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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇灌溉設備,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
《湖南水利水電雜志》2014年第三期
以東區一級泵站為例,一級泵站為東區的龍頭泵站,提水量是整個東區的灌溉水量,二、三、四級泵站提水量逐級遞減。圖1為一級泵站的供水過程線。從供水過程線來看,最小流量0.35m3/s出現在4月,最大流量2.18m3/s出現在7月,峰谷比為6.2∶1。按照常規方法選泵時,為滿足絕大部分時間水泵在高效區運行,需配置不同型號的水泵,通過流量搭配來滿足灌溉過程要求,給工程運行管理帶來諸多不便。本次設計引入了變頻設備控制,在水泵選型時采用同型號的水泵,變頻調整出力,不僅節約了電能,而且提高了運行管理水平,同時也適當地節約了土建和設備工程的投資,提高了對并聯后出水管路運行的穩定性。
根據本工程的具體特點,泵型選擇應遵循以下基本原則:(1)水泵聯合運行時,應滿足灌區作物不同生育期的水量、流量要求。(2)在平均揚程時,水泵應在高效區運行,并具有良好的抗氣蝕性能;在整個揚程范圍內,水泵應能安全、穩定運行,不得產生氣蝕和動力過載。(3)灌溉泵站選擇主泵臺數按流量大小取3~9臺,同時并聯運行的水泵不超過4臺。(4)一級泵站是東區系統重要的水源泵站,站設置一套備用機組;其余3個梯級泵站,可將年利用小時數低的機組作為備用機組,以減少設備閑置,降低投資。(5)本工程共有4個梯級泵站,考慮到水泵型號太多會給以后的運行管理帶來不便。原則上,在工程量相差不大的情況下,同一泵站內,機組型號應統一,方便運行管理;水泵臺數盡量少,降低投資。(6)采用變速調節時,水泵轉速下降幅度不宜超過額定轉速的30%;提高轉速時,不宜超過額定轉速的5%,以防止動力機超載,機組振動,損壞設備。本工程設計選取了4臺工作泵,1臺備用泵,5臺水泵型號相同,運行時最大并聯臺數4臺,5臺水泵互為備用。設計流量1965m3/s,為泵站設計流量的25%,設計揚程97.4m,最大揚程98.7m,最小揚程89.3m,加權平均揚程95.1m,根據水泵流量揚程,摘錄出國內某水泵廠家與之相適應的雙吸單級臥式離心泵的基本特性曲線。見圖2。圖3中列出了η=76%~84%的相似工況拋物線,確定出水泵高效區的范圍。調節水泵轉速時應注意水泵轉速下降幅度不宜超過額定轉速的30%,提高轉速不宜超過額定轉速的5%,以防止動力機超載,機組振動,損壞設備。根據這一原則該水泵轉速調節范圍為(693~1039)r/min,調整時應依據管路特性曲線選取合理的轉速調整范圍。圖4中管路特性曲線Q-H需與水泵基本特性曲線Q-H的交點即為水泵的工作點。圖中B點為單泵額定轉速運行時的工作點,效率為82.7%。
A點為降低水泵轉速到930r/min時的工作點,效率為76%,轉速降低了6%。在基本保證不損失揚程和效率的情況下,流量由額定轉速下的2265m3/h降低到1155m3/h,流量減小了49%,輸出電流頻率46.5Hz,頻率下調7%;C點為提高轉速到1010r/min時的工作點,效率為80%,轉速升高了2%,流量由2265m3/h增加到了2514m3/h,流量增加了11%,輸出電流頻率為50.5Hz,頻率升高了1%。因此可以看出,水泵轉速調節,對運行工況的調整效果十分明顯。轉速只需要進行微小調整,在高效區范圍內,流量會得到較大的改變。
對于本工程,雖然水泵仍有調整的空間,但根據水泵基本特性曲線和管路特性曲線來看,繼續升高或降低轉速水泵會偏離高效區,增加運行費用,根據《泵站設計規范》(GB50265-2010)9.1.11規定:“離心泵站的裝置效率不宜低于65%~70%,新建泵站裝置宜取高值”。對于一些歷時較短的極端工況,也是可以保證灌溉用水要求的。對于本工程而言,在供水過程線變化時,可以通過并聯多臺水泵,調整1臺或2臺水泵的出力來滿足需水過程,運行十分靈活。當水泵調整轉速并聯后,采用不同型號水泵并聯時工作點的確定方法繪制水泵并聯Q-H圖,Q-H線與管路特性曲線的交點即為并聯后水泵的工作點。圖5中“×”為整個灌溉期的供水流量,所有流量過程都在兩條Q-H曲線的中間,水泵基本都能在高效區運行。根據計算,最多需要調整兩臺水泵的出力即可滿足要求,雖然在個別流量下,水泵會偏離高效區運行,但以保證灌溉發生棄水的原則運行時,全年灌溉期內,棄水量共計3.51萬m3,僅占到全年總供水量2083萬m3的0.17%,效益十分明顯。
各級泵站采用變頻設備控制后,可以輕松地控制各梯級的提水流量,基本消除棄水或斷流的工況,對節能減排,降低運行費用有積極作用;變頻設備的軟停止,可以緩慢降低水泵出力,避免因緊急停泵帶來的水錘危害,對工程運行的穩定性和安全性起著不可替代的作用。
變頻控制設備具有調整范圍大、啟動平緩、隨時調整出力、實現軟停止、減小水錘、管路運行穩定等多重優點。特別是在梯級泵站的灌溉運行中,通過不同工況組合使水泵在高效區運行,基本可以達到供水期無棄水。在節能減排、降低運行費用、管理靈活方便、提高經濟效益、簡化設計、減少設備和土建工程量,降低投資等方面都有著不可替代的作用。
作者:李偉單位:新疆奎屯農七師勘測設計研究院
關鍵詞:新疆;節水灌溉;發展現狀;面臨問題;建議
中圖分類號: S274 文獻標識碼: A DOI編號: 10.14025/ki.jlny.2016.22.041
新疆雖然處于干旱地區,但是新疆地區每年都為我國輸送大量的優質棉花,新疆也是我國重要的糧食生產基地,同時畜產品也十分豐富。新疆也是我國的甜菜制糖基地,當地的農作物灌溉問題一直是制約農業發展的因素。隨著灌溉技術的發展,節水灌溉在新疆地區得到了很好的應用,在一定程度上節省了當地的水資源,并促進了農業的發展。但是新疆節水灌溉還是存在一些不足之處,要對面臨的問題進行研究分析,探索提高新疆節水灌溉實效的有效措施。
1 新疆節水灌溉發展現狀和面臨的問題
新疆地區土地面積廣闊,遠離海洋,加上當地屬于典型的大陸干旱氣候,因此新疆地區的灌溉水源主要來自降水量的存儲,這對農業灌溉技術提出了更高的要求。隨著灌溉技術的不斷發展,節水灌溉的優越性越來越明顯,目前新疆地區大部分都已采用節水灌溉技術。
1.1新疆節水灌溉發展現狀
新疆地區的節水灌溉需要輸送水的渠道,現在新疆地區的水渠都采取有防滲水措施,采用各種措施進行渠道防滲水工作,可以很好地保護水資源,全區的水渠覆蓋面積占全國的21.3%。克拉瑪依市和兵團14師黑墾區都建有大型自壓灌溉管網工程,組成了新疆地區大型輸水管網,保證了新疆地區都能進行農作物灌溉。新疆地區節水灌溉的配套設施覆蓋面積在逐年增加,并且噴灌、管道灌等先進的灌溉技術已得到了廣泛的應用,現在信息現代化技術已經非常發達,在節水灌溉上也得到很好的應用,這些灌溉技術和設備的運用促進了新疆地區的農業發展。新疆節水灌溉技術的發展也帶動了當地灌溉設備制造廠的發展,關于節水灌溉的技術研發取得了很大的進步,新疆天業在我國的節水灌溉設備生產企業中處于領頭羊的地位。
1.2新疆節水灌溉面臨的問題
新疆節水灌溉目前已取得很大的成就,有效地促進新疆地區的農業發展,但節水灌溉還存在一些不足之處,主要有以下方面:新疆有些地區在進行節水灌溉工作時,忽略了當地的地質情況,盲目的采用節水灌溉技術,造成了不必要的人力、財力和物力的損失。雖然可以滿足農作物灌溉的需求,但是使用節水灌溉時缺乏科學的指導,導致一些節水灌溉設備建成后不能使用的尷尬局面,沒有實現水資源的最優化使用。新疆地區的土地大部分屬于鹽堿地,土地經過長時間的滴灌會使土壤中的鹽分增加,不利于農作物的生長。新疆地區的土壤情況各有不同,現在市場上的節水灌溉設備過于單一,不能適應復雜地質情況的土地灌溉需求,并且節水灌溉設備的系統化程度不高,一些設備的零件不能適應其他灌溉設備的使用。國家對節水灌溉設備研發的投入不高,節水灌溉設備的技術更新不到位,都會制約節水灌溉設備的使用性能。新疆地區基層干部對節水灌溉技術普及的認識不足,沒有定期對節水灌溉設備使用者進行技術應用的培訓,也沒有績效考核機制,使節水灌溉設備的應用處于混亂的管理之中。
2 解決新疆節水灌溉面臨問題的建議
2.1結合實際情況開展節水灌溉工作
節水灌溉工作的開展要結合當地的實際情況進行,根據地區的土壤情況、氣候條件、農作物條件等情況來考慮節水灌溉的應用,要盡量采用滴灌代替噴灌,滴灌要比噴灌更加節省水資源。考慮農作物生長習性,根據農作物不同生長時期需水量的情況,采用不同方式的節水灌溉,提高節水灌溉的效率,促進新疆地區的農業發展。
2.2加強節水灌溉設備的技術研發力度
隨著科學技術的不斷發展,節水灌溉技術也需要改革創新,節水設備生產廠家要采用新工藝、新技術、新材料對節水灌溉設備進行研發,提高節水灌溉設備的灌溉效率。節水灌溉設備研發專家要對新疆地區的農田進行實地考察,考核原有節水灌溉設備的運行情況,查找出節水灌溉設備的不足之處,進行相應的技術改造。
2.3加大對節水灌溉設備的普及教育工作
節水灌溉設備的應用與基層群眾的認識離不開,并與基層干部關于節水灌溉的知識掌握程度有關。新疆地區的農業部門和水利部門要加強平時工作的交流,多下基層,對當地農田的農作物情況進行實地調研,對群眾進行節水灌溉知識的培訓教育,提高群眾對節水灌溉的認識,有助于節水灌溉設備的有效運行。
2.4制定對節水灌溉設備的日常管理制度
節水灌溉設備的正常運行,可以保證農作物在最需要灌溉的時候能有足夠的水資源,保證農作物的正常成長。節水灌溉設備的日常維護工作十分重要,當地的水利部門和農業部門要建立有效的節水灌溉設備使用制度,嚴禁私自使用節水灌溉設備,減少節水灌溉設備的損耗。
3 結語
新疆地質干旱的特性制約著當地農業的發展,但是節水灌溉技術設備可以彌補當地干旱的缺陷,可以很好地帶動農業經濟的發展,維護新疆地區的和平與穩定,促進新疆經濟的健康可持續發展。新疆地區農業部門要加強對節水灌溉設備的技術研發,研制出符合當地農業發展的節水灌溉設備。
參考文獻
[1] 楊繼富,胡亞瓊.國家節水灌溉北京工程技術研究中心開始運行[J].節水灌溉,2000,(02).
