高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用

前言： 在全球气候变化愈加显著的当下，水资源作为维系生态系统平衡并支撑农业生产的要素，其战略地位与重要性愈发凸显。而伴随近年来降水模式发生改变，极端天气频发，致使全球范围内的水资源供需矛盾逐步显现，给农业生产体系带来严峻考验。所以采用高效节水灌溉技术优化水资源调配，改善灌溉效率，成为保障粮食安全的必然举措。

1. 农田水利工程中高效节水灌溉技术的应用价值

1.1 提高资源利用效率

全球气候变迁加上人口持续增长，造成水资源供需矛盾愈发突出，传统地面灌溉方式存在明显浪费情况，地表蒸发损失和深层渗漏现象尤为严重。现代节水灌溉体系的应用可以提升水资源管理的科学性，借助低压管道输水系统，把水直接输送到作物根部，削减水分输配过程中的无效损耗。

微喷灌技术指结合集喷灌与滴灌所长，用旋转的小喷头喷出雾化水滴，减少水分的飘移，在设施农业中的应用，可节水 35-50% ，并且可以调节温室小气候，利于作物生长。配合水肥一体化系统使用，可以使灌溉水利用率从 0.3 - 0.4 提升到 0.75 - 0.9，实现水资源的高效利用。

1.2 节约生产成本

传统灌溉模式容易造成水资源的浪费，并且会耗费大量的人力和能源，现代节水灌溉技术通过系统的设计，可以降低农业生产上的各种成本，灌溉用水量变少，随之而来的是水费成本也就因此而下降。特别是在执行阶梯水价的地区，节水所带来的经济效益会更加明显，其单位面积的灌溉用水量可以降低 60%～70% 。此外，精准灌溉带来的间接经济效益也不容小觑，灌溉时需要保持一个适度的土壤墒情防止杂草生长，减少除草剂的用量。水分供应稳定之后农作物的抗逆能力增强，从而病虫害的发生率也将随之下降。

2. 农田水利工程中高效节水灌溉技术的应用策略

2.1 渠道防渗技术

渠道防渗技术对于改良水资源调配和利用具有极为重要的意义，该技术执行期间，需先构建物理屏障阻挡水分渗透，然后着手进行地质勘探及水力计算，找出那些渗漏可能性比较大的地方，岩溶洞隙，塌滑体之类的特殊地质构造[1]。

在选防渗材料时，要按性能适配原则，传统混凝土衬砌强度大，耐久性好，常用于大型骨干渠道；砌石透水好，对环境友好，多用在生态敏感区。高分子复合材料薄膜抗渗佳，施作也较简单，已广泛用于支渠以下渠道。新型纳米改性防渗材料研发与应用，使抗老化、机械强度大增，寿命达传统材料1.5-2 倍的水平。

关于地基处理部分，要按照设计图纸来执行施工放样，一般用机械挖坑再人工修整的办法，得到符合标准的断面。对于软弱地基来说，可以采取自然风压的方法加强土基的强度，要是不行就用土工格栅之类的加筋材料改善地基的承载能力，在防渗层的施工当中，格外注意接缝的处理状况，一般采用热熔焊接或者专门的粘接剂，从而保证连接处的密封效果[2]。

2.2 喷灌技术

喷灌技术也是比较常见的灌溉方式，其基本原理就是借助加压装置把液态水变成水滴，模仿自然降雨的情形。喷灌技术包含几个关键的部分，即水源设施，加压设备，输水管网以及喷洒装置，加压泵的功能就是把水从水源那里抽取出来，然后再增大压力，经过管道输送到各个田间的喷头。

喷灌系统按照自身的移动性可以分成三种，即固定式、半固定式以及移动式。固定式系统的全部部件均需要固定起来，最适宜种植高价值的经济作物，半固定式系统保留固定的输水干管，但是支管和喷头可以做一定程度的移动，移动式系统带有轮子，可以做到整体迁移，比较适合大田作物的轮流灌溉，这三种不同类型的系统在投资成本，使用方便程度以及适用范围等方面各有特点和长处。

