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高效节水灌溉技术、特点及材料选择

时间:2016-02-15 来源:未知 作者:胥帆 本文字数:2656字
摘要

  一、高效节水灌溉简介

  滴灌作为成熟技术在农业中较大范围应用是在20世纪70年代。我国于1974年开始发展滴灌技术,至2000年全国微灌面积已发展至26.7万公顷,兵团至2004年累计推广应用膜下滴灌408万亩。膜下滴灌是将覆膜种植技术与滴灌技术相结合的一种高效节水灌溉技术,滴灌利用管道系统供水,使灌溉水成滴状、缓慢、均匀、定时、定量地浸润作物根系发育区域,使作物主要根系区的土壤始终保持在最优含水状态,地膜覆盖则进一步减少了作物棵间水分的蒸发。

  二、高效节水灌溉技术及特点

  高效节水技术是指除了地表灌溉和沟渠两种灌溉方式之外的所有灌溉方式。高效节能灌溉技术得到了广泛的应用,解决了许多问题。节水灌溉技术一次性投资要比传统灌溉投资高出很多,因此在很多地方,目前还没有对这种灌溉方式进行应用。高效节水灌溉与传统的灌溉方式相比,其优点主要体现在以下几个方面:省工、省水、占地面积小,可按作物的生育期滴水、施肥、防病。相比于传统灌溉方式,因为水需要在地表上进行灌溉,因此在传统灌溉过程中避免不了会发生蒸发、跑水和积水现象,这在一定程度上会导致水资源浪费,依据统计结果显示我国70%以上的土地在灌溉上采取的方式都为传统灌溉方式,而水的使用率只有30%~40%,采取高效灌溉技术则可以解决水分浪费问题,并且通过高效灌溉可以有效阻止水土流失情况的发生。此外,高效灌溉技术在土地适用性上要比传统灌溉技术更具有优势。但是,高效灌溉技术在细节上的要求偏高,并且实行过程中需要使用大量的设备,前期投入大,后期维护要求高,在自然条件恶劣的情况下,投入更高,因此在应用,推广过程中,需要资金的支持。

  三、节水灌溉技术的优点

  (一)喷灌。目前,世界上先进的喷灌方式是中心支轴式喷灌机,其在应用过程中的主要优点为:操作简单、自动化、劳动成本低,并且在灌溉上具有很强的爬坡能力,能源消耗低,使用寿命较长,通常使用寿命能够达到15年;其存在的主要缺点:灌溉地域不能存在较大的阻碍物。移动管道式喷灌,主要优点:管道少,能耗低,成本低,可以对喷灌过程中使用的动力进行综合利用,操作便捷;主要缺点:劳动力高,在移动灌溉过程中容易破坏作物,此外,该灌溉方式寿命较短,通常为5年左右。

  (二)微灌。从目前情况来看,微灌是最节水的一种灌溉方式,因为其投资偏高,因此通常应用在经济效益较高或水资源极度匮乏的区域。在应用微灌过程中,水的输送完全通过管道进行,在输送过程中很少会因为蒸发和渗漏导致水浪费,可以起到节约水资源的作用。微灌可以适量实时地对需要水的农作物进行灌溉、施肥,微灌同喷灌相比对水的使用效率更高,微灌可以对每个灌水器的出水量进行动态控制,目前常见的微灌有以下几种:

  1.滴灌。其主要在蔬菜等经济作物和树林中应用,主要优点:节约水资源。此外,滴灌能够依据作物的实际生长情况进行灌水施肥,对水资源的利用效率更高。

  2.微喷灌。其是主要用在露天经济作物的灌溉,其主要优点为:操作简单,具有较强的实用性,并且针对不同的农作物可以选择不同的微喷灌形式。几种常用的农田节水灌溉技术及其主要特点如下:一是移动管道式喷灌,投资少,无地形要求,使用年限是5年,适合露天作物(植物高度需小于1.5米)。二是滴灌与微喷灌,投资高,无地形要求,使用年限是5~10年,适合经济作物。三是中心支轴式喷灌,投资高,地形要求坡度小于15%,使用年限是15年以上,适合露天作物(对作物高度无要求)。

