高海拔地区农田水利常见灌溉技术及相应节水措施运用

作者: 才仁永吉

加强农田水利工程建设,能够进一步提高农业的整体生产水平和生产质量,提高农业的整体抗灾能力,从而更好地改善农业农村的生产条件,增加农民群众经济收益,为保证国家粮食安全,维护社会稳定奠定坚实基础。青海省称多县是一个高海拔地区,当地气候较为恶劣,农业生产过程中很容易受到恶劣气候,环境的影响导致生长发育不良。所以,加强农田水利灌溉工程的有效建设是满足高海拔地区农业生产要求的关键环节。由于称多县降雨量稀少,蒸发量相对较大,在农田水利灌溉技术应用过程中需要加强节水灌溉技术的深度应用,完善相应的节水管理措施,为推动农田水利基础设施的建设和高效运行奠定坚实基础。本文主要结合实际工作经验,首先探讨了农田水利灌溉中常见的节水技术,然后明确了相应的节水管理措施,希望通过研究对广大同行有所借鉴和帮助。

水资源供给不足,水资源短缺以及过度地淡水资源浪费是当前农业生产环节的常见问题,同时也是制约农业现代化发展和水资源科学利用的重要因素。近年来,随着农业现代化发展进程逐渐加快,农业生产环节对淡水资源的需求量出现增长,但传统的灌溉方式导致了大量淡水资源得不到妥善有效地分配和科学应用一方面降低了灌溉利用率,另一方面也会对农田土壤环境造成严重威胁,最终影响到农业经济的高质量发展。新时期在农田灌溉工作开展过程中,应该以节水灌溉为出发,积极推广应用现代化的节水灌溉技术,并在农田水利灌溉工作开展过程中完善相应的节水管理措施,确保有效的淡水资源能够得到科学分配,更好地满足农作物的生长发育所需,切实提高淡水资源的利用效率,避免不科学地灌溉,对农田生态环境造成严重的影响,推动淡水资源利用工作的高效开展。

一、节水灌溉在农田水利灌溉中应用的重要性

节水灌溉在高海拔地区的应用不仅仅是一个技术问题,更是一个关系到生态环境保护和农业可持续发展的关键。高海拔地区生态环境脆弱,水资源稀缺且分布不均,传统的灌溉方法常常导致水资源浪费和土壤退化。因此,节水灌溉技术的推广和应用尤为重要。

1、节水灌溉技术能够显著提高水资源利用效率

高海拔地区雨量有限,且大部分降水集中在短时间内,导致水资源的季节性分布极不均衡,通过精确控制灌溉水量和时间,应用如滴灌、喷灌等节水灌溉技术可以将水分直接输送至作物根部,减少蒸发和渗漏损失,最大限度地利用有限的水资源。同时,节水灌溉还能减少田间排水量,降低土壤侵蚀风险,保护土壤结构和肥力。

2、节水灌溉有助于改善作物生长环境,提高农业生产力

高海拔地区气候条件恶劣,温度变化大,昼夜温差显著,作物生长受到很多不利因素的影响。节水灌溉技术可以根据作物的需水规律和生长阶段,提供适时、适量的灌溉,避免传统灌溉方式中普遍存在的过量灌溉或不足灌溉问题,改善作物根系的水分供应状况,促进作物健康生长,减少病虫害的发生,降低农药使用频率,减少环境污染,提升农产品的安全性,提高产量和品质。

3、节水灌溉技术有助于缓解高海拔地区的社会经济压力

水资源短缺是制约高海拔地区农业生产和农村经济发展的重要因素之一,农村地区通过推广节水灌溉技术可以缓解农田用水紧张局面,保障农业生产稳定,提高农民收入水平,促进农村经济发展。另外在基层地区节水灌溉技术推广应用期间也需要一定的科技投入和技术培训,该项工作的开展有助于推动高海拔地区农业现代化进程,提高农民的科学种田水平,提升农业生产效率和竞争力。

