农田灌溉自动化范文

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中图分类号：TN830文献标识码： A

精细农业是20世纪80年代初国际农业领域提出的一门新兴的跨学科综合技术。它是通过高效利用农业资源，从而获得经济、环境等方面最高回报的一种管理策略和技术体系。其本质是基于农田小区内作物生长环境和产量差异性的科学变量管理方式来实现，因此，快速有效地采集和描述影响作物生长因子与作物生长环境的空间变量信息，是开展精细农业实践的重要基础。目前，农情信息快速采集技术的研究落后于支持精细农业的其他技术(如产量传感器技术等)的发展，已成为当前研究的重要课题。

1. 1 总体设计思路

高效节水灌溉项目涉及水利应用领域和不同管理层级，需要解决的问题纷繁复杂，为了准确对高效节水工程进行设计，保证信息化建设的顺利进行，信息化系统主要设计思想是：运用先进的现代科技技术来管理整个系统，设计时基于高效节水灌溉项目对系统信息进行分类，确定出结构上合理，技术上易于实现和满足实际应用，性能上优良的信息化管理系统。达到泵站节水灌溉、视频监视等目标，实现无人值班和少人值守。以可持续发展的思路，用现性思维和理念转变传统的治水思路，向管理要效益，充分利用现代信息技术，创造出和谐的数字化枢纽工程。

1.2系统体系框架

整个系统构建成区镇级控制中心――项目区自动化控制系统二级结构，控制中心和项目区之间通过自建或租用公网VPN光纤方式，为了真正达到统一规划，二级系统内部的软件层次是类似的，遵循统一技术标准。

（1）系统层次结构

本系统的总体结构是基于分层思想进行设计的。分层的基本原则是系统各层相对独立，系统的任何一层都只依赖于低于自己的层，而完全独立于高于自己的层。

本系统可以划分为四个层次，分别是自下而上的基础设备和辅助设施层、网络通信及计算机设备层、系统支撑平台层、应用软件层，以及贯穿整个系统的各个层面的系统安全体系。

（2）镇级控制中心

各乡镇设置分中心，负责实现项目区内各监测站和分中心数据交换，同时负责控制分中心与总控制中心数据通讯交换。

（3）项目区控制系统

在各项目区设置监测站控制系统，负责实现各监测站自身的业务管理，包括各类生产监测、视频监控数据的采集，以及上级调度指令的接收执行。

1.3 灌溉自动化系统与管道智能化灌溉系统

1.3.1 镇级控制中心功能

镇级控制中心是该系统的主控制操作中心，它是由操作人员根据系统反馈来的信息（如数据信息、图像信息等），给项目区下达指令，不需人员进行现场操作，一切操作实现了无人化管理，真正实现了远距离自动化控制。

1、数据采集和处理

（1）数据采集

系统通过通信模块获取来自各个项目区的数据并将之存入镇级控制中心数据库。如：水泵开启状态；水位；气象参数等；水位仪、电机设备运行状态等。

（2）数据处理与计算

时流量与累积流量：根据水位、站机组装置效率与水泵性能曲线计算。对测量监测的数据进行准确性和误差校验，最后经格式化处理后形成实时数据并存入实时数据库，以便生成各种数据库，供查询、打印、显示等。

2、运行监视和事故报警

（1）监视

使运行人员通过屏幕对各主设备的运行状态进行实时监视。所有要进行监视的内容包括当前各设备的运行及停运情况，并对各运行参数进行实时显示。

（2）参数越限报警

计算机自动控制系统对某些参数以及计算数据进行监控，对这些参数量值可预先设定其限制范围，当参数越限及复限时要作相应的处理。

（3）故障状态显示记录

计算机自动控制系统定时监测各种故障状态信号，一旦发生状态将在屏幕上即时显示出来，同时记录故障及其发生时间，并画面弹出报警。系统对故障状态信号的查询周期不超过两秒。

3、控制和调节

管理中心值班人员通过主控站计算机人机接口对设备进行监控，主要有：自动完成开、停机和泵机组启闭；电气设备开关合/分操作；各种辅助设备的操作；各种整定值和限值的设定；各种信号处理等。

4、其它功能：数据通信、统计与制表、画面显示、语音提示功能、运行操作指导和事故处理指导、系统自检和自动重启动

1.3.2 项目区监控系统

项目区监控单元完成各传感器数据采集处理、控制与调节、保护和报警、数据通信等，对泵机组站的主辅设备的运行状态、运行参数以及传感器、仪器仪表的测量值进行实时采集、处理，存入实时数据库，作为系统监视、告警、控制、制表、模拟图形显示的依据，并通过公网VPN或自建光纤网与区管理中心进行通讯，结构如下图所示。

1、数据采集与处理

监控中心监控主机接收项目区泵站电气信息化自控装置上传的各类实时数据，包括模拟量、开关量、综合量和SOE事件顺序记录、越复限事件记录等。按收到的数据进行数据库刷新、报警登录；接收上级调度系统下发的命令以及接收其它系统发来的数据。

2、对采集的数据进行如下处理：

对模拟量数据（流量数据等）进行数据滤波、合理性检查、工程单位变换、数据变化及越限检测等，并根据规定产生报警和报告；状态数据处理包括光电隔离、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性和合理性判断，并根据规定产生报警和报告；

事件顺序记录处理记录各个重要事件的动作顺序、事件发生时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）、事件名称、事件性质，并根据规定产生报警和报告。

1.4灌区信息采集

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乡(镇)监控站主要功能乡(镇)“监控站”系统,具体负责本乡(镇)各灌溉区域系统的监控及灌溉用水的实际管理、控制、收费等工作。系统主要由控制系统、日常管理系统、安全管理报警系统组成。灌溉管理控制系统:各灌溉区域用水控制及调度,对各区域进行实时监测。具有水位、流量、水压监测,闸阀监视与启闭控制等功能。各监控项目在控制站均能实现运行性态提示。日常管理系统:具有各灌溉区域用水计划分配子系统,实际用水记录子系统,实际用水缴费子系统。各管理子系统具有记录、报表、打印、拷贝等功能。安全管理报警系统:具有各灌溉区域的管道、闸阀、监测仪器等设备运行异常报警功能,一旦报警,各主要设备要具有自动停机功能,并具有异常报警自动记录功能。农田灌溉监控调度工作图,县“水务信息(调度)中心”主要功能县“水务信息(调度)中心”,负责对各灌区监控站的运行管理进行监督;对各灌区监控站的数据进行统计分析、形成报表,为相关决策提供数据支持。系统主要由中心控制系统、日常管理系统、权限治理系统组成。中心控制系统:对各乡(镇)监控站用水控制及调度,对各乡(镇)监控站进行实时监控。具备对各站设备运行情况进行监控的功能。各监控项目,在中心站均能实现运行性态提示。日常管理系统:记录存储各“监控站”汇总至系统的所有重要数据(包括:运行数据、告警信息、安全及操纵员权限信息、操纵维护记录等),随时了解各灌区水资源配置情况,可以查询任意时刻及任意历史时段灌区的用水信息,并进行统计分析生成报表,提供管理部门和各个站点需要的报表,为管理部门的调度和决策提供可靠依据。权限治理系统:在权限治理中,可以对系统操纵用户进行权限治理。具有防止非本系统用户进侵本系统,不同级别的用户具有不同权限的操做权限。

各种控制系统的设计思路

整个输配水管网系统实现管控一体化。灌区管道的控制管理主要在于各种技术参数的监控和主要设备的运行控制,通过在各节点和在主要设备处设置嵌入计算机主板或智能仪表及相应的监控通讯设备组成现地控制单元。现地单元层通过GPRS无线通信与各乡(镇)监控站相连,实时上传管道运行的各种技术参数并接收监控站下达的各类指令,对相关设备进行控制。(1)水位监测,通过在管道沿线布设的各类水池设置的液位变送器,由液位变送器实时将水池水位的信号发给传输设备,传送到乡(镇)监控站,由乡(镇)监控站根据设定的程序自动开启、调节进水阀,调节水池的水位,使水池水位保持在设定的水位高度。当发生爆管、大量漏水等事故,水池水位或压力突然下降时,设在监控站的设备自动报警,进行事故紧急处理,根据工程预案关闭进、出水阀。(2)水压监测,通过设在各节点处的水压监测仪可以及时发现管线内是否出现负压、超压等现象。出现负压时,管中水流会产生气体释放,引发气蚀、断流水锤或管道长期积气运行,不仅影响管道运行安全,而且还可能造成管道供水能力达不到设计要求。超压时如果没有及时发现处理,则会出现破坏管道引发爆管等事故。通讯设备可及时将水压数据上传到服务器进行处理。(3)流量监测,通过流量计可以准确了解灌区灌溉所用水量,及时、准确地统计分析水利用系数、单位用水量所产生的经济效益,并记录保存所有流量数据。为灌区根据当年水库所蓄水量确定适宜的农业种植结构及农业种植面积提供可靠依据。(4)闸阀监控:整个系统要以“无人值班,少人值守”为设计原则。各主干管道沿线按需要配置减压阀、截止阀、分水阀、放空阀、检修阀、排气阀等。各种阀门的开启关闭动作信号均设有反馈,并在各管理系统显示其设备运行状态。各乡(镇)监控站使用工业控制计算机,实现对各管道沿线闸阀运行状况的集中监视和发送遥控指令,进行控制。

