浅析小型农田水利节水灌溉技术的应用

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  【摘 要】十二五水利发展规划,将节水灌溉放到了农田水利建设的重点日程上。本文简要的介绍了节水灌溉的概念,分别介绍了几种新型的节水灌溉技术,分析了节水灌溉的发展趋势,为农业节水更好的发展提供参考。
  【关键词】小型农田水利;节水灌溉技术
  一、当前农业节水灌溉存在的主要问题
  1、工农业高速发展,用水过多,超过了水资源承载能力,加剧城乡矛盾,破坏生态平衡。
  2、建设规模过大,投资能力不足,许多灌溉工程未建成即投入生产运用;投产之后,又由于资金缺乏,设备不能正常维修养护,有效灌溉面积呈衰减趋势。
  3、建成的灌溉项目管理制度不健全,管理单位无自主权,使工程效益不能充分发挥。
  4、水利院校的教育和教材内容重视水工结构的设计理论,忽视管理科学与实践。加上部分水利建设项目常以形象工程表现政绩,而对项目管理及其效果缺乏监测制度和评价指标;所以,就形成“重工程、轻管理,重大型、轻小型,重骨干、轻配套,重建设、轻效益”的社会思潮。由此可见,农业节水灌溉项目建设,需要政府加大工程续建配套的财政投入,从长远发展考虑,最根本的办法是培养具有新知识和新思维的后继人才。
  二、节水灌溉的概念及意义
  节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法,措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间,到被作物吸收、形成产量,主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施,组成一个完整的节水灌溉技术体系,包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。是否节约灌溉用水,用水是否高效是以单位作物产量总耗水量(从水源算起直到田间)多少来衡量,或者,以单位耗水量所取得的产值多少来衡量。因为节水与否和高效与否,都是相对的概念,所以节水灌溉技术也是不断发展,其效率也是不断提高的。
  国务院印发的《国家农业节水纲要(2012-2020)》提出,到2020年,全国农田有效灌溉面积达到10亿亩,新增节水灌溉工程面积3亿亩,其中新增高效节水灌溉工程面积1.5亿亩以上,农田灌溉水有效利用系数达到0.55以上。同时,全国旱作节水农业技术推广面积达到5亿亩以上,高效用水技术覆盖率达到50%以上。节水灌溉技术发展节水灌溉技术的发展不仅是节水的需要,也是农业现代发展的需要。发展节水灌溉技术对于推进现代农业、建设节约型社会有十分重要的意义。
  三、推广节水灌溉的主要技术措施
  1、管道输水
  管道输水灌溉是指通过一定压力,将灌溉水通过管道输送到田间,代替明渠输水灌溉的一种工程形式。它是提高水资源有效利用率的最有效输水方式。以管道替代土渠进行输水也是世界各国认同的发展趋势。
  低压管道输水可以采用各种管材、管径的管道将水从水泵一直输送到田间进行地面灌溉,輸水管道几乎全埋在地下。用管道输水可以避免水分蒸发、泄漏,使水的有效利用率得到提高(约95%,比土渠提高30%~40%),可节能20%~25%,节约土地2%~5%,省工40%,运行费用低;受外界干扰少(如气候、地形、经营体制、作物分区、灌水时间等),输水速度快(管内流速快,流量集中),灌水周期短,节省农时;技术简单易学等。缺点主要是投资较大,但目前随着新管材、新工艺的出现,投资在日益下降。
  目前,管道输水技术主要在我国北方井灌区推广应用,在南方部分水稻种植区和北方自流灌区也开始采用管道输水技术。近几年来,管道输水发展较快,每年新发展4X104km左右。目前,我国管道输水常用的管材主要有塑料管(硬管、软管)和混凝土管,其中专门用于管道输水的低压薄壁塑料管应用最为广泛。
  2、喷灌
  喷灌是利用管道将有压水送到灌溉地段,并通过喷头分 散成细小水滴,均匀地喷洒到田间,对作物进行灌溉。它作为一种先进的机械化、半机械化灌水方式,在很多发达国家已广泛采用。
