鉴于我国水资源日益紧缺的趋势,20世纪70年代,特别是改革开放以来,我国大力发展节水灌溉。国产节水灌溉设备也从无到有,并形成一定的生产能力,对推动节水灌溉的发展起到了重要的作用。但是,我国节水灌溉设备无论在质量上还是品种上,仍存在不少问题,与国外先进水平相比差距还很大。因此,对我国的节水灌溉设备研制和生产急待研究应变措施,并加快进行技术改造和创新。
1、我国节水灌溉设备的研制和生产回顾
鉴于我国水资源日益短缺的现状与趋势,早在20世纪五六十年代,水利部门就开展了渠道防渗和田间灌水等节水灌溉技术的研究与推广,到20世纪70年代初在自流灌区大规模推广衬砌渠道减少输水渗漏损失,田间开展平整土地、划小畦块,推行短沟或细流沟灌,建立健全用水组织,实行计划用水。20世纪70年代中期在机电泵站和机井灌区进行节水节能技术改造。20世纪70年代中到80年代初,在丘陵山区,土壤透水性强、水源缺乏地区以及北方抗旱灌溉地区和南方经济作物区,推广喷灌、微灌等先进技术。20世纪80年代初到90年代初,在全国范围内推广先进技术。20世纪80年代初到90年代初,在全国范围内推广低压管道输水灌溉技术。从20世纪90年代开始,进一步将节水灌溉工程技术、农业节水增产技术和管理节水技术有机结合,形成配套技术,并大面积推广田间灌溉科学用水技术,如小麦优化灌溉、水稻浅湿灌溉、膜上灌、坐水点种等,使我国节水灌溉技术提高到一个新水平。同时,为适应节水灌溉发展的需要,节水灌溉专用材料、设备的研制和生产也得到了发展。
2、渠道防渗设备的研制
我国早期渠道防渗是从应用当地材料开始,如压实土、三合土、浆砌块石等。20世纪70年代以后,大规模推广水泥土和混凝土材料,并研究应用沥青混凝土、膨胀混凝土和玻璃纤维混凝土等。为解决接缝漏水,研制推广聚氯乙烯胶泥等填缝止水材料,20世纪80年代以来研制具有成本低、防渗性能好的塑料薄膜、沥青玻璃布油毡以及各种聚氯乙烯土工膜,并大量推广应用。20世纪90年代后研制应用膨胀珍珠岩板、矿渣棉板等作为防冻保温材料,收到良好效果。利用化学材料作为土壤添加剂,增加土壤防渗性能也已开始应用。为了提高渠道防渗工程质量,加快施工进度,降低工程造价,先后研制和投产了梯形渠道边坡混凝土振动机、“U”形渠道开挖机、“U”形渠道混凝土浇筑机和切缝机、预制混凝土“U”形渠槽和水泥土预制板等施工机械。
3、低压管道输水设备的研制
研制出包括以当地砂石料生产的水泥制品管、双壁波纹塑料管、薄壁PVC塑料管、聚乙烯塑料软管等多种管材和管件；暗式铸铁弹簧给水栓、球阀式给水栓、拍门式给水栓、活塞式给水栓、升降式给水栓、螺杆压盖型给水栓、楔面旋转压盖型给水栓、梯田阀等几十种出水口以及地面移动多孔闸管、拉板式多孔闸管、移动式多孔带阀软管、快速接头软管等多种地面移动闸管;调压塔(管)、压力池、进排气阀等安全保护装置。
4、喷灌设备的研制
从20世纪70年代开始发展喷灌,目前已形成年产轻小型移动喷灌机约20多万台的生产能力,薄壁铝管年生产能力达50多万m,成批生产多种地埋喷灌用塑料管道及附件,自动化水平较高的大型时针式和平移式喷灌机亦能批量生产。
4.1喷头:摇臂式喷头是我国生产批量最大、应用最广的喷灌设备,20世纪80年代最主要的摇臂式喷头有PY1系列、PY2系列和PYS系列喷头。PY1系列是金属摇臂式喷头,有不同进水口径的5个型号喷头；PY2系列喷头也是金属摇臂式喷头,有不同进水口径的6个型号,因喷嘴数目和喷射仰角的不同又分为48种变型,每种变型可配5～10种不同口径的喷嘴,每种喷头又可适用于4～5种压力级差,这样该系列就具有1060种不同的水力性能；PY2系列是塑料摇臂式喷头,有2种口径共4种型号。另有一种全射流喷头,是我国特有喷头,但因水力性能不够稳定,没有得到推广。20世纪90年代以来,以ZY系列金属摇臂式喷头为主,共有ZY1和ZY2两种型号。目前我国喷头的生产能力在数量上已基本上能满足发展喷灌的要求。
4.2喷灌管材及管件:常用的喷灌固定(地埋)管材有石棉水泥管、聚氯乙烯(PVC)管和聚乙烯(PE)管、预应力和自应力钢筋混凝土管、铸铁管、钢管。常用的喷灌移动管材有麻布水龙带、锦塑管和维塑管等软管;胶管、高压聚乙烯管、筋塑管等半软管;硬塑料管、薄壁铝管和镀锌薄壁钢管等硬管。当前使用最广泛的地埋管材是聚氯乙烯管和聚乙烯管,地面移动管材是薄壁铝管,我国均能大批生产供应市场。喷灌管道附件包括阀门、压力与流量调节器、安全保护装置等控制件和弯头、三通、四通、异位管和堵头等连接件两大类。我国喷灌管道附件除薄壁铝管附件属专门生产外,大多数是借用现有市场出售的。