二、青海省称多县农田水利灌溉现状

称多县位于青海省东北部,属高原半干旱气候,年平均降水量仅为300~400mL,且降水时空分布不均,年平均气温在0℃左右,但昼夜温差较大,可达15℃以上,全年平均风速在4级左右,春季大风较多,年平均日照时数在3000h以上,光照资源丰富。称多县农业生产主要以畜牧业为主。其次是种植业,畜牧业用水主要用于牲畜饮水和草场灌溉,种植业用水主要用于农田灌溉,由于降水稀少,淡水资源匮乏,农业生产对淡水资源的需求量很大。为了解决农业生产用水问题,称多县近年来大力建设农田水利工程。在农田灌溉处理过程中称多县多采用渠道、机井灌溉方式,近年来喷灌灌溉方式在基层地区也得到了进一步的推行,其中渠道灌溉是最主要的灌溉方式,约占总灌溉面积的80%以上。尽管农田水利工程建设规模不断扩大,但称多县农业生产用水仍然存在一定缺口。为了进一步解决用水问题,需要继续加大农田水利工程建设力度,同时推广节水灌溉技术,提高水资源利用效率。

三、常见节水灌溉技术在农田水利灌溉中的应用

1、蓄水灌溉技术在农田水利灌溉中的应用

高海拔地区由于特殊的地理位置和气候条件,水资源分布不均,利用起来具有较大的难度,在这样的环境下,蓄水灌溉技术显得尤为重要对于保障当地农业生产和生态平衡具有极高的应用价值。高海拔地区通常云雾多、降水量较大,但分布不均。因此,收集和蓄存雨水成为关键,可以通过建设蓄水池、水窖、小型水库等设施,收集雨水并适时释放,也可以利用地形优势,采用拦水坝、水堰等工程措施,加大对天然降水的收集和利用率。在规划设计过程中要确保蓄水点位于水源丰富、地形适宜、灌溉面积较大的农田附近,考虑蓄水点的安全性和稳定性,避免地质灾害、洪水等风险。蓄水量应根据灌溉需求、降水、蒸发和渗漏等因素计算,计算公式时V=S×H×K,其中V:蓄水量(m3)、S:灌溉面积(hm2)、H:灌溉用水定额(m3)、K:安全系数,一般取1.1~1.2。渠道在规划设计过程中进水渠坡为0.5‰~1‰,出水渠为1‰~1.5‰。根据设计标高和断面尺寸进行土方开挖,整平夯实,坡度符合设计要求。蓄水塘、进水渠和出水渠均需进行砌筑,材料可为混凝土或石块,砌筑应平整美观,接缝严密,防止渗漏。降雨期蓄水至设计水位,保持充足的蓄水量,非降雨期应及时补充水源,保证蓄水量满足灌溉需要。根据作物需水情况和天气状况,及时放水灌溉,应用期间还需要做到定期清理蓄水塘和渠道中的淤泥,保持水源清洁和渠道畅通。

2、喷灌技术在农田水利灌溉中的应用

喷灌技术是一种常见的农田水利灌溉方式,通过利用水泵和管道系统或自然水源的落差,将具有一定压力的水喷洒到空中,形成小水滴或弥雾,最终落到植物和地面上,该种节水灌溉方式在高海拔地区应用较为常见。具体使用过程中需要根据农田的面积和地形,选择合适的喷灌机,一般对于大面积的农田,可以选择指针式喷灌机,小面积的地块,可以选择卷盘式喷灌机或喷枪式喷灌机。农田中安装适合喷灌的水管道系统,确保水能够从水源输送到喷灌机,并从喷灌机输送到农田中的喷头,农田中安装喷头,喷头的位置和数量应根据农田的形状和大小进行合理布局,以确保灌溉的均匀性。每次灌溉时需要农田的需水量、作物类型和生长阶段,制定合理的灌溉计划,然后启动喷灌机,调节压力和流量,确保水能够均匀地喷洒到农田中。在灌溉过程中需要重点检查农田的土壤湿度和作物生长情况,确保灌溉效果达到预期,当农田达到所需湿度或作物生长阶段结束时,关闭喷灌机,停止灌溉。结合上述的灌溉流程和灌溉要求喷灌机的喷洒范围应在0.67~2hm2之间,喷灌机间距在150~200m,喷灌水压0.2~0.5MPa,每一次喷灌时间控制在1~2h,灌溉周期在7~15d之间,可根据实际情况进行调整。

