浅谈农田水利高效节水灌溉工程设计

蒲文生

（甘肃省武威市凉州区杂木河水利管理处，甘肃 武威 733000）

我国是一个农业大国，农业生产对水资源的需求量较大，但我国水资源短缺严重，同时水资源浪费严重。农田水利灌溉工程是现代农业发展的基础，可提高水资源利用率和农业生产质量，其发展须满足新时期农业经济可持续发展的需求。但当前农田水利灌溉工程建设过程中，普遍存在规划设计不合理、技术不完善等问题，制约了农田水利灌溉工程建设顺利开展。应加强对农田水利灌溉技术的研究，完善农田水利工程规划设计，从而促进农业现代化发展。农业的发展需要充足的水资源，现阶段我国水资源相对稀缺，为了给农业生产提供充足的水资源，须加强应用高效节水灌溉技术，减少农业生产过程中对水资源的消耗。因此，相关单位要将节约用水的理念渗透到农田水利工程之中，结合实际情况选择合适的节水灌溉技术，实现对水资源的有效利用，提高水资源利用率，促进农业可持续发展[1]。

1 农田水利高效节水灌溉工程设计要点

农田水利灌溉工程规划设计应遵循的原则：一是因地制宜原则。为了提高农田水利灌溉工程的科学性和合理性，须做好对灌区地理资源、水文资源和气象条件等的调查工作，选择科学可行的灌溉技术。二是安全性原则。在山地丘陵地区开展农田水利灌溉工程建设具有一定的复杂性与危险性，因此要把安全放在第一位，循序渐进地开展水利灌溉工程建设。三是节水性原则。目前我国正面临水资源严重短缺问题，开展农田灌溉工程建设时，应在保证农业生产质量的前提下，促进节水理念与灌溉技术的有效融合，提高水资源利用率。农田水利建设过程中，要根据农业生产环境分析农业用水需求，采取有效的灌溉手段。首先，农田水利建设应采取不同技术手段节约水资源。农艺节水可通过覆盖技术、耕作技术、生物节水3 种不同的技术手段实现节水效果。覆盖技术主要是通过地膜、秸秆、砂石等简单、低成本的地面覆盖措施提高地温，抑制水分蒸发。通过农业耕作方法的改进，可改变土壤物理特性，从而达到农业生产节水的目的。生物节水可以基因工程为核心，通过转基因、基因重组等技术手段研发农作物新品种，通过种植农作物新品种实现节水高产。其次，农田水利高效节水灌溉涉及到渠道防渗技术的应用。农田水利建设过程中防渗技术可实现对地下水位的有效控制，在提高土壤储水能力的同时，防止土壤盐碱化。目前，农田水利建设过程中可利用混凝土、浆砌、石衬砌、复合防渗等不同手段，保障渠道的输水功能，达到节水目的。

2 农田水利高效节水灌溉工程设计存在的问题

2.1 机械化推广不全面

随着现代农业技术的不断发展，越来越先进的机械化农业种植技术被广泛应用，农田水利节水技术也得到了很好的应用。但我国幅员辽阔，农业机械化推广不全面，许多地区的农民仍然使用传统的农业种植技术进行生产。由于没有明确的节水标准和要求，农民不了解新的节水技术，农业种植过程中水资源浪费严重。因此，相关部门要大力推广农田水利高效节水灌溉技术，让更多的农民掌握节水灌溉技术[2]。

2.2 水利工程建设不完善

部分地区的水利设施建设相对较早，设备随着时间的推移逐渐老化。由于缺乏足够的资金支持，老化设备未能及时修复更新，阻碍了农田水利高效节水灌溉工程建设。同时，老的水利工程不能满足新的节水灌溉技术的要求，在一定程度上制约了当地农业的发展。农民的节水意识在一定程度影响着农田水利节水灌溉工程建设，由于耕地面积小、生产用地少，农民不重视节水灌溉技术应用，仍采用传统的农田灌溉方式进行农业灌溉[3]。

2.3 农田灌溉方式落后

传统的农业灌溉方式虽然对农业生产有一定的积极作用，但水资源浪费严重。部分农民认为水资源是取之不尽、用之不竭的，因此在开展农田灌溉时缺乏节约水资源的意识。因此，要不断加强节水灌溉技术推广应用，培养农民的节水意识。农田水利高效节水灌溉工程建设要充分考虑农业生产的经济效益和社会效益，目前部分水利工程建设单位不能平衡经济效益和社会效益。水利工程建设单位要不断探索和创新，在提高农民经济收入的同时，提高水资源利用率和耕地利用率。