4.3喷灌泵:喷灌专用泵按结构形式分为自吸离心泵(BPZ型)和普通离心泵(BP型)两种,自吸泵按水气混合的位置又分为内混式和外混式两种。我国目前生产的BPZ型泵有8种,BP型泵有2种。喷灌专用泵一般是与喷灌机配套生产,年产能力亦达20多万台,在数量上已基本能满足国内需求。
4.4喷灌机：常用的喷灌机可分为单喷头喷灌机、人工移管式喷灌机、绞盘式、双悬臂式、纵拖式、滚移式、时针式和平移式喷灌机。单喷头喷灌机和人工移管式喷灌机是我国目前生产量最大、应用最广泛的喷灌机。绞盘式喷灌机最近已有不少厂家生产。双悬臂式、纵拖式、滚移式、时针式和平移式喷灌机我国都能制造,除时针式和平移式喷灌机有小批量生产供应市场外,其他喷灌机应用很少。
4.5自动调压泵站:又称恒压泵站,由水泵机组、调压罐、压气供应系统、压力水位传感器、水泵运行程序控制器组成。可根据灌区不断变化的实际灌溉用水量,自动调节泵站内泵的运行台数,使泵站供水量始终与实际喷水量相适应,因此具有能、节水、管道设备不易破坏和喷洒质量好等优点。目前在此基础上又研制生产变频调压泵站,、微灌设备的研制
包括滴灌、微喷灌和涌泉灌。目前已能成批生产灌水器、塑料专用管道及连接件、过滤器、施肥装置、控制和量测及安全保护装置等。
5.1灌水器:品种规格不断增加,部分产品初步形成系列化。目前已由单一的管式滴头发展到微管滴头、可调式滴头、孔口滴头、补偿式滴头等;由单纯生产滴头产品增加到生产旋转式、折射式、缝隙式、导流芯式及脉冲式微喷头;由承插式滴灌管扩展到双腔滴灌带、内镶式迷宫滴灌管、微孔渗灌管、双上孔滴灌带、双腔滴灌带、内镶式滴灌带等。
5.2管材与管件:材质及配方和工艺制造水平有较大改进和提高,品种规格大幅度增加。管材的材质由单一的LDPE增加到PP和PVC等多种;管材规格由开始的10种管径发展到13种管径与20多种规格;管径由单一内径发展到内径和外径两种。管件结构和连接方式由单一的内承插式增加到内、外承插式和法兰连接式;管件材质也由单一的HDPE发展到PVC和ABS工程塑料多种;管件规格也由原来的60种发展到400多种。
5.3过滤设备:产品质量有较大提高,设备种类和品种规格得到较大扩展。由原来的立式铜筛网钢体过滤器两种规格发展到多种类型的筛网式过滤器、不锈钢过滤器、自动反冲洗筛网过滤器、叠片式过滤器等;由单一的筛网式过滤器发展到砂石过滤器和旋流水砂分离过滤器。
5.4施肥设备:产品种类有所增加,由原来的单一压差式钢体化肥罐增加到胶囊钢体化肥罐、开敞式施肥罐、文丘里施肥罐、水力施肥泵等10多种。
5.5控制和安全保护设备:已基本能与微灌系统配套,目前已能生产专用塑料球阀、专用施肥排污塑料阀;水阻管及水阻接头、脉冲发生器、压力流量调节器;各种进排气阀和调节装置。
6、行走式节水灌溉机具
该机具是结合我国国情研究开发,利用农村已有的动力机械,使旱地农业的挑水点播和灌水工作全部实现机械化,并可与农艺操作相结合,做到一机多用、一次同时完成多种农艺过程的节水┼溉机械。目前已批量生产有穴播穴灌覆膜机、条播条灌机、硬茬地条播条灌机、行走式苗期喷淋灌溉机和卷管行走式节水灌溉机等5种。
7、田间节水地面灌溉设备
比较先进的田间节水地面灌溉设备如波涌灌间歇阀、多孔闸管、激光平地设备、可降解的用于膜上灌的塑膜等正在研制或小批量投产。
8、发展与展望
20世纪70年代以来,我国主要从欧美引进先进的喷灌、微灌技术和设备,使我国喷灌、微灌技术有了突飞猛进的发展,喷灌、微灌产品设备的水平有了很大提高,对我国农业生产起到了显著的促进作用。因此,引进、消化、吸收国外先进技术和设备,应继续成为我国今后发展节水灌溉的一项国策。但是考虑到当前国产设备与国外先进设备的总体水平差距达10～15年,以及我国经济和技术总体实力的现实,应按照“有所为有所不为”的原则重点发展我国具有优势的设备,如上述所提到的混凝土衬砌防渗材料和小型施工机械、地埋用聚氯乙烯和聚乙烯管、轻小型移动式喷灌机组、带快速接头的薄壁铝管、金属摇臂式喷头、喷灌泵、滴灌管和滴灌带、行走式节水灌溉机具等,提高质量、降低价格。对于国外一流的设备和生产技术可以先采取购买或重点引进的方式,不必在所有的先进设备和技术都立足于赶超,如最先进的滴灌灌水器、自动化温室灌溉设备、大型喷灌机、激光平地机、大型渠道施工机械、自动控制阀门等;喷灌特质PE管生产技术,大型喷灌机自动化控制技术,超薄滴灌带生产技术,微灌过滤器、施肥器生产技术等。其次要积极和外资外企合作在国内生产高新设备,通过引进外资或与国外企业合作在国内独资办厂或合资办厂,既可以引进国外先进的生产技术与生产设备,又可以安置我国的劳动力,变竞争为合作,应大力发展这种模式。体积更小且投资低。调压喷灌泵站国内应用还不普遍。
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