關鍵詞:農業;水利灌溉;節水技術
在我國農業生產中,農業水利灌溉模式是支撐其發展的重要動力所在,為切實推動農業經濟的健康發展以及保護環境,相關農業部門在水利灌溉過程中將節水技術措施融入其中。本文就農業水利灌溉模式與節水技術措施進行研究分析,具有一定的現實意義。
1優化水利灌溉渠道實現節水目的
在整個農業生產作業中,要想真正將農業水利灌溉模式與節水技術措施落實在實際農業生產中,需要加大對農業水利灌溉渠道的維護。渠道的清潔度和暢通性對水資源能否得到充分有效利用有直接性影響,同時也關系到節水成效。因此,要想切實達成節水目標,需要采取有效措施防止渠道發生堵塞[1]。例如,農業相關部門可通過委派具有一定專業技能的工作人員,組成工作團隊進入農業水利灌溉區,對當前農業水利灌溉工程應用情況進行全面考察,對渠道淤泥堆積、垃圾雜物等情況進行相應記錄,并結合實際采取有效措施進行處理。與此同時,對水資源浪費情況進行詳細分析,查找堵塞問題發生的原因,并探討改善堵塞的方法,制定節水策略。相關部門通過對當前水利灌溉渠道進行優化,對渠道設置進行變更,將以往傳統模式下的單一管道輸水模式轉變為當前的低壓管灌模式,能促使水流借助管道流入農田中,一方面可以降低淤泥堵塞問題的發生,提升水利灌溉工作效率的意義;另一方面能減少水資源浪費現象以及不合理使用行為。從整體上來看,將低壓管灌節水技術應用在農田灌溉上,具有工程構造簡單、成本支出低的優勢,可將這種節水技術用于我國大部分區域的農田灌溉作業中。
2健全并完善農業水利灌溉節水設施
從根本上保證水利灌溉模式與節水技術措施落實在實際農田灌溉作業中,其最基礎部分就在于農業水利灌溉基礎設施,如果基礎設施不夠完善,那么在實際農業生產作業中就無法發揮水利灌溉設施的節水作用。為推動我國農業的高速發展,提升我國農業生產水平,加快農業現代化進程,相關部門應將完善農業水利灌溉基礎設施作為重點工作。就水利灌溉設備更新來講,以往農業生產中所使用的傳統模式下的水利灌溉工程設備都是農戶根據實際需要自行采購,所采購的設備缺乏使用科學性,灌溉效果和節水效果不佳。因此,相關部門應根據當前農業需要,加快更新水利灌溉設施設備,根據當前農業生產的實際需求,引導農戶科學采購具有節水性能的水利灌溉設備,減少因設備的落后和不完善等因素對水利灌溉作業成效以及節水技術應用效果帶來的不利影響。從根本上來講,只有加快推動農業水利灌溉基礎設施的完善建設,才能為水利灌溉模式與節水技術措施的有效應用奠定良好的基礎,才能有效推動我國農業經濟的現代化發展。
3構建水利灌溉模式和節水技術監督管理體系
隨著農業經濟的快速發展,現有的農田水利灌溉模式已經無法滿足當前農業的發展需求,大力推行水利灌溉模式與節水技術措施,其根本前提就在于監管體系的有效實施,相關部門應不斷完善并落實節水技術監督管理體系在水利灌溉工程中的應用。在農業水利灌溉中,若缺乏相對全面的監督管理體系進行農業水利灌溉工程管理,無法切實保證節水目標的實現[2]。改善這一問題,需要相關部門加快速度構建全面的水利灌溉工程監督管理體系。水利灌溉設備處于正常使用狀態,才能確保水利灌溉模式與節水技術措施順利落實到實際農田生產作業中。但就當前實際農業生產現狀來看,很多水利灌溉設備存在因長期運行使用出現年久失修或雜質磨損等情況,在實際使用中導致水資源大量浪費。基于此,相關部門應加大對水利灌溉設備的運維管理工作的重視力度,通過制定相應的水利灌溉設備保養工作制度并落實到實際管理工作中,定期或不定期的檢查水利灌溉設備的保養和節水工作落實情況,保證水利灌溉設備的正常運行。在檢查過程中,發現問題后應及時安排相關工作人員采取有效措施解決,降低水利灌溉設備對農業生產帶來的不利影響。
4積極應用生物技術實現節水目標
社會經濟高速發展的同時,推動了農業經濟的快速發展,在農業生產中,更多的抗旱植物品種不斷研發出來,具有抗旱節水性能的農作物需水量更少,對節水農業的發展具有重要的推動作用。農業部門可積極應用先進的生物技術,結合具體區域的水利灌溉工程實際情況以及農業生產環境研究生物循環鏈條,培育出更多適合該區域種植的具有一定抗旱能力的作物品種,對推動水利灌溉模式及節水技術措施的有效利用具有積極意義。通過生物技術能夠從新的層面上轉變并創新農業灌溉和節水形式,有助于加快推動農業經濟的現代化發展進程。
5將先進的農業技術引入農業生產中
在應用農田水利灌溉模式與節水措施的過程中,農業部門要更新和轉變農戶的灌溉理念,加大對農業灌溉知識的宣傳力度,促使農民從內心深處意識到灌溉知識的重要性[3]。與此同時,還可以開發農業灌溉節水技術試驗田,通過試驗田的應用效果來強化該技術的應用可行性和可信度,為大面積推廣使用奠定良好的基礎。綜上所述,從根本上來講,農業水利灌溉模式與節水技術措施的應用,涉及的學科領域相對比較多,本文所講的農業節水技術可最大限度發揮水資源在農業生產中的應用效率,希望能夠為農業發展提供有力支持。
參考文獻
[1]付曉雙,荊燕燕,陳文蛟.農業水利灌溉模式與節水技術措施研究[J].農村科學實驗,2020(3):8-9.
[2]藍晶晶.農業水利灌溉模式與節水技術措施研究[J].農家科技(下旬刊),2018(9):192.
摘要:作為旱災較頻繁的西北地區,實行節水灌溉技術對西北蔬菜保護地有著十分重要的理論和現實意義。該區域的蔬菜保護地節水灌溉技術不但可以為農業的快速發展提供便利條件,為廣大農民帶來經濟效益,而且也可以加快推動我國節水灌溉技術的大力發展,從而為提高水資源的利用效率有著十分重要的理論和現實意義。
關鍵詞:西北地區 蔬菜保護地 節水灌溉技術 改進
Abstract: As a drought more frequent Northwest Northwest vegetables protectorate, the implementation of water-saving irrigation technology has a very important theoretical and practical significance. The region's vegetable protection of water-saving irrigation technology can not only provide convenient conditions for the rapid development of agriculture, the economic benefits for the majority of farmers, but also can expedite the implementation of a strong development of China's water-saving irrigation techniques, so as to improve the use of water resources efficiency has important theoretical and practical significance.Keywords: Northwest Territories Protected Vegetable water-saving irrigation technology improvements
中圖分類號:S275文獻標識碼:A 文章編號:
1.加強節水灌溉中的水量計量和理論研究
根據西北地區蔬菜保護地農民在溝灌、微灌、滴灌技術存在的問題,首先應該加強的就是對該地區蔬菜保護地灌溉中的水量計量的研究。量水主要目的是節約灌溉用水,提高灌溉效率和灌水質量的有力措施。我們可以加大力度對西北地區蔬菜保護地的土壤水分測定儀器進行深入研究,還應在設備管道灌溉系統中安置水表,利用水表來計量一段時間內通過管道的水流總量或灌溉用水總量,這樣有利于蔬菜保護地節水灌溉技術的推廣,為節水灌溉技術的真正實施打下堅實的基礎。除此之外,還要對西北各地域、各種季節、各類棚室及各種保護地栽培蔬菜的需水情況進行深入的理論研究。運用現代科學技術手段,充分掌握并利用精準農業提供的方法手段,針對以上問題進行精確的定量研究。可以構建數據庫,充分利用計算機科學與技術,不斷補充和修改數據庫,最終可以運用專家決策系統,來量體裁衣的為我們西北地區蔬菜保護地節水灌溉技術做定量化服務。
2.高度重視且合理發展
