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高效節水灌溉技術(shù)、特點(diǎn)及材料選擇論文
一、高效節水灌溉簡(jiǎn)介
滴灌作為成熟技術(shù)在農業(yè)中較大范圍應用是在20世紀70年代。我國于1974年開(kāi)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(wàn)公頃，兵團至2004年累計推廣應用膜下滴灌408萬(wàn)畝。膜下滴灌是將覆膜種植技術(shù)與滴灌技術(shù)相結合的一種高效節水灌溉技術(shù)，滴灌利用管道系統供水，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)育區域，使作物主要根系區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、高效節水灌溉技術(shù)及特點(diǎn)
高效節水技術(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。高效節能灌溉技術(shù)得到了廣泛的應用，解決了許多問(wèn)題。節水灌溉技術(shù)一次性投資要比傳統灌溉投資高出很多，因此在很多地方，目前還沒(méi)有對這種灌溉方式進(jìn)行應用。高效節水灌溉與傳統的灌溉方式相比，其優(yōu)點(diǎn)主要體現在以下幾個(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。相比于傳統灌溉方式，因為水需要在地表上進(jìn)行灌溉，因此在傳統灌溉過(guò)程中避免不了會(huì )發(fā)生蒸發(fā)、跑水和積水現象，這在一定程度上會(huì )導致水資源浪費，依據統計結果顯示我國70%以上的土地在灌溉上采取的方式都為傳統灌溉方式，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灌溉技術(shù)更具有優(yōu)勢。但是，高效灌溉技術(shù)在細節上的要求偏高，并且實(shí)行過(guò)程中需要使用大量的設備，前期投入大，后期維護要求高，在自然條件惡劣的情況下，投入更高，因此在應用，推廣過(guò)程中，需要資金的支持。
三、節水灌溉技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
�。ㄒ唬﹪姽�。目前，世界上先進(jìn)的噴灌方式是中心支軸式噴灌機，其在應用過(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的爬坡能力，能源消耗低，使用壽命較長(cháng)，通常使用壽命能夠達到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，微灌是最節水的一種灌溉方式，因為其投資偏高，因此通常應用在經(jīng)濟效益較高或水資源極度匱乏的區域。在應用微灌過(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 )因為蒸發(fā)和滲漏導致水浪費，可以起到節約水資源的作用。微灌可以適量實(shí)時(shí)地對需要水的農作物進(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(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)濟作物和樹(shù)林中應用，主要優(yōu)點(diǎn)：節約水資源。此外，滴灌能夠依據作物的實(shí)際生長(cháng)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)濟作物的灌溉，其主要優(yōu)點(diǎn)為：操作簡(jiǎn)單，具有較強的實(shí)用性，并且針對不同的農作物可以選擇不同的微噴灌形式。幾種常用的農田節水灌溉技術(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(wú)要求）。
四、現代化微灌自動(dòng)化控制技術(shù)簡(jiǎn)介
�。ㄒ唬┌胱詣�(dòng)化灌溉系統。系統在灌區沒(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作物和土壤水分及氣象狀況的反饋信息，而是根據經(jīng)驗預先編制程序按一定順序輪灌或利用專(zhuān)家系統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。全自動(dòng)化灌溉控制系統中不需要人直接參與，系統控制模型由專(zhuān)家系統提供，結合各傳感器的實(shí)測信息，根據作物種類(lèi)、生長(cháng)期需水特征等實(shí)時(shí)數據形成自動(dòng)控制策略，系統可以長(cháng)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)家系統灌溉模型進(jìn)行實(shí)時(shí)數據交互，檢修控制設備等。這種系統中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機外，還包括中央控制器、自動(dòng)閥、傳感器及架設線(xiàn)路所需電線(xiàn)等材料。
五、高效節水灌溉工程設計中管材的選擇
高效節水工程在灌溉過(guò)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不當，不僅會(huì )導致大量資金的浪費，而且會(huì )對灌溉造成不良影響。當今，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)勢為其具有較強的承載力，在應用過(guò)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(guò)程中，會(huì )浪費較多的鋼材，并且長(cháng)時(shí)間使用還會(huì )出現銹蝕。塑料管道主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：重量更輕，運輸起來(lái)比較便捷，施工容易，并且其可以在不均勻沉降環(huán)境中應用。除此之外，塑料管在應用過(guò)程中并不會(huì )出現生銹等情況，其缺點(diǎn)是長(cháng)時(shí)間應用，會(huì )出現老化，情況嚴重時(shí)可能會(huì )發(fā)生斷裂。
高效節水工程中使用的管道通常都埋在地下，一般不會(huì )因為人為因素被破壞。因此，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，并且在工程應用中相對來(lái)說(shuō)比較方便，但其韌性較差。聚氯乙烯管耐高溫、強度大、耐磨、抗腐蝕，其在排水管道應用比較廣泛。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(mǎn)足灌溉要求。通過(guò)論述，可以發(fā)現，目前在高效節水工程中硬聚氯乙烯管道是最佳選擇，其不僅能夠達到工程的使用要求，并且可以降低投資。傳統管材與聚乙烯管的性能對比如下：鋼制管摩擦系數：6.25×105,管徑指數：5.1,流量指數：1.9;聚乙烯管摩擦系數：0.505,管徑指數：4.75,流量指數：1.75.
六、結語(yǔ)
我國水資源分布不均，西北地區水資源匱乏現象尤其嚴重。高效節水灌溉工程在我國有著(zhù)廣泛的發(fā)展空間，是我國未來(lái)一段時(shí)間水利建設的重點(diǎn)內容，但在發(fā)展過(guò)程中，也要認清其自身具有的局限性。隨著(zhù)人們對其研究的深入，相信其一定會(huì )為我國的農業(yè)發(fā)展提供強有力的支持。
參考文獻：
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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[J].河北農業(yè)科學(xué)，2014,
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