3、灌溉渠道防渗技术在农田水利灌溉中的应用

灌溉渠道的防渗处理显著减少渠道输水过程中的渗漏和蒸发损失,减少水资源浪费、渠道渗漏导致的土壤盐碱化、渠道淤积等问题,从而大大降低渠道运行成本。在进行渠道防渗处理过程中可应用到的防渗方法多种多样常见的包括了涂料防渗处理、衬砌防渗处理、防渗膜防渗处理、灌浆防渗处理和防渗帷幕处理方式。土料防渗又包括了压实素土、粘砂混合土、三合土、四合土、灰土等几种,第1种是将渠床表面铺设一层压实素土防渗层,第2种将渠床表面铺设一层粘砂混合土防渗层,粘砂混合土的配比应根据当地材料特性和防渗要求进行调整,第三种采用三合土、四合土、灰土等混合土料铺设防渗层,上述三种防渗处理模式下防晒层的厚度一般控制在10~20cm。衬砌防渗处理过程中常用的方法包括了混凝土衬砌、砖衬砌,混凝土衬砌采用现浇或预制混凝土板进行渠道衬砌,混凝土强度等级不应低于C15,衬砌板之间应设置伸缩缝,缝宽2~5cm,缝内填充弹性材料。砖衬砌采用实心砖或空心砖进行渠道衬砌,砖块强度等级不应低于MU10。砖衬砌层之间应设置砂浆层,砂浆强度等级不应低于M5。防渗膜防渗包括了土工布防渗和复合土工膜防渗,第1种是在渠床表面铺设一层土工布防渗层,土工布之间应采用热风焊接或缝合,具有较高的抗拉强度、抗腐蚀性和抗穿刺性。第2种是在渠床表面铺设一层复合土工膜防渗层,复合土工膜由防渗膜和支撑土工布组成。灌浆防渗处理过程中需要根据渠道断面尺寸和地质条件,确定灌浆孔的布置间距和深度,通常孔间距2~4m,深度1~2m,选用渗透系数较小的水泥浆、水泥砂浆、化学灌浆材料等灌浆材料,采用压力灌浆法进行灌浆,灌浆过程中应监测灌浆压力、灌入量和渠道变形等参数,确保灌浆效果。防渗帷幕教室在渠道底部设置防渗帷幕,采用灌浆、混凝土衬砌等方法形成。

4、微喷灌技术在农田水利灌溉中的应用

系统在设计过程中需要根据作物的需水量,土壤特征,气候条件综合确定灌溉量,灌溉长度,灌溉时间和灌溉压力,其中喷灌灌溉压力一般控制在150~300kPa。喷头在选择过程中,主要根据灌溉区域、作物类型和灌溉压力科学选择,喷头流量为100~500L/h,喷头高于作物冠层10~20cm,避免滴落和叶片灼伤。管道材料主要以耐腐蚀、抗紫外线的PE、PVC管为主,管道敷设方式包括了地上或地下,考虑施工难度和维护成本,在高海拔地区推荐采用地下埋敷设方式,主管道压力为300~500kPa。在整个微喷灌系统当中配置好定时器、传感器、远程控制系统,系统能够通过大田的土壤环境,农作物的生长发育,自动化地调控灌溉时间、灌溉频率、灌溉量等。