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节水灌溉技术的推广应用，可以有效的缓解农业用水问题，节水灌溉技术主要是利用农田周边的水资源，结合现代的灌溉技术与节水技术，实现对农田的节水灌溉，这一办法的实施可以满足农业生产的用水需求，降低农田灌溉的成本，促进农业的发展，虽然我国的农田节水灌溉技术已经得到了极大的发展，但是在一些地区灌溉技术依然落后，水资源的利用率低，严重影响着现代化农业的发展。

一、现代农田水利建设中的农田节水灌溉技术

（一）节水管道输水技术

管道输水技术用管道取代明渠，将水输送至农田实现农田灌溉，其水资源的来源主要是附近的水井、水库与池塘以及湖泊等，这项技术可以有效的防止外力因素对农田灌溉工作造成的影响，但是在利用管道进行输水时需要保证水质，水中不能含有淤泥与杂草之类的，在进行输水前需要将水源进行沉淀。输水、配水网络系统是农田管道输水中的核心部分，该系统主要是由多个管道与分水设施以及管道保护装置组成，管道输水技术可以进行大面积的农田灌溉工作，农田灌溉属于地面灌水，利用管道输水技术可以降低农田灌溉的成本，同时还可以节约水资源。低压管输水技术是管道输水技术中的一种，是最常见的一种地面节水灌溉的技术，其主要是利用地下水资源实现对农田的灌溉，其利用管道技术进行灌溉用水的输送工作，将水输送到灌溉区域内，在应用该项技术时需要注意一定要采用超低压力，用压力管道系统进行用水输送，可以有效合理的利用该技术可以减少灌溉用水的渗漏与蒸发现象。

（二）节水喷灌技术

在节水灌溉技术中，喷灌技术的应用比较广泛，在使用喷灌技术进行农田灌溉时，需要使用加压水泵或者动力机以及电动机等设备，利用水泵加压或者自然落差产生的压力进行水输送，在农田中铺设管道进行水输送，可以减少水资源的浪费，同时利用喷头进行水喷洒，使水可以均匀的散落在农田中[1]。

（三）节水微灌技术

节水微灌技术经常被运用在农业生产的过程中，其主要分为滴灌与脉冲灌溉以及微喷雾灌溉等，微灌设备的性能不同所以微灌又分为常压微灌与重力微灌，此外根据微灌设备的使用类型划分为为地面微灌与地下微灌。节水微灌技术利用灌溉控制系统、输水道系统以及水过滤系统进行协调配合，实现对灌水量的合理控制，在最小的用水量范围内，尽最大的可能提高农作物的产量。

（四）步行式节水灌溉技术

步行式节水灌溉技术在应用的过程中，其设备的组装工作相对而言要简单些，其常见的组装设备是拖拉机，利用拖拉机进行农田灌溉，不仅使用方便快捷，同时还可以提高灌溉的工作效率，降低了农田灌溉的成本，同时该技术可以最大限度的节约用水量，这项技术不仅在农田灌溉方面使用，还可以应用在日常生活节水方面[2]。

二、节水灌溉技术的管理创新

（一）智能化监测技术

农业自动化生产是我国农业发展的趋势，在我国的农田水利的建设中，智能化的灌溉技术正在不断地进行推广使用，而智能化的农田灌溉已经成为了现代农田水利建设中灌溉技术的发展趋势，在农田水利建设中采用计算机技术，对农田作物的生长环境以及农作物的生长情况进行监测与综合分析，为农作物提供科学的合理的生长环境，包括农作物需要的水分环境与温度环境等，计算机技术的应用可以进一步提高农田水利的节水灌溉效率。

（二）网络化管理

网路化管理已经成为了农田水利节水灌溉技术管理的重要手段，网络化农田灌溉管理系统，主要是利用网络构建一体化的管理体系，在进行农田灌溉管理工作前，需要利用预先编制的管理控制程序，设定相关的可以反映农作物需要水分的参数，利用计算机监测技术进行数据的收集，根据收集的数据进行分析，对需要进行灌溉的农作物区域进行灌溉，利用自动启闭水泵或者按照轮灌的顺序进行农作物的灌溉，保证农作物对水分的需求，同时还可以降低农作物灌溉的成本[3]。

（三）科学合理的选择灌溉技术

由于农作物以及农田类型种类不同，所以需要根据具体的水土条件以及农作物的品种选择合适的节水灌溉技术，对于低产出的农作物，可以进行大面积的农田节水灌溉技术，对于需要保证充足的水分的高产出农作物需要采用最优的灌溉技术，例如喷灌技术与滴灌技术。在进行节水灌溉技术的选择方面，需要不断地进行种植方案的调整，灵活利用灌溉技术，保证最大限度上节约水资源，调整种植方案主要是对耕作的农田面积进行合理的压缩耕种，合理的减少高水产农作物的种植面积，提高林草的种植面积，将提高农田经济效益与社会效益作为终极目标，不断地向可持续农业发展方向迈进。综上，不断进行农田节水灌溉技术的改进与管理，可以促进实现现代化农业的发展，节约水资源的利用，实现农业生产效益的最大化，文中对农田水利建设中的节水灌溉技术做了简单的论述，同时还对节水灌溉管理的工作创新做了简单的论述，意在提高我国节水灌溉技术的利用效率。

作者:张志杰 单位:甘肃省通渭县水务局

参考文献：

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2．农田水利建设存在的主要问题

一是已有农田灌排设施老化失修和损毁问题严重。二是农业水利用效率比较低．节水改造任务艰巨。三是投入不足制约了农田水利基本建设。四是部分农田水利设施管理责任难落实。

3．明确加快农田水利建设重点

3．1加强农田灌溉工程建设

以扩大和改善农田灌溉条件．推进高效节水灌溉为重点．把全市农田全部建成旱涝保收田．打造高标准粮食生产核心区全面推进高标准综合节水灌溉．到2015年节水灌溉面积占有效灌溉面积的7O％：到2020年达到有效灌溉面积的85％。

3．2推进除涝减灾工程建设

以改善农田除涝、农村排水设施为重点．完善农村排水体系。加快各级农田排涝沟渠的清淤、整修，更新改造桥、闸、涵等交叉建筑物，使农田除涝系统完善配套。

3．3推进抗旱减灾能力建设

建设以机井、水窖、坑塘、沟渠、平原水库等为主的抗旱水源工程．增加抗旱水源：将城市中关闭的自备井统一登记管理．做为抗旱后备水源：建立优先使用地表水、保护涵养地下水的制度．储备极端干旱年抗旱水源在市防汛抗旱储备站和14个主要县(市)区分别建立抗旱物资储备库．储备常用抗旱应急物资。

3．4推进农田灌溉监测系统建设

一是加强井灌区开展农业灌溉监测系统建设二是加强地上水灌区完善调水自动测控系统建设三是继续完善滦下灌区自动化监控系统．启动陡河灌区自动化建设．实现自动传输数据、遥控启闭闸门、室内视频监控、智能磁卡收费。四是建设引滦调水监控系统，实现潘家口、大黑汀、桃林口、邱庄、陡河五大水库水情信息共享。

3．5推进农田水利工程管理体制改革

适应农村土地规模经营的新趋势．深化小型水利工程产权制度改革．明确所有权和使用权．落实管护主体和责任．对公益性小型水利工程管护经费给予补助对受益农户较多的水利工程或不具备经营条件的公益性设施．建立非营利机构提供相应的社会化服务。

4．几点建议

4．1发挥政府的主导作用．构建各部门密切配合的工作机制

各级政府要把农田水利基本建设作为确保农业稳定发展和粮食安全的一项基础性工作来抓．精心组织。周密部署．切实发挥政府的主导作用。实行行政领导负责制和目标管理责任制．明确部门职责．强化有关部门的分工协作、齐抓共管。发展改革部门结合有关部门做好农建项目的申报、立项工作。财政部门努力增加农田水利基本建设资金投入，及时下达、拨付资金，加强资金的使用、管理、监督，确保专款专用。农业部门组织好备耕各项准备工作．指导农村搞好种植结构调整．强化农艺技术推广服务。电力部门加强农村电网改造．搞好农田电力配套。新闻单位加强对农田水利建设工作的宣传．营造大搞农田水利建设的良好氛围。

