农田水利工程中高效节水灌溉技术科学应用的深入分析

在我国经济的快速发展背景下，农业始终被视为国家发展的基石。它不仅支撑着社会的稳定和人民的生活需求，而且与社会经济发展之间存在着紧密的关联。农业的健康发展依赖于许多因素，其中最为核心的便是水资源。随着农业生产规模的不断扩大和技术的进步，水资源面临着日益加剧的紧张局面。为了应对这一挑战，科学和有效地利用水资源成为当务之急，高效节水灌溉技术逐渐受到了重视并在农田水利工程中得以广泛应用。有助于提高水资源的利用效率，减少浪费，还能科学地配置和分配水资源，从而更好地满足农业生产的需求。

一、高效节水灌溉技术的应用价值

1、提高水资源利用率

高效节水灌溉技术在农田水利工程建设中发挥着至关重要的作用，其主要目标是为农作物提供足够的水分，促进其健康生长。相较于传统的漫灌方式，高效节水灌溉技术更能有效地建立水利循环系统，不仅保证了农作物的良好发育，而且显著提高了水资源的利用效率，有效地避免了水资源浪费。对于干旱与半干旱地区，高效节水灌溉技术的应用具有更为明显的优势。它能够最大化地发挥水资源的价值和效益，为这些地区的农业生产提供有力的技术支持。同时，高效节水灌溉技术也为农田水利工程的进一步改进和优化创造了有利条件，推动了农田水利工程向更加科学、高效的方向发展。

2、提高减灾工作效率与农业收益

近年来，我国经济取得了显著的发展成就，但与此同时，气候变化带来的不稳定性也日益凸显。许多地区的气候呈现出明显的不规律性，自然灾害频繁发生，给农业生产带来了严重的挑战和损失。高效节水灌溉技术不仅可以有效地保护和利用有限的水资源，而且还为减灾工作提供了有力的技术支持。通过合理应用高效节水灌溉技术，可以提高农作物对干旱和极端天气的适应能力，降低自然灾害对农业生产的影响。同时，这也有助于提高减灾工作的整体效率，为应对气候变化带来的挑战提供了有力的技术手段。应用高效节水灌溉技术还有助于推动灌溉区域内的水利发展，这种技术的引入和应用能够显著改善农业的生产条件，帮助农民解决耕作中的诸多问题，并为农业生产提供了一定的保障。在这样的背景下，高效节水灌溉技术有望加速农业经济效益最大化的目标实现，降低用水成本支出，进一步提高农业产量。此外，高效节水灌溉工程的应用还能充分发挥其在农田水利工程中的优势，确保工程的各项功能得到有效实施。这不仅有助于提高农业生产的质量和产量，还能为农民带来更为稳定和可持续的经济收益。

3、优化生态环境

应用高效节水灌溉工程在农田水利管理中能够有效地节约用水，减少水资源的浪费。通过这种灌溉方式，农业水污染的产生得到了有效的控制，有助于减少水环境的污染程度，并缓解河流的水质压力。高效节水灌溉工程在农田水利管理中不仅创新了传统的灌溉模式，还有效地减少了水土流失的现象。通过落实水土保持措施，这种工程有助于维护农田周围的环境，促进土地的健康和可持续利用。此外，高效节水灌溉技术在改善水环境质量方面也表现出色。它有助于减少水环境的污染，为水生生物提供了更为适宜的生存环境。这种技术的应用能够显著提高灌溉效率，能够保肥、保水和保湿，从而有效地调节田间的微气候。高效节水灌溉工程推动了生态环境的良性循环，为实现人与自然的和谐共生提供了有力支持。

二、农田水利工程节水灌溉技术应用

1、渠道防渗技术

渠道防渗技术旨在降低渠道输水过程中的渗漏损失，其核心目标是最大程度地减少水资源浪费、优化农业灌溉水资源的使用效率并提升渠道的输水能力。这种技术在我国农村地区广泛应用，是节水灌溉的关键工程之一。在实施防渗措施时，不仅需要确保各防渗保护环节的严格执行，还需对灌溉渠道的坡度进行合理设计，以保证灌溉水能充足、准确地输送到农田中。此外，为确保防渗效果，还应根据技术要求进行渠道防渗材料的选型和配比。目前，我国在农业节水灌溉工程中，常用的渠道材料包括涂料、膜材、预制混凝土以及砌筑石块结构。这些材料都能有效地控制水的渗漏，从而实现良好的防渗效果。为实现节水目标，应从减少输送过程中的水量损耗和降低水源使用量等多个方面展开。渠道防渗技术作为一种科学、有效的手段，能够最大程度地减少输水过程中的水量消耗。通过应用渠道防渗技术，可以全面提升输水效率。我国主要通过渠道输水方式将水资源引导至农田灌溉区。在这一过程中，水往往会渗透至渠道底部和边坡土壤中，导致水量损失占输送总量的50%-60%，甚至高达70%。因此，推广渠道防渗技术显得尤为关键。在实施渠道防渗技术时，核心目标是有效防止水在渠道内的下渗，确保水源能够完整、充足地输送至目标农田区域。这不仅有助于减少水资源的浪费，还能提高灌溉效率。一般渠道防渗操作需要重点关注以下内容：

