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。我國于1974年開始發(fā)展滴灌技術(shù)，至2000年全國微灌面積已發(fā)展至26.7萬公頃，兵團(tuán)至2004年累計(jì)推廣應(yīng)用膜下滴灌408萬畝。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，目前還沒有對這種灌溉方式進(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)灌溉過程中避免不了會發(fā)生蒸發(fā)、跑水和積水現(xiàn)象，這在一定程度上會導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，依據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示我國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)問題，并且通過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。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)用過程中的主要優(yōu)點(diǎn)為：操作簡單、自動化、勞動成本低，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，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。移動管道式噴灌，主要優(yōu)點(diǎn)：管道少，能耗低，成本低，可以對噴灌過程中使用的動力進(jìn)行綜合利用，操作便捷；主要缺點(diǎn)：勞動力高，在移動灌溉過程中容易破壞作物，此外，該灌溉方式壽命較短，通常為5年左右。
（二）微灌。從目前情況來看，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)用微灌過程中，水的輸送完全通過管道進(jìn)行，在輸送過程中很少會因?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)地對需要水的農(nóng)作物進(jìn)行灌溉、施肥，微灌同噴灌相比對水的使用效率更高，微灌可以對每個(gè)灌水器的出水量進(jìn)行動態(tài)控制，目前常見的微灌有以下幾種：
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)際生長情況進(jìn)行灌水施肥，對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：操作簡單，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，并且針對不同的農(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：一是移動管道式噴灌，投資少，無地形要求，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（對作物高度無要求）。
四、現(xiàn)代化微灌自動化控制技術(shù)簡介
（一）半自動化灌溉系統(tǒng)。系統(tǒng)在灌區(qū)沒有安裝傳感器，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家系統(tǒng)提供的灌溉模型控制灌溉，或者干脆是手動控制面板來控制的。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。
（二）全自動控制系統(tǒng)。全自動化灌溉控制系統(tǒng)中不需要人直接參與，系統(tǒng)控制模型由專家系統(tǒng)提供，結(jié)合各傳感器的實(shí)測信息，根據(jù)作物種類、生長期需水特征等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)形成自動控制策略，系統(tǒng)可以長時(shí)間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。人的作用只是和專家系統(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)水工程在灌溉過程中對管道的使用量很大，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)，不僅會導(dǎo)致大量資金的浪費(fèi)，而且會對灌溉造成不良影響。當(dāng)今，我國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)勢為其具有較強(qiáng)的承載力，在應(yīng)用過程中不宜被破壞，主要缺點(diǎn)為，其價(jià)格相對較高，此外，在進(jìn)行鋼管制造過程中，會浪費(fèi)較多的鋼材，并且長時(shí)間使用還會出現(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)用過程中并不會出現(xiàn)生銹等情況，其缺點(diǎn)是長時(shí)間應(yīng)用，會出現(xiàn)老化，情況嚴(yán)重時(shí)可能會發(fā)生斷裂。
高效節(jié)水工程中使用的管道通常都埋在地下，一般不會因?yàn)槿藶橐蛩乇黄茐摹Ｒ虼耍罾硐氲墓艿啦牧鲜怯簿勐纫蚁┗蚓勐纫蚁Ｓ簿勐纫蚁┵|(zhì)量輕、耐腐蝕，價(jià)格低廉，并且在工程應(yīng)用中相對來說比較方便，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
我國水資源分布不均，西北地區(qū)水資源匱乏現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。高效節(jié)水灌溉工程在我國有著廣泛的發(fā)展空間，是我國未來一段時(shí)間水利建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容，但在發(fā)展過程中，也要認(rèn)清其自身具有的局限性。隨著人們對其研究的深入，相信其一定會為我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
參考文獻(xiàn)：
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