年前增长显著。高效节水灌溉技术的应用，不仅减少了农业用水量，还显著提高了作物产量和品质，为农业节水增效树立了典范。

二、 节水灌溉技术改造的必要性

1、水资源现状的严峻挑战

我国是一个水资源严重缺乏的国家，人均水资源占有量远低于世界平均水平。在农业领域，尽管农业用水占据了总用水量的相当大比例（约69%），但其有效利用率却相对较低，仅为47%左右，造成了严重的水资源浪费。传统的灌溉方式如大水漫灌，不仅浪费水资源，还易导致土壤盐碱化、土壤板结等问题，影响农作物的生长和产量。因此，发展节水灌溉技术，提高农业用水效率，已成为农业现代化的重要方向。

2、传统灌溉方式的问题凸显

传统灌溉方式，如漫灌、沟灌等，虽然操作简便，但容易造成水资源的大量浪费，灌溉过程中水分蒸发和深层渗漏现象普遍，传统的地面灌溉有着明显的不足，尤其是水资源的有效利用率很低，形成不了良好的田间小气候，对复杂地形的适应性较差，浪费有限的耕地，劳动力消耗大等。

3、节水灌溉技术的优势与潜力

节水灌溉技术包括但不限于滴灌、喷灌、微喷灌、渗灌等，它们能够根据不同作物的生长需求，精确控制灌溉水量和灌溉时间，减少水分蒸发和深层渗漏，提高灌溉水的利用效率。同时，节水灌溉技术还能改善土壤结构，减少土壤盐碱化和板结现象，促进作物健康生长。

4、 经济效益与社会效益显著

从经济效益来看，节水灌溉技术的应用可以大幅降低农业生产成本，提高作物产量和品质，增加农民收入。同时，减少水资源浪费也意味着节约了宝贵的水资源，为农业生产的可持续发展提供了有力保障。从社会效益来看，节水灌溉技术的推广有助于缓解水资源短缺矛盾，保护生态环境，促进人与自然和谐共生。

三、节水灌溉技术改造的主要方向

高效节水灌溉技术，作为农田节水改造的核心，旨在以最少的水资源消耗实现最大的作物产量和品质提升。

1、滴灌技术

滴灌技术是一种局部灌溉方式，通过塑料管道系统将具有一定压力的水输送到田间，再通过安装在毛管上的滴头或孔口，将水以水滴的形式缓慢而均匀地滴入作物根部的土壤中。滴灌技术，以其直接作用于作物根部、减少水分蒸发和深层渗漏的优势，被广泛应用于果树、蔬菜等高附加值作物的灌溉中。

（1） 实施要点

①合理设计滴灌系统

根据作物种类、土壤类型、气候条件等因素，合理设计滴灌系统的布局、管道直径、滴头间距等参数，确保灌溉均匀性和有效性。

②严格水质管理

滴灌系统对水质要求较高，需对灌溉水进行过滤处理，以防止滴头堵塞。同时，应定期清洗滴灌管道和滴头，保持系统畅通无阻。

③精准控制灌溉量

根据作物生长阶段和土壤墒情，精准控制灌溉量和灌溉时间，避免过量灌溉或灌溉不足。

④结合施肥管理

滴灌系统可与施肥系统相结合，实现水肥一体化管理。通过滴灌系统将可溶性肥料随水施入作物根部，提高肥料利用率，减少养分流失。

⑤加强系统维护

定期检查滴灌系统的运行状况，及时维修更换损坏的部件，确保系统正常运行。同时，做好系统周边的杂草清理和病虫害防治工作。

（2） 技术优势

滴灌技术能够直接将水分送达作物根部，避免了传统灌溉方式中的深层渗漏和地表蒸发，水的利用率可高达95%以上，相比传统灌溉方式节水40%-70%；由于滴灌能够根据作物需水规律进行精准灌溉，既保证了作物生长所需的水分，又避免了过量灌溉导致的土壤盐碱化和养分流失，从而提高了作物的产量和品质。滴灌系统采用自动化或半自动化控制，大大减轻了劳动强度，节省了人力成本。同时，由于减少了水资源的浪费，也间接降低了灌溉成本；有助于保持土壤疏松，减少土壤板结，促进土壤微生物活动，增强土壤肥力，为作物生长提供良好的土壤环境。

2、 喷灌技术

（1）基本原理

喷灌技术是通过专门设备将灌溉水加压或利用自然落差，形成具有一定压力的水流，再通过喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀洒落在农田土壤表面，为作物提供必要的水分。该技术具有节水、增产、省工、省地、保土、保肥等多重优点，尤其适用于大面积农田的灌溉。

