农田水利工程高效节水灌溉技术的应用分析论文
2026-04-30 14:43:50 来源: 作者:xuling
摘要:以安徽省宿松县农田水利工程为对象,围绕高效节水灌溉技术的工程应用进行分析。结合当地地形地貌、水资源条件及农业种植结构特点,阐述了渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌、微喷灌以及田间工程配套节水技术的应用方式与关键技术参数。
摘要:以安徽省宿松县农田水利工程为对象,围绕高效节水灌溉技术的工程应用进行分析。结合当地地形地貌、水资源条件及农业种植结构特点,阐述了渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌、微喷灌以及田间工程配套节水技术的应用方式与关键技术参数。相关技术可为类似地区农田水利工程节水灌溉建设提供相关参考。
关键词:农田水利工程;高效节水灌溉;渠道防渗;应用分析
安徽省宿松县地处江淮地区,水资源时空分布不均,农业生产对灌溉保障依赖程度较高,对高效节水灌溉技术提出了更高要求。同时,随着当地农业机械化水平的持续提升,大型耕整地机械、播种机、插秧机及植保机械等农机装备的广泛应用,农田作业方式由传统人工向规模化、标准化转变,这对农田灌溉工程在结构布设、作业通道预留及运行管理模式等方面提出了新的工程适配需求。
1.宿松县农业水利条件与灌溉技术需求
1.1宿松县地形地貌与水资源条件特点
宿松县处在安徽省西南区域,地势以丘陵、圩区和平原混合分布为主,普遍呈现南高北低的特点。此地水系稠密,长江、泊湖及中小型河道、水库、塘坝共同组成农用灌溉水系。然而水源时空分布不平衡状况比较显著,汛期雨量集中,容易造成径流流失,部分灌区水道级别较低,输水路程较远,导致水量分配效率低下,水源和地势情况决定着宿松县农田水利设施在灌溉技术方面需着重增强输配水节约能力与农田用水控制准确度。同时,随着拖拉机、旋耕机、播种机及大型植保机械在田间的频繁作业,渠道、管网及田间设施需具备良好的抗压性和空间协调性,避免农机碾压和运行干扰对输水系统安全造成影响,这也使灌溉工程从单一水利功能向“水利—农机协同型工程体系”转变。

1.2农业种植结构对灌溉技术的需求
宿松县农业耕作布局主要种植水稻,兼具小麦、油菜、棉花及部分经济作物,各种作物对灌溉水量、水时和供水方式的技术要求差别显著。水稻种植需确保持续稳定供水,对灌溉设施的输水效能和调控效能需求较高。旱地作物更注重精确供水并降低无效蒸发损耗。从农业工程系统集成角度分析,不同作物的种植方式直接影响农机作业频次、作业路径及作业幅宽,进而对灌溉设施的布设形式和运行模式产生显著影响。例如,水稻插秧机和联合收割机作业路径较为固定,对田间管网和出水口布置提出避让要求;旱作区采用条播或宽行距种植模式时,灌溉系统需与播种机械、植保机械保持空间协调,避免喷头、阀门等设施影响农机作业的连续性。
2.渠道防渗与输水节水技术应用
2.1混凝土衬砌渠道技术应用
在宿松县农业水利建设中,混凝土衬砌水渠作为关键防渗供水技术得到普遍采用。衬砌水渠通常使用C20—C25现场浇筑水泥,衬砌厚度保持在6—10cm,可有效减低渠道渗漏比率,相较于土渠,混凝土衬砌水渠的输水损耗率可由25%—30%降至5%—8%,明显提升水资源使用效率。渠体横截面多使用梯形构造,渠底宽窄一般为0.4—1.2m,坡度比保持在1∶1.5—1∶2.0,既符合输水能力需求,又有助于构造稳固,实施混凝土衬砌,能够提高渠道规划流量10%—20%,亦减少杂草生长和淤积情况,增长渠道使用寿命,适用于宿松县平原和圩区浇灌区的主干与分支渠工程。同时,标准化渠道断面有利于农机化施工设备的应用,如小型混凝土衬砌机、振动整平机等,可显著提高施工效率并降低人工成本。
2.2结构形式与施工要点
混凝土衬砌水渠的构造形式以现场浇筑整体式和预制块组装式为主,其中现场浇筑式在宿松县采用较为普遍。建造前应进行渠道整形压实,渠床压实程度需达到≥90%,并另铺设3—5cm厚沙垫层避免水泥开裂,衬砌水泥使用机械搅拌,水泥砂浆比保持在0.45—0.55,一次持续浇筑成形,避免形成建造冷缝,为避免温度应力作用,水渠每4—6m设立一道伸缩缝,缝隙宽度通常为1—2cm,并填入沥青或聚乙烯发泡板,建造完成后应进行不低于7d的洒水维护,保证水泥强度符合设计要求,这能够增强渠道整体防渗与耐久表现。在养护阶段,应合理安排农机通行路线,避免重型机械过早通过新建渠道结构,防止产生微裂缝和结构损伤。
2.3防渗机理与输水效率提升
渠道防渗的主要原理是利用低渗透系数材料阻止水流向渠床及渠坡的渗漏路径,降低输水过程中的渗漏损失。混凝土及复合防渗结构的渗透系数一般可控制在k≤1×10-6cm/s。传统土渠的渗透系数通常在10-3—10-4cm/s,两者区别明显,防渗处理使得渠道每米渗漏量可减少70%—85%,输水效率由原有的0.65—0.70提高至0.90以上。宿松县部分中小型灌区中防渗渠道设计流速控制在0.6—1.2m/s,这可以避免冲刷并降低淤积。防渗技术的使用显著缩短了输水时间,减少了灌溉用水分配误差,给后续喷灌、滴灌等高效节水灌溉方式供应稳定水流保障[1]。从农机工程运行角度看,稳定的输水流量为喷灌机组、卷盘式喷灌机、水肥一体化设备等机械化灌溉装备提供了可靠的水源保障,有利于实现灌溉作业的连续化和自动化运行,减少因水量波动造成的设备停机与系统失稳问题。