  喷灌的主要优点如下:(1)节水效果显著,水的利用率可达80%。一般情况下,喷灌与地面灌溉相比,1m3水可以当2m3水用。(2)作物增产幅度大,一般可达20%―40%。其原因是取消了农渠、毛渠、田间灌水沟及畦埂,增加了15%―20%的播种面积;灌水均匀,土壤不板结,有利于抢季节、保全苗;改善了田间小气候和农业生态环境。(3)大大减少了田间渠系建设及管理维护和平整土地等的工作量。(4)减少了农民用于灌水的费用和投劳,增加了农民收入。(5)有利于加快实现农业机械化、产业化、现代化。(6)避免由于过量灌溉造成的土壤次生盐碱化。常用的喷灌有管道式、平移式、中心支轴式、卷盘式和轻小型机组式。
  3、微灌
  微灌是按照作物需求,通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器,将水和作物生长所需的养分以较小的流量,均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。与传统的全面积湿润的地面灌和喷灌相比,微灌只以较小的流量湿润作物根区附近的部分土壤,因此,又称为局部灌溉技术。
  微灌一般包括滴灌、微喷灌、渗灌、涌流灌和雾灌等。这些灌水方法的共同特点是:能准确地控制灌水量,要求的工作压力比较低,灌水的流量较小,每次灌水时间比较长,两次灌水之间的时间间隔短,所以土壤水分变化幅度小,也就是说根区内土壤能一直保持在接近于最适合作物生长的湿度。
  典型的微灌系统通常由水源工程、首部枢纽、输配水管网和灌水器四部分组成。由于微灌每亩灌水定额可控制在五立方米左右,节水效果极其显著,虽然其技术的成熟程度尚不如喷灌,但已成为一种很有发展前途的节水灌溉方法。
  4、平整土地,设计合理的沟、畦尺寸与灌水技术参数。植物种植对地表的要求首先体现在平实程度和土壤质量。这能够保证作物种植的稳固程度以及含水量,使作物生长发育保湿程度有所保证,此外需要进行储水沟,垄等的标准化设计,设计出能够合理涵养和放出水源的数据参数。这是增加用水效率和节水成效的必要手段。研究表明,在入畦单宽流量为3~5L/s时,灌水定额随畦长而变,当畦长由100米改为30米时,灌水定额减少150~204m3/hm2;当畦长30~100米时,畦单宽流量从2L/s增加到5L/s,灌水定额可降低150~225m3/hm2。对灌区进行深层渗漏的对比试验,灌水定额小于675m3/hm2,基本不发生深层渗漏;灌水定额825~990m3/hm2时,约有150m3/hm2水产生深层渗漏;灌水定额1350m3/hm2时,有一半水成为深层渗漏水。   5、改进地面灌溉湿润方式,发展局部湿润灌溉。采用新的方法,在利用传统灌溉优势的同时改变其浪费水源,作业量大而效果不好的缺陷,进行具有针对性而非整体性的模式,这种方式节约了大量操作而由于蒸发引起的总水量浪费,并给作物用水增加一个缓冲余地,避免过多或过少,大大深化水的使用效果,并且让植被根部得到温和养护,使其向下发展,对于牢固植物,促进强壮生长等有良好效果。实践证明,春小麦与春玉米套种隔畦灌,湿润面积可减少50%,节水高达30%以上,增产幅度5%~10%。
  6、大力发展节水保墒膜上灌。膜上灌是我国在地膜覆盖栽培技术的基础上发展起来的一种新的地面灌溉方法。它是将地膜平铺于畦中或沟中,畦、沟全部被地膜覆盖,从而实现利用地膜输水,并通过作物的放苗孔和专业灌水孔入渗给作物的灌溉方法。由于放苗孔和专业灌水孔只占田间灌溉面积的1%~5%,其他面积主要依靠旁侧渗水湿润,因而膜上灌实际上也是一种局部灌溉。膜上灌形式有开沟扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌、沟内膜上灌、膜缝灌、格田膜上畦灌、膜侧膜上灌等多种。膜上灌作物有棉花、蔬菜、玉米、小麦等。地膜栽培和膜上灌结合后具有节水、保肥、提高地温、抑制杂草生长和促进作物高产、优质、早熟等特点。
  7、管理体制改革
  创新的管理体制是节水灌溉工程实现良性运行的保障措施,要从根本上打破传统的管理体制的束缚,引入市场机制,深化管理体制改革,建立起适应市场经济体制要求、产权归属明确、管理主体到位、责权利相统一的管理模式,充分调动各方面积极性。工程竣工后通过引入企业管理,有效解决水利工程主体不明、责权不清、水费征收困难、维修养护得不到保障的问题,从而实现工程的良性运行。或成立节水灌溉协会,加强对工程的管理, 实行计划用水、科学用水、有偿用水。对于条件较好的地方,也可实行产业化经营管理模式,把分散的土地集中起来,由公司进行统一开发、统一管理、公司聘用农民的形式,实行规模化生产,公司根据种植结构科学合理用水,这种模式能很好的节水,也能很好的调动农民的积极性。
