郝 林
(天津市北辰區(qū)農(nóng)村水利技術(shù)推廣站 天津市 300400)
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),又是一個(gè)水資源不足、時(shí)空分布極不均衡,旱澇災(zāi)害頻繁的國(guó)家。根據(jù)我國(guó)水利部近10年來(lái)水資源公報(bào)統(tǒng)計(jì),我國(guó)年均水資源總量為27 783 億m3,居世界第六位;但人均水量?jī)H為世界人均水量的1/4,單位耕地平均水量約為世界平均水量的3/4,均低于世界平均水平。所以,在農(nóng)田水利實(shí)踐中,我們要積極地利用各種節(jié)水灌溉技術(shù),最大程度節(jié)約水資源,合理灌溉,爭(zhēng)取獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境、社會(huì)效益。下面結(jié)合實(shí)例,主要研究農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)的改造與實(shí)踐問(wèn)題。
現(xiàn)以某市為例,分析農(nóng)田水利節(jié)水灌溉技術(shù)改造與實(shí)踐問(wèn)題。該市位于我國(guó)西北部干旱地區(qū),屬于大型高揚(yáng)程灌區(qū)。建成以來(lái),為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。但隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,對(duì)水資源的需求量越來(lái)越大,原有的灌溉系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際需要。所以,我們需要積極地改進(jìn)當(dāng)?shù)毓喔燃夹g(shù),有效提高該地區(qū)灌溉水的利用率。
該灌區(qū)采用的是傳統(tǒng)的灌溉技術(shù),渠道大多為土質(zhì)渠道,灌溉水通過(guò)灌溉系統(tǒng)的輸送和分配,最終到達(dá)田間,為各種作物提供生長(zhǎng)所需的水分。在整個(gè)灌溉的過(guò)程中,大體分為三個(gè)階段:
(1)第一個(gè)階段:輸水和配水。這一階段,通過(guò)各級(jí)渠道,實(shí)現(xiàn)輸水和配水。通常情況下,整個(gè)過(guò)程中大概會(huì)有一半的水量會(huì)因?yàn)榍赖臐B漏而損失掉。
(2)第二個(gè)階段:田間灌水。這一階段,灌溉水進(jìn)入田間之后,一部分損失是由于深層滲漏導(dǎo)致的,另一部分損失則是因?yàn)橥寥赖恼舭l(fā),或者是因?yàn)樘镩g的廢泄。
第一、二階段會(huì)對(duì)灌溉水的有效利用率產(chǎn)生十分直接的影響。
(3)第三個(gè)階段:作物消耗水。作物從土壤層中吸收生長(zhǎng)所需要的水分,并最終形成作物產(chǎn)量和干物質(zhì)的過(guò)程也會(huì)消耗大量的水。這一階段,水量損失會(huì)對(duì)水的生產(chǎn)率造成影響。
由上文可知,該灌區(qū)的渠道大多為土質(zhì),所以,在輸水的過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)十分嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象,造成較嚴(yán)重的水分損失。而且,據(jù)了解,該灌區(qū)主要采用的是地面灌溉的方法,只有少量糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物采用的是溝灌和畦灌方式。但是,地面灌溉方式占用的面積較大,且容易造成較嚴(yán)重的水資源損失。所以,通過(guò)分析我們認(rèn)為,對(duì)該灌區(qū)灌溉技術(shù)改進(jìn)的主要措施是對(duì)地面灌溉方法進(jìn)行改進(jìn)。另外,該灌區(qū)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)在處理泥沙量較大的水源時(shí),采用的是先經(jīng)過(guò)水池的沉淀,然后進(jìn)行過(guò)濾后再進(jìn)行利用的方式。這種方式需要花費(fèi)較多的時(shí)間,且過(guò)濾時(shí)不僅要過(guò)濾泥沙,還需要去除各種有機(jī)雜質(zhì)。因?yàn)閷?shí)際操作不容易控制,所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)濾的效果不佳,導(dǎo)致各種故障的出現(xiàn),影響最終的灌溉效果。
