灌溉系统的防冻保护，实际上是在冷冻出现以前，把管道、阀门、喷头里的水排出或采取保温措施，以防冻害对灌溉系统造成破坏。在不同的气候条件下，灌溉系统的防冻措施不一样，但一般不外乎以下四种措施：
1、采用手动泄水措施，释放灌溉系统里的水；
2、采用自动泄水措施，释放灌溉系统里的水；
3、采用压缩空气法，吹出灌溉系统里的水；
4、采用管道外包裹防冻材料（一般用于地面管道）。
目前国内灌溉工程多采用管路埋入当地冻土层以下，这样的结果是：系统比较安全，管理比较简单，
但工程量大、投资加大，如北京冻土层深在50cm-80cm，一般工程沟开挖深度在1m左右，新疆地区管路系统埋深一般在1.8m左右。对于灌溉系统来说，防冻的基本步骤是关闭主阀、切断水源，然后排泄管路里的水，从而达到防冻的目的。
一、采用手动泄水措施
使用这种办法，必须确信灌溉系统设计安装合理、能满足排水要求。手动泄水阀应安装在主管路最低洼的地方，假若系统有多处低洼地，都应该设置手动泄水阀，一般采用球阀、闸阀或带有堵头的一段管子，而且应保证施工过程中有一定的坡度条件，方便管道内的水汇集到泄水井。若泄水井安装在室外，应保证泄水井的干燥（可以采用井底放置砾石）；若在室内应确保排泄的水量不致于溢出水井。方法是：关闭系统主阀，切断水源，依次打开各轮灌区的控制阀（如电磁阀），减少管路系统水压力，然后慢慢手动开启泄水阀。
注意：对于主阀门或各分区阀门（如电磁阀、闸阀）里的积水就需要采用压缩空气的办法吹出或采用包裹防冻材料的办法处理。对于有些园林喷头，有侧面和底部进水两种，当采用侧面进水时，可在底侧设置自动泄水阀，以防止外壳冻裂；对于齿轮驱动的旋转喷头，里面的积水需要人工排（提起升降体、轻微的晃动或拆除喷头来解决）或采用压缩空气的办法。
二、采用自动泄水措施
在灌溉系统主管路最好安装手动泄水阀，而不要去采用自动装置。自动泄水装置一般安装在支管路或与喷头安装在一起（如采用侧面进水的埋藏喷头）。原理是：每次系统关闭后，自动泄水阀就会泄走喷头或管路里的水。自动泄水阀若安装在主管路系统会造成灌溉水的大量浪费。
自动泄水阀应安装在分区电磁阀的下游低洼地，一般每条支管安装1-2个。在管理过程中，应定时检查，以防自动泄水阀堵塞而影响工作。象手动泄水措施一样，对于管路电磁阀或手动阀门清除里面的积水可用压缩空气法、包裹防冻材料或采用阀门拆开的办法，用干布试擦积水。
三、采用压缩空气法
采用压缩空气的方法，一定要注意安全。目前，国外在一些大的灌溉工程中都采用这种做法，如高尔夫球场、公园等。主要采用租赁设备或请当地的工程承包商提供这种服务，且价格比较合适，目前国内还没有这种服务商。在技术不成熟以前，建议采用职业技术人员操作。压缩空气（压力0.35MPa以上）能破坏阀门、管路或由于一些飞溅物引起物理性伤害。在进行过程中,不要站在灌溉管路、喷头或电磁阀的周围。
采用压缩空气法，选择和使用适当的压缩空气流量（17-42.5m3/h）是非常重要的，对于3"的主管，压缩空气流量可能需要212m3/h、对于4"的主管，压缩空气流量可能需要424m3/h。压缩空气压力不要超过0.35MPa、最好采用压力调节阀以防止压力过高，若采用空气体积大、压力低的压缩空气，可消除一些潜在的隐患。不要试图用高压力、低容量的压缩空气来排空水，这非常危险。
注意：即使灌溉系统能承受1.0MPa的水压力，但在相同压力的空气作用下系统就会遭到破坏，因为空气的粘滞度比水的粘滞度小许多，能产生更大的威胁。设计上，需要予留压缩空气入口，一般采用在主管路上安装快速连接阀、手动闸阀或予留一些三通接口，这些予留口应紧挨着工程水源处。安装以后请及时检测一下安装情况和连接情况。使用压缩空气法时，采用定时器操作比手动操作安全，假如系统有定时器，请根据其提供的操作步骤进行。
1、在自动控制系统中使用压缩空气排空
注意：操作人员应配带保护眼镜，系统工作过程中请远离埋设管路、安装有喷头或电磁阀的地方，确保人身安全。首先关闭系统主阀，通过控制器设置循环，开启各站电磁阀，减少主管路水压力，持续一段时间，利于水的排泄和空气的充分进入管路。连接压缩机与主管路的连接，注意调节阀门，使压缩空气压力不要超过0.35MPa。打开压缩机，持续增加空气流量直到所有的喷头升起，压缩空气的流量或体积取决于管路的长短和喷头的数量。注意：每个轮灌区持续的时间不要超过2分钟，因为压缩空气持续的热量有可能破坏管路和喷头的传动机构（主要为水润滑和冷却）。在空气压缩系统关闭以前一定不能关闭控制器。为了确保排空，可重复操作，直到喷头喷出的是雾汽。减少热破坏的方法：可以适当延长压缩机与灌溉系统之间连接管的距离，以便降低压缩空气温度；每个轮灌区排空以后，稍休息一段时间。注意：以后的轮灌区工作时间应小于第一轮灌区，因为主管路系统已在第一次排空。
2、在手动控制系统中使用压缩空气排空
使用这种方法是仅当系统里没有安装自动控制系统。
首先关闭系统主阀，手动开启某站阀门，减少主管路水压力，持续一段时间。连接压缩机与主管路的连接，注意调节阀门，使压缩空气压力不要超过0.35MPa。打开压缩机，持续增加空气流量直到所有的喷头升起，每个轮灌区持续的时间不要超过2分钟，为了确保排空，可重复操作，直到喷头喷出雾汽。2分钟后，关闭压缩机，让压缩空气从管路和储气罐里彻底散开。在关闭刚排空轮灌区前，请先打开另外一组轮灌区（需要排空的），重复上述步骤。
四、采用管道外包裹防冻材料
主要适合南方温暖、湿润地区，这个地区一般不会出现冰冻天气或可能出现过典型冰冻，但持续的时间较短。对于主阀、电磁阀、泄水阀应该做防冻的保护工作，安装在冻土层以下或安装室内作防冻保护（如包裹防冻层等）。地埋管路系统一般不用排水，因为安装时一般都在冻土层以下。对于地面上的管路系统，采用包裹防冻材料或在低洼地设置排水阀。