（2）系统规划与设计

在实施喷灌技术前，需对农田进行详细的勘测，收集土壤性质、地形环境、水源条件、作物种类及生长周期等基本资料。这些资料是后续系统设计与规划的基础，直接关系到喷灌系统的适用性和灌溉效果。

①水源选择与工程确定

水源是喷灌系统规划设计的前提，可选择河流、湖泊、小水库、渠道、池塘、蓄水池、井等作为水源。规划时需考虑水源的水量、水质及其季节性变化，确保满足喷灌需求。同时，根据地形条件，确定是否需要建设提水工程或利用自然水头。

②喷灌系统选型

喷灌系统类型多样，包括固定式、半固定式、移动式等，各有其特点和适用条件。在选择系统类型时，需综合考虑作物种类、田块大小、地形条件、经济条件等因素。例如，对于大面积连片种植的农田，可采用中心支轴式或平移式喷灌系统；对于小地块或地形复杂的农田，则可选择移动式或卷盘式喷灌机。

③喷头与管道系统设计

喷头是喷灌系统的核心部件，其选型直接影响灌溉效果。在选择喷头时，需考虑作物的种类、灌区的土壤条件、喷头的组合和运行方式等因素。管道系统则包括干管、支管、竖管等部分，需根据田块布局和灌溉需求进行合理设计，确保水流顺畅、压力分布均匀。

（3）施工要点

①材料选购与布线

选择质量好、耐用的管道、阀门、喷头等材料，确保系统长期稳定运行。布线时，需严格按照设计图纸进行，保证管道走向合理、接头密封严密。对于地埋管道，还需开挖沟槽，确保埋设深度和坡度符合规范要求。

②安装与调试

安装过程中，需按照先干管后支管、先主管后辅管的顺序进行。安装喷头时，需确保喷头高度一致、方向正确，以保证喷洒范围均匀。安装完成后，需进行系统调试和检查，确保各部件运行正常、无漏水漏气现象。

（4）后期管理维护

定期对喷灌系统进行检查和维护，包括清理喷头堵塞物、检查管道接头是否漏水漏气、更换损坏部件等。对于地埋管道，还需注意防止机械损伤和腐蚀。

3、微灌技术

微灌技术通过低压管道系统，将水及可溶性肥料以较小的流量，均匀、准确地输送到作物根部附近的土壤，满足作物生长发育的需要。

（1） 科学规划与设计

在规划和设计过程中，应充分考虑当地的气候条件、土壤类型、作物种类及需水量等因素，合理确定灌溉面积、灌溉设施布局及管道走向。通过精确计算，确定每株作物的灌溉水量和灌溉频次，确保既满足作物生长需求，又避免过量灌溉导致的浪费。

（2） 合理配置灌溉设施

灌溉设施的配置是微灌技术实施的关键。应根据作物类型、生长期及根系分布特点，选择合适的灌溉方式和灌溉设备。例如，对于根系较浅的蔬菜作物，可采用滴灌方式；而对于果树等根系较深的作物，则可能需要结合微喷雾技术进行灌溉。同时，应选用高质量的灌溉管材和灌水器，确保系统稳定运行，减少漏水和堵塞现象。

（3） 加强管道系统建设

管道建设过程中，应注重提高管道的防渗能力和抗压能力，减少输水过程中的蒸发和渗漏损失。可采用“三面光”渠道或“U”型砼渠等结构形式，增强渠道的防渗效果。同时，合理设置管道阀门和放水口，便于管理和维护。

4、渠道防渗技术

农田渠道防渗技术的核心在于通过物理或化学手段，在渠道内壁或底部形成一层或多层防渗层，以阻断或减少水分在输水过程中的渗漏和蒸发。

（1）防渗技术种类

①混凝土防渗技术

混凝土防渗技术是最常见的农田渠道防渗方法之一。该技术通过现浇或预制混凝土板，对渠道底部和边坡进行衬砌，形成坚固的防渗层。现浇混凝土防渗层具有整体性好、适应性强等优点，但施工周期较长；预制混凝土板则具有施工速度快、质量易控制等优点，但需解决板间接缝的防渗问题。

②石料防渗技术

石料防渗技术主要包括干砌石料防渗和浆砌石料防渗两种形式。干砌石料防渗利用石块间的自然嵌合作用形成防渗层，施工简便但稳定性较差；浆砌石料防渗则在石块间填充水泥砂浆，形成更为紧密的防渗结构。石料防渗技术具有材料来源广泛、成本低廉、耐久性好等优点。

