我国农业水利灌溉中的节水措施研究

摘 要：我国农业发展面临用水紧张与灌溉效率低下的双重挑战。基于此，分析探讨了新型节水灌溉技术及其应用优势，对比喷灌、微灌、渠道防渗、低压管道输水等技术的特点，并提出了一系列节水措施，包括推广高效灌溉技术、实行分区定额管理、建立监测预警系统、加大基础设施建设和增强农民节水意识等。采用这些措施能显著提高水资源利用效率，促进农业可持续发展，有助于保障国家粮食安全和生态环境稳定。

关键词：农业水利灌溉；喷灌技术；微灌技术；渠道防渗技术；低压管道输水技术；节水措施

中图分类号：S274 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）3-154-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.03.037

0 引言

在全球范围内，水资源的紧张已成为限制社会经济发展的一大瓶颈，尤其在农业领域，这一问题较为显著。农业用水占全球淡水使用量的很大一部分，农业对水资源的高依赖性与水资源的有限性形成了尖锐对立。随着气候变化和人口增长的双重压力，高效管理和节约使用水资源成为一个迫在眉睫的议题。当前，我国的农业灌溉用水现状并不理想。一直以来，我国的农业灌溉以漫灌方式为主，这导致了灌溉水的实际利用率远低于理想状态。在输送过程中，由于渠道破旧、漏洞百出，大量水资源未能到达农田即流失。同时，在灌溉后，土壤和作物的有限吸收能力导致大量水分通过地表径流和深层渗透形式丢失，这造成大量水资源流失和浪费，还可能导致土壤盐碱化等次生灾害。针对这些问题，新型农业灌溉技术应运而生。技术创新为解决传统灌溉中的水资源浪费提供了可行方案。例如，喷灌技术通过高效的水泵和管网系统，将水以雾的形式均匀洒到作物上，显著提高了水的利用效率，并减少了途中的渗漏。微灌技术，包括滴灌和微喷灌，能够将水直接输送到作物根部，极大地减少了水分蒸发和无效透水。此外，渠道防渗技术及低压管道输水技术的应用，也能有效减少灌溉系统中的水损。采用这些现代灌溉手段，不仅提高了灌溉水的利用率，也为水资源的合理配置开辟了新途径。

虽然技术进步为农业节水灌溉提供了可能，但技术的推广和应用还面临着多方面的挑战：农民的节水意识仍需加强，现有的管理体系需要进一步完善。因此，在农业生产中广泛应用这些新型灌溉技术，通过政策引导和教育培训提升农民的节水意识和技术运用能力，将是提高我国农业灌溉水资源利用效率，实现农业可持续发展的关键路径。

1 新型农业水利灌溉技术及其应用优势分析

1.1 喷灌技术

喷灌技术通过水泵、管网系统和喷头等设备，将水以喷雾形式均匀地洒在作物上进行灌溉，可以有效减少渠道和地表的渗漏损失，从而提高水资源利用效率［1］。喷灌系统主要由水源、水泵站、主管网、支管网、喷头等部分组成。水源可以是河流、水库等，水流经水泵站增压后进入主管网，再从支管网分配到各个喷头，喷头将水雾化后对作物进行浇灌。根据工作方式的不同，喷灌可分为固定喷灌、移动喷灌和微喷灌等类型。固定喷灌是应用最广泛的喷灌形式，喷头位置固定，按设计要求对作物进行定期灌溉（如图1所示）。一般管径为20～40 mm，喷头间距为3～5 m，喷头高度为0.5～1.0 m，运行压力为0.2～0.4 MPa。研究表明，与渠道灌溉相比，固定喷灌可以节水30%～60%。移动喷灌通过改变喷头位置进行灌溉，灵活性较高，可针对不同作物和地块进行调整，节水效果较好［2］。微喷灌利用直径5～15 mm的微型喷头，以较小的水量进行精准浇灌，是较为先进的喷灌技术，可根据作物需水特点精确控制每个喷头的水量，从而实现高效节水。

1.2 滴灌技术

滴灌技术通过在管道中布置滴头，可以对作物根部进行定点浇灌，大大减少了蒸发损失，是目前应用最广的微灌技术［3］。典型的滴灌系统包括水源、过滤系统、肥料注入装置、控制器、主管道、滴头等部分。滴头一般选用2～8 L/h的流量，间距在0.3～0.6 m之间，具体根据作物类型、行距等具体情况确定。采用滴灌技术可以精确控制每株作物的用水量，一般可将灌溉用水量降低30%～70%。但其设备投入较高，维护费用也较高，适用于经济作物种植。与滴灌技术相比，喷灌技术设备投入较低，推广难度小，可广泛应用于各类作物。表1对两种微灌技术的特点进行了对比。