發展節水灌溉技術已成為我國的一項十分重要政策,很多部門同時抓節水灌溉技術這項工作。提高認識來自多個方面,主要包括國家和農戶個人。西北地區應該充分發揮各個部門的積極性,大力宣傳來調動農戶的使用節水灌溉技術的積極性,避免像各自為政、資金分散、盲目性增加、形成不了規模等問題的出現,必須提高認識,通過加大力度合理發展來增加效益。節水灌溉技術是一項比較系統的工程,不僅在技術上要涉及農業、林業、水利等部門而且在理論上還要涉及科學技術、宣傳和教育等部門,此外,在資金投入上要有國家和西北政府財政以及金融等部門的參與和重視,組織安排上也需要中央和西北地方政府的高度重視。在保證水資源安全的前提下,節水灌溉技術的重大工作由中央組織領導,不但打破西北地方部門的本位主義,而且還有利于以國家總體利益為前提條件,來加大力度提高各地區節水灌溉技術,進而形成合力。西北地區要在蔬菜保護地節水灌溉技術上采取可行合理的措施,需要打破常規,建議可以采取必要的非常措施和方法,改各農戶分散為集中,改小打小鬧為統一的、有組織的、有計劃的戰略安排,改單純搞示范點、示范區變為整個西北地區所有領域的綜合治理,改追求面子工程建設變為實際為該地區農戶著想,出臺適合本地區的重大管理舉措。
3.提高節水設備質量和產業化程度
提高節水設備質量和產業化程度是降低節水灌溉成本的直接途徑,目前西北地區初步能成批生產像微灌設備和渠道防滲的襯砌、噴灌時需要的管材和管件等節水灌溉技術所需的設備,但在質量方面還存在一些問題,如缺少可靠性和穩定性,主要包括塑料噴頭的耐水壓不高、各種噴嘴間互換性不高、技術所用的參數與實測值相差較大;各種合金管的管壁過薄而大量不合格,管道接頭和各零部件之間的密封性較差,管道零件耐壓性不高且結構比較落后;微滴灌技術所需要的設備,微噴頭和滴頭的合格率比不高。西北地區節水灌溉設備的生產企業規模不高而且比較分散,多以生產各種單項產品為主,大多數企業的自身發展能力較差,要長期的依靠國家給予投資幫助和扶持,造成技術改造困難,生產條件差,多數還處于比較落后的階段,產品陳舊,難以接受新技術,使得許多節水灌溉設備的新成果很難進入西北市場,節水設備的落后使得西北當地農民很難使用節水灌溉技術。因此我們必須改革現有的這種小生產模式制造,建議采取走工業化生產模式,實行經濟規模化來生產,可以把節水灌溉技術所需設備的生產、銷售和服務都投入到產業化軌道當中,按照市場經濟的規律進行優化發展,促進西北地區節水灌溉技術的設備走上一個新臺階上一個檔次,不但要形成規模,而且還要增加農業和工業以及服務業效益的增收。可以讓科學技術研究成果投入到生產設備當中,兩者可以緊密結合在一起,聯合出擊,有利于形成設備生產的龍頭企業和大集團,實現節水灌溉設備生產的經濟規模化、各種設備產品的優良化、各道工藝程序操作的規范化,也創出一條知名品牌道路,擁有自己的品牌。另外,還可以在投資和貸款上的渠道來改進,制定相關政策時要打破西北地區的地方保護主義,有利于提高各種產品的優質性,有利于保護各種品牌產品。加大力度發展股份制公司,讓科技投入到工業生產當中、投入到貿易當中,使得產、學、研一體化,內部要有咨詢和設計規劃,營銷要與培訓相互結合,有利于形成一體化的技術服務公司,有利于形成以蔬菜保護地節水灌溉技術產業化,且以咨詢服務體系為主的經濟實體。
同時還可以局部結合滴灌技術。滴灌屬于局部灌溉和全管道輸水,能夠根據作物的需要精確地進行輸水,因此可使水分的滲漏和損失降低到最低程度,從而使水的利用率大大提高。 一般來說,滴灌比地面灌省水 35%~55%, 比噴灌省水 15%~25%。灌溉時,還可以結合施肥,即把化肥溶解后注入灌溉系統,使肥料養分均勻地施到作物根系層,能夠真正實現水肥同步;目前,在西北干旱半干旱地區、季節性和資源性缺水地區、突發性缺水隱患區,發展滴灌綜合技術已經成為緩解水資源緊缺矛盾、確保糧食安全的戰略選擇。但與發達地區相比,西北地區的滴灌技術發展速度較慢,占整個灌溉面積的比率仍很小。
朱梅佳王興華左韻琳王春堂王麗娜
(山東農業大學,山東泰安271000)
【摘要】目前在我國,校園綠化中噴灌系統應用十分廣泛,但是絕大多數噴灌系統的開閉還停留在人工管理階段,管理水平較低,管理效率不高。自動控制的灌溉系統前人雖有研究,由于購置新設備所需的資金量大,而且在現有設備沒有達到廢棄水平的前提下,很少有人會全部更換更加節能高效的新型自動控制的灌溉系統。
關鍵詞 環境反饋控制;校園綠化;灌溉系統
目前全國大多數高校仍沿用傳統型灌溉方式,存在以下弊端:第一,現有的灌溉系統無法實現自動化控制,少數能實現自動化控制的其控制方式也較單一,無法實現與現有多種智能通信設備相結合,浪費時間和人力;第二,已有的自動化灌溉控制系統尚且沒有與校園現有的灌溉設備進行結合;第三,管理、維護費用高。為解決上述技術問題,本申請實施例提供了一種基于環境反饋控制的校園綠化帶自動灌溉系統。
1校園綠化帶自動灌溉系統概述
1.1自動灌溉控制系統
自動灌溉控制系統是將計算機技術、檢測技術、傳感技術、通訊技術、灌溉節水技術、施肥技術、農作物栽培技術及節水灌溉工程的運行管理技術有機結合起來,通過計算機通用化和模塊化的設計程序,構筑成集土壤水分、作物生長信息和氣象等資料為一體的自動監測系統,并依據監測設備回傳的檢測結果來決定灌溉量與灌溉時間的自動調控系統。
1.2校園綠化帶自動灌溉系統
基于環境反饋控制的校園綠化帶自動灌溉系統,包括控制臺和執行裝置,還包括控制終端、外部環境終端和傳感器,所述的控制終端雙向通信連接控制臺并對其控制臺發出指令、接收控制臺信息,所述的控制臺通信連接執行裝置并控制執行裝置執行灌溉,傳感器通信連接外部環境終端并將感應信號傳送給外部環境終端,外部環境終端雙向通信連接控制臺并接收外部環境終端的環境信號。
其中,控制終端為安裝有上位機軟件計算機或者為安裝有智能手機軟件客戶端的手機,通過無線網絡傳輸模塊、藍牙模塊或者短信發送模塊實現通信。控制臺由32位ARM單片機作為主控芯片,利用PID算法根據終端采集到的信息對環境進行自動控制。外部環境終端采用51單片機,采集并簡單處理環境信息以向控制臺傳輸,控制臺可與不同數量的外部環境終端組網。
1.3優勢
第一,實現由網絡、手機短信、藍牙等多種方式與智能手機、計算機等設備相連,進行設備的控制與實時監測,并設計配備專門的計算機監測軟件及手機客戶端,可以實現人為干預;第二,實現與現溉管網的結合,無需大規模更換灌溉設備,從而達到節約資金,節能環保,易于推廣有灌的目的。
2校園綠化帶自動灌溉系統的必要性
在校園綠化設計中,往往利用植物多元化來增加綠化帶的層次感和美感,使得在同一塊綠地上同時種有樹木、花卉以及草皮等多種植物,不同植物以及同種植物的不同生長時期需水量不同,傳統的人工澆灌或搖臂式噴頭灌溉方法無法滿足現代校園的這些灌溉要求,產生了諸多問題::第一,現有的灌溉系統無法實現自動化控制,少數能實現自動化控制的其控制方式也較單一,無法實現與現有多種智能通信設備相結合,浪費時間和人力;第二,已有的自動化灌溉控制系統尚且沒有與校園現有的灌溉設備進行結合;第三,管理、維護費用高;第四,管網容易破裂造成漏,灌水時無人開閥、不該灌時又無人關閥,浪費水資源或不能滿足植物的水需求,無法使灌溉的水量與植物生長需求相配合。
3校園綠化帶自動灌溉系統具體實施過程
圖1基于環境反饋控制的校園綠化帶自動灌溉系統流程結構示意圖
1.控制臺;2.執行裝置;3.控制終端;4.外部環境終端;5.傳感器
為了更好的理解上述技術方案,下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
如圖1所示,一種基于環境反饋控制的校園綠化帶自動灌溉系統,其特征在于,包括控制臺(1)和執行裝置(2),還包括控制終端(3)外部環境終端(4)和傳感器(5),所述的控制終端(3)雙向通信連接控制臺(1)并對其控制臺(1)發出指令、接收控制臺(1)信息,所述的控制臺(1)通信連接執行裝置(2)并控制執行裝置(2)執行灌溉,傳感器(5)通信連接外部環境終端(4)并將感應信號傳送給外部環境終端(4),外部環境終端(4)雙向通信連接控制臺(1)并接收外部環境終端(4)的環境信號。
其中,在實際應用中,所述的控制終端(3)為安裝有上位機軟件計算機或者為安裝有智能手機軟件客戶端的手機,通過無線網絡傳輸模塊、藍牙模塊或者短信發送模塊實現通信。在實際應用中,所述的控制臺(1)由32位ARM單片機作為主控芯片,利用PID算法根據終端采集到的信息對環境進行自動控制。所述的外部環境終端(4)采用51單片機,采集并簡單處理環境信息以向控制臺(1)傳輸,控制臺(1)可與不同數量的外部環境終端(4)組網,能夠更好的進行設備的控制與實時監測,可以實現人為干預。在實際應用中,所述的控制終端(2)與原有灌溉管網控制閥相連接的方式,解決了與現有灌溉管網結合的問題,從而利于低成本的推廣。
4總結
本文對基于環境反饋控制的校園綠化帶自動灌溉系統進行了研究,準確掌握節水灌溉自動控制技術的發展成就與研究現狀,并對未來的發展方向進行展望。
參考文獻
[1]楊世鳳,方鍇,王悅.基于ZigBee和LabVIEW技術的視情自動灌溉系統設計[J].天津科技大學學報,2012,06:69-73.