2.4管道输水技术
管道输水技术是宿松县农田水利项目达成高效节水的关键方法之一。密闭式输水方式可减少水分蒸发及渗漏损耗,项目中常常选择UPVC、PE或钢筋混凝土管作为输水管。其中PE管因为其耐腐蚀性及韧性较好,在田间输水系统采用较广,管径通常为DN100—DN400mm,设计工作压力0.3—0.6MPa,能满足小中型灌溉区输水需要,管道埋设深度一般是0.6—1.0m,这既能避免外部损害,也有助于系统稳定工作。在农业工程应用中,管道输水系统的布设还需充分考虑农机作业路径、转弯半径及通行宽度,避免因农机频繁碾压造成管道变形或接口松动。因此,在主要机耕道路交叉区域,常通过加厚回填层、设置混凝土保护板或钢筋混凝土套管等方式提高管道抗压能力。
对比明渠输水,管道输水系统的水利用率可提升到0.95以上,输水损耗率减少到3%以下,合理设置管网,并装备闸阀、排气阀等辅助装置,可很好达成水量调节,提升灌溉用水的稳固性与均衡性,这为宿松县农田节约用水灌溉给出可信赖的输水保证。
3.喷灌技术在宿松县农田中的应用
3.1固定式喷灌技术应用要点
固定式喷灌技术在宿松县地势比较平坦、田块集中地点表现良好,此系统由水源工程、加压泵站、主管道、支管及固定喷头构成。其中喷灌管道通常使用PE管材,主管管道直径为DN110—DN160mm,支管管道直径为DN40—DN75mm,系统设计工作压力保持在0.25—0.40MPa,单个喷头出水量一般是0.8—1.5m3/h,固定式喷灌运行期间喷水强度控制在6—10mm/h,可有效规避地面水流和土壤板结情况,合理分区供水与轮灌管理,可完成作物均匀浇灌,灌溉用水效率能提升至75%—85%,适合宿松县谷物及一些经济作物种植区[3]。
3.2半固定式与移动式喷灌技术
近年来,宿松县部分规模化经营农田逐步引入卷盘式喷灌机、移动式喷灌车等机械化灌溉装备。该类设备依托拖拉机牵引或自走系统完成喷灌作业,单机作业面积可达3—6hm2/d。半固定式与移动式喷灌技术具有投入较低、适应能力强等特征,适合宿松县田地分散或种植格局变动较大的区域。半固定式喷灌通常将主管道固定安装,支管和喷头采用可移动布置形式,其管道直径多为DN50—DN65mm,系统工作压力保持在0.20—0.35MPa,移动式喷灌装置多采用轻质铝合金或PE管材。

4.滴灌技术与微喷灌技术应用
在宿松县农田节水灌溉工程中,滴灌管(带)的合理选型是确保系统正常运行和节水效果的要点。工程应用中常用内镶式滴灌带、贴片式滴灌带及滴灌管等类型,内镶式滴灌管抗堵塞能力好,适合多年生作物浇灌,滴灌带管径多为φ12—φ16mm,管道壁厚保持在0.3—0.6mm,设定工作压力为0.05—0.15MPa,水质情况普通的灌溉区域。
滴头流量与间距参数直接作用于滴灌系统的浇灌均匀度及植物根部湿润度,宿松县农田滴灌工程中,常用滴头设定流量为1.0、1.5或2.0L/h,其数值依据土壤特性与植物需水特点来定。
5.田间工程配套节水技术
5.1田块平整与土地整治技术
田块平整是提高灌溉均匀度、节水成效的重要基础项目,在宿松县农田水利工程中,田块整治主要采用机械平整法,将地面高低保持在±3—5cm范围内,显著降低浇灌时因地面高低不平造成的水量分布不均匀问题,平整后的田块坡度通常保持在1/300—1/500,有助于水流均匀散开、及时排水。在高标准农田建设中,田块尺度需与大型农机作业能力相匹配,一般要求田块长度不少于80—120m,宽度不少于30—50m,以满足联合收割机和大型拖拉机连续作业需求。灌溉管网与阀门布设应避开主作业通道,减少农机碾压风险[4]。
5.2田间渠系与量水设施配置
合理安排田间渠系与测水装置是达到精确浇灌的关键技术手段,宿松县农田浇灌最终渠道系统多数使用“支渠—斗渠—农渠”三层结构,渠道横截面样式主要为梯形,渠道底部宽度一般为0.3—0.6m。
6.结束语
通过实施渠道防渗与管道输水工程,配套喷灌、滴灌及微喷灌技术,并完善田间末级工程设施,实现了输水过程与田间用水环节的协同节水。实践表明,系统化、参数化的节水技术配置能够显著提升灌溉水利用效率和工程运行稳定性。
参考文献:
[1]王爱苹.农田高效节水灌溉技术及推广[J].农村实用技术,2024,(4):85-86.
[2]魏关龙.农田水利工程高效节水灌溉技术[J].农业工程技术,2024,44(32):62-63.
[3]刘江燕.高标准农田项目的高效节水灌溉技术研究[J].农业技术与装备,2024.(8):79-80.
[4]万健.高效节水灌溉技术在现代农田水利中的应用与发展分析[J].农业科技创新,2025,(33):63-65.