1.3 渠道防渗技术

渠道防渗技术是目前农田灌溉系统中使用最广泛的一种节水技术手段。灌溉渠道漏损是导致水资源浪费的主要原因之一。统计数据表明，我国现有灌溉渠道的漏损率在50%以上。为实现水资源的高效利用，采取有效的渠道防渗措施势在必行。常见的渠道防渗技术主要包括水泥涂抹、砖块衬砌、三合土护面、塑料薄膜防渗、预应力混凝土衬砌等，这些防渗技术能够有效降低渠道的渗漏率。例如，采用水泥涂抹技术可以将土质渠道的渗漏率降低60%以上；使用合理的塑料薄膜防渗，渠道渗漏率可降低80%。防渗材料的选用还要考虑耐久性、施工简便性等因素。采用防渗技术不仅可以节约水资源，还可以提高渠道输水效率，保证农作物获得充足水分。

1.4 低压管道输水技术

低压管道输水技术利用埋设在地下1～2 m的塑料或钢制管道，取代传统的地表水渠进行水源输送。根据管道材质不同，其输水压力一般控制在0.2～0.6 MPa。与地表水渠相比，地下管道系统的漏损率可以降低约60%，大大提高了水资源利用效率。采用直径为160 mm的PE管道，当输水压力为0.3 MPa时，其漏水率仅为0.121 L/（km·h），而相应规格水渠的漏水率为10～30 L/（km·h）。管道输水系统通常设置在田间地头，根据作物种植情况采用网状或树状布局。管道两端及拐点设置阀门，可根据需要开启或关闭部分管道。同时，在管网末端增设水表，便于监测系统漏损和用水量。相比渠系，采用该技术可以精确输水到需灌溉区域，并实时掌握水量变化。但其施工及管材成本较高，维护复杂，主要适用于经济效益较好的大型农场。

2 加快推广农业节水灌溉技术的有效措施

2.1 推广节水灌溉技术，提高灌溉水资源利用效率

推广节水灌溉技术，是提高灌溉水资源利用效率的关键。首先，要普及滴灌、喷灌等现代灌溉技术。采用这些技术能够将水分和养分直接输送到作物根部，大幅度减少蒸发和渗漏，从而极大提高用水效率。其次，要引入土壤湿度监测设备和自动化控制系统，以实时监测土壤的水分状况，并据此调整灌溉量，避免灌溉过量或不足［4］。再次，要推广使用智能灌溉系统。该系统能够根据天气预报、植物生长阶段及土壤湿度等数据自动调整灌溉策略，确保水资源的最大化利用，减少资源浪费。最后，要加强对农民的技术培训，提升他们对节水灌溉技术的认知和操作能力，确保这些技术能够被正确地推广使用。采取以上措施，可以有效提高灌溉水资源的利用效率，促进农业可持续发展。

2.2 实行分区分级定额用水管理，强化水资源节约意识

实行分区分级定额用水管理是提升农业水资源利用效率、增强水资源节约意识的有效途径。一方面，要根据不同地区的降水量、地形地貌、作物种植结构等因素，将农业用水区域划分为若干水管理区。每个区域根据其独特的水资源状况和农业需求，设定合理的用水定额，确保用水量与区域水资源承载能力相匹配。在此基础上，进一步细化到各乡镇、村落，甚至单个农田，按照作物生长周期和不同生长阶段的需水特点，制定更为精确的用水指标。这种分级管理有助于合理调度水资源，也可以促使农民注重水量控制，培养其节水意识。另一方面，要通过建立健全的监测制度和考核机制，对超额用水的个体或单位实行经济处罚，以此强化节水规定的执行力。政府及相关部门应积极开展宣传教育活动，提高农民的节水认识，让他们了解节水的重要性，掌握节水方法，形成全社会共同节约用水的良好氛围。