4．2建立农田水利投资稳定增长机制加大公共财政对农田水利的投入落实节水、抗旱设备的财政补贴政策。

金融机构要按政策积极开展水利建设中长期政策性贷款和农村小型水利工程小额贷款业务．进一步增加农田水利建设的信贷资金规模。要广泛吸引社会资金投资水利。各级政府制定政策。鼓励吸引社会资金参与水利建设。严格执行水利工程耕地占用税政策。

4．3健全完善基层水利管理体系全面落实省基层农业技术推广服务体系改革方案。

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我国地大物博、水资源丰富，但淡水资源分布不均，东南地区多、西北地区少，造成我国是淡水资源匮乏的国家之一。为了提高水资源利用率，我国近几十年大力发展农业水利灌溉事业，很大程度上解决了淡水资源分布不均的问题，摆脱了传统农业“靠天吃饭”的情况。多年发展中，农业水利灌溉模式也在朝向多元化方向发展，在众多灌溉模式选择中，如何更好地应用节水技术措施是需要重点考虑的问题。

1节水技术

应用节水技术的核心是为了发展节水农业，提升农业水资源利用率。现行主要的节水技术有工程节水措施、农业节水措施、覆盖保墒措施、节水管理措施等。据有关调查显示，我国农业水资源利用率不足30%，大部分水都被渗透到地层或被蒸发[1]。而节水技术的应用有助于提高农业用水效率，减少渗透、蒸发损耗量，实现高效、节能灌溉的目标。

2农业水利灌溉模式

2.1渠道防渗模式

我国农田灌溉的主要输水方式为渠道运输。过去主要采用土渠，输水渗漏损失量达50%。渠道防渗一直都是发展节水灌溉的主要措施，按照防渗材料可以划分为土料压实、三合土护面、衬砌、混凝土、塑料薄膜、沥青护面等。渠道防渗技术能够降低渠道输水过程中水资源渗漏量，提升水资源的利用率，保证渠道输水安全。渠道防渗技术是将农田灌溉渠、非灌溉渠分开设置，确保灌溉渠水资源充足。由于农田灌溉渠道结构复杂，长期受到自然环境影响可能会出现渗漏情况，可在地下增设蓄水池收集水资源，还可以收集降水，实现水资源存储、二次利用。

2.2喷灌模式

喷洒灌溉（喷灌）模式主要是借助水泵、动力机、管道等设备，通过设备驱动或借助水的自然落差将水输送到灌溉区域，使用喷头将水喷洒到空气中形成小水滴，扩大水的覆盖面积。喷灌模式中主要采用了灌溉水源工程、水泵、动力机、管道、喷头、控制器等[2]，可以将其细分为固定式、半固定式、移动式3种模式。固定喷灌系统大部分或全部系统固定不动，有些喷头采用不固定式；半固定喷灌系统可以移动的部分为管喷设施或喷头支管，其余设施不可移动，水栓与管道连接；移动喷灌系统中水泵、动力机、喷头、管道均可移动，只有灌溉水源工程不可移动。

2.3低压管道输水灌溉模式

该模式也被称之为管灌模式，主要是将输水土渠道更换为低压输水管道，通过压力作用将水资源传输到田间，减少水资源在输送过程中蒸发、渗漏损失。管灌模式主要由灌溉水源工程、动力机、水泵、保护装置、管道、配水装置、排水阀、逆止阀、量水设备等构成，同样可分为移动式、半固定式、固定式3种模式。移动模式除了灌溉水源工程外，其余设备均可移动，十分适合在小水源、小管径、小机组的软管使用。半固定式中机泵、支管、给水装置均不可移动，地面灌溉管可以移动，地下埋设的管道将水资源输送到农业灌溉区，借助水栓将水传输到地面可移动管道中进行灌溉。固定式中机泵、管道、给水设备均是固定形式，管道系统传输的水资源直接灌溉农田。

3农田水利灌溉节水技术措施

3.1工程节水措施

工程节水措施主要是借助各类灌溉工程降低水资源浪费量，如配套灌溉工程、低压管道输水、渠道衬砌、建设机电井、地下蓄水池、改善地面灌溉设施、喷灌与滴灌等。这些工程措施均可起到提高水资源利用率、保障灌溉率的作用。

3.2农业节水措施

农业节水措施主要是通过农业技术降低水资源使用量和提高利用率。主要有土地平整、免耕少耕、深翻松翻、秸秆还田、均衡施肥等，配套采用薄膜覆盖技术、护地栽培技术，增加农业设施数量，利用抗旱保水剂。对现有种植结构、耕作方式进行改进，推动周围林业建设，加强水土保持力。该类措施有助于提高农作物种植产量、质量，减少水资源蒸发量[3]。

3.3覆盖保墒技术

覆盖保墒有助于减少水资源浪费，可在耕地表面覆盖一层塑料薄膜、秸秆等，以减少水分蒸发量，加强土壤的蓄水性能，提升地表温度，改善土壤物理性状。秸秆覆盖技术可以减少15%～20%水资源浪费量，提高10%～20%产量。覆盖塑料薄膜能够增加土壤水分存量，减少20%～30%水资源浪费，提高30%～40%产量。

3.4管理节水措施

土壤监测和灌溉预报，采用张力计、中子法、电阻法等先进手段，对土壤墒情实时监测，通过分析采集的数据信息，配合天气预报数据，预测适宜的灌水时间和灌水量，从而确定水资源灌溉量，控制土壤含水量，实现增产、节水的目标。节水高效灌溉中可将有限的水资源在作物生育期科学分配，让灌溉水更多地被作物根系吸收、存储、转化，提升光合产物向经济产量转化率。优化灌区配水，结合灌区输配水渠道的技术参数、农田情况、作物分布状况，根据水源可供水量、作物生育阶段需水量、水分生产函数，以配水中水资源损失量最小、增产值最大为目标，结合灌溉工程技术手段，制定灌区水资源最优调度方案，实现水资源的科学调配[4]。此外，还应借助灌溉自动化系统，借助电子技术获取渠道水位、河流水库、含沙量、流量、抽水灌区水泵运转等信息数据，自动化系统将这些数据信息处理后，按照所设定的最优方案自动调节闸门开度、调节水泵运行参数，使整个系统进行自动化监测，实现水资源最优化管理目标。

3.5调整农业种植结构

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资料表明，世界上粮食增产中25%归功于扩大耕地面积，75%归功于提高单产。虽然单产的提高是综合措施的结果，但灌溉却是其中重要措施之一。随着世界性水资源日益紧缺，水资源不足已成为制约我国国民经济发展的重要因素，要进一步发展灌溉面积就必须节约灌溉用水，大力发展农业节水技术。

1. 农业节水的主要措施

1.1发展渠道衬砌与管道输水技术。输水配水渠道的渗漏损失是农田灌溉水量损失的重要组成部分。一般未衬砌的渠道输水损失达40%～50%，开展渠道防渗是农田灌溉节水的重要环节。为了提高灌溉输水的利用率，世界许多国家都在致力于发展渠系衬砌、管道化工程。

1.2改进传统地面灌溉技术。传统灌溉方式由于灌水历时长、用水量大、灌水不均匀等影响作物产量。所以，长期以来各国都在积极致力于对传统地面灌溉技术的研究与改进，并创造了许多全新的方法。其中波涌灌（间歇灌）和激光控制平地畦田灌就是两种影响较大、效果较好的方法。

1.3推广喷灌、微灌技术。喷灌、微灌技术可在传统的沟、畦灌等地面灌溉基础上节水30%～50%，节省劳力20%～90%。在节约用水量的同时改变了传统的灌溉概念，能够把含有肥料的水一滴滴地输入作物根层的土壤中，使土壤中的水、肥、气、热保持协调关系，达到作物高产目的。

1.4充分利用咸水、废水灌溉农田。目前采用的方法能够在空间和时间上预报出灌溉后的土壤溶液成分和土壤基质，据此判定土壤状态，并在一定的气候条件下，参照土壤状况选择适宜种植的作物。耕作方式通常采用轮作制，即耐盐和不耐盐作物轮作，咸水、废水与淡水轮灌，以避免土壤过度积盐。

2. 有效利用水资源的新技术

2.1选育耐旱作物和节水品种。选育耐旱作物品种，是充分利用生物适应环境，以生物机能提高作物水分利用效率的重要途径。耐旱作物一般在生长关键期能避开干旱季节，抗逆性强，生长期能和当地的雨季相吻合，在雨季快速生长，以充分利用有限的降水。

2.2改进耕作方法与栽培技术。因地制宜，由多耕趋向于少耕、免耕；由浅耕趋向于深耕；由耕翻趋向于深松；由单一作物连作趋向于粮草轮作或适度休闲；重视水土保持，纳雨蓄墒，合理施肥，以肥调水。