傳統灌溉技術的介紹
傳統的灌溉技術主要有以下幾個特點:操作簡單,設備投入少,技術要求低等。例如溝灌、淹灌以及漫灌等方法的操作方式簡便,但是在使用過程中卻需要大量的水資源,我國的缺水地區無法使用,而且這些灌溉方式對水的利用效率十分低。傳統的灌溉方法灌水量較大,水壓較高,容易造成灌水不均勻,對土地的沖擊力較大,甚至可以造成肥料和土壤的流失。此外,還非常容易造成土壤板結,對于根部的呼吸以及土壤養分的運輸都有著不利影響,甚至可能造成次生鹽堿化。不僅如此,傳統的灌溉方法的有效種植面積小,并且農田間需要挖大量的溝渠、埂等,工程量相對較大,農作物在相對長期多水的狀態還非常容易造成根部的病害或是澇死。因此,研究新型灌溉技術已經是勢在必行。
新型灌溉技術的介紹
(一)微灌技術
微灌技術是灌溉工程里一種普遍的技術,有著工作壓力低、投入成本小、節能降耗、灌水均勻節約水源、適應土壤能力強、保證農作物產量、品質和穩定水土壤等優點。它主要是經過管道尾部的灌水器,水流均勻而緩慢的送到農作物根部周圍的土壤中。灌水器決定了流水狀態,因此微灌主要有滴灌、微噴灌和小管出流灌。微噴灌要借助微噴頭或者微噴管來澆灌農作物,經灌水器的壓力將水流向噴頭,通過微噴管以噴灑水流的方式均勻灑在農田里,因水流可以均勻分布,所以無法造成浪費;滴灌需要滴頭或滴灌帶等灌水器,將少量水流灌溉至土壤中,這種技術時間耗費較長;第三種是小管出流灌,將很多小股水流灌溉到土壤中的農作物,此種技術需要借助穩流器或小型水管方可分散水流。
(二)間歇式灌水技術
間歇式灌水技術指以間歇形式輸送水流,輸送過程中所形成的的強大水流,將提高水流的速度,增加灌水量,可以對農田進行大面積的灌溉。具有灌溉速度快、灌溉效率高、節省水資源等優點。間歇式灌水技術是最近興起的新型灌溉技術,目前已經投入使用。
(三)噴灌技術
噴灌技術即噴灑灌溉技術,是目前普遍使用的灌溉方式。具有有利于形成土壤團粒結構、節省水源、節省勞動力、土地利用率高等優點。主要借助動力設備增大水壓,比如水泵、動力機等,在一定高度的巨大壓力下,讓水從高處噴灑流出,灌溉到大面積的農田里。這種技術利用頂部的噴頭使水向空中噴灑,形成大范圍的細小水滴落入土壤中,它的優點在于將每滴水充分利用,且灌溉面積較大,水源可以均勻分布,使農作物都可以得到充分的灌溉。噴灌設備也會有一定的靈活性,根據使用的范圍可以選取不同種類的設備。主要有固定式、移動式設備和半固定式三種類型,移動式設備的噴頭、機身、支管都可以靈活移動,機動性最好,可以在環境惡劣的山區使用;固定型設備主要用在占地面積廣、農作物面積大的地區,缺點是噴頭以外的其他部分不可靈活移動;而半固定式的噴灌設備的支管和噴頭均可自由移動。
(四)步行式灌溉技術
步行式灌溉技術可快速適應一邊移動一邊灌溉,將其他配套的灌溉設備統一利用起來,比如農村的電力和農用機器作為灌溉動力。與此同時,步行式節水灌溉技術可以把機械化技術與節水農藝進行有效結合。這種機械配備設施簡單,通過對機器進行組裝裝配。特點是:適應性強,隨意流動或者集中起來均可以做到;省去專門配備動力機,資金投入減少;避免田間修渠工程浪費,可以根據水源所在位置使用灌溉機進行灌溉,具有針對性,避免資金浪費,提高勞動力,并且提高了灌溉效率。
(五)渠道防滲灌溉技術
傳統的渠道灌溉技術容易造成水量滲透嚴重,而這種渠道防滲灌溉技術則正好相反,通過使用不同種類的防滲水材料可以調整增加水的滲透率,從而達到水資源利用最大化,并且可以避免因渠道輸水造成的水資源浪費,延長渠道防滲工程使用時間,保證其使用效果,并且強化渠道內部流水安全性,基于上述觀點,渠道防滲灌溉技術在我國缺水地區廣泛應用。目前按照不同防滲的材料吸收水的程度差異,將渠道防滲灌溉技術主要分為以下幾種類型,磚襯砌防滲、混凝土襯砌防滲、塑料薄膜防滲、瀝青護面防滲型等。這種技術極大提高了渠道內水的利用系數,從而達到節約灌溉召水。
(六)自動化灌水技術
這種技術已經在日本和歐洲風靡已久,其具有的節水節能的特點,極大提高了水資源利用率。這種技術在我國沒有得到廣范使用,主要是投資過大,且其產生的經濟效益不明顯。因此我們要學習和借鑒這項技術,根據我國國情加以改善,減少資金投入,早日推廣和應用自動化灌水技術。
(七)滴灌技術
滴灌技術的優點主要有以下幾方面:第一,與以往的一般灌溉相比可以節約大概55%的水資源,可以充分運用水資源以保證植物的生長。第二,實施滴灌時,還可以通過管道來完成施肥的步驟,可以大大降低肥料浪費的幾率,施肥效果顯著增加。此外,這種灌溉手段可以提升播種面積,也會加大植物的增產概率。理論上來講,滴灌技術無論對不同種類的農作物或者地質環境都是相對使用的,并且可以減低勞動成本,農民便可以通過其他勞動方式增加自己的收入。
新型灌溉技術的重要性
【關鍵詞】自動化控制灌溉;工作原理;設備組成;子系統配置;灌溉方式
1. 前言
自動化控制灌溉系統的建立可以進一步提高新疆現有節水灌溉農業的管理水平。原有的節水灌溉系統雖然在降低作物灌溉制度,提高作物產量上有明顯的作用,但由于人工操作的可變性過大,致使灌溉的合理性無法得到進一步的提高。而自動化控制灌溉是通過對土壤、作物、氣象等各類因素的采集、分析后由操作系統發送相關信息指令對田間各類控制閥門進行控制,以此來實現降低人工分析決策的不合理性因素對農業灌溉的影響。作為現代化農業發展的趨勢,在新疆現狀農業灌溉已大面積實施節水工程的前提下,進一步推廣自動化控制灌溉在節水工程中的使用對促進新疆農業經濟發展具有極大的意義。在此基礎上,本文通過對自動化控制系統的工作原理、設備組成以及實際應用中在設計方案的選取上做一簡單分析。
2. 自動化控制灌溉系統情況介紹
2.1自動化控制灌溉系統的工作原理。
(1)所謂的自動化控制灌溉即利用田間布設的相關設備采集或監測土壤信息、田間信息和作物生長信息,并將監測數據傳到首部控制中心,在相應系統軟件分析決策下,對終端發出相應灌溉管理指令。
(2)自動化控制系統的工作原理為:通過土壤、氣象、作物等類傳感器及監測設備將土壤、作物、氣象狀況等監測數據通過墑情信息采集站,傳到計算機中央控制系統,中央控制系統中的各類軟件將匯集的數值進行分析,比如將含水量與灌溉飽和點和補償點比較后確定是否應該灌溉或停止灌水,然后將開啟或關閉閥門的信號通過中央控制系統傳輸到閥門控制系統,再由閥門控制系統實施某輪灌區的閥門開啟或關閉,以此來實現農業的自動化控制。
(3)與國際水平相比,我國的農業傳感器生產水平相對落后,而土壤水分傳感器生產水平已達到了國際同類水平。
2.2自動化控制系統設備的組成。
自動化控制系統的設備主要有中央控制器、田間工作站、RTU(遠程網絡終端單位)或解碼器(閥門控制器)、電磁閥及田間信息采集或監測設備5個部分組成。
2.2.1中央控制器。
中央控制器(主站):主要有微機等設備及控制系統軟件組成。
(1)微機設備與目前辦公設備類似,由電源控制箱、主控計算機、中央控制器和激光打印機等設備組成。
(2)控制系統軟件是安裝于微機設備上的,其內容有信息采集與處理模塊、信息數據顯示模塊、信息記錄與報警模塊、閥門狀態監控模塊和首部控制模塊等組成。
(3)現有自動化監測、控制系統除了具有預測預報等功能外,還在計算機上實現如下功能:過程監視、數據收集、數據處理、數據存儲、報警、數據顯示、數據管理和過程控制等。并實現實時過程智能決策,達到完全自動控制。
2.2.2田間工作站(中繼站)。
(1)田間工作站的設計根據地形及設備信號接收的限制來確定布設位置及個數。
在實際操作中若地形平坦,無遮擋物,信號傳輸效果好。則相應一個田間工作站可控制面積較大,反之,則田間工作站布設較多。
(2)田間工作站是中央控制器與RTU或解碼器及田間信息采集監測設備的中轉站。采集的信息需要通過中間站輸送到中央控制器,而中央控制器發送的指令則需通過田間工作站傳達到各個RTU或解碼器。
2.2.3RTU(遠程網絡終端單位)或解碼器(閥門控制器)。
(1)RTU(遠程網絡終端單位)或解碼器(閥門控制器)是接收由田間工作站傳來的指令并實施指令的下端。
(2)解碼器(閥門控制器)直接與管網布置的電磁閥相連接,接收到田間工作站的指令后對電磁閥的開閉進行控制,同時也能夠采集田間信息,并上傳信息至田間工作站。一個閥門控制器可控制多個電磁閥。
2.2.4電磁閥。
電磁閥是控制田間灌溉的閥門。
電磁閥由田間節水灌溉設計輪灌組的劃分來確定安裝位置及個數。
2.2.5墑情信息采集站及田間信息采集、監測設備。
田間信息采集及監測設備是自動化控制系統的最根本。
田間信息采集主要依賴于傳感設備。傳感設備就是能夠感受規定的被測量物并按照一定規律轉換成可能輸出信號的器件或裝置。自動化灌溉可能設計的傳感器主要分為:土壤類、作物類、氣象類及系統類傳感器。主要測量土壤水分、養分、溫度、作物水分、養分、長勢、氣象類的光照、蒸發、風速、雨量及系統類的水壓、閥門狀態、流量、水質等數據資料。經由墑情信息采集站將信息傳輸至中央控制器,通過中央控制器安裝的各類自動化監測軟件系統對采集的數據分析,再以數值和曲線形式顯示歷史與實的時參數值和變化曲線,并進行信息實時報警與記錄。
