目前,中国节水灌溉发展正进入的“快车道”。据水利部数据,截至2013年底,在6347万公顷的全国有效灌溉面积中,节水灌溉工程面积达2711万公顷,约占有效灌溉面积的43%;农田亩均灌溉用水量由2000年的420立方米下降到361立方米。
受官方大力推进节水灌溉带动,中国节水产业不断发展。据水利部数据,目前全国生产节水灌溉设备和材料的厂家已有2000多家,形成了年生产3000多万亩节水灌溉设备和材料的供应能力,一些民营企业已拥有了部分具有的节水灌溉技术和产品。
但王爱国坦言,在一些关键构件上,目前中国节水灌溉企业的产品质量与美国、以色列等国家相比仍有明显差距;同时,在把节水与农技、农艺相结合,提升农产品产量和质量方面,中国也落后于发达国家。
王爱国表示,为提高中国节水灌溉设备的质量水平,下一步将推进节水灌溉产品的研发和创新,扶持一些企业进一步发展壮大。
他说,目前一些上市公司和民营企业在节水灌溉领域已经取得了较大成功,但“还要进一步提供一些政策措施来扶持”。
王爱国指出,今后还将加强市场监管,把好质量监督关,以进一步提升节水灌溉产品的质量。(引自:中国新闻网)
一,什么是喷灌
利用机械和动力设备,使水通过喷头(或喷嘴)射至空中,以雨滴状态
降落田间的灌溉方法。喷灌设备由进水管、抽水机、输水管、配水管和喷头(或喷嘴)等部分组成,可以是固定的或移动的。具有节省水量、不破坏土壤结构、调节地面气候且不受地形限制等优点.
二,喷灌过滤的优点
a.省水:由于喷灌可以控制喷水量和均匀性,避免产生地
喷灌农药
面径流和深层渗漏损失,使水的利用率大为提高,一般比漫灌节省水量30%一50%,省水还意味着节省动力,降低灌水成本。
b.省工:喷灌便于实现机械化、自动化,可以大量节省劳动力。由于取消了田间的输水沟渠,不仅有利于机械作业,而且大大减少了由间劳动量。喷灌还可以结合施入化肥和农药,又可以省去不少劳动量,据统计,喷灌所需的劳动量仅为地面灌溉的五分之一。
c.提高土地利用率:采用喷灌时,无需田间的灌水沟渠和畦埂,比地面灌溉更能充分利用耕地,提高土地利用率,一般可增加耕种面积7%一10%。
d.增产:喷灌便于严格控制土壤水分,使土壤湿度维持在作物生长适宜的范围。而且在喷灌时能冲掉植物茎叶上尘土,有利于植物呼吸和光合作用。另外喷灌对土壤不产生冲刷等破坏作用,从而保持土壤的团粒结构,使土壤疏松多孔,通气性好,因而有利于增产, 特别是蔬菜增产效果更为明显。
e.适应性强:喷灌对各种地形适应性强,不需要像地面灌溉那样整平土地,在坡地和起伏不平的地面均可进行喷灌。特别是在土层薄、透水性强的沙质土,非常适合采用喷灌。此外,喷灌不仅适应所有大田作物,而且对于各种经济作物、蔬菜、草场都可以获得很好的经济效果。 喷灌具有好多优点,但是也有缺点。主要是投资费用大,就目前条件移动式喷灌系统。另外是受风速和气候的影响大,当风速大于5.5米/秒时 (相当于4级风),就能吹散雨滴,降低喷灌均匀性,不宜进行喷灌。其次,在气候十分干燥时,蒸发损失增大,也会降低效果。
三,喷灌系统的组成
一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。
1.喷头:喷头用于将水分散成水滴,如同降雨一般比较均匀地喷洒在种植区域。
喷灌系统的喷头构造
2.管网:其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的种植区域。由不同管径的管道组成,分干管、支管、毛管等,通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道,如PVC管、PE管等。同时,应根据需要在管网中安装必要的安全装置,如进排气阀、限压阀、泄水阀等。
3.首部:其作用是从水源取水,并对水进行加压、水质处理、肥料注入和系统控制。一般包括动力设备、水泵、过滤器、施肥器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表,以及控制设备,如自动灌溉控制器、衡压变频控制装置等。首部设备的多少,可视系统类型、水源条件及用户要求有所增减。如在利用城市供水系统作为水源的情况下,往往不需要加压水泵。
4.水源:井泉,湖泊、水库,河流及城市供水系统均可作为喷灌水源。在整个生长季节,水源应有可靠的供水保证。同时,水源水质应满足灌溉水质标准的要求。
四,喷灌系统的分类
按水流获得的压力方式可分为机压式、自压式和提水蓄能式喷灌系统;
按喷灌设备的形式可分为管道式和机组式喷灌系统;
按喷洒方式可分为定喷式和行喷式喷灌系统.
