中小型農(nóng)田水利灌溉工程設計淺析
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摘要：農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的基石，是維系社會穩(wěn)定和諧的關鍵。長期以來我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨缺地少水的問題，嚴重制約了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要通過農(nóng)田水利灌溉工程的設計與優(yōu)化來確保農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?；诖?，筆者重點研究了中小型農(nóng)田水利灌溉工程設計和節(jié)水技術，圍繞農(nóng)田水利灌溉節(jié)水標準、農(nóng)田水利灌溉工程設計原則等展開分析，深入探究了農(nóng)田水利灌溉工程設計路徑以及節(jié)水技術的實際應用，僅供參考。
關鍵詞：農(nóng)田；水利灌溉；工程設計；節(jié)水技術
我國是農(nóng)業(yè)大國，地域遼闊，資源豐富，但在過去很長一段時間為了經(jīng)濟的快速發(fā)展，主要以生態(tài)效益換經(jīng)濟效益，粗放型經(jīng)濟增長模式下資源損耗嚴重，包括水資源在內(nèi)的諸多不可再生資源發(fā)生危機。農(nóng)業(yè)灌溉歷來是水資源應用的重點方向，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術是實現(xiàn)節(jié)約水資源的重要抓手。國內(nèi)以中小型農(nóng)田水利灌溉為主，加強這些農(nóng)田水利灌溉的節(jié)水設計并全面應用，能夠在短時間內(nèi)普及節(jié)水技術，取得良好的節(jié)水效果。基于此，本文分析了中小型農(nóng)田水利灌溉工程的設計以及節(jié)水技術，希望可以為國內(nèi)農(nóng)田灌溉節(jié)水工程的理論研究與實踐提供參考。
1農(nóng)田水利灌溉節(jié)水標準
農(nóng)田水利灌溉工程的節(jié)水要求，需要在滿足農(nóng)作物正常生長的前提下盡可能地減少對水資源的應用。圍繞這一要求，設定農(nóng)田水利灌溉節(jié)約水資源工程的標準。1）滿足水利節(jié)水設計保證率。該指標指的是單位農(nóng)田水利工程在運行期間，農(nóng)田用水需求能夠滿足的年份占總年份的一定百分比，通常將這個百分比設置為80%，也就是說需要單位農(nóng)田的水利灌溉工程在存續(xù)期間要保障該農(nóng)田百年內(nèi)有80年的時間可以確保該農(nóng)田的用水需求，而剩下20年可能因氣候或者其他不可抗力因素導致農(nóng)田水利灌溉工程無法滿足農(nóng)田的足量用水需求?；谶@一要求，需要農(nóng)田水利灌溉設計人員與施工方綜合考量農(nóng)田水利過程的設計模式、設計內(nèi)容，也要關注工程所在地水的來源以及農(nóng)田內(nèi)種植物對水的需求等[1]。對標不同地區(qū)的農(nóng)田水資源儲備程度，農(nóng)田水利灌溉工程的水利節(jié)水設計保證率的標準也不同，對比較干旱的農(nóng)田，該值范圍在50%～80%之間即可，而若在水資源儲備較豐富的農(nóng)田，該值范圍要保證在70%～90%之間。2）挨過旱季的天數(shù)。該指標指的是在單位農(nóng)田面臨連續(xù)無雨的干旱期，只憑借農(nóng)田水利灌溉工程，以及周邊地區(qū)水庫、水塘等的供應，能保障農(nóng)田灌溉需求的天數(shù)。假定單位農(nóng)田通過水利設備以及儲備的水資源能夠滿足農(nóng)田灌溉需求80天的用量，便要求農(nóng)田水利灌溉工程以挨過旱季80天為標準進行節(jié)水工程的設計，確保單位農(nóng)田灌溉不斷檔[2]。