2.3自動化控制系統子系統的配置。
自動化控制系統可根據用戶不同層次的實際需求,由灌溉自動控制子系統、農田墑情監測子系統、作物生長圖像采集子系統、水肥智能決策子系統、作物網絡化管理平臺等多個子系統配置,能為用戶提供多種管理選擇方式。依據工程基礎條件、管理水平、項目投資等因素來確定項目子系統類型的配置及灌溉方式的選擇。
2.4自動化控制系統的灌溉方式選取。
根據現狀新疆兵團節水灌溉模式及管理水平目前已實現的控制灌溉方式主要分為3類,在實際操作中可根據具體情況選取適合自己的控制灌溉方式:
2.4.1自動化控制灌溉方式。
2.4.1.1由于實際情況中存在墑情采集及分析水平不足的因素,在現狀自動化控制中主要還是依據節水工程設計中規定的耗水定額、灌溉時間及作物的需肥等數據來作為自動化控制發出命令的依據。
2.4.1.2根據節水設計可進行閥門編組輪灌,可供選擇的輪灌方式有:(1)灌水時間設定輪灌:根據設定時間編組輪灌。(2)灌溉量設定輪灌:根據墑情及土壤的監測結果預設灌溉制度進行輪灌并施加肥料。(3)隨機設定輪灌:根據實際需要進行任意閥門編組輪灌,包括補灌。
2.4.2人工參與控制灌溉方式。
系統以土壤濕度臨界值主參數(可包括氣象信息、作物視頻診斷等)進行人工參與智能化控制灌溉;用戶也可根據墑情監測結果,通過G網用手機隨時進行智能化控制。
2.4.3手動控制灌溉方式。
在系統出現意外情況下,可人工手動進行電磁閥開啟。以保證連續灌溉不會中斷,不誤農時。
3. 自動化控制系統典型設計
3.1典型地塊的選擇。
在新疆農二師31團6連選取58 hm2具有一定代表性的地塊作為典型設計田塊,共計12塊條田,長780 m,每塊條田寬60~65 m,水源滿足要求,種植作物為紅棗,株行距1.5 m×3 m,紅棗園建設已完成,確定滴灌工程的布置形式為:地表水源首部地埋干管地埋支管滴灌管的形式。考慮滴灌與自動化工程的結合,確定分干管兩邊鋪設支管為長短管形式。一條分干管可以管4塊條田,則一個閥門控制器可控制4個電磁閥,相比較一個支管灌溉2塊條田的方案,閥門控制器可減少一半。
3.2中央控制器的選擇。
由于本典型設計的面積較少,而且在31團未有大面積實施的計劃,因此中央控制站可設置在首部附近,即省去了團部管理需鋪設線路的投資,而且便于現場管理。
3.3田間工作站的設置。
由于該地塊十分規整,田間工作站可均勻布置于條田中,共需要設置6個田間工作站,由于距離中央控制器500 m范圍內且無明顯遮擋物,信號傳輸效果好,可將布置于附近的2個田間工作站省去,因此最終確定布設4個田間工作站。
3.4閥門控制器及電磁閥的設置。
依據滴灌工程輪灌制度的劃分,在滴灌系統每個支管的出地樁處均加設電磁閥一個,由于是長短管設計,位于同一位置的出地樁處的電磁閥由一個閥控器控制。最終確定電磁閥60個,閥控器15個。
3.5各類傳感器及墑情信息采集站的設置。
在典型滴灌設計的基礎上,由于該區土壤類型單一,均勻,傳感器可適當減少布置量。根據31團現狀管理水平僅布設水分傳感器。共設置水分傳感器12個,墑情信息采集站6個。并在中央控制系統配套墑情監測系統軟件。
4. 結 論
(1)節水灌溉工程在新疆已經大面積得到了推廣,應用及管理技術較為成熟。在此基礎上發展自動化灌溉技術是精準農業發展的必然趨勢,此項技術雖已提出多年,但由于現狀農業勞動力較富裕的原因,致使該項技術的優勢無法充分體現,近年來新疆也僅是分散試點運行,且大多工程位于新疆北部,新疆南部的落后地區對此項技術仍然無法得到積極響應。
(2)針對新疆大農業的現狀,在節水工程大面積實施的前提下,為了達到該類工程可持續利用的目的,針對目前正在或計劃實施的節水灌溉工程,也應當適當考慮到自動化灌溉技術參與其中的可能性。而對于今后幾年該類工程建設中也應當建議配合自動化工程同時建設,有利于精準農業在新疆的進一步推廣,逐步讓農民接收該項技術。
關鍵詞:基層;節水灌溉技術;改善策略
中圖分類號:S723.6 文獻標識碼:A
隨著水資源供需矛盾的不斷尖銳化,節水灌溉技術在農業發展中越來越顯得重要。目前,國家在針對基層水利推廣節水灌溉技術方面加大投資力度,尤其是在相關政策、宣傳力度、實施措施等方面加大人力、物理與財力。基于目前基層節水灌溉技術在推廣過程中存在的一些問題進行分析,并嘗試性提出一系列改善措施。
1 基層節水灌溉技術推廣中存在的問題
1.1 選擇不夠全面
在我國實施的基層農田灌溉中,目前微灌技術取得了比較明顯的效果,對農作物的生長和產量都有很大的提升。比如說膜下滴灌的節水效果就非常明顯,取得了很好的效果。對農作物的產量和質量都有很大程度的提升,比如說在我國的棉花種植方面,這種技術的效果更為明顯,尤其是在新疆地區得到了廣泛的推廣和應用,而且農民對于這種節水技術比較認可。但是在城市附近的棉花種植區效果卻并不明顯。出現這種反差的主要原因受到了氣候條件的限制,在新疆地區,由于在棉花的生育期降雨量比較小,并且氣溫較高,即使有少量的降雨也會被高溫蒸發掉,所以說對于棉花需要的水源就需要利用滴灌技術來實現。當地當地的領導和農民對于滴灌技術比較重視,所以在實施的過程中比較認真細致,使棉花的產量和質量都得到了很大程度的提升,為當地的農民帶來了很大的經濟效益。但是城市附近地區,在棉花吐絮階段正好是一年中降雨量比較大的季節,并且降雨集中,棉花會因為受到較大的雨量而出現霉桃,嚴重的影響到棉花的產量和質量。針對這種現象,滴灌技術根本無法實施,及時是基層購置了滴灌設備,農民使用的積極性也不高,使滴灌技術的推廣受到了阻礙。
當然,滴灌技術不僅僅只是對棉田,在其它大田農作物中也有很高的推廣價值,如玉米等等。但是玉米種植,目前在我國各地種植面積都不大。因此,滴灌技術在一些經濟作物,如:大棚蔬菜推廣中具有很好的前景。
1.2 體制影響基層節水灌溉技術的發展
目前體制是聯產承包責任制,我國大部分地方都是戶式小農經營模式,因此形成比較有規范的種植模式是挺難的。由于農作物種植多樣化以及灌溉觀念上的差異性,導致先進的節水灌溉技術不能充分的將其作用與效益發揮出來。在基層水利單位中,普遍存在設備長期閑置的現象,管理懈怠,系統由于長時間沒有使用而損壞,這也是目前推廣中必須面對與及時解決的問題。
1.3 缺乏技術指導與培訓
基層水利單位,面對先進的、高效的節水灌溉技術往往比較陌生,由于技術含量過高,必須要有懂專業技術的人員去實施管理,但是基層水利部門在這方面的人才是非常缺乏的,導致技術力量比較薄弱。必要的技術服務不能及時到位,面對很多突如其來的小問題都不能及時解決,必然會導致這個節水灌溉工程癱瘓。
1.4 節水灌溉理念不夠強
雖然我國在節水灌溉方面的工作開展時間已經很久了,但是在基層實施的過程中還是存在很大的困難,主要是農民在節水方面的思想意識不夠,傳統的灌溉方式是廣大農民認可的形式。所以說很多的節水灌溉示范區購置了大量的節水設備,并且設置了示范園區,但是在實際中農民使用的卻非常少,致使設備和示范園長期得不到維護而荒廢。如果這種意識得不到有效的改善,節水灌溉技術將無法真正的普及和實施。
2 改善基層節水灌溉技術的策略
2.1 狠抓實際,選擇技術
基層水利單位應該充分發揮水利專業與技術人員的作用,狠抓實際情況,如:土地質量、氣候因素、經濟條件等等,重視農作物之間的差異性而選擇灌溉技術。例如:黃河附近的土質沙性比較大,無論任何農作物都可以選擇噴灌技術;而土質黏性比較高的地區,應該重視農作物的差異性選取不同的節水灌溉技術,例如:密植型農作物推薦使用噴灌,大棚蔬菜、大田寬農作物等等推薦使用滴灌;另外,果樹推薦使用涌泉灌。技術首先要明確,才能降低投資風險,才能實現真正的經濟效益。
2.2 利用基層農村土地規模化的發展,積極發展節水灌溉技術
基于最近幾年來分析,隨著我國社會經濟的高速發展,城市化發展步伐也隨之加快,大部分農民都想外出務工,導致很多土地大量閑置,基于這個形勢而出現了包地潮。而這個方面也逐漸推行了農作物種植的規模化形成,這樣的局勢為節水灌溉技術的推廣與普及帶來了很大的促進作用。應該充分借助這一優勢的帶動作用,充分結合國家在“十二五”期間積極發展水利事業的大好機遇,從而制定相關發展計劃,有針對性的進行節水灌溉技術的推廣與普及。同時,還應該重視構建以后的管理與維護工作,只要看到經濟效益,農民群眾自然會積極響應,樂于接受。
2.3 重視基層水利單位管理人員的技術培訓工作
節水灌溉設備的使用需要具備一定的專業技術,但是在實際的使用中,農民在這方面的知識卻比較欠缺,所以說政府應該在基層單位廣泛的開展各種技術培訓,加強農民使用節水設備的專業知識,提升技術水平。
2.4 改善傳統的灌溉觀念,要重視節水技術的優勢