2.3推广地面覆盖技术。地面覆盖具有抑制土壤蒸发、蓄存降水、保持土壤水分、提高土温的优点，分为有机物覆盖、地膜覆盖和化学覆盖。有机物覆盖就是利用农作物秸秆、糠皮等材料进行地面覆盖，有明显的保墒节水效能；地膜覆盖是一种用薄膜覆盖的农田技术，能够提高地温，抑制蒸发；此外，保水剂、抗蒸腾剂等化学覆盖技术也得到了广泛应用。

2.4采用调亏灌溉技术。调亏灌溉是根据灌溉对象的生长发育规律及生产的实际需要，有目的地不充分供给水分，使作物经受水分胁迫，限制其某方面或某时期的生长发育，达到既节水又增产的效果。

3. 节水灌溉技术在新疆的应用

3.1膜下滴灌技术的推广。膜下滴灌是将覆膜种植技术与滴灌技术两者互相结合的新型灌溉技术。通过生产实践，膜下滴灌技术比常规灌溉节水30%以上，土地利用率提高5%～7%，单产提高20%左右，大幅度降低了农民的劳动强度、提高了经济效益。由于这种先进生产方式的实施，带来了农业体制和组织形式的创新，出现了一大批家庭农场，不仅有效节约了农业用水，促进了地区生态环境的改善；还为低成本高产出的农牧产品提高了市场竞争力。大田膜下滴灌技术是近几年来推广应用节水灌溉项目中经济效益最高、生态效应最好的灌溉新技术，具有广阔的发展前景。

3.2滴灌自动化控制系统的应用。滴灌自动化技术把新疆节水灌溉推上了一个省水、省工、增产、增效的新局面，实现了高层次决策控制，是膜下滴灌技术可持续发展的必由之路，实现通过田间土壤温度传感器、风向、风速、光照、降雨量和蒸腾传感器进行自动化灌溉。随后，各地也建立了灌溉自动化控制系统示范区，自动监测预报农田各项技术参数，进行科学节水灌溉，“自动化滴灌技术”推广试验成功，达到了作物长势室内可视化，土壤墒情自动监测化，灌溉自动化。

4. 节水技术的发展方向

4.1灌溉工程节水技术发展方向。

（1）输水节水技术的发展方向是：为解决混凝土衬砌延伸性差、易开裂等缺点，试验用钢丝网等加筋混凝土替代常规混凝土衬砌。另外，随着化学工业的发展和机械化施工技术的日益进步，膜料衬砌在渠系衬砌中的比重逐年增大，将有可能成为未来渠系衬砌材料发展的主方向。

（2）喷、微灌技术的发展方向是：喷、微灌相互配合共同发展，发扬喷灌射程远、效率高等优点，克服喷灌能耗大、喷头易堵塞等缺点；开发和研制新型灌溉设备，提高灌溉均匀度，克服滴灌系统易堵塞的缺点，并向低压、节能型方向发展，减少传动装置能耗；灌溉设备标准化、系列化。

4.2科学管理与精准灌溉相结合。随着科学技术的迅速发展，通过地理信息技术实行灌溉管理自动化，成为农业节水管理技术的发展方向。地理信息技术可实现在农业生产全过程中对农作物、土地、植保从宏观到微观的实时监测，能够对作物生长发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境改善进行定期信息获取和动态分析，通过系统的诊断和决策，制定实施计划，使农业可持续发展。地理信息技术的快速发展为农业数字化建设和自动化、智能化管理提供坚实的技术基础，并逐渐成为以可持续发展为目标的精准农业技术体系的核心技术。

参考文献

[1]钱蕴壁. 节水农业新技术研究[M].郑州：黄河水利出版社，2002.

[2]俞双恩，朱兆通，戴振伟. 我国节水型灌溉农业综述[J].水利水电科技进展，1997（1）：27～30，68.

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Seventh Division of Xinjiang Production and Construction Corps regiment one hundred twenty-nine efficient water-saving technology and development

Zhang Ya-ling

（Seventh Division of Xinjiang Production and Construction Corps regiment one hundred twenty-nine Karamay City 834032）

【Abstract】Xinjiang Corps elaborated seventh division one two nine regiment efficient water-saving measures and the efficient use of water and technology， introduces the status of the application of water-saving technologies， analyzes the development direction of water-saving technology， noting that advances in technology and new irrigation scientific management and precision irrigation combination will promote the further development of efficient water-saving.

【Key words】Efficient water-saving technology；Application；Development

资料表明，世界上粮食增产中25%归功于扩大耕地面积，75%归功于提高单产。虽然单产的提高是综合措施的结果，但灌溉却是其中重要措施之一。随着世界性水资源日益紧缺，水资源不足已成为制约我国国民经济发展的重要因素，要进一步发展灌溉面积就必须节约灌溉用水，大力发展农业节水技术。

1. 农业节水的主要措施

1.1 发展渠道衬砌与管道输水技术。输水配水渠道的渗漏损失是农田灌溉水量损失的重要组成部分。一般未衬砌的渠道输水损失达40%～50%，开展渠道防渗是农田灌溉节水的重要环节。为了提高灌溉输水的利用率，世界许多国家都在致力于发展渠系衬砌、管道化工程。

1.2 改进传统地面灌溉技术。传统灌溉方式由于灌水历时长、用水量大、灌水不均匀等影响作物产量。所以，长期以来各国都在积极致力于对传统地面灌溉技术的研究与改进，并创造了许多全新的方法。其中波涌灌（间歇灌）和激光控制平地畦田灌就是两种影响较大、效果较好的方法。

1.3 推广喷灌、微灌技术。喷灌、微灌技术可在传统的沟、畦灌等地面灌溉基础上节水30%～50%，节省劳力20%～90%。在节约用水量的同时改变了传统的灌溉概念，能够把含有肥料的水一滴滴地输入作物根层的土壤中，使土壤中的水、肥、气、热保持协调关系，达到作物高产目的。

1.4 充分利用咸水、废水灌溉农田。目前采用的方法能够在空间和时间上预报出灌溉后的土壤溶液成分和土壤基质，据此判定土壤状态，并在一定的气候条件下，参照土壤状况选择适宜种植的作物。耕作方式通常采用轮作制，即耐盐和不耐盐作物轮作，咸水、废水与淡水轮灌，以避免土壤过度积盐。

2. 有效利用水资源的新技术

2.1 选育耐旱作物和节水品种。选育耐旱作物品种，是充分利用生物适应环境，以生物机能提高作物水分利用效率的重要途径。耐旱作物一般在生长关键期能避开干旱季节，抗逆性强，生长期能和当地的雨季相吻合，在雨季快速生长，以充分利用有限的降水。

2.2 改进耕作方法与栽培技术。因地制宜，由多耕趋向于少耕、免耕；由浅耕趋向于深耕；由耕翻趋向于深松；由单一作物连作趋向于粮草轮作或适度休闲；重视水土保持，纳雨蓄墒，合理施肥，以肥调水。

2.3 推广地面覆盖技术。地面覆盖具有抑制土壤蒸发、蓄存降水、保持土壤水分、提高土温的优点，分为有机物覆盖、地膜覆盖和化学覆盖。有机物覆盖就是利用农作物秸秆、糠皮等材料进行地面覆盖，有明显的保墒节水效能；地膜覆盖是一种用薄膜覆盖的农田技术，能够提高地温，抑制蒸发；此外，保水剂、抗蒸腾剂等化学覆盖技术也得到了广泛应用。

3. 节水灌溉技术在129团的应用

3.1 膜下滴灌技术的推广。膜下滴灌是将覆膜种植技术与滴灌技术两者互相结合的新型灌溉技术。通过生产实践，膜下滴灌技术比常规灌溉节水30%以上，土地利用率提高5%～7%，单产提高20%左右，大幅度降低了农民的劳动强度、提高了经济效益。由于这种先进生产方式的实施，带来了农业体制和组织形式的创新，出现了一大批家庭农场，不仅有效节约了农业用水，促进了地区生态环境的改善；还为低成本高产出的农牧产品提高了市场竞争力。大田膜下滴灌技术在129团地区累计推广面积达到20万亩以上，是近些年来推广应用节水灌溉项目中经济效益最高、生态效应最好的灌溉新技术，具有广阔的发展前景。

3.2 滴灌自动化控制系统的应用。滴灌自动化技术把新疆节水灌溉推上了一个省水、省工、增产、增效的新局面，实现了高层次决策控制，是膜下滴灌技术可持续发展的必由之路，实现通过田间土壤温度传感器、风向、风速、光照、降雨量和蒸腾传感器进行自动化灌溉。随后，各地也建立了灌溉自动化控制系统示范区，自动监测预报农田各项技术参数，进行科学节水灌溉，“自动化滴灌技术”推广试验成功，达到了作物长势室内可视化，土壤墒情自动监测化，灌溉自动化。

4. 节水技术的发展方向

4.1 灌溉工程节水技术发展方向。

（1）输水节水技术的发展方向是：为解决混凝土衬砌延伸性差、易开裂等缺点，试验用钢丝网等加筋混凝土替代常规混凝土衬砌。另外，随着化学工业的发展和机械化施工技术的日益进步，膜料衬砌在渠系衬砌中的比重逐年增大，将有可能成为未来渠系衬砌材料发展的主方向。

（2）喷、微灌技术的发展方向是：喷、微灌相互配合共同发展，发扬喷灌射程远、效率高等优点，克服喷灌能耗大、喷头易堵塞等缺点；开发和研制新型灌溉设备，提高灌溉均匀度，克服滴灌系统易堵塞的缺点，并向低压、节能型方向发展，减少传动装置能耗；灌溉设备标准化、系列化。

4.2 科学管理与精准灌溉相结合。随着科学技术的迅速发展，通过地理信息技术实行灌溉管理自动化，成为农业节水管理技术的发展方向。地理信息技术可实现在农业生产全过程中对农作物、土地、植保从宏观到微观的实时监测，能够对作物生长发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境改善进行定期信息获取和动态分析，通过系统的诊断和决策，制定实施计划，使农业可持续发展。地理信息技术的快速发展为农业数字化建设和自动化、智能化管理提供坚实的技术基础，并逐渐成为以可持续发展为目标的精准农业技术体系的核心技术。

参考文献

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[3] 洪启华. 兵团棉花生产急需解决的问题[J].新疆农垦科技，2000（2）：3～5.