①不同灌溉区域防渗效果

在大型灌溉区域，期望渠道的防渗效率达到约40%；对于中型灌溉区域，防渗效率应维持在50%左右；而在小型管道系统中，防渗效率则应高达70%以上；对于井灌区域，需要对固定渠道进行全面的防渗处理，确保防渗效果到位。

②渠道防渗处理

在渠道的渗透防控处理中，可采用混凝土板作为防渗结构的一部分。同时，应在渠道的底部及下部区域施加复合土工膜和辅料薄膜以增强防渗效果。设计渠道断面时，应考虑采用梯形结构，有效预防渠道在灌溉过程中的渗漏问题。在防渗渠道的建设中，通常采用预制混凝土作为主要结构材料。预制混凝土具有出色的耐用性等特点，能够在一定程度上降低防渗渠道的断面面积，同时提升渠道的输水能力。此外，与复合土工膜技术的融合应用，不仅能够确保渠道的防渗效果，而且能够最大化地提高农业用水的效率和合理性。

2、步行式灌溉技术

在农田水利工程中，步行式灌溉技术被广泛应用。与喷灌技术相似，这种技术也需要配置动力装置和水泵来驱动。通常，电力或传统农机被用作动力源，并配备相应的灌溉设备，以实现在农田中的移动灌溉。这一技术实质上是节水技术与农业机械化技术的有效结合。步行式灌溉技术的优势在于，它无需在灌溉区域内部建设输水管道，相较于喷灌技术降低了建设成本。此外，采用可移动的机械设备使其具有更高的灵活性和具有更大的覆盖面积，从而更能适应不同的农田灌溉需求。步行式灌溉机械是一种配置简洁、设备要求较低的高效灌溉解决方案。该机械操作便捷，专为满足水资源紧缺地区和特定作物的紧急灌溉需求设计。结合微灌技术，该机械能够进行精准施肥，不仅提高了灌溉效率，还有助于保障种子和幼苗的生长。其技术成本经济，操作灵活，并展现出卓越的节水性能。该灌溉技术已在农田水利工程领域得到广泛应用，尤其是在水资源短缺和干旱频发的地区。这种依托农村现有步行式动力机械进行灌溉的方法被称为步行式节水灌溉技术。该技术的核心内容包括坐水播种技术和苗期灌溉技术。坐水播种技术有效保证了种子的发芽率，而苗期灌溉技术促进了幼苗的健康成长。该技术通过准确施用少量的水量到种子或幼苗的根区，展现出了高效的节水特性。总结来说，步行式节水灌溉技术以节水为核心理念，采用高效的局部灌溉方法，具备滴灌和渗灌的节水效果。

3、微灌技术

微灌溉技术作为一种先进的节水灌溉策略，在农业生产领域已得到广泛推广，尤其在大棚种植业中表现出优越性能。该技术依赖于一系列专业设备，包括滴灌头、灌溉器、微喷头、水过滤器以及水泵等。这些设备具备易于安装和操作的特点，同时还具有低成本、长寿命和卓越的灌溉效能。通过采用低压管道系统和专用的灌溉器（如滴灌头或微喷头），微灌溉技术能够直接将水输送至植物的根部。这种方式不仅有效地减少了水分的蒸发和浪费，还能根据不同作物的需水量进行调控，实现水资源的精准和高效利用。微灌溉技术的广泛应用已经实现了节水灌溉的全面覆盖，显著提升了节水潜力并扩大了高效节水灌溉的应用范围。这不仅大幅度提高了水资源的利用效率，还有助于增强农业生产的可持续性和稳定性。微灌溉技术涵盖了多种类型，如滴灌、脉冲灌溉和微喷雾灌溉等，每种类型都有其特定的适用范围，因此在实际应用中需要根据作物的种类和需水量等因素进行详细考虑和选择。为了实施微灌溉，通常需要铺设供水管道，并配置相应的喷头和灌水器。这种技术不仅可以实现高效的灌溉，还可以同时进行施肥，从而节约时间，提高种植效率，减少人力消耗。由于微灌溉技术的水利用率高，能有效地节水，所以它在实际应用中的使用效果非常好。因此，选择合适的微灌溉类型并结合作物的实际需求，不仅可以提高水资源的利用效率，还能有效地提升农业生产的整体效益。