2農(nóng)田水利灌溉工程設計原則
1）因地制宜原則。即結合農(nóng)田所處地勢、所在位置有針對性地規(guī)劃農(nóng)田水利灌溉工程，一般會選擇在高處設置灌溉渠道，并將排水溝設置在低處，便于灌溉和排污兩條線并線工作[3]。此外，灌溉與排水系統(tǒng)需要分開建設，且避免使農(nóng)田灌溉系統(tǒng)影響周邊居民的日常生活。2）安全原則。即建設農(nóng)田水利灌溉工程需要擇易設計、擇優(yōu)施工，避開施工難度較大的區(qū)域，綜合權衡風險和收益。不能將農(nóng)田水利灌溉工程布置在山丘地形，一方面是降低施工難度，另一方面是避免塌方，降低洪水影響風險。農(nóng)田水利灌溉工程周邊要設置防洪基礎設施，確保人工建設的灌溉渠道能夠平穩(wěn)作業(yè)。3）保障原則。農(nóng)田水利灌溉工程的建設要以當?shù)貎渌Y源為基礎，充分發(fā)揮水庫、水塘的作用，確保多方資源與工程的融合，為地區(qū)農(nóng)田灌溉提供充分保障。
3農(nóng)田水利灌溉工程設計
3.1明確工程產(chǎn)權
通常中小型農(nóng)田水利灌溉工程由建設向管理的移交過程為工程竣工后辦理手續(xù)，待專業(yè)單位對已竣工的水利工程按照既定標準驗收合格后，施工方將農(nóng)田水利灌溉工程帶管理權與使用權同時交付給當?shù)氐乃畡站諿4]。針對已竣工并投產(chǎn)使用的農(nóng)田水利灌溉工程覆蓋范圍，使用主體需同水利局簽訂協(xié)議并領取一定數(shù)量的水利工程交付使用卡，由此實現(xiàn)水利灌溉工程的管理權下放，交到有實際需求的村委會。通過這樣的流程，新建的農(nóng)田灌溉水利工程便可以正式且連續(xù)地發(fā)揮其價值。
3.2保障管護權責
農(nóng)田水利灌溉工程持續(xù)運營期間，需明確各方利益主體、監(jiān)督主體對水利灌溉工程的管護權責。利益相關主體建立用水協(xié)會，基于水利工程的灌溉需求，制定長期與短期相結合的灌溉管理工作規(guī)劃。以村為單位建立管護小組，推選組長，負責全權監(jiān)督、管理農(nóng)田水利灌溉工程的管護工作開展，確保責任到人。
3.3執(zhí)行管護制度
要持續(xù)關注中小型農(nóng)田水利灌溉工程的管護工作，國內(nèi)許多地區(qū)的水利工程便是由于管護工作開展不到位，大大縮短了水利灌溉工程的使用壽命，不利于充分發(fā)揮水利灌溉工程的經(jīng)濟和社會效益。水利灌溉工程管護制度的確立，要求村干部共同參與，便于日后管護工作的執(zhí)行，也能確保與農(nóng)田灌溉、工程維護、水量監(jiān)測等相關工作的有序開展[5]。具體而言，應由水利灌溉工程覆蓋的村鎮(zhèn)對應的管護會長、井長等共同參與水利灌溉工程的管護工作，定期組織工作會議，就不同部門、個體在工作開展過程中發(fā)現(xiàn)的問題拿出來討論，明確基層人員的管護權責。
3.4農(nóng)田灌溉制度
為切實實現(xiàn)農(nóng)田灌溉對水資源的合理利用，應當在水利灌溉工程設計階段便確定管理制度，搭建智能化的監(jiān)控設備，實施反饋水源信息至管轄區(qū)的水務局，設定預警指標，保障合理用水、精準灌溉，并與獎懲措施綁定，激發(fā)工作人員的積極性，減少浪費水資源的行為，提升農(nóng)田水利灌溉工程對水資源的利用效率[6]。
3.5基層服務管理