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农作物的生长在很大程度上受到水资源的影响，因而灌溉技术是农作物生长中重要的一个环节，为了农作物能够得到收获，就必须进行灌溉。水资源不仅是农业发展所需要的，也是人日常生活所必需的，因而为了保证水资源的可持续利用，就需要对农田进行节水灌溉，只有这样才能减少农业用水量，有助于我国农业的发展。

1、农田节水灌溉技术的种类

1.1 微灌技术

微灌技术是一种节水灌溉技术，它是通过喷雾、滴灌等方法进行灌溉的一种技术，通过这种方法，可以大大减少水资源的浪费。微灌技术的操作方法可以大大降低农田灌溉的用水量，同时这种灌溉技术还有着它自身的特点，这种灌溉技术可以使灌溉更加均匀，用水量少但是灌溉效果明显。

1.2 喷灌技术

喷灌技术也是当下用的比较多的一种节水灌溉技术，它是通过加压将水喷洒到空中，形成细小的水滴后再降落到地面，这样就会保持农田地面的湿润。这种喷灌技术的适用范围非常广泛，大多数的农田都可以采取这种技术，另外采用这种技术需要一些专用的设备，在选择设备时也要认真对待，因为设备的好坏也直接影响的喷灌的效果。这种喷灌技术可以应用到大面积的农田灌溉中去，因而目前这种节水灌溉技术在我国已经被广泛应用。

1.3 地下灌溉技术

地下灌溉技术是在地下铺设管道，然后通过这些管道将水引入地下，使农田得到湿润的过程。目前地下灌溉技术可以分成两类，一类是地下水浸润灌溉技术，另一类是地下渗灌技术。这两种方法虽然有所不同，但是却都是直接将水引入农田下面，这样将会大大减少灌溉时水的浪费，同时这种灌溉技术也会大大提高水资源的利用率。

1.4 低压管道输水技术

低压管道输水技术与传统的灌溉技术相比具有较大的差别，首先这种灌溉技术采用的是管道输送，这样将会大大减少水在运输过程中的损耗，另外就是这种灌溉技术可以直接将水输送到所要浇灌的沟、渠当中，这样将会最大程度的使水灌溉到农作物上。低压管道输水技术仍然是在地面输送水，而且输水的过程中，可以控制水的流速，这样将可以大大提高水的利用率以及输送率。

2、农田节水灌溉技术的发展趋势

随着科学技术的不断发展，在农业灌溉中可以采取的措施也越来越多，农田节水灌溉技术必将成为其重中之重，因而节水灌溉技术得到大力发展，而这也会在一定程度上提高我国农业的发展水平。当下我国农田灌溉技术朝着更高水平的方向发展，首先是农田节水灌溉技术的管理水平得到大幅度的提高，随着新技术的不断应用，节水灌溉的效果越来越显著，能够大幅度减少农田灌溉的用水量。其次是节水灌溉技术的不断进步，节水灌溉的利用率得到大幅度的提高，节约用水一直是灌溉的理念，只用这样才能有利于水资源的可持续利用。最后是随着社会的进步，灌溉所需要的设备也日益完善，如地下灌溉和低压管道输水所需要的管道等设备已经得到大幅度的提升，这样将会使节水灌溉效果得到显著改善。另外，一些新兴的灌溉技术也开始得到发展，如当下比较出名的智能化节水灌溉装备技术等。在未来，自动化节水灌溉技术将会成为一个新的发展趋势，这样不仅会减少灌溉的用水量，还会节省人力资源，这种新技术将会使农业向一个新方向发展。

3、农田节水灌溉技术的应用措施

3.1 因地制宜，发展节水灌溉措施

我国幅员辽阔，因而各个地区农田的情况都不尽相同，这就需要依照不同的土地情况，制定合理的措施来节水灌溉。在不同类型的土地中，所需要的用水量也不想同，因而这就需要熟悉每个地区的土地类型来进行合理适度的灌溉，灌溉的用水量过多或过少都不利于农作物的生长。同时不同地区的经济水平也不同，在经济比较发达的地区，所采用的节水灌溉技术也比较先进，而经济比较贫困的地区所采用的灌溉技术就相对落后。只有按照每个地区的实际情况，因地制宜，做出合适的方案来进行节水灌溉，才能真正有利于这个地区农业的发展。

3.2 根据农作物结构调整农田节水灌溉方案

由于各个地区的实际情况不同，因而每个地区所种植的农作物的种类也都有着一定的区别，因为不同的农作物所需要的用水量不同，因此在进行灌溉时就需要根据种植农作物需要的用水量来进行灌溉。同时每个地区所拥有的水资源也都不相同，有的地区水资源比较丰富，而有的地区水资源就比较贫乏。因此，在种植农作物时可以根据各自地区所拥有的水资源来进行选择，如在缺乏水资源的地区可以种植一些需水量较少的农作物，这样有利于农作物的生长。

3.3 提高人们的节水灌溉意识

想要保持农业的可持续发展，就必须让人们认识到水资源的重要性以及目前水资源贫乏的现象，只有这样才会使他们真正意识到水资源的重要。在农业发展中，想要减少灌溉用水量，就必须采取节水灌溉的技术，而在这一过程中就需要提高人们的节水灌溉意识，唯有如此，才可以让人们在灌溉中减少用水量，以此来改善水资源贫乏的现象。另外，在日常生活中也要培养人们的节水意识，如可以循环使用水。

3.4 加强对节水灌溉技术的科学研究

随着科学技术水平的不断进步，在农田灌溉中可以采取的节水技术也越来越多，想要更高水平的减少农田灌溉用水量，就必须不断研究开发新的灌溉技术，只有通过新的技术，才能不断降低灌溉用水量。因此，国家必须加大对新灌溉技术的研究力度，并且吸取一些有利的意见，研发出减少用水量的灌溉技术，使我国农业得到持续发展。

4、结束语

总之，随着科学技术的不断发展，节水灌溉技术也得到发展，因而节水灌溉技术已经广泛应用到农田灌溉中。同时，农业在人们日常生活中占据着重要的位置，因此，人们不仅要提高节水灌溉的意识，并且还要深入研究节水灌溉新技术，只有这样，才会使节水灌溉技术得到广泛应用，也使我国农业发展水平得到提升。

参考文献

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中图分类号：S274 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0134-01

0引言

进入21世纪以来，我县科学技术水平得到了快速的发展，在这中发展形势下，我县的农田水利灌溉工程设计施工也得到了不同程度的发展。但是，在现代农田水利灌溉工程设计与节水管理中逐渐表现出一些不足之处。为了有效地解决存在的问题，需要农业相关部门和渠道设计人员加强对灌溉设计与节水管理工作的重视，大力宣传节约水资源，从而将农田水利灌溉设计与节水管理工作落实到位，并制定完善地节水管理制度，提高水资源在农田水利灌溉工程的利用率。

1 农田水利节水灌溉工程设计存在的问题

1.1 农田水利节水灌溉工程规划设计存在的问题

在农田水利节水灌溉规划设计中存在的问题主要有：1）水利渠道规划设计人员未对灌溉农田区域的土壤成分做充分的调查研究；2）水利渠道规划设计人员未对农田水利灌溉工程的水资源状况做全面的调查；（3） 水利渠道规划设计人员未对灌溉农田区域所种植的植物做充分全面的调查。这些不足之处会导致农田水利节水灌溉工作进度缓慢，不仅影响工程施工的进度，且还导致渠道在后期灌溉使用中浪费水资源，这也就意味着农田水利节水灌溉工程规划设计在水利灌溉工程中的实际应用价值会大打折扣。