2.4 节水灌溉工程设计规划不合理

节水灌溉是节约水资源、提高农作物产量的主要措施之一，在进行节水灌溉工程设计前，须充分了解当地的土地利用结构、水质、水源等，综合分析影响灌溉系统的因素。不能机械套用以往节水灌溉工程建设的成功案例，需合理规划，合理选择灌溉技术。如果没有充分了解场地的实际情况，就会影响工程设计和规划，从而影响工程使用效果[4-5]。

3 农田水利灌溉工程设计

3.1 设计标准

3.1.1 灌溉工程设计保证率 灌溉工程设计保证率是指在灌溉工程建成之后能够保证灌溉的年限和灌溉工程规定使用年限的百分比。设计农田水利工程时应合理选择相应数值的保证率，旱田需要灌溉的时段少，灌溉工程设计保证率控制为50%～75%；水田需要长期进行灌溉，设计保证率控制为75%～90%。

3.1.2 抗旱天数 有时会出现连续无雨的情况，即连续一段时间降水量为0 或降水量少于当地的蒸发量，抗旱天数是指在这种情况下，当地的水池、池塘等能满足农作物用水需求的天数。设计的灌溉设备要满足农田的灌溉用量，抗旱天数取决于当地的气候、土壤等[6]。

3.2 设计取水方式

农田水利工程取水方式的设计，要对当地的地理情况进行调研，重点检查当地的水源，然后确定取水方式。水利工程的取水方式包括自流取水、提水取水等。自流取水灌溉包括有坝取水和无坝取水。

3.2.1 无坝取水 无坝取水是在有闸的地方进行取水灌溉，其优点是在水流比较大或发洪水时，可对水利工程进行有效保护，防止设备损坏。设计时要使入水渠的方向与河流流向成30～45°。

3.2.2 有坝取水 有坝取水是指部分地区水资源虽然丰富，但水位低于农田，不方便进行灌溉，须在河道上修建水坝。虽然为了达到灌溉目的而修建水坝需要消耗大量财力、物力，但这种灌溉方式中引水渠比较短，可缩短建设工期。

4 灌溉技术在农田水利工程中的应用

4.1 低压管灌技术

以前灌溉的时候多采用明渠输水，但目前明渠输水已逐步被低压管灌替代，减少了水资源运输过程中的损失。由于管道内部水压较低，所以对管道的要求不高。

4.2 滴灌技术

滴灌技术是严重缺水地区的灌溉方式，利用大量管道将水资源输送至农作物根部附近，可节省大量的水资源，同时可保证农作物得到充分灌溉。滴灌技术适合于局部灌溉，如果园、蔬菜园等。滴灌技术通过带有小孔的输水管道，将水喷洒在作物表面，使作物快速吸水，从而实现节水灌溉的目标。该技术的操作难度相对较低，不需要专业的技术和能力，可有效节省人力和物力。滴灌技术也有明显的缺点，如水质较差时发生孔洞堵塞的概率较大，因此应用该技术时需提前过滤水中的杂质。滴灌不仅可提高水资源利用率，还可避免对土壤的破坏，有利于充分发挥肥料的有效性。要根据农作物种植面积，选择合适的位置设置滴灌管道。滴灌管道应设在地下，与地面保持1 m 左右的距离，同时滴灌管路应与减压阀、水泵配合使用。减压阀可合理控制滴灌管道出水量，实现节约水资源的目的[7-8]。

4.3 膜灌技术

膜灌技术的应用基础是覆膜栽培，能满足作物生长过程中对水分的需求，达到良好的节水效果。灌区作物为棉花、玉米、花生等时，可采用地膜灌溉技术。与以往地膜覆盖栽培的沟灌模式相比，地膜灌溉技术节水效果更强，水资源利用率更高。

4.4 步行灌溉技术

步行灌溉技术是一种类似于喷灌技术的灌溉技术，拖拉机是步行灌溉技术的常用设备。步行灌溉技术操作方便，成本低，可大幅度提高工作效率。同时，步行灌溉技术可节约水资源，提高灌溉效率，被广泛应用于农田灌溉。

4.5 渠道防渗技术

渠道防渗技术主要采用渠道维护管理的形式，实现渠道灌溉的有效性，避免灌溉渗水和漏水，从而最大限度地提高灌溉水利用率。开展防渗工作，可加快渠道水流速度，从而全面提高渠道输水能力。在农田水利工程建设中，提高水资源输送效率是重要环节，应积极应用渠道防渗技术，保证水资源运输质量，避免因渗漏而造成水资源浪费。渠道防渗技术在我国农田水利工程中得到了广泛应用，尤其是沥青防渗技术因耐久性好、防渗效果好、施工成本低而具有很高的应用价值。采用沥青防渗技术时，需合理调整沥青混合料配比，合理确定施工温度、碾压次数和铺装厚度。