  8、建立健全法制体系
  节水灌溉工程的顺利开展需要有完善的法律法规来支撑。由于各种原因,节水灌溉法制体系还不健全,导致了工作开展过程遇到很多问题,严重影响了我省节水灌溉工作的开展。政府应及时建立完善的节水灌溉法律法规体系,明确各级水行政主管部门和相关职能部门的职责和权限,为节水灌溉工程的建设和运行提供有力的法律保障体系,对拒不执行规定的相关单位和个人,严格按照法律法规的规定进行处理,使节水灌溉工作真正做到有法可依,有法必依。
  四、节水灌溉技术在农田水利工程使用中需要注意的问题
  1、节水灌溉技术的使用要因地制宜
  农作物类型的选择与农田水土条件上的差异,因而所选择的节水灌溉技术也应该有区别。值得注意的是,节水灌溉技术的选择要根据土地情况的不同而区分,最大限度符合农作物的生长习性及农田水土条件。使用农业节水灌溉技术,对于农业产量效益不高的大面积粮食作物,可选用地面灌溉为主要灌溉方式的节水技术,同时要注重膜垄沟灌溉技术的使用与推广。在条件允许的情况下,农田水利工程可以选择喷灌或者滴灌等投资较高的节水灌溉技术。
  2、节水灌溉技术的使用要随农作物种植情况的变化而进行科学调整
  农业种植结构的调整就是压缩种植面积以扩大林草种植。换言之,增加经济作物的种植减少粮食的种植面积,增加消耗水资源少的农作物种植面积,降低耗水资源高的的种植面积。以此作为原则来确定和选择节水灌溉技术,确保单位用水量农作物的生产效益和产出量。
  五、节水灌溉技术发展趋势
  地面灌溉是古老的田间施水技术,但它目前仍是世界上特别是发展中国家广泛采用的一种灌水方法,约占全世界中灌溉面积的90%以上。我国则有98%以上的灌溉面積依然采用传统的地面灌溉技术。 鉴于我国水资源与能源短缺,经济实力不足,广大农村地区的技术管理水平较低的现实,大面积推广喷、微灌等先进灌水技术还受到很大的限制,因此在今后相当长的一段时间内,我国还仍须加大田间工程的建设力度,大力研究和推广节水型地面灌水技术。
  我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:(1)喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术,其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点,要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。(2)地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题,应用推广速度较慢,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。(3)地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势。(4)农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成,达到时,空、量、质上的精确灌水,是今后攻关的重点。(5)节水综合技术的开发利用,是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径,也是今后节水灌溉发展的方向。
  结语:
  节水灌溉是一种复杂的系统工程。我们在开展节水灌溉工作中,一定要因地制宜地选择使用一种或几种方法同时使用。我们的目的是节水,只要是有效的节水灌溉技术,我们就要根据当地条件积极采用。在推广节水灌溉技术的过程中,最关键的是树立起全民的节水观念,大家对节水都重视起来,大家都想办法节水,办法是很多的。有领导的重视,有群众的支持,又能采用正确的科学的技术,我们相信我国的节水灌溉事业定会取得更大的成效。
  参考文献:
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