高效節(jié)水灌溉技術(shù)、特點(diǎn)及材料選擇論文
一、高效節(jié)水灌溉簡(jiǎn)介
滴灌作為成熟技術(shù)在農(nóng)業(yè)中較大范圍應(yīng)用是在20世紀(jì)70年代。我國(guó)于1974年開(kāi)始發(fā)展滴灌技術(shù)，至2000年全國(guó)微灌面積已發(fā)展至26.7萬(wàn)公頃，兵團(tuán)至2004年累計(jì)推廣應(yīng)用膜下滴灌408萬(wàn)畝。膜下滴灌是將覆膜種植技術(shù)與滴灌技術(shù)相結(jié)合的一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，滴灌利用管道系統(tǒng)供水，使灌溉水成滴狀、緩慢、均勻、定時(shí)、定量地浸潤(rùn)作物根系發(fā)育區(qū)域，使作物主要根系區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)，地膜覆蓋則進(jìn)一步減少了作物棵間水分的蒸發(fā)。
二、高效節(jié)水灌溉技術(shù)及特點(diǎn)
高效節(jié)水技術(shù)是指除了地表灌溉和溝渠兩種灌溉方式之外的所有灌溉方式。高效節(jié)能灌溉技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，解決了許多問(wèn)題。節(jié)水灌溉技術(shù)一次性投資要比傳統(tǒng)灌溉投資高出很多，因此在很多地方，目前還沒(méi)有對(duì)這種灌溉方式進(jìn)行應(yīng)用。高效節(jié)水灌溉與傳統(tǒng)的灌溉方式相比，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：省工、省水、占地面積小，可按作物的生育期滴水、施肥、防病。相比于傳統(tǒng)灌溉方式，因?yàn)樗枰诘乇砩线M(jìn)行灌溉，因此在傳統(tǒng)灌溉過(guò)程中避免不了會(huì)發(fā)生蒸發(fā)、跑水和積水現(xiàn)象，這在一定程度上會(huì)導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，依據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示我國(guó)70%以上的土地在灌溉上采取的方式都為傳統(tǒng)灌溉方式，而水的使用率只有30%~40%,采取高效灌溉技術(shù)則可以解決水分浪費(fèi)問(wèn)題，并且通過(guò)高效灌溉可以有效阻止水土流失情況的發(fā)生。此外，高效灌溉技術(shù)在土地適用性上要比傳統(tǒng)灌溉技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)。但是，高效灌溉技術(shù)在細(xì)節(jié)上的要求偏高，并且實(shí)行過(guò)程中需要使用大量的設(shè)備，前期投入大，后期維護(hù)要求高，在自然條件惡劣的情況下，投入更高，因此在應(yīng)用，推廣過(guò)程中，需要資金的支持。
三、節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
（一）噴灌。目前，世界上先進(jìn)的'噴灌方式是中心支軸式噴灌機(jī)，其在應(yīng)用過(guò)程中的主要優(yōu)點(diǎn)為：操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化、勞動(dòng)成本低，并且在灌溉上具有很強(qiáng)的爬坡能力，能源消耗低，使用壽命較長(zhǎng)，通常使用壽命能夠達(dá)到15年；其存在的主要缺點(diǎn)：灌溉地域不能存在較大的阻礙物。移動(dòng)管道式噴灌，主要優(yōu)點(diǎn)：管道少，能耗低，成本低，可以對(duì)噴灌過(guò)程中使用的動(dòng)力進(jìn)行綜合利用，操作便捷；主要缺點(diǎn)：勞動(dòng)力高，在移動(dòng)灌溉過(guò)程中容易破壞作物，此外，該灌溉方式壽命較短，通常為5年左右。
�。ǘ┪⒐�。從目前情況來(lái)看，微灌是最節(jié)水的一種灌溉方式，因?yàn)槠渫顿Y偏高，因此通常應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)效益較高或水資源極度匱乏的區(qū)域。在應(yīng)用微灌過(guò)程中，水的輸送完全通過(guò)管道進(jìn)行，在輸送過(guò)程中很少會(huì)因?yàn)檎舭l(fā)和滲漏導(dǎo)致水浪費(fèi)，可以起到節(jié)約水資源的作用。微灌可以適量實(shí)時(shí)地對(duì)需要水的農(nóng)作物進(jìn)行灌溉、施肥，微灌同噴灌相比對(duì)水的使用效率更高，微灌可以對(duì)每個(gè)灌水器的出水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，目前常見(jiàn)的微灌有以下幾種：
1.滴灌。其主要在蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物和樹(shù)林中應(yīng)用，主要優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約水資源。此外，滴灌能夠依據(jù)作物的實(shí)際生長(zhǎng)情況進(jìn)行灌水施肥，對(duì)水資源的利用效率更高。
2.微噴灌。其是主要用在露天經(jīng)濟(jì)作物的灌溉，其主要優(yōu)點(diǎn)為：操作簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，并且針對(duì)不同的農(nóng)作物可以選擇不同的微噴灌形式。幾種常用的農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)及其主要特點(diǎn)如下：一是移動(dòng)管道式噴灌，投資少，無(wú)地形要求，使用年限是5年，適合露天作物（植物高度需小于1.5米）。二是滴灌與微噴灌，投資高，無(wú)地形要求，使用年限是5~10年，適合經(jīng)濟(jì)作物。三是中心支軸式噴灌，投資高，地形要求坡度小于15%,使用年限是15年以上，適合露天作物（對(duì)作物高度無(wú)要求）。