雖然在國家大力宣傳的推動下,節水口號還是相對比較普及,但是廣大農民群眾在節水認識上仍然不高,重要的并不是這些農民群眾對節水的重要性認識不夠,而是根深蒂固的傳統思想理念在影響。例如:大棚蔬菜種植中滴灌技術受到廣泛的推廣與應用,但是農民群眾在實際滴灌系統中的首部安裝是會設計一個出水口,其主要作用是為在關鍵時期保障有大水灌溉雖然這只是一個出水口,但是卻充分體現了群眾落后的灌溉觀念,從這一現象不僅反映群眾的灌溉觀念,而且也反映了農民群眾對節水灌溉技術的了解很有限,直觀的認為節水灌溉技術只是簡單的對水量進行節約,導致重視程度不夠。而節水灌溉技術真正所帶來的節水效益并非這點,其隨后提高農作物產量與質量才是節水灌溉技術的本質意義。
2.5 積極構建節水灌溉設備的銷售網絡
節水灌溉設備在選擇和使用方面還是需要具備一定的技術性的,所以說在對設備進行銷售推廣的過程中,政府需要指派專業的技術人員幫助農民進行選擇和使用指導,有計劃,有組織的構件銷售網絡。可以現在使用積極性較高的地區推廣,然后通過示范點形成擴散效應,逐漸的擴大銷售網絡,最終形成良性效應。
參考文獻
關鍵詞:農田灌溉;發展趨勢;措施;分析
中圖分類號:TU9文獻標識碼:A文章編號:
節水灌溉技術只有使農民從中得到實惠,得到廣大農民的真正擁護,才能持續快速地發展起來。我們應加大對發展節水灌溉技術的宣傳,使全社會形成一個較好的節水灌溉技術發展環境。通過對農業用水需求進行有效調控。削弱低效益膨脹型的用水需求,杜絕無效益浪費型的用水需求,促進節約農業用水的需求,從而推進節約灌溉技術發展。
1 節水灌溉技術
節水灌溉以最低限度的用水量獲得最大的產量或收益,也就是最大限度地提高單位灌溉水量的農作物產量和產值的灌溉措施。目前常用的節水灌溉技術:地面灌溉技術、低壓管道輸水技術、噴灌技術、地下灌溉技術。節水灌溉技術的發展不僅是節水的需要,也是農業現展的需要。發展節水灌溉技術對于推進現代農業、建設節約型社會有十分重要的意義。
1.1 節水型地面灌溉技術
主要包括畦灌、溝灌、膜上灌、低壓管道灌溉技術。畦灌技術通過防滲溝渠及管道將灌溉水引入畦田,水層在沿畦田縱坡方向流動過程中逐漸入滲,使地上作物根層達到濕潤的目的,該技術主要適用于小麥、谷子等窄行距密播作物。溝灌技術指在作物行距間開挖灌水溝,灌溉水在溝中流動過程中,靠重力和毛細管作用濕潤土壤的灌溉方法,主要用于棉花、玉米寬行距中耕作物。膜上灌技術指在地膜覆蓋基礎上,將膜側流改為膜上流,利用地膜輸水,通過放苗孔和膜側旁滲給作物供水的灌溉技術。
1.2 節水型低壓管道輸水技術
用管道代替水渠將灌溉水低壓輸送到田間的技術,低壓管輸水系統接按照組成部件自由程度可分為移動式,半固定式,并固定式3種。
1.3 噴灌技術
將水經過加壓噴射到空中,形成細小水滴,灑落到地面的一種灌水方法,按噴灑特征可分為固定式,半固定式,移動式噴灌。噴灌技術與傳統的地面灌溉方法相比,它具有節水(一般30%~50%)增產(10%~30%),省地、保地、保肥等優點。噴灌所用的機具品種較多,噴灌專用設備的噴頭的品種也非常多:搖臂式、垂直搖臂式、全射流式、蝸輪蝸桿式。常用的搖臂式噴頭主要是:PY1系列、ZY系列影響噴灌質量好壞主要因素:噴灌強度、噴灌均勻度、水滴打擊強度。
1.4 地下灌溉技術
地下灌溉包括:地下水浸潤灌溉,地下滲灌。地下灌溉利用修筑在地下管道灌溉引入田間耕作層,借毛細管作用自下而濕潤作物根區附近的土壤的灌水方法。
2 農田灌溉的發展趨勢
結合我國國情,節水灌溉新技術發展趨勢有以下4點。
①節水灌溉技術管理水平越來越高。今后攻關的重點是應用高科技術系統的集成,達到時,空、量、質上的精確灌水。②提高水分利用率和水分利用效率的重要途徑,也是今后節水灌溉發展的方向。③地下灌溉是一種最有發展前景的高效節水灌溉技術,應用推廣速度較慢,但隨著關鍵技術的解決,今后將會得到一定的發展。④地面灌溉仍是主導地位的灌水技術。隨著高效田間灌水技術的成熟,輸配水有低壓管道化方向發展的趨勢。⑤噴灌技術仍為大田農作物機械化節水灌溉的主要技術,其研究方向是進一步節能及綜合利用。節水灌溉新技術:①智能化節水灌溉裝備技術。②應用3S技術的精細灌溉技術,可以最大限度提高水資源的利用率和土地的產業率。③與生物技術相結合的作物調控灌溉技術。
3 節水灌溉發展措施
3.1 農業節水措施
大力普及節水灌溉技術,要十分重視農業節水措施的推廣。這可采用水稻旱育稀植、拋秧、地膜覆蓋、秸稈還田、深耕松土、中耕除草、鎮壓、耙耪、增施有機肥等措施,以提高土壤對天然降水的蓄集能力和保墑能力。引進和優選抗旱品種和調整作物種植結構等,也是行之有效的節水措施,在干旱缺水地區應大力推廣普及。就農作物的不同生長階段而言,灌溉主要有播種前灌水、催苗灌水、生長期灌水及冬季灌水等種類。就發展到現階段的灌溉方式而言,主要又分為地面灌溉、澆灌、科學灌溉等。地面灌溉是最傳統的灌溉方式,包括溝灌和畦灌等。這種方式灌水不均勻,蒸發量大,容易表層土壤的團粒結構,形成板層,影響土壤中好氣微生物的分解作用。澆灌一般是用皮管或灑水車澆水,是我國目前園林養護、蔬菜苗木種植等領域使用最多的灌溉方式。相對漫灌而言比較容易控制。科學灌溉是專業灌溉企業一直著力推廣的灌溉方式,包括滴灌、微噴、滲灌、噴灌等現代化的灌溉方式。需要根據相應植物的需水特性、生育階段、氣候、土壤條件等做合理設計,制定相應的灌溉制度,適時、適量,合理灌溉。
3.2 節水灌溉符合農村實際。
為了進一步推動節水灌溉持續、健康、有序地向前發展,把科學規劃擺在位,本著“因地制宜、突出重點、分期開發、注重實效”的原則,從全局和長遠著眼,慎重決策,嚴格管理,以保證節水灌溉建設的合理推進。節水灌溉技術發展不僅是工程問題、技術問題,還是社會問題和經濟問題。節水灌溉技術如果不能使農民從中得到實惠,就不能得到廣大農民的真正擁護,就不能持續快速地發展起來。按照山丘區、井灌區、地面水灌溉區和旱作業區進行節水灌溉技術改造,結合各個地區經濟條件確定重點發展及管理模式。
3.3 提高節水灌溉認識
農業灌溉用水必須走節水型的發展道路。在生活用水和工農業用水方面,必須加強水危機的宣傳工作,推動全國人民養成節約用水和循環用水的習慣,充分利用廣播、電視、報紙、雜志、簡報、宣傳標語、移動宣傳車、網絡等,整改以往噴灌、漫溉等粗放型用水方式,逐步向集約型節水灌溉方式改變。采用科學灌溉設備并實施扶持政策;大力提倡和鼓勵節水行為,提高人們節水意識。大力推廣節水農業技術,在作物栽培上,主要針對農作物生長的特點,推廣節水,使全社會都來關心節水灌溉技術,形成一個較好的節水灌溉技術發展環境。
3.4 加強科研和技術改造
伴隨我國高效節水灌溉技術的發展和應用,節水灌溉設備制造業也可望能形成一個有相當規模的行業,成為中國加工制造業一個新的增長點。一項新技術得到推廣應用,有可能帶動一個新的產業發展。改善我國傳統灌溉方式,保持大力興修水庫,水利樞紐、集水工程的基礎上,應大力加強科研與技術改造。結合我國各省市地區實際情況,自主研發具有中國特設的節水灌溉新技術,大力推動我國節水灌溉工程的發展。技術的革新必然依托于新材料、新設備的改進。因此在改進以往舊設備、舊材料等方面的同時,積極尋求和自主研發輕質、高強、智能性的綠色環保材料,實現節水灌溉材料設備的可持續發展。
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【關鍵詞】節水灌溉;農業水利;措施
1.農業水利灌溉的模式
農業節水灌溉技術是一個完整的體系,這個體系主要是從四個方面來開展節水灌溉的。一是通過儲存水量保持田地濕度;二是適當調整作物的種植時間,利用雨水灌溉;三是利用殘余的秸稈覆蓋農田的表層,達到保墑的效果;最后就是選擇抗旱的作物品種。我國現在主要應用的三種節水灌溉的方式是防滲渠道灌溉、噴灑灌溉以及滴水灌溉。
1.1渠道防滲技術
渠道灌溉自古以來都是我國主要灌溉技術,但以前的利用土渠輸水時帶來的滲漏導致損失十分嚴重,大概占水量的50%-60%,所以說,修建防滲渠道是我國節水灌溉的基本措施,也是最可以明顯看到效果的節水措施。按照防滲渠道的材料有使用土料來壓實地面的、用磚砌的、用混凝土打底的或者是用各種底料來防止滲漏的,例如,塑料、瀝青等。
這種節水灌溉措施的特點主要表現在大大減少了渠道輸水系統中水量滲漏帶來的損失,提高灌溉水利用的系數,同時也提高了輸水過程中的安全性,增加了輸水能力。
1.2噴灌技術
噴灑灌溉即噴灌是利用專門的設備技術,或者是利用水的自然落差帶來的壓力將水送到灌溉地段,通過噴頭將水噴射到空中,再散成細小的水滴,均勻的落在作物上。噴灌系統,一般包括水源工程、動力機、水泵、各種管道、噴頭及控制設備等。同時為適應不同的使用環境,噴灌技術通常可以分為固定式、半固定式和移動式三種。
1.3滴灌技術
