节水灌溉及PVC半固定地埋管在喷灌设备中的发展趋势及应用
时间：2020-10-27 08:03:26 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要发展农用节水灌溉，成为缓解我国水资源紧缺矛盾的重要选择。我国喷灌设备虽然在性能水平和质量上与国际先进水平有较大差距，但由于生产成本、关税等原因，国产设备在价格上仍有较大优势。本文阐述了国内外的喷灌设备及PVC地埋管在喷灌中的现状与发展趋势，应加快我国传统喷灌设备的更新与换代，开发适合我国国情的新型喷灌设备。
关键词农用节水灌溉设备喷灌技术半固定地埋管PVC发展趋势
作者简介：赵长滨（1960-），男，哈尔滨人，黑龙江省农业机械工程科学研究院高工，主要从事农业机械的研究工作。
0引言
农用节水灌溉设备是指具有节水功能用于灌溉的机械设备的统称。主要包括喷灌式、微灌式、全塑节水灌溉系统（又包括软管三通阀、低压出地阀、半固定式地埋管PVC塑料管喷灌技术）。我国是个农业大国，处于发展中国家，由于节水灌溉这方面技术落后、资金缺乏等方面的原因，始终使用传统落后的大水漫灌方式，既极大地浪费了人力及水资源，又增加了作物病虫害机会，因此我们要根据经济作物不同选择喷灌设备。在我国应用较为广泛的是软管卷盘式喷灌机、人工移动式喷灌机。半固定式地埋管PVC塑料管灌溉技术这几年逐步发展为最有潜力的灌溉技术，它在施工所使用的管材、管件应符合相应GB13663-2001的要求，管道上所使用的阀门和管件，其压力等级不应低于管道工作压力的1.5倍。现已经在黑龙江省得到应用，并受到用户的青睐。由于地面灌溉技术使用灵活、拆卸方便、有利于维修等优点，历史悠久，应用广泛，仍然在世界上占主导地位。伴随着节水灌溉技术的不断完善和成熟，农用节水灌溉设备技术及管理水平逐步提高，现代化的电子模拟技术、计算机控制系统、机器人等高科技术，是今后节水灌溉的重要发展趋势。
《大型灌区续建配套和节水改造“十二五”规划》提出，到2015年，完成190处大型、800处重点中型灌区的续建配套与节水改造任务，启动实施1500处一般中型灌区节水改造。据相关市场预测，如果以每亩推广喷灌和微灌等高效节水工程建设及运营维护投资1000～1500元来推算，完成新增4000万亩高效节水灌溉面积目标，预示着5年内国内节水灌溉业拉动的新增投资总额可高达400～600亿元。目前，国内434处大型灌区和1800处中型灌区的灌溉面积分别为2.4亿亩和2.3亿亩，如果到2020年完成大中型灌区全部续建配套及实现高效节水改造任务，则预示着10年内国内农田节水灌溉市场规模将达到5000亿元以上。专家预测，到2050年，世界总人口将由70亿人增加到90亿人，人类对粮食的需求将在当前的水平上再增长70%～100%。世界农业发达国家在节水灌溉方面已经取得重大进展，节水灌溉的普及程度较高。在发达国家，喷灌技术、微灌技术、渠道防渗工程技术、管道输水灌溉技术等节水灌溉技术已经较为成熟，其中喷灌、滴灌又是最先进的节水灌溉技术，世界发达国家60%～80%的灌溉面积采用喷灌、滴灌的灌溉方法，农业灌溉率约为70%以上。
我国的经济作物品种多，种植面积大，是一个农业及经济作物大国，要提高作物的产量，必须节水灌溉，既能减少作物周期，又能防止病虫害，提高作物的经济效益。因此，在经济作物区域比较广泛的我国，节水灌溉也是目前当务之急。这时期水资源也将出现严重缺乏，因此节水灌溉势在必行。在十二五期间我国的水资源紧缺将更为严重，农业节水将出现爆发式成长，各种节水灌溉技术将会出现迅猛的发展趋势。
1国外喷灌设备现状与发展趋势
国外喷灌设备与喷灌系统发展多样化，它们会根据本国特点因地制宜地发展多种多样的喷灌设备和喷灌系统。例如：英国、德国、奥地利、丹麦等发达国家喷灌面积占本国灌溉面积的90%以上，美国约占44%；以色列是一个仅有五百万人口的小国，节水灌溉技术在世界处于世界领先地位。目前，全世界已发展2000多万公顷喷灌面积，农业用水利用率比我国高40多个百分点。节水灌溉设备“三化”水平高，其产品技术水平高，品种齐全。美国大力推广中心支轴式喷灌机和平移式喷灌机。这两种喷灌机适合美国的农场现状，现在也在其他国家得到应用。俄罗斯主要发展双悬臂式喷灌机，近年来，也从美国引进中心支轴式喷灌机和滚移式大型喷灌机。德国、中国、法国、澳大利亚等国则重点发展卷盘式喷灌机。为了提高喷灌机的生产效率，减少设备投资，节省劳动力和运行管理费用，各国都在努力扩大单机控制面积。美国内布拉斯加州乐克德公司研制的中心支轴式喷灌机由30个塔架组成，长1182 m，控制面积达6556亩，为世界最大的中心支轴式喷灌机。为适应大型喷灌机的编组运行，一般由2～10台喷灌机组成，提高灌溉效率。在扩大控制面积的同时，各国也在努力提高喷灌机组的适应能力，喷灌机组的爬坡能力由6%提高到了30%，桁架结构也由过去的钢结构发展为铝合金结构，卷盘式喷灌机得以更加轻巧，使得大型喷灌机运行起来更加轻便、高效。