喷灌系统按照喷灌作业过程中可移动的程度分为下列 3类:
固定式喷灌系统:除喷头外,各组成部分在长年或灌溉季节均固定不动.干管和支管多埋设在地下,喷头装在由支管接出的竖管上.操作方便,效率高,占地少,也便于综合利用(如结合施肥、喷农药等)和实现灌溉的自动控制.但需要大量管材,单位面积投资高.适用于灌溉频繁的经济作物区(如蔬菜种植区)和高产作物地区.
半固定式喷灌系统:喷灌机、水泵和干管固定,而支管和喷头则可移动.移动的方式有人力搬移、滚移式,由拖拉机或绞车牵引的端拖式,由小发动机驱动作间歇移动的动力滚移式、绞盘式以及自走的圆形及平移式等.其投资比固定式喷灌系统少,喷灌效率较移动式喷灌系统高.常用于大田作物.
移动式喷灌系统:除水源外,动力机、水泵、干管、支管和喷头等都是可以移动的,因而可在一个灌溉季节里在不同地块轮流使用,提高了设备利用率,并可节省单位面积投资,但工作效率和自动化程度低.常用的类型中,有的是动力机和水泵装在手推车或手架上的轻、小型喷灌机,其喷头装在轻便三角架上,通过软管同水泵连接;有的是将水泵同喷头装在手扶拖拉机上的小型喷灌机,由手扶拖拉机的动力输出装置驱动水泵作业;有的是装在大、中型拖拉机上的双悬臂式喷灌机.移动式喷灌系统适用于灌溉次数较少的大田作物和小块地段.此外,在有条件的地区,还可发展自压喷灌.其优点是可以利用水的自然落差,不需动力机和水泵,设备简单,操作方便,使用成本低.
五,喷灌设备的整体安装与施工
喷灌系统施工安装的总的要求是,严格按设计进行,必须修改设计时应先征得设计单位同意并经主管部门批准。涉及到有关建筑物的施工,应符合现行规范的要求,如《给排水建筑物施工及验收规范》、《地下防水工程施工及验收规范》等。针对喷灌系统的特点,在其施工与安装时,应注意以下问题:
(一)在已有的喷灌地块内施工,除尽量保护现有喷灌外,要特别注意管沟弃土的处理。弃土须分层放置,埋管时须按与开挖时相反的顺序分层回填,以保证沿管线种植层内的土壤与原有土壤一致。
(二)在干管和每条支管上应安装放水装置,以便于冲洗管道以及冬季防冻。即使在无冻害的南方地区,在非灌溉季节一般也应放空管道,防止水长期滞留在管道中产生微生物,附着在管壁和喷头上影响喷灌效果。放水装置除常见的闸阀、球阀外,还有自动泄水阀,可在灌水停止后自动排出管道中的水。
(三)对于系统压力变化或地形起伏较大的情况,支管阀门处应安装压力调节设备,如亨特公司生产的与电磁阀相配套的Accu-Set型压力调节器,使支管进口处压力均衡,保证系统的喷洒均匀度。另外,在必要的管段还应安装进排气阀、泄压阀等,用以保护系统的安全。
(四)为便于临时取水,或对喷灌不易控制的边角地段进行人工灌溉,在主管道上一般需安装一定数量的快速取水阀(方便体),如亨特HQV型快速取水阀。这种快速取水阀与所配套的钥匙配合使用,插入钥匙,阀门即可自动开启供水;若要停止灌水,只需取下钥匙,阀门会自动关闭。
(五)地埋式喷头的安装
1、安装前须对喷头进行预置。可调喷洒扇形角度的喷头,出厂时大多设置在180度,因此在安装前应根据实际地形对喷洒扇形角度的要求,把喷头调节到所需角度。
2、喷头的顶部应与的地面相平。这就要求在安装喷头时喷头顶部要低于松土地面,为以后的地面沉降留有余地;或在地面不再沉降时再安装喷头。