滴水灌溉即滴灌這種灌溉技術基本算是目前為止可以將水的利用率達到最高的灌溉技術,一般分為地表灌溉和地下灌溉。滴水灌溉系統由水源工程、首部控制樞紐、輸配水管路和灌水器組成。滴灌灌水器的流量一般為0.8-12L/h。由此可見,滴水灌溉技術是十分節水的,但由于需要的技術要求較高,受限制的環境因素較多,所以,大規模的使用還無法實現。
2.農業水利灌溉中節水存在的問題
2.1新技術、新設備的推廣力度較小
大家都知道,現在無論是國內還是國外,在節水灌溉這一技術領域都掌握了一定的先進技術,基本上可以實現有效節水,強力灌溉的目的。但是,就我國現在的情況來說,噴、滴灌等高效節水的灌溉方式僅限于試驗田里使用,或者示范工程,普通天地絕大多數還在使用渠道灌溉。
2.2產權關系不明
許多灌溉工程都存在不同程度的產權關系不清楚的現象,因此,導致管理職責不清楚,政事企單位管理劃分不明確,監管制度不完善等問題,使得灌溉系統的管理制度粗放,調度不夠靈活。
2.3受經濟利益的影響
在一些水資源相對充分的地方,農民朋友們對建立節水灌溉系統的積極性不高,絕大部分的受制原因是利益問題。現在政府還沒有能力出自將節水灌溉技術覆蓋到全國各地。
2.4資金投入不夠
資金的投入一般只限于工程的完成,之后的維護及保養都沒有做到,導致灌溉系統的老化失修灌溉面積和灌溉效益逐年減退和降低。新的節水灌溉工程建設由于短缺和資金不到位,使得灌溉系統達不到應有的發展規模。
2.5規劃不當
有些地方在推廣先進的節水灌溉技術時不能做到因地制宜的有效規劃,可行性不夠,存在針對性差的問題,導致節水灌溉工程不能發揮其應有的效果。
2.6設備的質量參差不齊
由于設備的不配套,標準化系統化程度不高,以及維修服務的落后,導致系統中各個設備的質量參差不齊,不能做到同一質量的使用。
3.加快發展節水灌溉的措施
3.1站在可持續發展的高度,統籌考慮農業節水
目前的農業灌溉節水方式并不能從根本上改善缺水的狀況。為了增產增收,人們一方面在打更深的井,另一方面利用節省下來的水去擴大灌溉面積,并沒有真正意義上的實現節水灌溉。因此,要想實現全面的節水灌溉,就必須站在可持續發展的高度,統籌全面的考慮農業節水問題。由此看來,節水灌溉技術的普及實施問題,不僅僅是一個工程技術問題,更多的是一個社會問題、經濟問題。這個問題不是一個部門能夠解決的,政府應該讓多個部門多加配合,統籌考慮并解決節水灌溉中出現的各種問題,并根據不同地區的實際情況,制定出一套完整的、符合不同地區的、比較靈活的節水灌溉方案。
3.2合理規劃
灌溉用的水多半是地下水,有的由于地理環境較好,有可能是從地表建立引水系統,將附近河流湖泊的水引來使用,引水系統的灌溉水的補給主要是通過降水完成的。它的損耗主要包括蒸發、出流和開采。在一定的開采布局條件下,確定合理的開采強度,或在一定的開采強度下地下水的補給量或者補給量較大的區域,合理使用水資源。
3.3建立農業節水補助資金制度,加大農業節水灌溉投資力度
現行的節水灌溉工程的投資,主要靠集體出資,農民統籌,國家來實給予補助。一個灌溉工程的所需資金相當大,國家給的補助資金卻很少,大部分都是農民自己籌資的,依照現在我國農民的收入情況開看,他們并不富裕,很難拿出錢來建設節水灌溉工程,因此就需要各級政府把農業節水工程的建設納入重要的議事日程,并加大投資力度。與此同時,加強合理利用資源的重要性,增加宣傳手段,提高老百姓的節水意識,為建立健全的節水系統打下一個良好的群眾基礎。
3.4搞好中的產田節水灌溉
建設者應該因地制宜的規劃節水灌溉工程的實施方案,不要盲目引進,搞無目標的推廣活動,這樣,既達不到預期的灌溉效果,而且還浪費了資金。中低產田的改造已經列入今后農業的主攻方向,中低產田要求提高效益,擴大節水灌溉面積。搞好中低產田的節水灌溉工程將是以后全面發展節水灌溉的一個前提。
4.小結
總之,節水灌溉農業技術是一個綜合性很強的系統體系,它不僅涉及到科學技術等領域,而且還涉及到社會經濟等問題。其實質是解決農業用水和農作物需水以及單位水量生產出的糧食的產量及價值。這個體系的主要目的是為了讓灌溉農田的水資源發揮它自身的最大價值,節約水資源,合理利用水資源,并且可以使農產量實現高產穩產的目的。
【參考文獻】
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關鍵詞:園林 灌溉系統 設計 施工
1、研究背景
園林灌溉不僅要滿足各植物需水的標準,又要為園林增添水景景觀,因此做好園林灌溉設備方面的工作具有尤為重要的作用[1]。
2、灌溉技術發展史
隨著世界人口的不斷增長和能源、水資源危機的逐步加劇,園林灌溉系統正趨向更加環保化、能耗節省化、控制智能化、行業開放化、噴灑低壓、利用綜合化、用途多向化等技術快速開發[2]。
2.1灌溉方式的多樣化
植物供水作為園林灌溉系統的主要對象,基于植物的各異性,必須有針對性的對不同植物的需水規律和需水量提供“精準”灌溉。隨著園林灌溉系統的進一步創新研發,對于噴灌、滴灌等灌溉方法的界限將逐一被突破。其中,在噴灌區域中有多種不同的微灌方式,主要包括滴灌、微噴灌、滴箭、涌泉灌、樹木根部灌溉等。然后,針對園林綠地植物的多元化需求,同一個灌溉系統將采納不同的灌溉方法。不同植物的根系層深度各有差別,吸水范圍也不盡相同,可以結合地上灌、地面灌、淺層灌、深層灌,統一調配降水、灌溉水和地下水,形成綜合一體化的植物灌溉水分管理系統。
2.2灌溉產品的多樣化
在園林灌溉產品方面,具有世界知名品牌的園林制造商已制定了完善的系統。我國的園林灌溉設備產品與世界的同類相比,距離還相差很大。其主要表現在產品類型單調,配件不全,質量控制體系和質量檢測手段相對來說不成熟。當前國產的控制器和電磁閥可靠性不高,在小型電子控制器研發方面,還留有空白。
3、灌溉系統設計與施工
3.1灌溉系統設計
近年來,在借鑒國外經驗的基礎上,更多的新技術、新材料開始運用于市政園林灌溉系統之中,灌溉方式也從簡單噴灌向著噴灌、滴灌、微灌、涌泉灌等多種灌溉相結合的系統性灌溉過渡,并開始將準確把握植物需水規律的“精確”灌溉作為設計目標。設計中應首先考慮灌溉地域的土壤、地形、氣候、植物群落等基本情況,并注意設備的隱蔽性以保證景觀效果的美化。可通過自動控制系統提高灌溉的精確程度,達到提高效率和經濟實用的雙重效果。
灌溉系統由水源、首部樞紐、管網以及噴頭等部分組成。首先應保證水源的水量及水質,在市政園林灌溉中通常選擇城市供水系統;首部樞紐一般包括動力設備、水泵、水表、壓力表,以及控制設備等,用于取水、加壓、水質處理和系統控制。在設計中應根據水源條件、灌溉產品類型及灌溉對象適當增減設備。管網包括不同管徑的干管、支管、毛管等,作為壓力水的運輸通道,通常以防銹蝕的UPVC管、PE管等作為首選。噴頭是使灌溉水均勻噴灑在綠化區域的設施,可根據不同情況選擇不同射程的噴灌、滴灌或微灌產品。
在灌溉方式上,應以整體噴灌與局部滴灌或微灌的方式相結合,并根據設計需要選擇全自動或半自動控制系統,其中全自動系統可通過預先編制好的控制程序和根據反映植物需水的某些參量(土壤氣候條件、植物群落條件等)自動開閉水泵并按一定的輪灌順序進行灌溉,可極大地降低人工成本和資源浪費。
3.2灌溉系統施工
牽連到有關建筑物的施工更改,應嚴格符合現行規范的要求。
(1)在施工開始之前,需要確定好相應的水源位置,測量并記錄靜態水壓。
(2)清晰把握整體布局設計規劃,并了解當地的凍土層厚度,明確水管線的埋深度。
(3)根據不同型號噴頭的工作壓力、出水量,做好選擇合適的噴頭型號工作。
(4)放線,定點。根據不同噴頭直徑所噴灑的距離,確定兩個噴頭之間的間距,同時還需要考慮當時給水的壓力、當地的氣候條件等。點噴頭之前,其控制點,邊角點必須先點上,并統計管材管件數量。一般的布置方式選用正三角形布置,而對于正方形布置,應注意的一個限制因素就是最大間距對角線的限制。
(5)開挖噴灌溝。開挖之前,要分開放置表層土與下面的陰土或者建筑垃圾,管溝找準坡度,其下面不能有尖銳的東西阻截, 要保證平與直。
(6)連接管材。先用大號砂紙打磨接口,再用干凈的抹布擦拭干凈,在接口處用水膠均勻涂抹,接著迅速插入并用力轉一圈,停一分鐘以防接口接觸不全面。
(7)測試壓力,回鋪管溝。先在管材上面回鋪一層好土,然后把原先挖出的土回填,清理好當地的建筑垃圾。
4、節水灌溉系統的建設
隨著世界性能源問題的出現,市政園林除了其發揮其美化城市生活、調節生態環境等作用外,其節能性也逐漸受到人們的關注。節約型生態園林概念的提出,對灌溉系統提出了更高的要求,促進灌溉系統不斷向低成本、低能耗、多樣化、自動化的節水、節能、節勞的方向發展。