(1)微灌技術(shù)。根據(jù)該灌區(qū)的實(shí)際情況,我們決定采用微灌技術(shù)。微灌技術(shù)是一種利用毛細(xì)管作用,局部灌溉作物根系的灌溉方式。根據(jù)流出方式的不同,微灌技術(shù)可分為滴灌法、微噴灌法和涌泉灌法等多種類(lèi)型。微灌技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn),可以保證灌溉水損失小于10%,主要應(yīng)用于果樹(shù)、蔬菜、花卉、棉花等寬行距的經(jīng)濟(jì)作物。微灌具有顯著的增產(chǎn)、省水效益,一般比地面灌溉省水1/3~1/2,比噴灌省水15%~25%。微灌有很強(qiáng)的適應(yīng)性,不論何種作物和土壤都可微灌。特別是地形條件比較復(fù)雜的地區(qū)都可以采用。根據(jù)我國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),微灌主要是適用于果園、蔬菜、花卉、大棚作物等經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物;適用于干旱缺水但有一定水源條件的地區(qū); 沒(méi)有地面灌溉條件或很難實(shí)現(xiàn)地面灌溉的地區(qū)。結(jié)合該灌區(qū)的實(shí)際環(huán)境條件,微灌技術(shù)十分適合應(yīng)用于該灌區(qū)。
(2)滲灌技術(shù)。滲灌技術(shù)是利用埋于地表下開(kāi)有小孔的多孔管或微孔管道,使灌溉均勻而緩慢地滲入作物根區(qū)地下土壤,借助毛管力作用濕潤(rùn)土壤的一種方法。滲灌技術(shù)的灌水質(zhì)量較好,水分的蒸發(fā)較小,且占用的耕地面積較少,便于機(jī)械操作,節(jié)水、節(jié)能、便于中耕;并且不會(huì)破壞土壤的結(jié)構(gòu);利于防止雜草和各種病蟲(chóng)害的發(fā)生。滲灌管埋設(shè)示意圖如圖1。
圖1 灌管埋設(shè)示意圖
滲灌技術(shù)優(yōu)點(diǎn):①可以使土壤保持良好的疏松狀態(tài)和結(jié)構(gòu),不會(huì)導(dǎo)致土壤表面出現(xiàn)板結(jié),從而為各種作物的生長(zhǎng)提供良好的土壤、水分狀況;②可以保證地表土壤的濕度較低,減少地面蒸發(fā);③滲灌技術(shù)的管道是埋于地下的,不會(huì)占用地表面積,便于日常交通和作業(yè)。另外,還可以同時(shí)進(jìn)行灌水和其他農(nóng)事活動(dòng);④可有效減少灌水量,且工作效率較高;⑤能有效減少雜草的生長(zhǎng),并減少病蟲(chóng)害的出現(xiàn);⑥滲灌系統(tǒng)的流量較小,所需要的壓力也較低,所以可以減少動(dòng)力消耗,有效節(jié)約能源。
(3)噴灌技術(shù)。噴灌技術(shù)是利用各種專用的設(shè)備,通過(guò)一定的壓力,將水輸送、分配到田間,再利用噴頭噴射到空中,形成細(xì)小的雨滴,象天然降雨一樣降落到地面,最終均勻地撒在灌溉面積上,借毛細(xì)管力和重力作用滲入土壤灌溉作物,以滿足作物生長(zhǎng)的需要。壓力水的形成,可以用水泵從水源取水加壓或利用地形落差,形成自壓水頭。噴灌系統(tǒng)一般由水源、動(dòng)力、水泵、管道、噴頭及田間工程系統(tǒng)等部分組成。
改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)示意圖如圖2 所示,總體來(lái)看,該灌溉系統(tǒng)由三部分組成:
(1)取水裝置。包括水泵和逆止閥。
(2)水處理裝置。包括初級(jí)處理裝置和次級(jí)過(guò)濾裝置。其中,初級(jí)處理裝置用于分離沙石,采用的是離心式的砂石分離器,其進(jìn)水口通過(guò)逆止閥與水泵相連;次級(jí)過(guò)濾裝置則用來(lái)去除各種有機(jī)雜質(zhì),采用的是砂石過(guò)濾器,出水口通過(guò)主水管與微灌裝置相連。另外,砂石分離器的出水口和砂石過(guò)濾器的進(jìn)水口通過(guò)設(shè)置的灌溉總閥相連。