四、农田水利灌溉节水管理措施

随着全球气候变化和人口增长,水资源短缺问题日益严峻,农田水利灌溉作为农业生产的重要组成部分,节水管理措施变得尤为重要。科学合理的灌溉管理能够有效提高水资源利用效率,降低水资源浪费,同时保障农作物的正常生长,为农业可持续发展提供坚实基础。在今后农田水利灌溉节水管理措施的实施需要从技术、制度、管理、生态保护和信息化等多个层面入手,唯有通过多方协同努力,才能在全球水资源紧缺的背景下,保障粮食安全,促进农业和生态环境的协调发展。

1、高度重视推广先进的灌溉技术

目前,滴灌、喷灌等现代灌溉技术在节水方面表现出色,滴灌技术通过在作物根部进行局部灌溉,减少了水分蒸发和渗漏,提高了水资源利用效率。此外,喷灌技术则通过模拟自然降雨,以较小的水量覆盖较大的灌溉面积,达到节水目的,这些技术不仅能够显著减少灌溉用水量,还能促进作物均匀生长,提升农业生产效益。

2、构建合理的灌溉制度

农田水利灌溉操作过程中灌溉制度的制定应综合考虑土壤类型、作物需水特性、气候条件等因素,确保在满足作物需水要求的前提下,最大限度地减少水资源浪费。例如,采用轮灌制度,通过分区轮流灌溉,避免了长时间大面积灌溉造成的水资源浪费。灌溉期间还需要根据作物的生长周期和需水规律,制定科学的灌溉计划,合理安排灌溉时间和灌溉频率,有效减少不必要的灌溉次数和用水量。

3、注重做好水资源的科学配置与针对性管理

农田水利工程运行过程中应该建立健全的水资源管理体系,通过科学调配水资源,确保农业用水的合理分配和高效利用。水资源分配过程中优先考虑高效节水灌溉项目,鼓励农户采用先进节水技术,提高灌溉水利用率。地方政府部门也应该加大对水利基础设施的投入力度,完善灌溉渠道和设施,减少输水过程中的渗漏和损失,确保水资源的高效利用。

4、注重加强水资源节水灌溉期间的生态环境保护

农业生产环节应该转变传统大水漫灌等方式,合理控制灌溉水量,避免过度灌溉引发的土壤盐碱化和地下水位下降等环境问题。通过推广保护性耕作和生态农业技术,减少水土流失和土壤污染,实现水资源与生态环境的协调发展。同时要将关注重点放置在农户的节水意识和技能培训方面,加强农户的节水意识宣传和技术培训,使其掌握科学的灌溉方法和节水技术,从而实现水资源的可持续利用。

5、推进节水灌溉与信息化技术的深度融合发展

现代信息技术的快速发展,使得智能灌溉系统的应用成为可能,智能灌溉系统不仅能够提高水资源利用效率,还能减少人工管理成本,提高农业生产的整体效益。在农田水利工程当中通过利用传感器、物联网、大数据等技术,实时监测土壤墒情、作物生长状况和气象条件,精准控制灌溉过程,避免了传统灌溉方式中存在的盲目性和浪费现象。

综上所述,农田水利工程是农业种植环节的基础保障,同时也是农业农村经济建设不可或缺的重要基础设施。对于广大农民群众来讲,农田水利工程的运行效率和运行质量,对保障农业生产安全以及提高农业农村抗灾能力,改善农业农村生产条件有着很大帮助,可以显著增加农民群众的经济收益,维护一个地区的粮食安全维护农村社会秩序稳定。因此,在农田水利灌溉工作开展过程中,应该将关注重点保持在节水管理方面生产环节,要积极推广应用现代化的节水技术,转变传统大水漫灌的灌溉模式,实现淡水资源的科学分配和高效利用,同时,在农田水利工程运行管理过程中,也需要完善相应的节水管理措施,明确相关职责,落实相应的管理制度,从而显著提升农田水利灌溉工程的运行效率和灌溉质量。

(作者单位:815199 青海省玉树州称多县水土保持站)

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