首先,應以不同植物的灌溉特點優選灌溉方式及灌溉器具。低矮易蒸發的草地宜采取射程較遠的噴灌以降低水的霧化程度和空氣中的漂移損失;自然型灌木宜采用滴灌方式,將滴頭設置在植物的根部附近減少水的損失;大型喬木可用根部灌水器和涌泉噴頭將水分直接送入其根系,解決表層壓實土透水性、透氣性差的問題。而時令花卉與修剪型灌木則應分析具體情況,以滴灌、微灌或人工澆灌相結合的方式操作。其次,管材和配件的選擇直接關系到節水的效果。管材的人為損壞、老化、凍裂等情況,都可能破壞其密閉性,產生漏水現象,故應選擇質量較好,柔韌度較高的UPVC或PE材料。而將某一區域的入口水壓保持在同一最佳范圍內,可產生更為均勻的灌溉效果,因此可在入口管道處設置水壓調節器,使灌溉器在最適壓力下工作。此外,灌溉系統后期的維護和對自動化程序的不斷修正也將起到良好的作用。總之,市政工作者應合理設計和運用灌溉技術,根據不同的園林環境設置不同的灌溉模式,為城市節約型生態園林的建設貢獻力量。
5、結語
園林灌溉系統的設計與施工是否科學合理,直接關系到園林的綠地植物是否健康成長及其水資源是否科學合理利用。針對這種情況,我國必須在借鑒國外先進的灌溉技術的前提下,加大技術研發資金投入,科學創新,與時俱進,實現資源的綜合可持續利用,創造更多的園林企業的經濟價值。
參考文獻:
關鍵詞:節水 農業發展 發展現狀
一、我國節水農業發展歷史回顧
1.節水農業發展沿革
我國節水農業發展的歷史源遠流長,而且與灌溉農業的發展密切相連。在距今4000多年以前就有了臨河挖渠、鑿井汲水的灌溉農業,在漫長的歷史歲月中,灌溉農業的建設綿延不斷,對促進當時的農業生產和社會經濟發展起到了十分重要的作用。灌溉農業的發展主要受水資源的制約,古代的勞動人民在與旱災進行的長期斗爭中,已懂得采用一些簡單的節水農業技術,如夯實輸水土渠的渠床減少輸水滲漏損失;在蒸發量大的西北農田上鋪上石子以減少農田土壤水分的蒸發損失等,對節約農業用水起到了一定作用。但是,由于社會和技術的等原因,到1949年我國節水農業的基礎十分薄弱,除了在少數灌區建設有少量渠道防滲外,基本上仍是空白。解放后隨著我國灌溉農業的大規模發展,農業水資源的供需矛盾逐漸呈現,節水農業技術開始受到有關部門的重視。20世紀50和60年代,水利部門就開展了節水灌溉技術研究,到70年代初某些技術已大面積在農業生產中推廣應用。如在自流灌區大力推廣渠道防滲襯砌減少輸水滲漏損失,田間開展平整土地、劃小畦塊,推行短溝或細流溝灌,建立健全用水組織,實行計劃用水,按方收費。70年代中期在機電泵站和機井灌區進行節水節能技術改造。70年代中到80年代初,在丘陵山區,土壤透水性強、水源奇缺以及實行抗旱灌溉的北方地區和南方經濟作物區,推廣噴灌、微灌等先進灌水技術。80年代初到90年代初,在北方井灌區大面積發展低壓管道輸水灌溉技術。從90年代開始,進一步將節水灌溉工程技術、農業技術和管理技術有機結合,形成配套技術,并大面積推廣田間灌溉科學用水技術,如小麥優化灌溉、水稻淺濕灌溉、膜上灌、北方旱作坐水點種等。與此同時,以提高降水利用率為目標的旱地農業增產技術也得到大面積推廣應用。這些技術的大范圍推廣應用,使我國節水農業的發展提高到一個新水平。
為適應節水農業迅速發展的需要,我國節水農業科學研究和設備研制也取得了長足的進步。早在1976年中國科學院會同原水電部將噴灌技術列為1976~1985年全國科技十年規劃重點項目,1977年年底又列為全國重點推廣新技術之一,1978年被正式列入國家農田水利建設計劃,80年代以后,國家每年安排專項補助經費和貼息貸款扶持推廣。“七五”期間,低壓管道輸水灌溉技術研究被列入了國家科技攻關計劃。“九五”期間,節水農業技術研究與示范首次被列為國家科技攻關項目,開展了噴、微灌設備的研制與改進、滴灌技術研究與示范、田間節水灌溉新技術研究、主要農作物節水高效灌溉制度的研究、節水灌溉與農業綜合技術研究、人工匯集雨水利用技術研究和灌溉系統配水關鍵技術研究等7個專題研究。隨著科學研究逐步走向深入,我國節水農業工程設備也得到迅速的發展,經過幾十年的研制和開發,特別是近幾年不斷引進國外先進技術及生產裝備,使節水農業工程設備在數量上和性能上都有很大提高。目前有上百個廠家生產供應節水農業所需的工程設備和工程材料。除在性能、品種和質量上仍與國際先進水平有較差距外,在數量上已基本能滿足現階段國內發展節水農業的需要。
2.節水農業設施及產業化建設
到1992年統計,我國防滲襯砌渠道總長達55.11萬km,占渠道總長306.87萬km的18%;其中干、支渠防滲長度29.24萬km,為干、支渠總長度121.81萬km的24%;斗、農渠防滲長度25.87萬km,為斗、農渠總長度185.06萬km的14%。我國低壓管道輸水灌溉鋪設的管道長度達2.6億m,其中,固定式管道長1.68億m,移動式管長0.93億m。噴灌面積達1223.2萬畝,其中固定式124.1萬畝,半固定式197.3萬畝,移動式901.8萬畝。微灌面積達51.9萬畝,其中固定式32.5萬畝,半固定式19.4萬畝。按照現階段的農業節水灌溉標準計算,我國節水灌溉面積已達2億畝。另外近年在南方廣西發展了水稻“薄、淺、濕、曬”面積2600萬畝,東北地區發展坐水點種面積3400萬畝,西北新疆地區發展膜上灌面積300多萬畝,寧夏甘肅等地發展水窖、集雨灌溉面積數十萬畝。我國節水農業的產業化建設也得到較快的發展,節水農業工程設備和材料已初步形成產業化。我國早期渠道防滲是從應用當地材料開始,如壓實土、三合土、漿砌塊石等。70年代以后隨著我國國民經濟和建材工業的發展,大力推廣了水泥土和混凝土材料,并研究應用瀝青混凝土,膨脹混凝土、玻璃纖維混凝土等。為了解決混凝土襯砌板接縫之間的漏水問題,研究推廣了聚氯乙烯膠泥等填縫止水材料以及其它一些處理混凝土裂縫的材料。80年代以來具有成本低、防滲性能好的塑料薄膜,瀝青玻璃布油氈以及各種聚乙烯土工膜得到大量推廣應用。近年來使用膨脹珍珠巖板、礦渣棉板等作為防凍保溫材料,收到了良好的效果。利用化學材料作為土壤添加劑,增加土壤防滲性能,也開始在我國渠道防滲中使用。
為了提高渠道防滲工程質量,加快施工進度,降低工程造價,我國先后研制和生產了梯形渠道邊坡混凝土振動機,“U”形渠道開挖機,“U”形渠道混凝土澆筑機和切縫機,以及預制混凝土“U”形渠槽和水泥土預制板等施工機械和技術,使我國渠道襯砌從人工施工向半機械化和機械化施工方面邁出了一大步。由于混凝土“U”形渠道的顯著優點,我國北方地區的中、小型渠道防滲襯砌,大量采用這種渠道的施工機械。低壓管道輸水灌溉從50年代起就在我國開始試點應用,但因設備不配套,質量差和造價高等原因,未能大面積推廣應用,進入80年代以來,為節約農業用水,緩解北方水資源緊缺狀況,迅速在北方平原井灌區發展起來,為解決設備問題,研制出多種適合我國國情的管材和管件,研制生產了數十種出水口和給水栓以及安全保護裝置,提出了平原井灌區低壓管道系統的優化設計理論和方法和各種管材管件的施工工藝,使我國低壓管道輸水灌溉得到大規模的發展。目前我國生產和應用的低壓管材主要有:雙壁波紋塑料管、薄壁PVC管、水泥制品管和用作地面移動軟管的超薄塑料管;管件主要有各種類型的給水栓、管接頭、進排氣閥等,這些管材和管件我國都已能大批生產。
我國從70年代開始發展噴灌,經過20多年的努力。噴灌設備已形成一定規模的生產能力,據到1992年統計,我國已具有生產輕小型噴灌機20萬臺,其中小型機5萬臺的能力,自動化水平較高的大型時針式和平移式等噴灌機亦能批量生產。噴頭除完善PY1系列外,1988年研制和投產PY2系列,并研制投產我國特有的全射流噴頭系列。1987年從國外引進了奧地利的搖臂式噴頭(ZY系列)、薄壁鋁管、薄壁熱浸鍍鋅鋼管三條生產線,研制并投產ZY型噴頭,帶單掛鉤承插式和雙掛鉤球接式兩種快速連接管的移動輕金屬管道系統及八種地埋管道。目前,ZY噴頭已生產20余萬只,薄壁鋁管年產達50余萬m。我國生產的噴灌設備的廠家約有23家,在數量上已基本能滿足國內的一般要求。主要生產和應用的噴灌設備有:PY1系列、PY2系列和PYs系列以及ZY系列噴頭;石棉水泥管、錦塑軟管、維塑軟管、薄壁鋁管和鍍鋅薄壁鋼管;BPZ型水泵和BP型水泵;單噴頭噴灌機、人工移動管道式噴灌機、絞盤式、雙懸臂式、縱拖式、滾移式、時針式和平移式噴灌機;自動調壓噴灌泵站等。
我國微灌的發展是從1974年開始的,到目前大致經歷了三個階段。1974年到1980年為第一階段,主要是引進、消化和試制,并在不同作物上開展試驗。80年代初到90年代初為第二階段,主要針對微灌設備品種少、不配套、質量差等問題,先后研制和改進了等流量滴灌設備,微噴灌設備、微灌帶、孔口滴頭、補償式滴頭、折射式和旋轉式微噴頭、過濾器和進排氣閥等設備,并建立了一批示范點。90年代初到現在是第三階段,對原有的微灌設備進行改進和提高,研制出如脈沖滴頭、調壓器和施肥器等新的微灌設備,并引進了以色列的部分先進技術和設備,使我國微灌技術和設備都得到較大發展。目前,我國已能成為批生產灌水器、管道與連接件、控制和量測及保護裝置、凈化設備和施肥裝置等。