2.3 建立完善的水资源监测预警系统，实现精细化调控

建立完善的水资源监测预警系统是实现精细化调控的关键。这一系统需要以先进的监测技术为基础，利用卫星遥感、地面监测站点、物联网传感器等设备，对监测范围内的水文气象数据进行实时收集和分析［5］。对降水量、河流流量、水库蓄水量、地下水位等关键指标进行监控，可以实时掌握水资源的动态变化情况。监测数据应与农业用水需求相结合，建立科学的数据模型，预测不同季节、不同区域的灌溉需求和水资源供应状况。一旦监测到水资源供需出现不平衡的风险，系统将自动发出预警信息，引导农户和管理部门及时进行调整。例如，在水资源短缺预警时，能够调整灌溉计划，减少非优先区域的灌水量，或者推迟非关键生长期的灌溉时间，以保证关键时期和区域的水资源供应。

2.4 加大基础设施建设投入力度，完善水利基础设施

要实现农业节水灌溉的目标，必须加大基础设施建设的投入力度，全面完善水利基础设施。这应包括更新和维护灌溉渠道，减少输水过程中的漏损，以及建设现代化的节水灌溉系统，如滴灌、喷灌设施。同时，应兴建蓄水设施，如小型蓄水池和地下水库，以增强抗旱能力。此外，政府应支持新型节水材料与技术的研发，提升灌溉系统的智能化水平，确保灌溉效率最大化，减少水资源的浪费。采取这些措施可以有效提高农业用水的利用率，为农业可持续发展提供坚实的基础支撑。

2.5 增强农民节水意识，开展技术培训和财政补贴

加强水利基础设施建设，是推进农业节水灌溉的重要支撑。一方面，需要对现有灌溉系统进行全面的升级改造，减少水在输送过程中的漏损，提高水的利用效率。例如，改造开放式渠道，采用管道输水、覆盖膜等现代技术减少水分蒸发和渗漏。另一方面，要建设多功能的蓄水设施，增强调蓄水能力，特别是在干旱和丰水期能够有效调节水资源。此外，应建设智能化的水资源管理系统，实现对水使用的实时监控和精准控制，以适应不同作物和不同生长阶段的需水量。同时，政府应加大对这些基础设施建设的财政投入和政策支持，鼓励采用PPP等模式吸引社会资本参与，形成政府和市场的合力，加快水利设施的现代化进程。

2.6 研发和应用适宜的作物品种，选育抗旱作物品种

研发和应用适宜的作物品种，选育抗旱作物品种，是实现农业节水和提高作物抗旱能力的重要途径。第一，要加强对不同作物抗旱机制和抗旱基因的研究，利用分子标记辅助选择等现代生物技术手段，筛选和培育出具有卓越抗旱性能的新品种。这些新品种在相同的水分条件下，能够获得更高的产量，从遗传层面降低对灌溉的依赖性。第二，要开发适应性强的多抗品种。这类作物不仅抗旱，还能抵御病虫害、盐碱等多种胁迫，能稳定生产并保持较高产量。第三，研发兼具高产和抗旱性能的作物新品种。将传统杂交与分子设计结合，培育产量不降低或者达到一定产量增幅的抗旱品种，实现抗旱性和高产性的有机结合。第四，开展抗旱作物区域试验，筛选出不同地区环境条件下效果最好的抗旱品种。根据各地气候、土壤差异，选育具备环境适应性和区域特色的抗旱品种。第五，加强抗旱作物推广应用，通过技术培训、示范推广、政府补贴等方式，促进抗旱品种在农业生产中的广泛使用，从而保障其在粮食安全中发挥关键作用。

3 结束语

综上所述，当前我国农业水利灌溉面临诸多挑战。为此，必须推广应用各类高效节水灌溉技术，实施科学的用水管理，加大水资源监测预警体系建设，增加基础设施建设投入力度，并增强农民节水意识。如果能持续采取这些措施，不仅可以有效提高我国农业用水效率，实现水资源可持续利用，还将促进农业现代化发展，保证国家粮食安全，并对维护生态环境产生积极影响。

参考文献：

［1］钱万驰.浅谈节水措施在农业水利灌溉中的有效运用［J］.河南农业，2022（29）：47-49.

［2］杨青明.农业水利灌溉中节水的有效措施研究［J］.新农业，2022（17）：104.

［3］张克锭.农业水利工程灌溉中的节水措施分析［J］.农村经济与科技，2019（12）：51.

［4］张纯成.农业水利工程灌溉中的节水措施分析［J］.科技创新与应用，2018（18）：111-112.

［5］赵凌彩.节水措施在农业水利灌溉中的有效应用［J］.江西建材，2017（17）：107-108.