高效节水灌溉设备的现状及发展方向分析

高效节水灌溉设备的现状及发展方向分析

衣永军

四川衡信建设工程有限公司 四川成都 610000

作者简介：衣永军(1983.07-),男，汉族,四川成都,本科,项目经理，水利水电工程中级职称,主要从事农田水利工程管理工作

摘要：我国是一个水资源严重短缺的国家，农业灌溉是用水大户，用水效率总体不高，节水潜力很大。党中央、国务院高度重视节水灌溉工作，提出把节水灌溉当作革命性措施和重大战略举措来抓。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》要求“十三五”期间“新增高效节水灌溉面积1亿亩”。对此，本文主要以2017年林周县高效节水灌溉工程项目为例，分析高效节水灌溉设备的现状及发展方向。

关键词：高效节水；灌溉设备；发展现状；发展方向

引言：地处我国西藏自治区中部的林周县，位于拉萨河上游的彭波河流域，拥有4464.4平方千米的广袤土地。其中有23.66万亩耕地，505万亩天然草场，8万亩人工草场，为当地农业、畜牧业的发展奠定了良好基础，但是林周县水域面积仅有5.4万亩，作为拉萨市第一产粮大县、第二畜牧大县林周县也面临着水资源短缺的问题^[1]。

1. 高效节水灌溉概述

以2017年林周县高效节水灌溉工程项目为例，项目区现状渠道经过多年运行，出现浆砌石、砼渠道严重破损，渠道水位变动区砼剥蚀、出现裂缝、渗漏、基础掏空等问题。由于渠道渗漏、淤积和坍塌现象严重，水量损失较大，水资源开发利用率和灌溉保证率低，目前灌溉水利用系数为0.4左右。同时灌溉管理水平低、耕作水平落后，大水漫灌、串灌现象普遍存在，灌溉水浪费严重，制约了灌区工程效益的发挥，阻碍了当地农牧业的健康发展。

近年来，随着灌溉技术的高速发展，进入了高效节水灌溉时代。2017年林周县高效节水灌溉工程建设规模6500亩（其中：固定式喷灌系统2200亩、低压管道输水灌溉系统4300亩）。在应用了高效节水灌溉技术之后，土壤的适应性、灵活性能得到极大提升，农民也不需要将更多精力投入到耕田之中，只需要对开关阀门进行处理，就能够实现自主灌溉，真正意义实现了节水灌溉的自动化发展。

2. 高效节水灌溉设备现状分析

1. 灌溉设备现状

以喷灌设备为例，目前使用的喷灌系统通常有两类，一是固定管道式喷灌系统；二是移动式、半固定式管道喷灌系统。固定管道式喷灌系统是目前最常用的喷灌系统，由于具有适应性强、技术简单的特点，以及具有节水、节能、省工和增产等优点，广泛用于粮食、露地蔬菜及其他经济作物。固定管道式喷灌系统不利于机耕，尤其是在平原地区，田间的固定管道对机械很有妨碍，耕作时经常碰坏出地竖管。在我国大田通常采用移动式、半固定式管道喷灌系统。移动式、半固定式管道喷灌系统搬运管道困难，尤其是刚刚喷过的土壤，还容易伤苗和破坏土壤，所以尽量选用轻质管道，如薄壁金属管道和塑料管道。

因此，2017年林周县高效节水灌溉工程作为高效节水灌溉示范项目，喷灌设备采用了中国灌溉排水发展中心研发的地埋式自动伸缩一体化喷灌设备^[2]。地埋式自动伸缩一体化喷灌设备，埋于耕作层以下，不影响耕作；集成出地管、竖管、升降式喷头于一体，同时具有喷水和顶出功能，无需寻找田间出水口位置；喷灌作业前及作业后均不需要再安装或拆卸任何设施，灌溉结束后又能回缩至耕作层以下，无需田间套管或专用设施保护，大大减轻了劳动强度，提高了工作效率。已在浙江、辽宁、宁夏等地的工程中成功应用，取得了良好的经济效益和社会效益，对推动节水灌溉具有重要的作用。