4、滴灌技术

滴灌技术的显著优势在于其高度的水资源利用精确性，有效地降低了渗漏和水分浪费。在实践中，滴灌技术被广泛认为是目前效果最为出色的节水灌溉方法。在应用滴灌技术时，技术人员可以根据不同农作物的生长特性和水需求进行滴灌设备的布局，以实现最佳的灌溉效果。此外，通过准确了解农作物的水分需求和土壤湿度，技术人员能够有针对性地调控滴灌的时长和水量，进一步提升灌溉的效率和精确度。综合考虑，滴灌技术不仅有助于节约珍贵的水资源，还能有效地提升农业生产的整体水平和经济效益。滴灌通过专用的塑料管道传输经过地势落差或水泵施加压力的水，精确地通过直径约10mm的毛管孔或滴头将水送达作物的根部。该技术的核心组成部分主要包括输水管道、滴头和首部枢纽，这些组件协同工作以形成均匀的水滴，使水逐渐渗透至作物的根部。在滴灌系统的设计和应用中，选择适宜的输水管道、水泵，以及过滤设备等至关重要。针对作物根系的生长特性，还需确保输水管道的合适埋藏深度，以满足作物的灌溉需求。总体而言，滴灌技术的核心目标是实现灌溉水的均匀分布，从而最大化地提高水资源的利用效率，确保作物获得精准和适量的水分供应。

5、低压管道输水技术

管道输水已逐渐成为明渠输水灌溉的主要替代方案，它通过高效的管道系统将灌溉水精确地输送至农田，适用于各种规模的农田水利工程。在大中型灌区，明渠与管道输水的有效结合尤为显著。除了传统的压力输水管道外，还有专为沟渠灌溉设计的低压输水管道。采用低压输水管道不仅能够降低约5%的水资源损耗，还可将水利用率提升至30%-40%。在机井灌区，低压输水管道的应用还能有效减少水分蒸发，进一步节约水资源并降低能耗。值得强调的是，管道输水对灌溉区土地的占用率仅为0.5%，这有助于提高土地的利用效率。与明渠输水相比，管道输水在相同水源条件下的投资成本更为经济高效。这种灌溉方式不仅满足农作物的生长需求，还能有效降低运营成本，实现灌溉效益的最大化。

6、喷灌技术

喷灌技术依赖于适当的水压将水源输送至农田，通过喷头均匀地将水喷洒在空中或以微小水滴形式渗透土壤，喷灌技术能够精准地为农作物提供所需的水分。相对于传统的灌溉方法，喷灌技术展现出显著的水资源节约效果，可降低30%-40%的水消耗。喷灌系统还能实现自动化灌溉，大大降低了对人力的依赖，显著提高了灌溉效率和灌溉的精确性。这种先进的灌溉方式不仅能够满足农作物的生长需求，在节约水资源的同时也有效地降低了劳动成本。在山区农业灌溉领域，针对性的喷灌设备广泛应用以提升农作物的生长品质。针对种植小麦的农田，常采用大田指针式喷灌机，而对于玉米种植地块，则选用大田卷盘式浇水喷灌设备。相较于一般的喷灌设备，这些专用设备的灌溉效果可提升数倍以上。不仅如此，它们的出水量相对较低，但却能达到高达90%的水资源利用效率。这种高效的喷灌技术不仅能够改善农作物的生长品质，还能节约40%左右的水资源。

7、雨水积蓄技术

雨水积蓄技术是一种利用自然降水进行水资源收集和储存的方法，主要通过建设集水和输水系统来实现。这种技术特别适用于干旱和半干旱地区，其核心思想与西北地区的“水窖”概念相似，即在雨水充足时收集和储存水资源。在收集过程中，利用杂质沉淀原理对雨水进行过滤，以获取清洁的水资源。当农业生产需要用水时，可以通过水泵将储存的雨水抽到高处的水塔，再根据需求进行合理的分配和利用。此外，还可以将雨水收集技术与渗灌和滴灌技术相结合，实现对农作物的持续、精准灌溉。

8、膜上灌溉技术

膜上灌溉技术是一种先进的灌溉手段，其核心理念是在农作物种植区域覆盖特制地膜以实现灌溉效果。相较于传统灌溉方法，膜上灌溉采用地膜上的流水进行灌溉，并通过精心设计的渗水孔实现对水资源的高效利用。该技术适用于多种作物，如玉米、棉花、豆类、花生等。与传统地膜灌溉相比，其节水效果更为显著。与沟灌相比，该技术可节约水源25%-30%，同时将水资源使用效率提高约80%。在水资源匮乏的地区，节水效率甚至可达到40%-50%。当膜上灌溉与管道输水技术相结合时，整体的水资源使用效率可高达90%。这不仅能够提升农作物的产量和品质，还能有效应对水资源紧缺问题，为农业的可持续发展提供强有力的支持。

综合以上分析，随着社会的持续发展，人们对水资源的需求呈现出逐渐增长的趋势，提高水资源的利用效率和节水灌溉技术的水平显得尤为关键，加强对灌溉工程的监督和管理是确保这些技术有效实施的保障。高效节水灌溉技术不仅能有效地减少水资源的浪费，而且还能促进农作物的健康生长，实现农业生产的可持续发展。同时，合理应用节水灌溉技术也能满足现代化农业的发展需求，为农业生产提供有力的技术支持。为此，应该进一步加大技术研发和应用力度，推广高效节水灌溉技术，共同为构建水资源充足、环境友好的社会作出贡献。

（作者单位：277712山东省兰陵县会宝岭水库管理中心）