2半固定式地埋管PVC塑料管喷灌设备发展优势及存在问题
采用PVC塑料管材及钢管，管道接口采用粘接及焊接的形式连接，管道的施工应该严格按照《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97要求施工。与水泵连接首部采用钢管法兰连接，钢管与PVC管之间采用法兰连接。现场施工如下图：
现场施工图
21半固定式喷灌设备的优点
（1）有限的水井可以控制更多的灌溉面积，效率高。
（2）由于主干线一次铺设完成，用户每次使用只需解决田间喷灌部分设置即可，而不用考虑输水管线部分的投资，节省用户的投资（由于地方农户都是散户构成的地块）。
（3）由于输水管线是固定铺设，用户只考虑田间部分，用户使用过程中减少了许多设备的搬运工作量。
22半固定式喷灌设备的缺点
（1）由于半固定主输水管线是地埋的，按地块最大面积一次铺设，材质也相对优化，这种情况相对投资较大。
（2）由于主输水管线每隔20 m设一个出水口，这样在田间或地头有多个出水点，这些对用户的田间机械管理或整地带来不便。
（3）入冬前最后一次使用结束时，将水从最远端抽回井中，只要立管中不存水，系统中就不会残留冰水冻坏管路。
3我国喷灌设备市场发展趋势
据有关专家预测，到2050年，全世界总人口将由70亿人增加到90亿人，人类对粮食的需求将在当前的水平上再增长70%～100%。世界淡水资源日益紧缺，而人类对粮食的需求也不断上升，淡水资源已经成为农业发展和世界粮食供应的安全威胁。要破解耕地面积有限、淡水资源紧缺和世界粮食需求上涨之间的难题，发展节水灌溉成为关键。节水灌溉是以最低限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是最大限度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的灌溉措施。当前世界各国节水灌溉的主要措施包括渠道防渗、半固定式地埋PVC管、喷灌、微灌等。实行节水灌溉工程后，可以减少灌溉过程中劳动力配置，滴灌通过局部湿润灌溉，田间土壤疏松，通透气性良好，易溶性肥料、植物生长调节剂、内吸杀虫剂等可随水滴入，可减少中耕、施肥、喷药、锄草等的作业次数和劳动力投入，节省了大量的人力、物力。通过节水灌溉，农作物得到及时的灌溉，提高了灌溉保证率，能有效促进粮食增产增收，这也是节水灌溉工程的主要效益。此外，节水灌溉还能实现节水、节地、节电等效益。欧美等农业发达国家在节水灌溉方面已经取得重大进展，节水灌溉的普及程度较高。在发达国家，喷灌技术、微灌技术、渠道防渗工程技术、管道输水灌溉技术等节水灌溉技术已经较为成熟，其中喷灌、滴灌又是最先进的节水灌溉技术，欧美发达国家60%～80%的灌溉面积采用喷灌、滴灌的灌溉方法，农业灌溉率约为70%以上。据《中国节水灌溉行业深度调研与投资战略规划分析报告前瞻》数据显示，全世界的总耕地面积仅为15亿hm2，有灌排设施的耕地面积仅占27%，却生产出全世界55%的粮食，预计今后新增的粮食产量中80%～90%将来自有灌排设施的耕地。
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势：喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术，其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点，要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。半固定式地埋管PVC塑料管灌溉已被世人公认，是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管还存在一些问题，应用推广速度较慢，但随着关键技术的解决，今后将会得到一定的发展。地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟，输配水有低压管道化方向发展的趋势。农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成，达到时、空、量、质上的精确灌水，是今后攻关的重点。节水综合技术的开发利用，是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径，也是今后节水灌溉发展的方向。
参考文献：
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＼[2＼]李英能.对我国喷灌技术发展的若干问题探讨＼[J＼].节水灌溉，2002（4）.
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