③塑料薄膜防渗技术

塑料薄膜防渗技术利用聚乙烯或聚氯乙烯等塑料薄膜作为防渗材料，铺设在渠道底部和边坡上。塑料薄膜具有质地柔软、重量轻、易铺设等优点，且防渗效果显著。然而，其缺点在于易老化、易破损且难以修复，因此在使用过程中需加强保护和管理。此外，为了提高防渗效果和使用寿命，还可将塑料薄膜与玻璃纤维布等复合材料结合使用。

④沥青防渗技术

沥青防渗技术是利用沥青材料良好的粘结性和防渗性，通过喷洒或涂刷等方式在渠道内壁形成一层防渗层。沥青防渗层具有耐久性好、施工简便等优点，但施工难度较大且成本较高。在实际应用中，还需注意沥青材料的选用、配比以及施工工艺的控制等因素。

（2）技术优势

采用防渗技术后，农田渠道的渗漏量大幅减少，水资源利用效率显著提高。据统计，采用渠道防渗技术后，渠系水利用系数可提高至0.6-0.85，相比传统土渠灌溉方式节水效果显著。防渗技术的应用减少了水在输送过程中的损失，使得更多的水资源能够到达田间地头进行灌溉。

四、农田水利节水灌溉技术改造的保障措施

1、加大政策扶持力度

（1）出台相关政策

近年来，我国政府多次出台相关政策，均强调了提高农业和园林灌溉用水效率的重要性，并明确了通过财政补贴、技术支持等手段推动节水灌溉技术的广泛应用。这些政策为灌溉技术改造提供了强有力的制度保障，但具体实施过程中，仍需进一步加大扶持力度，确保政策红利真正惠及广大农户。

（2）扩大补贴范围与提高补贴标准

针对灌溉技术改造项目，政府应进一步扩大补贴范围，将更多符合条件的农户等纳入补贴体系。同时，提高补贴标准，确保补贴资金能够覆盖灌溉技术改造的主要成本，减轻农户和园林管理者的经济负担。

（3）完善技术服务与产业支持

政府应加大对节水灌溉技术研发的投入，鼓励科研机构和企业开展技术创新，研发出更加高效、实用的节水灌溉设备和技术。同时，建立健全技术服务体系，为农户提供全方位的技术咨询、培训和指导服务，帮助他们更好地掌握和应用节水灌溉技术。

2、推广示范与培训

（1）推广示范

通过树立典型、展示成效，激发农民采用新技术的积极性，通过集中展示节水灌溉技术的实际应用效果，让农民亲眼看到、亲身体会到节水灌溉的好处。同时，积极引进和试验新的节水灌溉技术和设备，如膜下滴灌、浅埋滴灌等，通过集成应用水肥分控、精准导航等新技术，实现节水与增效的双赢。

（2）技术培训

通过举办节水灌溉技术培训班、发放技术资料、建立技术咨询服务站等多种方式，为农民提供全方位的技术支持和服务。这些措施能够有效提升农民的技术水平和管理能力，为节水灌溉技术的推广奠定坚实基础。

3、完善配套设施建设

应当看到，部分老旧灌溉渠系年久失修，渗漏严重，导致水资源浪费严重，灌溉效率低下；传统泵站设备陈旧，能耗高，自动化程度低，难以满足现代农业高效、精准灌溉的需求。此外，水肥一体化技术虽已逐步推广，但覆盖范围有限，且在实际应用中仍存在技术瓶颈和管理难题。基于此，相关部门要科学规划，统筹布局，根据区域水资源状况、农业种植结构和经济发展需求，科学规划农田水利基础设施建设布局，确保项目建设的合理性和有效性；加大技术创新，提升效能，积极引进和应用新技术、新材料、新工艺；提升灌溉渠系、泵站和水肥一体化设施的科技含量和智能化水平，提高灌溉效率和节水效果。

4、改进田间灌溉管理

通过精准的水量调控，既能满足作物生长需求，又能避免水资源浪费。同时，加强灌溉设施的维护与管理，确保灌溉系统正常运行，减少因设施老化、损坏等原因造成的水资源损失；通过举办节水灌溉技术培训班、发放节水灌溉宣传资料等方式，普及节水灌溉知识，引导农民转变传统灌溉观念，树立节水意识。只有当农民真正认识到节水灌溉的重要性，并主动参与到节水灌溉实践中来，农田节水灌溉技术改造才能取得实效。

总言之，农田水利工程节水灌溉技术的改造与升级，是应对水资源短缺、提升农业生产效益、促进生态环境改善的重要举措。通过推广高效节水灌溉技术、改进田间灌溉管理、结合农业节水措施等的实施，可以显著提高农业用水效率，减少水资源浪费，实现农业与环境的可持续发展。

（作者单位：274000山东省菏泽市郓城县水务局）