為確保農(nóng)田水利灌溉工程發(fā)揮應有效用，保障中小型農(nóng)田水利灌溉工程的經(jīng)濟價值與生態(tài)價值，讓更多的利益相關主體知曉如何正確使用水利灌溉工程，實現(xiàn)節(jié)約用水與保障農(nóng)作物生長的雙贏，需要積極開展高效、科學的基層服務管理工作。立意長遠，針對基層服務的各個環(huán)節(jié)設定專門的組織機構、工作流程以及工作目標等，例如設置基層水利服務中心服務基層群眾，解答問題[7]；又如設置監(jiān)督管理小組，保障農(nóng)田水利灌溉工程的平穩(wěn)運營，持續(xù)發(fā)揮其經(jīng)濟與生態(tài)價值。明確基層服務管理的引導者為轄區(qū)內(nèi)的水務局，通過科學的工作規(guī)劃與組織設計，使基層中小型農(nóng)田水利灌溉工作有條不紊地開展。確保水資源管理、工程維護以及節(jié)水技術的應用等工作能同步開展、并線前進，確保節(jié)水技術能夠服務于民、服務環(huán)境。
4節(jié)水技術的具體應用
4.1低壓管道技術
低壓管道輸出工程是一種比較常見的農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術，其應用方法為將管道系統(tǒng)同天然水源連接，通過低壓系統(tǒng)將天然水源導向農(nóng)田灌溉[8]。對比傳統(tǒng)的水渠灌溉模式，低壓管道技術的優(yōu)勢在于通過管道的應用，大幅降低了水在傳輸過程中因蒸發(fā)、滲漏而導致的水資源浪費，提升資源利用率。以具體實例為證，應用低壓管道工程為玉米田灌溉，單位時間內(nèi)對比傳統(tǒng)的水渠灌溉模式能節(jié)水13%，玉米田的產(chǎn)量也可平均增收20%。此外，應用低壓管道技術建立的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，還能有效地節(jié)約地上空間，提升土地資源利用效率，且該節(jié)水技術的應用更加穩(wěn)定、高效。低壓管道技術在全國多個地區(qū)廣泛試點，取得了一定成效，相信在不遠的將來，該技術將被推廣至全國各地，以該技術為核心建立中小型農(nóng)田灌溉節(jié)水工程將會創(chuàng)造巨大的社會效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟效益。
4.2噴灌技術
噴灌技術也是一種比較常見的農(nóng)田水利灌溉工程應用的節(jié)水技術，該技術的應用能有效提升灌溉效率及資源利用率。該技術的出現(xiàn)，極大地變革了傳統(tǒng)農(nóng)田引水漫灌的種植方式。噴灌技術顧名思義，是應用專業(yè)的設備傳輸水源并在農(nóng)田上方噴灑而下，其情其景類似于雨滴自然灌溉。通過噴灌設備噴灌出的水滴為細小的水珠，確保能夠滲透入農(nóng)田農(nóng)作物的深處，保障農(nóng)田農(nóng)作物能夠均衡吸收水分，保障農(nóng)作物生長。若某地區(qū)地下水使用超支，避免地下水資源枯竭，可權衡采用該節(jié)水技術建設中小型農(nóng)田灌溉工程，在合理的財政預算范圍內(nèi)優(yōu)化工程方案，在保障節(jié)水灌溉效果的前提下減少成本支出。以小麥田地的灌溉為例，若采用噴灌技術保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對比傳統(tǒng)的農(nóng)田漫灌作業(yè)方式，小麥年產(chǎn)增收在15%以上，節(jié)水量十分顯著，節(jié)水高達40%，并在一定程度上提升了耕地面積的利用效率[9]。對比本小節(jié)的噴灌技術與前面提到的低壓管道技術可知，應用噴灌技術建立的農(nóng)田水利灌溉工程節(jié)水效果更加出眾，但成本也更加高昂，因此適宜在嚴重缺乏地下水的地區(qū)應用該技術建設農(nóng)田灌溉工程，在一般缺水的地區(qū)應用低壓管道技術或者其他節(jié)水技術。噴灌技術的應用需要地方水務局以及其他相關部門綜合權衡生態(tài)價值、社會價值以及經(jīng)濟價值后，酌情使用。
4.3微灌技術