1.2 农田水利节水灌溉工程设计的投入力度较低

对节水灌溉工程设计的投入力度不足，主要表现为以下几点：1） 领导部门未意识到灌溉节水设计的重要性，导致其设计方案的可行性不高，所设计的灌溉方案不仅不符合农田生产的实际需要，并且给后期维修加固增加了施工难度；2）在农田水利节水灌溉工程设计投入的资金不足，与实际所需要的资金存在较大的悬殊差距；3）农田高性能节水灌溉设备（如滴灌、喷灌）的投入量不足；4）对农田节水灌溉设备使用过程中的维护费用投入不足。

1.3 农田水利节水灌溉工程的设计较为盲目

由于我县在农田水利节水灌溉工程方面起步较迟，农田灌溉节水方面积累的经验较少，相关设计人员对农田水利灌溉的设计工作还处于探索阶段，具体体现在以下几方面：1）由于水利农田灌溉节水的设计人员多数是刚从各个大学毕业的学生，没有足够的实际设计经验，导致其设计的灌溉节水设计方案存在很多不足之处，在后期农田灌溉使用过程中出现各种问题；2）一些农田灌溉设计人员在进行节水灌溉工程设计过程中，忽视农田当地实际情况，仅重视如何实现灌溉的自动化、高科技化，从而导致灌溉工程并不符合农田区域，这就使得灌溉渠道不仅没有实现工程节水的目的，还浪费了工作人员的时间以及工程成本；3）相关农业部门未对农田水利节水灌溉工程进行全面的考虑，从而导致在农田水利节水灌溉工程中投入的人力、物力、资金都无法进行有效地利用；4）农田灌溉节水的设计方案未经过科学的审核，特别是在渠道跌水部位的精细设计，例如，渠道跌水部位落差比较大，在填方渠道上修筑跌水，导致供水要求无法满足要求。

2 现代农田水利灌溉设计与节水管理方面原则

由于农田灌溉节水管理设计的越完善，对农业生产发展需求的水资源利用量越少，从而可以很大程度上减少成本的投入，还可以促进农业的可持续发展。因此，在农田水利灌溉节水管理方面需要综合考虑农田处的水源储备状况、农业的发展状况及投入资金状况。根据现代农田灌溉节水管理标准，主要体现在以下几点：

（1）水资源利用最大化原则。在农田水利工程灌溉设计与节水管理过程中，要确保单位水量的灌溉农田面积达到最大化，从而有效地减少对水力资源的浪费，并大大提高了农田的灌溉效率。

（2）统筹考虑原则。在农田水利灌溉设计与节水管理过程中，需要保护当地的生态环境，避免对当地的整体生态环境和水资源造成破坏，需要根据当地的实际状况，如地质水文、水资源分布状况以及农田分布特点等合理设计灌溉与节水管理。同时，在农田灌溉时，需要最大程度上利用地表和地下水资源，最大化利用当地的水资源。

（3）减少占地面积原则。由于我县可利用的耕地面积逐渐少，因此在农田水利灌溉设计与节水管理时，为了最大化的保护农耕田地，在灌溉设计时要减少占用过多的耕地面积，特别是在渠道的中转地方。此外，还需要合理规划设计渠道，确保渠道设计方案在满足施工技术条件下，又要符合经济要求，并且还要满足当地对农田生产政策要求。

3 提升农田水利灌溉设计与节水管理的具体措施

3.1 提高农田水利节水灌溉工程的规划设计水平

在农田水利节水灌溉规划优化设计对节水管理工作中占据着非常重要的地位，因此，为了有效发挥农田水利灌溉与节水能力，需要提高水利灌溉设计与节水管理的水平。具体措施如下所示：1）在进行农田水利灌溉与节水管理设计时，需要相关设计人员认真勘察农田区域的地质水文基本情况；2）设计工作人员要列举出影响农田灌溉设计与节水管理的所有因素，并要找出合适的解决措施减少影响因素的干扰程度；3）确保农田水利灌溉设计与节水管理符合设计规范的基本要求，减少占地面积，提高水资源的利用率；4）要确保农田水利节水灌溉工程规划设计具有实用价值。

3.2 加大农田水利节水灌溉工程的投入力度

研究发现，加大对现代农田水利灌溉设计与节水管理工作的投入力度，其主要措施如下述几点：1）建立完善的资金投入机制；2）增加融资渠道，确保农田灌溉建设的资金保障；3）建立农田水利节水灌溉工程基金；4）增设农田灌溉优惠政策，从而吸引农民向农田水利节水灌溉工程中的资金投入；5）建立农田水利工程资金使用监管制度，加大对农田投资的监管力度，从而有效地保障投入资金全面用在农田水利节水灌溉工程上。

3.3 提高农田水利节水灌溉工程主体设计水平

为了确保农田水利灌溉设计与节水管理工作的高质量，需要提高节水灌溉设计水平，具体做法如下几点：1）提高水利灌溉设计人员的设计水平，以提高农田水利灌溉设计与节水管理的质量；2）在农田水利工程招标时，选用资质优良，实力雄厚的设计单位作为农田水利节水灌溉的中标人；3）提高施工现场监理人员的监管力度，采取有效地奖励制度，激发监理人员的监督积极性，确保工程施工质量；4）在农田水利工程的选材设计施工时，需要根据当地灌溉农田的基本状况，比如水资源的丰富与否、全年的最低气温等，最大程度的确保节水灌溉的质量，减少水资源的浪费。

3.4 其他注意事项

1）在河流导线设计时，要注意河流周边环境不影响施工，若周边环境影响农田水利工程施工，需要技术人员进行充分分析论证，避免破坏当地生态环境；2）河岸滩地设计时：选用耐水的植物做防护植物，减少了很多不必要的程序，资金的投入也较少。

4结束语

综上所述，在农田水利灌溉设计与节水管理中，为了减少占用耕地面积，提高水资源的利用效率，需要优化灌溉设计方案，探索节水措施，确保农田稳产增收，促进我县农业的可持续发展。

参考文献：

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中图分类号：TV213 文章编号：1009-2374（2015）22-0096-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.22.047

我国农业主要是以灌溉为基础，传统的灌溉方式是采用地面灌溉，但这种方式不能充分地利用水资源，而且存在着严重的费水、费工等问题。近年来，我国水资源问题日益严重。在农田灌溉时，水浪费、水污染等问题已成为人们所关注的焦点。因此，加强我国小型农田水利节水灌溉措施迫在眉睫，以此来提高我国水资源的利用效率。

1 我国小型农田水利节水灌溉的现状

1.1 节水新技术未得到有效推广

当前，对一些小型农田，我国已经投入新型节水技术及设备的使用，并对其进行大力推广，在一些地区这些新技术也取得了显著的节水效果。但受多方面因素的影响，这些节水新技术并没有真正得到有效的推广，致使节水灌溉技术在小型农田灌溉过程中没有得到相应的节水效果。加上我国当前的农业发展部门管理制度还未健全，导致节水灌溉技术在农田使用中缺乏其相应的监督机制。农业人员的思想未达到技术层次，使我国小型农田水利节水措施停滞不前。

1.2 投入资金力度不够

国家财政对农田的节水灌溉措施所投入的资金是有限的。由于很多地区水利工程建设相对较早，到目前为止这些水利工程已经出现老化现象，加上水利工程缺乏相应的资金维护，使原有工程灌溉功能受损，节水灌溉新技术不能达到相应的节水效果，有效灌溉范围在不断减小。财政方面的资金不足或是不加快资金落实的步伐，导致农业灌溉工程的发展受到相当大的制约。因此，需要国家财政对有关水利部门加大资金金额以及加强对节水措施的推广，因地制宜制定当地相应的节水灌溉计划，使节水灌溉工程的经济效益得到充分的发挥，小型农田节水措施得到相应的改善。

2 小型农田水利节水灌溉措施

随着我国经济的飞速发展与人口的急剧增加，对水资源的需求也在不断加大。虽然我国水资源极其丰富，但由于近几年水污染问题相当严重，导致可用的水资源相对缺乏。我国身为农业大国，农业用水量占总用水量的大部分，其他途径用水量的不断增加使农业用水量相对使用不足，导致一些地区农业处于缺水的状态。而且在一些地区，农业用水还存在着水资源严重浪费的情况。因此，水利工程应加大小型农田灌溉过程中对新型节水灌溉技术的使用，使农业有效利用水资源，降低用水量，提高小型农田水利节水灌溉措施。同时，有关部门要加强管理，有效地降低投入，促进农业和经济共同发展。针对目前来说，我国小型农业水利节水灌溉有效措施主要有以下四个方面：

