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隨著社會進步,建筑給排水技術原來越進步,但是同時,我們要注重節水節能的改進,追求新技術創新。本文從建筑給排水的節水新技術和節能新技術兩方面給予介紹,為建筑給排水的節水和節能新技術方面有一定的依據
關鍵詞:建筑給排水;節水;節能;新技術創新
一、概述
目前,我國經濟和社會不斷進步,給排水業也隨之有著長足發展。在充分滿足公民用水要求的同時,我們必須重點考慮對水資源和能源的節約。追求節水節能新技術的創新。
二、節水新技術
(一)推廣應用新型節水設備與系統方面
首先,推廣使用優質管材、閥門。目前,采用的一般是鍍鋅鋼管,其容易生銹,并且會造成所用水質污染,在長時間不用后再使用時,都會有銹水放出,這樣會導致浪費。同時,在接頭處容易銹蝕,導致漏水滲水。建議:采用新型管材。比如鋼塑復合管、不銹鋼管、PP-R 管、鋁塑復合管、銅管等。同樣,閥門也是在建筑給排水中影響節水節能的關鍵的配件之一,不同類型和質量都存在差距。截止閥一般比閘閥要關的嚴,閘閥一般比蝶閥要關得嚴。建議:同等條件下,選用更能節水的閥門種類。
可以考慮以瓷芯節水龍頭和充氣水龍頭代替普通水龍頭。在水壓相同的條件下,節水龍頭比普通水龍頭有著更好的節水效果,節水量為3%~50%,大部分在20%~30%之間。也可以使用小容積水箱大便器。目前我國正在推廣使用6 L 水箱節水型大便器。也可以參考國外做法,采用兩檔沖洗水箱,即兩檔。同時,采用延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭的小便器、大便器水箱。延時自閉式水龍頭在出水一定時間后自動關閉,可避免長流水現象。
其次,推廣使用節水型衛生器具和配水器具。一套好的衛浴設備可以對節約水資源產生很大的作用。建議:在選擇購買節水型的衛生器具以及配水器具時,不僅要考慮到價格因素和我們的使用對象外,同時還要考察其本身的節水性能優劣。給排水業要大力推廣使用節水型衛生器具和配水器材。
再次,要完善熱水供應循環系統。大多數的集中熱水供應的系統會存在嚴重浪費,主要的體現在無效冷水方面。這一水流浪費的現象是由多方面原因引起的。建議:新建的建筑所配備的集中熱水的供應系統,在選用循環方式時,必須綜合考慮到節水效果和工程成本,根據具體情況來選擇支管循環方式,或者是立管循環方式,以盡可能減小甚至消除這一無效冷水浪費現象。
還有,關于真空節水技術也能有利于建筑業給排水在節能節水。一套完整的真空排水系統包括:帶真空閥和特制吸水裝置的潔具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制設備及管道等。建議:為了保證居民衛生潔具和下水道其沖洗效果,宜在排水工程中運用真空技術,選擇空氣來代替大部分水。
(二)控制超壓出流方面
《建筑給水排水設計規范》在第335條做出規定:高層建筑的生活給水系統必須豎向分區。并且各分區的最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa,特殊情況下不宜大于0.55M Pa。建議:高層分區的給水系統,其最低衛生器具的配水點處的靜水壓在大于0.15 MPa時,即藥采取一定的減壓措施。
還有,就是當消防貯水池和居民用水這兩系統的貯水量,存在較大相差時,應采取兩系統分建貯水池的辦法,延長消防系統貯水池換水周期,減少水浪費,也可保證生活和飲用水的水質符合要求。盡可能地使消防貯水池可以與游泳池以及水景等合用,以達到一水多用循環使用的目的。高層建筑群以及小區要盡可能地共用消防水池以及加壓水泵。
(三)加強水表管理方面
可以增加各個小區進戶的總水表的設置,提高所安裝的水表計量的準確度,由于選型以及水表其本身的問題,有些水表計量的準確性較差。如有的小區建筑物水表的型號過大,在用水量較小時,其水表指針會出現基本不動的現象。建議:采取有效措施提高水表計量的準確度。有必要的限制使用年限,為保證水表工作的精度,小區物業部門以及自來水公司有對水表經常性進行檢查的必要。有條件的情況下,發展IC卡水表以及遠傳水表,目前,許多地方仍然使用分戶水表設置于居民家中的方法,從而導致入戶查表給生活帶來不便。室內裝修時,居民常常把明裝水表遮蔽,增加工作量,給查表、水表的維修、管理帶來困擾。再就是最近,住宅設計部分開始將水表,集中或統一設置于一樓,或者是把水表設置于管井內。通常,這些設計,必然會造成居民供水管線的增加以及成本的提高。同時,還增加了住戶看水表的麻煩、施工難度。建議:在我國,將水表應用技術,面向IC卡水表以及遠傳水表系統這一方向發展。
三、 節能新技術
【關鍵詞】建筑給排水;節能新技術;創新
引言:建筑給排水工程是建筑的基礎施工項目之一,是為居民提供日常生活用水的主要途徑。提高給排水工程的施工質量,就在一定程度上改善了居民的生活環境。對于高層建筑,為滿足用水通常需要增壓供水,因此節能與節水有著相當緊密的關系,特別是高層建筑給排水工程設計中,除了保證用水點水量及水壓要求外,還應特別考慮節水與節能。