微灌技術在全國多個地區(qū)得到較多農(nóng)戶的響應與支持，應用微灌技術建立的中小型農(nóng)田灌溉工程也在實踐工作中取得了一系列優(yōu)異成果。該技術的特征為應用專業(yè)設備將有壓水傳輸?shù)霓r(nóng)田，相比傳統(tǒng)的節(jié)水技術，微灌技術以專業(yè)設備定向?qū)⑺屋斎氲睫r(nóng)作物的根部，其對水資源的應用效率更高。微灌技術的應用方式包括滴灌、微噴等多種方式，基于微灌技術的特有技術優(yōu)勢，以微灌技術為核心的中小型農(nóng)田灌溉工程在農(nóng)業(yè)節(jié)水與糧食增產(chǎn)等各方面均取得了顯著成效，值得在全國范圍內(nèi)進行普及，有效提升資源利用效率。微灌技術應用需要以專業(yè)微灌設備為基礎，對比噴灌技術的設備和技術要求更高，微灌水利工程成本巨大，因此即便該技術對水資源利用效率更高，從長遠來看也能為地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來顯著優(yōu)勢，然而其居高不下的成本在當前階段的推廣依然存在諸多難題?；诟鞣矫娴目剂浚⒐嗉夹g在全國范圍內(nèi)尚未真正意義上的大范圍推廣，應用于的種植物也并非人們?nèi)粘ｏ嬍车募Z食，而是多用于一些名貴中藥、花卉的種植灌溉[10]。應用該節(jié)水技術一方面能有效節(jié)約用水，提升水資源利用率，另一方面也有利于確保對灌溉物的精細化種植和管理，避免傳統(tǒng)漫灌方式破壞名貴種植物的生態(tài)環(huán)境，有效提升名貴種植物的存活率，提升農(nóng)戶經(jīng)濟效益。因此微灌技術的應用，需要綜合考量多方利益，基于自身的發(fā)展需求和地方財政預算，酬情進行選擇。
4.4渠道防滲技術
除了節(jié)水技術的應用，還應全面梳理傳統(tǒng)水利灌溉工程運營過程中造成資源浪費的主要因素，其中很重要的一點便是渠道滲漏，由此引發(fā)水資源的浪費。應用于中小型農(nóng)田的水利工程，廣泛分布于一些鄉(xiāng)村基層，這些地區(qū)基建水平落后，缺乏對中小型農(nóng)田水利工程的保護措施，由內(nèi)因和外力作用綜合導致水利工程渠道出現(xiàn)不同程度的損壞，由此導致灌溉用水在傳輸過程中不斷滲漏，造成水資源的嚴重浪費，也不利于提升單位農(nóng)田的年產(chǎn)量，導致經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的損失。為確保農(nóng)田水利工程運營的穩(wěn)定與安全，以多樣化節(jié)水技術為基礎建設的農(nóng)田水利灌溉工程需要合理應用渠道防滲節(jié)水技術，除了主動節(jié)水，也要確保水源在傳輸過程中的損耗降低。具體渠道防滲工程的實施，需要重點強化渠底與渠墻的防滲設計。要定期處理渠道底部淤泥，因為渠道底部淤泥會大量占據(jù)輸水空間，若輸水空間不足，則會導致傳輸中的水源溢出，由此造成水資源的浪費。國內(nèi)主要應用的節(jié)水策略便是對水利灌溉工程輸水渠道的防滲漏處理，該方法見效快、成本相對較低。通過系統(tǒng)的輸水渠道防滲漏處理，一方面能有效提升水資源利用率，另一方面也能有效降低因水源滲漏問題引發(fā)的對周邊地區(qū)農(nóng)田的負面影響。
5結語
綜上所述，農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎，是維系社會穩(wěn)定和諧的關鍵。長期以來國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨缺地少水的問題，嚴重阻礙著我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要加快技術研發(fā)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術含量，優(yōu)化農(nóng)田水利灌溉工程設計，提高節(jié)水技術的應用水平，切實把農(nóng)田水利灌溉技術對農(nóng)業(yè)發(fā)展的推動作用落到實處，助力美麗鄉(xiāng)村建設。
作者:王潤鳳 單位:甘肅省通渭縣錦屏水庫管理所