2.1 加强喷灌节水技术措施

所谓喷灌技术是使用喷头将水流变细的灌溉技术。在小型农田中，常用的喷灌设备可分为移动式喷灌、半移动式喷灌以及固定式喷灌三种。其中，移动式喷灌设备的喷射管件及其连接设备可以直接进行移动。而半移动式喷灌设备只有喷射系统可以进行移动。固定式喷灌设备采用的是整体式水利系统，其密封性较好，但它的整体部件是不能进行移动的。喷灌技术的技术原理是水泵制造水压差，通过外接管线进行水的输送，当水被输送到农田后，再通过喷头将水流变细，均匀地洒水灌溉农田。

2.2 加入防渗水渠的研究

据有关专家研究，土质水渠的渗水率最大限度可以达到50%。所以，加强水渠的防渗技术是小型农田水利节水灌溉措施需要进行重点研究的。新型的渠道灌溉技术是将水泥、沥青、三合土这些防水材料加入到灌溉渠道的建设中，针对农田灌溉渠道的抗渗性，利用这些材料加以

改进，不仅可以提高供水效率，还减少了水的损失量。

2.3 滴灌的使用

滴灌对于我国干旱缺水地区的农田来说，可以达到非常好的灌溉效果。它利用塑料管道通过半径约5毫米毛管上的孔或滴头把水送到农作物的根部，实现了农作物的局部灌溉。这种滴灌还可以配合施肥一起进行，不仅有效地实现了农田的节约用水，还提高了农田的肥效。对我国干旱缺水地区的小型农田来说，这种灌溉方式最为有效。此种灌溉方法既提高了水利用率，又实现了农作物增产的效果。滴灌的使用使得我国小型农田水利节水灌溉措施得以有效的改善。

2.4 采用低压管灌溉措施

这是采用低压管道来取替农田明渠，对农作物进行输水灌溉，从而达到节水效果的一种有效的灌溉方式。在这种低压管道中，水的压力一般要控制在0.2MPa以下，这种低压管道的承压能力比较低，在水利工程进行施工时，要采用专门的低压管，而且这种低压管的价格比较低。在小型农田中，常用的低压管有以下四种：塑料硬管、塑料软管、混凝土管、金属管。很多发达国家的农田灌溉大多都采用这种低压管灌溉方式进行农田的灌溉，这种灌溉方式在我国华北平原地区应用也极为广泛。而且，低压管道在节水性能方面也很强，水在进行运送过程中与其他环境隔离，减少了运输水的渗漏，有效地防止了水蒸发，最大限度地减少了运输水的损失。这种低压管的水渠与敞开式钢化玻璃水槽相比较，节水性能更强。对于同等水量，低压管的水渠能够更长效和持久地对农田进行供水。对于传统的水利输送管道来说，需要高压电力的支持。使小型农业用电量加大，提高了小型农业生产成本。采用这种低压管灌溉措施进行灌溉时，低压供水可以将水流变细，降低农田水资源的使用。这种低压供水灌溉正适于小型农田的作物灌溉，因为使用这种灌溉方式在进行建设过程中不需要挖坑，使耕地的面积得到有效的保障。从经济角度来看，它的投资成本较低，可以通过一次投资来满足小型农田的灌溉需求，其实用性和实效性较为优越。

3 加强我国小型农田水利节水灌溉的对策

3.1 加强对再生水资源的利用

上文提到，我国的水资源相当丰富，只是近年来水污染比较严重，使得我国水资源匮乏。然而，我们可以加强再生水在小型农田灌溉方面的利用。再生水是经过水质处理之后合格的可用于灌溉的生活污水或是工业废水。但是，要对农田进行灌溉的再生水，一定要保证其符合农田灌溉用水的标准，相应部门要进行严格的水质监测，确保其农田用水的灌溉标准。同时，防止污染物对灌溉农作物生长造成的影响，对污染物在田地内移动规律进行细致的研究，确保再生水的质量不会对所灌溉的农田产生不良的影响。

3.2 加强对节水设备及技术的研究

目前，我国在农业中所使用的节水设备并未达到有效的节水效率，所以，我们还有必要加大对新节水设备研发的投入，研究出更加有效的节水设备，加强农业节水设备的节水效率和自动化技术，在节省劳动力的同时提高农业的生产效率。同时，要重点开发经济有效的节水灌溉农具。此外，还要对我国农业发展地区的地形及气候进行分析，并结合地区特点进行具有针对性的研究，研发出符合具有本地区农业生产特点的节水灌溉设备及节水技术。比如：对于一些经济作物的灌溉，可开发一种智能的节水灌溉控制系统，这种系统会自动分析空气湿度和温度，既能保证农作物产量，又能实现小型农田节水功能。

3.3 有关水利部门要加强管理制度

有关水利部门加强管理制度的目的是希望用最少的灌溉水获取最大的灌溉效益，这样不仅节省了国家的水资源，又降低了农作物的成本。所以，有关部门要建立严格有效的节水管理的制度，并加强农业管理水平。农业节水灌溉制度的内容应包含农作物育种时期和生产期以及在生产期对农作物的灌溉时间、次数、周期等进行严格的管理规定。对于不同的农作物，要进行合理的分类管理，针对一些耗水量大的农作物，必须加大其灌溉力度，对这些农作物的耗水量进行仔细的研究，找到科学有效的合理灌溉方式，并在此基础上对不同的农作物制定出不同的灌溉节水方案。同时，加强气象、水温等管理，保证达到高效率的节水灌溉目的。有关水利部门一定要提高管理水平，保证当地小型农田实现有效的节水灌溉能力。

3.4 加大资金投入，促进小型农田体制改革

我国农业水利工程的资金投入来源大多是靠国家的补助建设或是通过集体出资或者农民筹资所获得的。就目前来说，对于农业水利工程而言，国家补助资金还是不能够满足现代农业的需要，很多农业地区还不富裕，无法出资建设新型农业节水工程。相关的水利设备不够先进，无法达到节水功能。因此，国家相关部门应该对水利工程加大投入资金，并促进小型农田水利体制的改革，使我国小型农田节水措施得以完善发展。

4 结语

就我国目前的农业灌溉来说，在农业用水上还是存在很大的不足之处。随着科技现代化农业用水改革以及农业科技技术的不断推广，相信在未来农业节水灌溉会取得更多的成就。随着加大国家的资金投入以及科技节水技术的推广，小型农业水利节水措施将会得到更好的发展。

参考文献

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我国是农业生产大国,在农业生产中,由于需要对农作物进行灌溉工作,需要大量的灌溉水源,传统的灌溉方式,利用水泵进行抽水灌溉的方式,对水的浪费较大,无法实现科学灌溉。现代化的灌溉方式,利用现代化技术,可以实现自动化的灌溉,同时灌溉方式转变为滴灌、渗灌和喷灌的形式,既满足了农作物的生长需求,又实现了现代化灌溉的节水目的。现代化节水灌溉工程需要更为精细的水泵动力系统与之相配合,水泵动力系统在现代化农田水利灌溉中起到了重要的作用。

1农田水利灌溉方式概述

1.1传统农田水利灌溉方法

传统的农田水利灌溉方法主要是通过抽取地表水进行灌溉,依靠重力作用,水从农田表面进行浸入土地,实现对农田土壤的灌溉,我们将其称之为重力灌溉法,这是沿用以往的农田灌溉方式,同时也是目前国内运用最为广泛的灌溉方法。根据湿润土壤的不同方式,可以将其分为畦灌、沟灌、淹灌和漫灌。畦灌主要是指将田埂进行划分,将其划分成为一条条的长方形小畦,进行农田灌溉时,水流随着小畦流动,借助重力下渗实现湿润土壤的目的。沟灌主要是指在农作物的行间进行水沟的挖掘,水工水沟流入农田,借助下渗实现农田灌溉,这种灌溉方式不会破坏农作物根本的土壤结构,可以大幅度地降低土壤的蒸发,适合行距较宽的农田。淹灌又被称之为格田灌溉,将田地划分为许多格田,让格田内保持一定的水,借助重力进行灌溉水下渗,淹灌主要适用于水稻的灌溉工作。漫灌主要是指不做任何的农田划分,灌溉时任凭水流在田间漫流,借助重力下渗,这种灌溉方式过于粗犷,对水量的浪费较大,无法实现均匀性的灌溉。

1.2现代农田水利灌溉方法

我国是农业大国,农业生产活动频繁,由于受到传统灌溉方式、资金、技术、思想意识等方面的影响,一直以来都是沿用传统的农田灌溉方式,造成了巨大的水资源浪费,尤其是随着水资源的短缺,大漫灌的方式已经无法适应现代的农业生产,取而代之的是现代化的节水灌溉模式。现代化节水灌溉技术,不仅实现了对水资源的节约,还实现了科学灌溉,实现了社会效益和经济效益的统一。现代化节水灌溉方式可以分为微喷和滴灌。微喷主要是指利用旋转、折射或者辐射式的微型喷头,可以将水通过喷洒的方式,灌溉到农作物的生长区域。微喷灌溉方式流量小、工作压力低,既能实现增加土壤水分,又可以提升空气的湿度,实现对局部小气候的调整,是目前运用较为广泛的现代灌溉方式。此外,还可以通过微喷头的超强雾化的功能实现插秧育苗的灌溉工作。滴灌主要是指在毛管上进行滴箭、滴头或者一些孔口式的灌水器,水通过孔口一滴一滴地滴入农作物根部,这种灌溉方式,缓慢而均匀,最为节水。

