高效节水技术在水利工程灌溉中的应用与优化研究

引言：

全球水资源危机日益严峻，农业灌溉作为水资源消耗的主要领域，其效率提升成为研究重点，传统的大水漫灌方式不仅浪费水资源，还可能导致土壤盐碱化和地下水位下降，对生态环境造成长期负面影响。高效节水技术如滴灌、喷灌和智能灌溉系统逐渐成熟，并在部分区域取得了显著成效，这些技术的推广仍面临成本高、管理复杂和区域适应性不足等挑战，深入研究高效节水技术的应用潜力与优化路径，对于实现水资源高效利用、保障粮食安全和生态平衡具有重要意义。

1. 采用滴灌技术精准控制作物根系供水

高效节水技术在水利工程灌溉中的核心应用是滴灌技术，其通过精准控制作物根系供水，显著提升了水资源的利用效率，滴灌系统利用管道和滴头将水分直接输送至作物根部区域，避免了传统灌溉方式中水分蒸发和深层渗漏的浪费，使水分利用率大幅提高 。该技术特别适用于干旱和半干旱地区，能够根据作物生长阶段和土壤墒情动态调整供水量，确保水分供应与作物需求高度匹配，滴灌技术还能减少土壤表面湿润面积，抑制杂草生长，降低除草剂的使用，从而减少农业面源污染。

滴灌技术的优化方向主要集中在系统设计、运行管理和配套农艺措施的协同改进上，根据不同作物根系分布特点、土壤类型及气候条件，合理配置滴头间距和流量，以确保水分均匀分布，避免局部干旱或积水。运行时可结合土壤湿度传感器和气象数据，构建智能决策模型，动态调整灌溉计划，实现按需供水，滴灌技术与覆盖栽培、水肥一体化等农艺措施相结合，可进一步提升节水效果和作物产量，随着物联网和人工智能技术的发展，滴灌系统将朝着更加智能化、精准化的方向发展，为农业节水提供更高效的技术支撑。

2. 应用微喷灌系统减少田间蒸发损失

微喷灌系统通过低压管道网络和微型喷头，将水以细小水滴的形式均匀喷洒至作物冠层及根系区域，既保证了作物需水，又有效降低了传统地面灌溉造成的水分蒸发损失。与传统漫灌相比，微喷灌能够将水分利用率大幅提升，特别适用于蔬菜、花卉等经济作物及果园种植。其雾化喷洒方式不仅可形成局部微气候环境，缓解高温干旱对作物的胁迫，还能避免土壤板结，维持良好的土壤透气性，微喷灌系统可根据作物生长周期灵活调整喷洒强度和范围，实现精准灌溉。

微喷灌系统的优化应用需要综合考虑气候特征、作物类型和土壤条件等多重因素，在干旱多风地区，可采用低角度旋转喷头配合防风装置，最大限度减少飘移损失。对于不同生长期的作物，则需设计可调节的喷洒模式，如苗期采用细雨模式，生长旺盛期增大喷洒量，系统智能化升级是重要发展方向，通过集成土壤墒情监测、气象站数据和自动控制技术，实现按需精准灌溉，将微喷灌与水肥一体化技术结合，可实现养分的高效利用，既节水又增产。

3. 推广低压管道输水降低渗漏浪费

低压管道输水技术作为现代节水灌溉体系的关键环节，通过系统化的管网建设显著降低了传统渠道输水过程中的渗漏与蒸发损失，该技术采用 PE、PVC等新型管材构建封闭式输水网络，工作压力通常控制在 0.2-0.4MPa 范围内，既保证了输水效率又大幅减少了能源消耗。相较于明渠输水方式，管道系统可将输水效率大幅提升，特别适用于地形复杂或渗漏严重的区域，通过合理设计管网布局和管径配置，能够实现不同灌溉单元的水量精准分配，避免传统渠道输水常见的跑冒滴漏现象，低压管道系统与各类田间灌溉技术具有良好的兼容性，可灵活衔接滴灌、微喷灌等高效节水设施，形成完整的节水灌溉体系。

低压管道输水系统的优化重点在于管网规划设计、运行管理和智能调控三个维度，规划设计时需要综合考虑水源分布、地形特征和作物布局等因素，采用环状管网与枝状管网相结合的混合布置方式，确保供水可靠性和经济性的平衡。通过安装压力调节装置和流量计量设备，实现管网压力的分区控制和用水量的精准计量，智能化改造是当前重要发展方向，借助物联网技术构建远程监控系统，实时监测管网压力、流量等关键参数，及时发现并处理渗漏问题。

4. 部署土壤墒情监测指导适时适量灌溉

土壤墒情监测技术的应用为精准灌溉提供了科学依据，通过实时掌握土壤水分动态实现了灌溉管理的质的飞跃，该技术体系由传感器网络、数据传输系统和决策平台构成，能够多层次监测不同深度土层的体积含水量、基质势等关键参数，为灌溉决策提供实时数据支持。相较于传统的经验灌溉模式，基于墒情监测的精准灌溉可减少大量无效用水，同时避免因过量灌溉导致的养分流失和土壤次生盐渍化问题。土壤墒情监测技术的优化发展正朝着智能化、集成化和标准化方向快速推进，新型电容式、频域反射式传感器的研发大幅提高了测量精度和设备可靠性，降低了能耗和维护需求 [2]。通过融合人工智能算法，系统能够自动识别土壤水分特征曲线，建立作物 - 土壤 - 大气连续体模型，实现灌溉方案的智能生成，当前技术推广面临的主要挑战在于如何降低设备成本、简化操作流程，以及提高农民对监测数据的解读能力。解决方案包括开发低成本传感器、建立区域化墒情共享平台，以及开展针对性的技术培训，发展趋势将聚焦于多源数据融合，结合卫星遥感、近地观测和地面监测构建 " 空天地 "一体化监测网络。

5. 改造渠道防渗结构提升输水效率

渠道防渗改造工程通过技术创新有效解决了输水过程中渗漏损失严重的行业难题，当前主流的防渗技术包括混凝土衬砌、复合土工膜铺设、沥青混凝土浇筑等多种形式，可根据不同地质条件和工程预算进行针对性选择。现浇混凝土衬砌凭借其优异的耐久性和防渗性能，在大型灌区改造中得到广泛应用，能够将渠道输水效率大幅提升。新型防渗材料如膨润土防水毯、聚合物改性水泥等的研发应用，进一步提高了防渗结构的适应性和经济性，防渗改造往往与渠道断面优化设计同步实施，采用 U 型或梯形断面配合防渗措施，既减少了渗漏损失又提高了输水能力。渠道防渗技术的持续创新正朝着生态友好、智能监测和长效维护的方向发展，生态混凝土、多孔植被混凝土等新型材料的应用，在确保防渗效果的同时兼顾了渠道生态功能，促进了水土环境的协调发展。智能化改造方面，通过在防渗结构中嵌入渗漏监测传感器，可实时掌握渠道运行状况，及时发现并修复破损部位。

结语：

高效节水技术在水利工程灌溉中的应用是应对全球水资源短缺和农业可持续发展的重要举措，利用技术优化与创新，不仅能够显著提高水资源利用效率，还能为农业生产注入新的活力，减少对生态环境的负面影响。要进一步加强技术研发与推广，结合区域特点制定适应性方案，推动节水灌溉技术的普及与应用，这项研究为水资源管理和农业现代化提供了重要启示，也为相关政策制定和技术实践奠定了理论基础。

参考文献：

[1] 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.

[2] 庞成勇 . 高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用 [J]. 农村科学实验 ,2025,(09):90-92.