想要保证喷灌系统效能，科学合理地设计也非常关键，在设计时，需考量诸多因素。地形特征就是其中一项，它会直接影响喷头的选择及布置方式，坡度超过 5% 的土地要采用特别的防冲蚀设计，土壤的渗透性特征同样会影响到灌溉强度，砂质土壤适宜采取高频次、小流量的灌溉办法，黏性土壤则更适合低频率、大流量的灌溉模式[3]。

在喷头的布置上，要符合均匀覆盖的要求，常见的布置方法有两种，即正方形和三角形。在工作压力方面，一般将其控制在 200-400kPa 之间，压力过高会导致雾化损失增加，而压力过低又会影响喷洒的均匀性，而且喷洒强度要小于土壤入渗速度，一般控制在 5～15mm/h ，通过流体动力学模型计算各项参数组合，使得灌溉均匀系数达到 85% 以上，从而保证灌溉质量。

在系统安装时，一定要按照有关的工程技术规范来进行。在管道铺设之前，要先对场地进行平整，并做好基础工作，坡度控制在 0.1%～0.3% 左右，这样能保证排水顺畅，管子之间的衔接，可以选用热熔或者胶粘的办法，保证接口的密封效果。喷头的安装高度，应该设定在距离作物冠层 0.5～ 1.0 米的地方，太高会加大水流的漂移损失，太低又会影响到覆盖的范围。

调试时主要看系统的水力情况，用压力测试的方法看管网的密封性，工作压力状态下保持30 分钟内的压降不超过 10% ，喷洒均匀性测试可以用雨量筒矩阵法，测量点的数量不能低于每 100 平方米一个，而且调整运行参数也很重要，用阀门调整支管的压力平衡，换上不同规格的喷嘴控制流量，调整喷头的旋转速度改变湿润的范围。

2.3 滴灌技术

滴灌系统的基本构成包含水源系统，动力加压装置，多级过滤设备，施肥模块，输水管网以及灌水器这些核心部件，从而形成一个完整的水肥输送体系。

滴灌系统开始的地方就是整个系统的枢纽，它对水源执行加压并净化，保证水质符合灌溉需求，滴灌系统里的管道系统设计。一般采取三级管网结构，即主干管道，分支管道和毛细管网络，这种层次分明的结构有益于水流的合理分配。

地形坡度的改变直接关系到管网的布置方法，当高差达到5 米以上时，可以依靠地势的重力势能，随时进行自压滴灌，土壤质地会影响湿润区的扩散范围，砂质土壤中水分的垂直运动比较明显，此时滴头间的距离要缩小。

作物根系的分布情况也很关键，浅根作物适宜用滴灌带，深根作物则更适合用压力补偿式滴灌，这些参数的恰当配合与匹配，是保证系统高效且持久运行的基本条件。

作物的需水量计算需要使用彭曼公式，而且还要结合当地的气象数据来确定不同的生育阶段的蒸发量和蒸腾量。在进行水力计算时，要更加注重对管路沿程损失和局部损失的校核，保证末端灌水器的压力稳定在100-300kPa 的合理范围之内。

滴头的布置，要依照均匀覆盖的原则，常用的方式有两种，一种是单行直线排列，另一种是双行交错排列。在行栽作物上，滴头的间距一般是作物株距的 0.8-1.2 倍，流量的控制也要依据土壤的入渗特性来确定，黏性土壤适合采用低流量长时间灌溉的方法，而砂质土壤则更适合采用高频短时灌溉的方法，系统的运行参数也要随着作物生长的不同阶段而改变。

结语： 现代农业中的节水灌溉技术体系在农业水利工程中有着不可替代的重要地位，其主要价值体现于对水资源的合理调配及有效利用上，此技术体系把工程措施同农艺措施有机结合起来，进而形成起一套涵盖渠道防渗、喷灌、微灌、滴灌等多种技术模式的完整方案，在未来的农业节水灌溉技术当中，必然会出现系统化与智能化的特征，多源数据融合技术会促使灌区达成全要素的数字化管理，而人工智能算法则会改进灌溉决策的精确程度。

参考文献：

[1]刘桐宇.智能化节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].科技与创新,2025,(11):88-91.

[2] 邢 培 . 节 水 灌 溉 技 术 在 农 田 水 利 工 程 中 的 应 用 [J]. 新 农民,2025,(15):43-45.

[3]武历强.高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].河北农机,2025,(10):148-150.