3、喷头与支管的连接,采用交接接头(Swing Joint),也称千秋架。如亨特的SJ-512千秋架、SJ-712千秋架,可有效防止由机械冲击,如剪草机作业或人为活动而引起的管道和喷头损坏。同时,采用铰接接头,便于施工时调整喷头的安装高度。
4、在管理不便的地区,可安装具有一定防盗性能的喷头。
六,喷灌系统操控装置
随着经济的发展,对绿化工程水平的要求越来越高。同时,为进一步解决水资源、能源的短缺和人工成本增加等问题,越来越多的绿化工程采用自动控制灌溉系统。常用的自动控制系统可分为时序控制灌溉系统、ET智能灌溉系统、中央计算机控制灌溉系统两大类。
时序控制灌溉系统
时序控制灌溉系统将灌水开始时间、灌水延续时间和灌水周期作为控制参量,实现整个系统的自动灌水。其基本组成包括:控制器、电磁阀,还可选配土壤水分传感器、降雨传感器及霜冻传感器等设备。其中控制器是系统的核心。灌溉管理人员可根据需要将灌水开始时间、灌水延续时间、灌水周期等设置到控制器的程序当中,控制器既通过电缆向电磁阀发出信号,开启或关闭灌溉系统。
控制器的种类很多,可分为机电式和混合电路式,交流电源式和直流电池操作式等。其容量有大有小,控制器只控制单个电磁阀,而的控制器可控制上百个电磁阀。
电磁阀一般为交流24伏隔膜阀,通过电缆与控制器相连。电磁阀启闭时有一定时间的延迟,这一特性可有效防止管网中的水击现象,保护系统安全。
目前国内的自动控制灌溉系统,基本上均为时序控制灌溉系统。
ET智能灌溉系统
ET智能灌溉系统,将与植物需水量相关的气象参量(温度、相对湿度、降雨量、辐射、风速等)通过单向传输的方式,自动将气象信息转化成数字信息传递给时序控制器。使用时只需将每个站点的信息(坡度、作物种类、土壤类型、喷头种类等)设定完毕,无需对控制器设定开启、运行、关闭时间,整个系统将根据当地的气象条件、土壤特性、作物类别等不同情况,实现自动化精确灌溉。
中央计算机控制灌溉系统
中央计算机控制灌溉系统,将与植物需水相关的气象参量(温度、相对湿度、降雨量、辐射、风速等)通过自动电子气象站反馈到中央计算机,计算机会自动决策当天所需灌水量,并通知相关的执行设备,开启或关闭某个子灌溉系统。在中央计算机控制灌溉系统中,上述时序控制灌溉系统可作为子系统。
美国亨特公司开发的IMMS中央计算机控制灌溉系统,可通过有线、无线、光缆、电话线、甚至手机网络等方式对无限量的子系统实现计算机远程控制,如对小到一个公园、大到一个城市甚至几个城市的所有园林灌溉系统,均可由一台中央计算机进行自动控制。
这种中央计算机控制灌溉系统是真正意义上的自动灌溉系统。目前在很多发达国家的园林绿地灌溉系统,以及高尔夫球场的灌溉系统中已被广泛采用。
例如,在美国拉斯维加斯城,只用了三套中央计算机控制系统,将所有和花卉实现自动灌溉,一套用于控制全城的公园绿地、街道花卉等灌溉,另两套则用于130多所大学的所有绿地灌溉。
灌水效果评价
在喷灌系统投入使用后,可以直观地对生长状况、绿色期的延长以及节水、节省人工的情况进行评价。也可以通过实际测试,对系统的喷洒均匀度、灌溉水的利用率等加以评估,以便及时修正灌水计划,并为提高今后喷灌系统的规划设计水平提供参考。