(3)微灌裝置。改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)還包括設(shè)置在調(diào)壓開(kāi)關(guān)進(jìn)水側(cè)的進(jìn)水管和設(shè)置在調(diào)壓開(kāi)關(guān)出水側(cè)的出肥管,以及設(shè)置在主水管上的調(diào)壓開(kāi)關(guān)。其中,進(jìn)水管與儲(chǔ)肥罐的底部相連,出肥管與儲(chǔ)肥罐的一側(cè)相連。砂石過(guò)濾器由兩個(gè)或者兩個(gè)以上并聯(lián)的過(guò)濾罐組成;過(guò)濾罐的上部進(jìn)水,下部出水,內(nèi)部設(shè)置有砂床濾芯。微灌裝置包括滲灌和滴灌以及噴灌裝置,其中,滴灌裝置中包括了滴水管,滴水管連接在支水管上; 噴灌裝置包括連接在支水管上的毛水管。滲水管和滴水管以及毛水管分別單獨(dú)連接在支水管上。圖2 所示的連接中,一共有3 個(gè)支水管,每個(gè)支水管均與滲水管和滴水管以及毛水管單獨(dú)相連,實(shí)現(xiàn)最終的灌溉。
圖2 改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)示意圖
改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)在實(shí)際使用過(guò)程中,要先將水泵的吸水口放入到水源中,啟動(dòng)水泵,將水源中的水通過(guò)逆止閥送入到離心式的砂石分離器中。然后對(duì)泥土和砂石等進(jìn)行分離之后,通過(guò)灌溉總閥進(jìn)入到砂石過(guò)濾器中,去除各種有機(jī)雜質(zhì)和剩余的泥沙之后,從主水管進(jìn)入灌溉裝置之中。對(duì)不同支水管水流的控制是通過(guò)控制電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的,通過(guò)主水管上的流量計(jì)可以檢測(cè)、控制總流量。支水管末端的水壓表可以檢測(cè)末端的實(shí)際水壓,從而保證整個(gè)灌溉裝置中各管道具有足夠的水量;同時(shí),系統(tǒng)中的施肥裝置還可以在灌溉水中添加農(nóng)藥和化肥,并通過(guò)調(diào)壓開(kāi)關(guān)的調(diào)控,從出肥管進(jìn)行加肥。
改進(jìn)后的節(jié)水灌溉系統(tǒng),首先利用初級(jí)處理裝置,對(duì)砂石進(jìn)行初級(jí)分離,然后利用次級(jí)過(guò)濾裝置,對(duì)泥沙進(jìn)行進(jìn)一步的過(guò)濾,去除其中的各種有機(jī)雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾處理,保證了最終的微灌裝置灌溉較均勻,且使用壽命較長(zhǎng),非常適合該灌區(qū)水中泥沙量較大,有機(jī)雜質(zhì)較多的特點(diǎn)。同時(shí),系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)有施肥裝置,可以在灌溉的同時(shí)施用各種作物所需的化肥農(nóng)藥。各種微灌裝置的應(yīng)用,也可以很好地適應(yīng)該灌區(qū)的實(shí)際環(huán)境特點(diǎn)和不同的需要,保證為各類(lèi)作物的生長(zhǎng)提供水分。總體來(lái)講,改進(jìn)后的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理,操作簡(jiǎn)單,使用壽命長(zhǎng),且成本較低,十分符合該灌區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)和灌溉需求。
總而言之,在我國(guó)水資源極度匱乏的今天,處理好龐大的農(nóng)業(yè)用水問(wèn)題是極其迫切的。所以,在農(nóng)田水利灌溉中,我們要積極地利用各種節(jié)水灌溉技術(shù),并注意按照實(shí)際情況予以合理的改進(jìn)。我們通過(guò)對(duì)該灌區(qū)的灌溉系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),有效改變了該灌區(qū)采用地面灌溉方式為主造成大量水分損失的現(xiàn)象,有效提高了該地區(qū)的灌溉效果。
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