四、現(xiàn)代化微灌自動(dòng)化控制技術(shù)簡(jiǎn)介
（一）半自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)。系統(tǒng)在灌區(qū)沒(méi)有安裝傳感器，灌水時(shí)間、灌水量和灌溉周期等灌溉要素不是根據(jù)作物和土壤水分及氣象狀況的反饋信息，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)先編制程序按一定順序輪灌或利用專(zhuān)家系統(tǒng)提供的灌溉模型控制灌溉，或者干脆是手動(dòng)控制面板來(lái)控制的。因此灌溉作業(yè)可以實(shí)行程序控制，也可采用手動(dòng)控制，其核心是控制系統(tǒng)本身的可靠性和易操作性，尤其是泵站和電磁閥的安全可靠。
�。ǘ┤詣�(dòng)控制系統(tǒng)。全自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)中不需要人直接參與，系統(tǒng)控制模型由專(zhuān)家系統(tǒng)提供，結(jié)合各傳感器的實(shí)測(cè)信息，根據(jù)作物種類(lèi)、生長(zhǎng)期需水特征等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)形成自動(dòng)控制策略，系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間地自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。人的作用只是和專(zhuān)家系統(tǒng)灌溉模型進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，檢修控制設(shè)備等。這種系統(tǒng)中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機(jī)外，還包括中央控制器、自動(dòng)閥、傳感器及架設(shè)線路所需電線等材料。
五、高效節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)中管材的選擇
高效節(jié)水工程在灌溉過(guò)程中對(duì)管道的使用量很大，因此需要做好管道材料選擇。如果在管材的選擇上出現(xiàn)不當(dāng)，不僅會(huì)導(dǎo)致大量資金的浪費(fèi)，而且會(huì)對(duì)灌溉造成不良影響。當(dāng)今，我國(guó)在水管道材料的選擇上主要使用的是球墨鐵鑄管、鍍鋅鋼管等輸水管道。鋼管的主要優(yōu)勢(shì)為其具有較強(qiáng)的承載力，在應(yīng)用過(guò)程中不宜被破壞，主要缺點(diǎn)為，其價(jià)格相對(duì)較高，此外，在進(jìn)行鋼管制造過(guò)程中，會(huì)浪費(fèi)較多的鋼材，并且長(zhǎng)時(shí)間使用還會(huì)出現(xiàn)銹蝕。塑料管道主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：重量更輕，運(yùn)輸起來(lái)比較便捷，施工容易，并且其可以在不均勻沉降環(huán)境中應(yīng)用。除此之外，塑料管在應(yīng)用過(guò)程中并不會(huì)出現(xiàn)生銹等情況，其缺點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用，會(huì)出現(xiàn)老化，情況嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)發(fā)生斷裂。
高效節(jié)水工程中使用的管道通常都埋在地下，一般不會(huì)因?yàn)槿藶橐蛩乇黄茐摹Ｒ虼�，最理想的管道材料是硬聚氯乙烯或聚氯乙烯。硬聚氯乙烯質(zhì)量輕、耐腐蝕，價(jià)格低廉，并且在工程應(yīng)用中相對(duì)來(lái)說(shuō)比較方便，但其韌性較差。聚氯乙烯管耐高溫、強(qiáng)度大、耐磨、抗腐蝕，其在排水管道應(yīng)用比較廣泛。同聚氯乙烯管道相比，硬聚氯乙烯的主要優(yōu)勢(shì)為價(jià)格低，兩者在管徑相同的情況下，硬聚氯乙烯的價(jià)格僅為聚氯乙烯的一半左右，并且其在性能上能夠滿足灌溉要求。通過(guò)論述，可以發(fā)現(xiàn)，目前在高效節(jié)水工程中硬聚氯乙烯管道是最佳選擇，其不僅能夠達(dá)到工程的使用要求，并且可以降低投資。傳統(tǒng)管材與聚乙烯管的性能對(duì)比如下：鋼制管摩擦系數(shù)：6.25×105,管徑指數(shù)：5.1,流量指數(shù)：1.9;聚乙烯管摩擦系數(shù)：0.505,管徑指數(shù)：4.75,流量指數(shù)：1.75.
六、結(jié)語(yǔ)
我國(guó)水資源分布不均，西北地區(qū)水資源匱乏現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。高效節(jié)水灌溉工程在我國(guó)有著廣泛的發(fā)展空間，是我國(guó)未來(lái)一段時(shí)間水利建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容，但在發(fā)展過(guò)程中，也要認(rèn)清其自身具有的局限性。隨著人們對(duì)其研究的深入，相信其一定會(huì)為我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
參考文獻(xiàn)：
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[2]張西群，檀海斌，梁建青。低成本小麥微噴灌溉技術(shù)研究與效果試驗(yàn)[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014,
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