  四、现代化微灌自动化控制技术简介

  (一)半自动化灌溉系统。系统在灌区没有安装传感器,灌水时间、灌水量和灌溉周期等灌溉要素不是根据作物和土壤水分及气象状况的反馈信息,而是根据经验预先编制程序按一定顺序轮灌或利用专家系统提供的灌溉模型控制灌溉,或者干脆是手动控制面板来控制的。因此灌溉作业可以实行程序控制,也可采用手动控制,其核心是控制系统本身的可靠性和易操作性,尤其是泵站和电磁阀的安全可靠。

  (二)全自动控制系统。全自动化灌溉控制系统中不需要人直接参与,系统控制模型由专家系统提供,结合各传感器的实测信息,根据作物种类、生长期需水特征等实时数据形成自动控制策略,系统可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是和专家系统灌溉模型进行实时数据交互,检修控制设备等。这种系统中,除灌水器、管道、管件及水泵、电机外,还包括中央控制器、自动阀、传感器及架设线路所需电线等材料。

  五、高效节水灌溉工程设计中管材的选择

  高效节水工程在灌溉过程中对管道的使用量很大,因此需要做好管道材料选择。如果在管材的选择上出现不当,不仅会导致大量资金的浪费,而且会对灌溉造成不良影响。当今,我国在水管道材料的选择上主要使用的是球墨铁铸管、镀锌钢管等输水管道。钢管的主要优势为其具有较强的承载力,在应用过程中不宜被破坏,主要缺点为,其价格相对较高,此外,在进行钢管制造过程中,会浪费较多的钢材,并且长时间使用还会出现锈蚀。塑料管道主要具有以下优点:重量更轻,运输起来比较便捷,施工容易,并且其可以在不均匀沉降环境中应用。除此之外,塑料管在应用过程中并不会出现生锈等情况,其缺点是长时间应用,会出现老化,情况严重时可能会发生断裂。

  高效节水工程中使用的管道通常都埋在地下,一般不会因为人为因素被破坏。因此,最理想的管道材料是硬聚氯乙烯或聚氯乙烯。硬聚氯乙烯质量轻、耐腐蚀,价格低廉,并且在工程应用中相对来说比较方便,但其韧性较差。聚氯乙烯管耐高温、强度大、耐磨、抗腐蚀,其在排水管道应用比较广泛。同聚氯乙烯管道相比,硬聚氯乙烯的主要优势为价格低,两者在管径相同的情况下,硬聚氯乙烯的价格仅为聚氯乙烯的一半左右,并且其在性能上能够满足灌溉要求。通过论述,可以发现,目前在高效节水工程中硬聚氯乙烯管道是最佳选择,其不仅能够达到工程的使用要求,并且可以降低投资。传统管材与聚乙烯管的性能对比如下:钢制管摩擦系数:6.25×105,管径指数:5.1,流量指数:1.9;聚乙烯管摩擦系数:0.505,管径指数:4.75,流量指数:1.75.

  六、结语

  我国水资源分布不均,西北地区水资源匮乏现象尤其严重。高效节水灌溉工程在我国有着广泛的发展空间,是我国未来一段时间水利建设的重点内容,但在发展过程中,也要认清其自身具有的局限性。随着人们对其研究的深入,相信其一定会为我国的农业发展提供强有力的支持。

  参考文献:
  [1]史永军,梁军毅,王刚。达拉特旗现代农业示范项目区几种节水灌溉工程技术要点[J].农业开发与装备,2012,2
  [2]张西群,檀海斌,梁建青。低成本小麦微喷灌溉技术研究与效果试验[J].河北农业科学,2014,

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