地埋式自动伸缩一体化喷灌设备工作过程

地埋式自动伸缩一体化喷灌设备垂直埋在地面35cm以下，下端与输水管道相连。在非灌溉时，伸缩管连同伸缩式喷头回缩在套管内，套管埋于地面以下一定深度内，不会对田间的正常耕作活动造成影响，如图a所示。需要进行灌溉时，来自输水管道的有压水流进入套管内，通过水流对伸缩管产生的向上推力，推动伸缩管连同钻土器一同向上运动；在此过程中，有压水流通过升降管进入钻土器，在通过钻土器上端的小孔时形成具有更大压力的高速水流，这种高速水流能够挤压并切割钻土器上端的土壤；随着钻土器上端的土壤不断被清除，伸缩管会从套管中伸出，如图b所示。在水压的作用下，伸缩管持续上升直至完全从套管中伸出，并露出地面，如图c所示。灌溉停止时，输配水管道内水压力消失，借助旁通支管提供的水压，伸缩管缓慢自动回缩套管内，如图d所示。在旁通支管提供的水压持续作用下，伸缩管完全缩回套管，伸缩管和套管之间的水通过套管低端的小孔排除，如图e所示。至此，整个灌溉过程结束。

2. 高效节水灌溉面临的问题

和农业发达的国家相比，我国高效节水灌溉技术、工程与设备长期处于低速发展的阶段，无论是技术水平还是工程规模都比较落后。在高效节水灌溉领域中，有众多先进的节水灌溉技术，如滴灌、管道输水、喷灌等，这些技术目前在我国的应用率还很低。以喷灌技术为例，其目前在我国农业领域的覆盖范围未超过10%。另一方面，当前我国采用的高效节水灌溉设备质量与配套水平较低，在技术研发与技术推广方面还有待加强。

3. 自动化水平落后

在高效节水灌溉管理中，信息化建设是一项重要的工作，然而在2017年林周县高效节水灌溉工程项目中，我们发现高效节水灌溉工程中信息化建设水平较低，农业水利工程中，相关人员没有认识到物联网、云服务以及跨领域服务等信息化管理的重要性，在信息化管理水平相对低下的情况下，农业水利工程标准化程度、信息化建设水平较低，无法满足工程项目的开展要求，与大数据时代下产业的发展规律脱节。

3. 高效节水灌溉设备的发展方向分析

（一）高效节水灌溉设备的发展

随着各种科学技术的不断发展，传统的灌溉设备已经无法满足现代化水利工程的发展。因此，高效节水灌溉设备在发展的过程中，一定要紧跟时代发展的脚步，加强对高效节水灌溉设备的研制工作，同时可以将物联网、互联网、节水灌溉、智慧水务等融合在高效节水灌溉设备中，这样可以利用先进的技术加强设备系统的升级工作。同时，高效节水灌溉设备在不断发展的过程中，一定要根据水利灌溉工程发展的实际情况，制定高效节水灌溉设备的发展方向。

（二）信息化平台的构建

在未来的农业水利工程中，对高效节水灌溉设备进行管理需要以信息化建设为基础，相关部门需要向灌溉区域提供全面、准确、及时的信息支撑，既要保证信息的实效性，又要保证信息的完整性和全面性，同时还要提高信息的准确性。关于信息的来源，可以设置自动监测设备专门用于信息采集，也可以采用人工录入的方式，在灌溉区域建设基础信息站。高效节水灌溉项目的开展及其设备的使用，都需要以全面的信息数据为支撑，为节水灌溉工程的自动化发展提供强有力的科学依据，实现对高效节水灌溉设备的智能化、自动化调节，进而减少人工成本的投入。

（三）高效节水灌溉设备功能更加完善

在未来的高效节水灌溉项目中，信息化建设水平的提升，给设备的运行提供了强力支撑，在系统运行、数据维护的过程中功能更加完善，信息化平台可以帮助相关人员对信息数据进行查询和分析，计算方式更加稳定，准确性得到提升。在设备维护方面，项目内硬、软件设施的维护更加方便快捷，系统运行的安全性得到极大提升，设备的抗干扰能力进一步得到增强。在对信息化系统进行操作的过程中，操作方式更加简便，运行环境更为优质，系统、设备的适应能力更强。例如项目位于林周县等高海拔地区，应以高原型的电气设备为主。

结语

高效节水灌溉设备的出现和高效节水灌溉项目的实施，标志着我国农业节水灌溉工程进入了高速发展的时代。在未来的高效节水灌溉项目中，高效节水灌溉设备的使用必然朝智能化、自动化的方向发展，因此需要不断加大高效节水灌溉项目中信息化建设的力度，让高效节水灌溉设备的功能更加完善。

参考文献

[1]姚咏梅.高效节水灌溉技术在农田水利工程中的运用[J].绿色环保建材,2021(03):179-180.

[2]李仰斌.地埋式自动升降型一体化喷灌设备研发[J].节水灌溉，2020（07）：75-78.