2水泵动力系统在农田水利灌溉中的运用

2.1灌溉前相关配套设备的确定

2.1.1动力机功率的确定

农田水利灌溉工作的实现离不开水泵动力系统的运用,不同的农田灌溉方式对于水泵的需求也不一致,主要体现在对于水泵动力机械的功率要求不同。因此,在进行农田水利灌溉工作之前,需要明确所要采用的灌溉方式。不同的农田灌溉方式需要不同的水泵动力系统与之相适应,这对于水泵的型号、规格、动力都需要明确的规定。例如,如果用大功率带动小水泵,设备的投资变大,油电的消耗量也变大,造成不必要的浪费;如果功率较小的话,可能导致无法带动水泵,影响正常的使用寿命。因此,要根据灌溉的实际需求进行水泵动力机的功率选择。

2.1.2配套转速的确定

一般情况下,每台水泵都有着自己的转速,水泵只有在正常的转速下运转,才能充分地发挥其性能,这就要求发动机的转速要满足水泵的转速需求,也就是所谓的配套转速。因此,根据动力机不同的类型、传动方式、性能等来处理好动力机转速和水泵转速的关系。例如,选择柴油机作为水泵的配套动力,柴油机的额定转速同水泵的额定转速出现不一致的情况时,需要依靠带传动装置实现间接的传动。

2.2灌溉后水泵的保养

2.2.1严格遵循水泵的技术保养规程

所谓的水泵技术保养规程是指根据在灌溉过程中,水泵的不同零部件的使用情况进行保养规程的制定,这对于水泵的使用具有很好的指导性作用。因此,操作人员在进行日常的水泵灌溉工作中,应该严格遵循水泵的技术保养规程,做好水泵的保养工作,减少水泵各零部件的恶化速度,延长水泵各零部件的使用寿命,使其更好地服务于农田水利灌溉工作。因此,操作人员要对水泵进行定期的保养工作。

2.2.2根据水泵的使用情况进行区别对待

水泵在进行农田水利灌溉时,由于灌溉方式的不同,对于水泵的功率要求不同,不同的功率要求对于水泵的使用情况也各不相同,其受影响的因素也是多样化的,因此在进行水泵技术保养的时候,应该对于不同功率的水泵根据其实际的使用情况进行区别对待。例如,在夏季或者一些气候干旱的地区,要防止水泵的电机产生烧坏的情况;在冬季进行灌溉时,需要避免因水结冰影响到电机的正常运转。

2.2.3注重水泵的保养质量

为了更好地确保水利灌溉过程中,水泵得以正常运转,降低水泵运行故障出现的概率,要做好水泵的保养工作,确保水泵拥有良好的保养质量,这需要保养人员具有良好的维修保养水平以及操作方法,提升保养人员的素质来保证保养的质量。对于一些复杂的技术难题,应该聘请专业维修养护人才进行处理。

2.2.4提升水泵的操作和使用水平

根据以往的农田水利灌溉经验来看,水泵的保养质量,很大程度上取决于对水泵的使用和操作上,能否正确地进行水泵的操作和使用成为水泵能否正常运转和保持良好使用状态的关键。因此,在日常的水泵使用中,应该对水泵进行定期的内部和外部清理,如果不及时进行尘土和水的清理,水泵会容易出现生锈的情况或者导致水泵无法正常散热。此外,为了保证水泵的正常运转,需要对水泵进行拆卸和上油,这样才能保证其良好运转,对于松动的零部件及时地进行紧固。

3结语

综上所述,无论是传统的农田灌溉还是现代的农田灌溉方式都需要运用到水泵,尤其是现代灌溉技术,对于水泵动力系统的要求更为严格,因此,在进行灌溉时应该根据需求进行水泵机械设备的选择,并做好水泵设备的养护工作,确保其处于良好的运作状态。

作者:武宏文 单位:安徽省定远县炉桥电灌站

参考文献

[1]张树学.农田水利灌溉工作中水泵动力系统的配套作用分析[J].农业与技术,2012(9):173.

[2]应建华,杨建宝.农田水利灌溉工作中水泵动力系统的配套作用分析[J].建筑工程技术与设计,2016(30):17.

篇12

中图分类号：S274.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0125-01

1 引言

随着信息技术的飞速发展，农业集约化、规模化程度不断提高，使传统农业向现代农业生产方式转变成为必然，为信息技术在农业领域中的应用提供了广阔的发展空间，我国农业发展面临着新的机遇。

水是农业的根本，也是整个国民经济和人类生活的根本。水资源状况和利用水平已成为评价一个国家一个地区经济能否持续发展的重要指标。我国是一个干旱缺水严重的国家。

2 农业用水现状及节水灌溉发展趋势

农业是我国的用水大户，约占总用水量的73%，但有效性很差，水资源浪费非常严重。并且随着城市化和经济社会发展，土地被大量占用，非农业灌溉用水需求在急剧增加，农业与工业、农村与城市、生产与生活、生产与生态等诸多用水矛盾进一步加剧。在我国尽管采取了最严格的耕地保护措施，但大量的农田和灌溉用水被城市和工业占用，耕地资源减少的势头不可逆转，水资源短缺的压力进一步增大。

目前，比较有发展潜力的节水灌溉新技术是：一是与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。二是应用3S技术的精细灌溉技术。三是智能化节水灌溉装备技术。

本文所设计的农田节水灌溉系统是将上述的三者进行有机的结合，在此基础上运用物联网技术，从而实现全自动化与信息化的节水灌溉系统。

3 系统结构设计

农田节水灌溉系统由土壤水分传感器、物联网终端采集单元、喷灌机控制终端、远程监控计算机系统组成。如图1所示。传感器埋入土壤，直接获取0～100cm地表层下各个深度处的土壤水分信息，并将其转化为0～5V模拟电压信号。物联网终端采集单元一方面进行土壤水分信息的采集，另一方面用于在GPRS网络模式下土壤水分信息与监控中心的监控计算机相互传递。监控中心计算机循环接收各个采集终端发送的土壤墒情信息，监控计算机将接收到的数据进行分析，与数据库中的农作物需水量进行比较，形成最佳灌溉计划，监控计算机将灌溉命令下发到喷灌机控制终端，喷灌机控制终端直接控制喷灌机以及深井泵等设备进行灌溉作业。

4 物联网采集单元的设计

物联网采集单元的设计为本系统的终端采集单元，因为农田灌溉上探测范围比较大，数量多、位置不固定并只用于农耕季节等特点考虑，采集终端需要设计成可灵活移动、易于安装的方式，第二在每一个采集终端上安装GPS定位模块，使发送到监控中心计算机上的数据带有地理位置，中心计算机根据上传的数据的地理位置下标来确定采集点具体地理位置，从而实现准确的数据采集。另外，由于数据采集单元放置在农田里，采用的供电方式为“太阳能电池板+蓄电池”。

采集终端主要由MCU单元、采集单元、太阳能供电单元、通信单元、GPS定位单元等部分组成，其结构所示。其中，采集单元利用土壤湿温度传感器采集土壤墒情数据，数据经嵌入式微控制器MCU（MicroControUer Unit）处理后，通过GPRS网络发送至监控中心计算机上，中心计算机收集温湿度数据，并自动显示相关信息。土壤传感器输出的信号被信号调理电路处理后传送到子系统内部的模数转换器ADC（AnMog―to―DistalConvener）。MCU定时启动ADC，进行模数转换并取走数据，然后把经过处理的数据通过串行口传送到GPRS模块，并启动该模块将数据发送到GPRS无线网络。数据被GPRS网络接收后经由网关转送至Internet，最后被连接到Intemet的中心站计算机接收。

嵌入式GPRS模块的供电为直流5V供电，TXD、RXD为通信接口，在本设计中可直接连接至AVR单片机的串行接口上， ONLINE为在线指示接口，当连接到网络以后该端口输出一个低电平信号，通过74ALS04进行反向以后驱动D1发光二极管，当发光二极管点亮以后便证明现在控制器已连接网络。GPS模块通过单片机的COM2口连接。

5 应用前景分析

该系统的室外进行了测试的基础上，2011年在廊坊市安次区马神庙12亩农田上实际应用，取得了显著的效益，节水量较以前比较节约45%左右，晚春播玉米平均亩产929.44公斤，比对照亩增产252.84公斤，增幅为37.36%。对未来农业发展起到了重要作用。

参考文献

[1]梅方权，智慧地球与感知中国―物联网的发展分析，《农业网络信息》2009（12）