1、建筑給排水節能節水的重要性
近年來,隨著城市建筑業突飛猛進的發展,城市總用水量中,建筑用水占據的比例逐年增加,使得建筑給水排水工程的節水、節能問題不容忽視。 建筑給排水在建筑能耗中所含的內容主要有:人民生活及從事工藝、生產、游樂、環境衛生、綠化、水景等活動的給水、排水、消防、熱水、回用水等需要的能耗。據資料介紹:上述各項能耗中僅生活熱水一項就占整個建筑能耗的10%-30%。因此建筑給排水中的節水、節能作為國家節水、節能的一個重要領域,在現實國家可持續發展的戰略目標中顯得極為重要。
目前,建筑給排水系統中資源的浪費主要可以歸納為以下幾方面:(1)超壓出流造成浪費;(2)熱水供應系統循環方式選擇不當造成浪費;(3)衛生器具和配水器具的節水性能直接影響著整個建筑節水的效果。所以在選擇節水的過程中,如果設計時沒有考慮這一方面的話會造成極大的水資源浪費;(4)消防加壓貯水系統選擇不合理造成浪費;(5)中水綜合利用率不高造成浪費;(6)管道、閥門及其他給水配件等泄漏造成浪費。為改變這一現狀,在建筑給排水設計中應采取多種措施來達到節水節能的目的。
2、建筑給排水節水利用的新技術
2.1節水新型設備的使用 廣泛應用優良的閥門管材。因為鍍鋅材質鋼管生銹的現象非常嚴重,對于水質造成了污染,經過一段時間放置重新使用時需放出陳水進而造成了水資源的浪費,假如銹蝕到接觸位置會產生滲水。 利用新型材質的管道能夠有效減少這些浪費現象。建筑給排水中閥門也是經常使用的配件,其自身質量與類型的選擇對水質也會產生影響。通常來說,截止閥關閉的效果比較好,在同樣的情況下,應選擇使用節水效果更好的閥門。
2.2中水資源的開發利用 中水的主要來源是建筑生活中的排水,指人們生活所排出的污水與廢水。生活中的廢水包含冷卻后排出的水、淋浴后排出的水、廚房排出的水等。中水也就是經過一系列處理之后的各種類型的排水,當符合水質規定的使用標準之后,能夠在市政、生活環境等范圍之內使用的非飲用雜用水。根據目前的觀察,制定規范標準的想法很難被開發商接受。可是在未來水資源逐漸短缺的狀況下,中水的構建是必需的。它能夠令污水實現資源化,有效的節約了水資源,也成為日后開展節水工作的重要方向。
2.3雨水的收集應用 雨水的應用是指將雨水全部收集在一處,借助于一定的設備與試劑對其實施處理,最終獲得達到水質規定標準的再利用水。與中水比較相似,雨水經過處理之后變成了一種能夠重復使用的水資源,可以在沖刷廁所、綠化城市等適合中水的場所利用。當前,世界上很多國家對雨水使用陸續開展了一系列的研究,以便提高水的重復利用率,盡量節約水資源。
2.4設置消防貯水池 當構建共同的消防水與生活貯水池時,其中的消防貯水超過生活貯水導致貯水池中的生活水停留較長時間, 造成余氯量全部消耗完畢進而產生劣化的水質。因此想要確保貯水池中的水符合國家規定的衛生要求,應定期對其存水進行更換。
2.5節水操作中應用的真空技術 為了充分保證沖洗衛生潔具與下水管道的清潔效果,可以在建筑排水設計中應用真空技術。利用空氣替代絕大部分水,根據真空負壓高速出現的汽水混合物質,迅速沖洗潔具中存在的污物,最終獲得污濁空氣排水與節水目的。由于真空技術在各種建筑物的應用,使得節水平均達到了40%以上。
3、高層建筑常用的節能新技術及措施
3.1設備節能
3.1.1合理選用變頻水泵
在不設調節水箱的供水方式中應選用高效、節能的變速水泵。變速水泵的應用可避免傳統供水系統中按供水最不利情況計算所引起的水量、電能的浪費問題,在各類資源緊缺的今天有著廣闊的前景。同樣,在熱水供應系統中,隨著水泵自控技術及各種監測儀表和新型感溫材料的出現,循環水泵的運行也可采用變流量變揚程的自動控制系統,從而節省能耗。
3.1.2采用節能型熱水器
太陽能熱水器利用光熱轉換原理,把太陽光作為能量供其系統轉化為熱能,能夠提供洗浴和采暖熱水,輻射能量大、時間長、運行費用低、使用壽命長、無污染、無噪音、無危險,應用于熱水供應系統中,不僅節能而且環保無污染。熱泵熱水器是新型節能環保熱水裝置。通過吸收空氣中的熱量,利用制冷劑溫差吸熱和壓縮機做功,來制取500℃以上的生活用熱水,提高了熱效率,利用了可再生能源。
3.2 工藝節能
1.充分利用市政給水管網壓力。充分考慮利用市政給水管網提供的水壓,給高層建筑的低層部分供水。
2.防止超壓引起的供水能量損失。給水配件可能會由于長時間超壓而容易產生水流泄漏和能源的浪費。設置減壓節流裝置,以達到節水節能的目的。
3.完善熱水供應循環系統。建筑熱水循環系統的質量也逐漸變得越來越重要了。因此,新建建筑的集中熱水供應系統在選擇循環方式時需綜合考慮節水效果與工程成本。
4.控制熱水系統冷熱水壓力平衡。同一個用水點冷熱水供水壓力如果不平衡,用戶很難將水溫調節到所需的合適溫度,那么將會浪費大量的冷水和熱水。
5.設置熱水干管或支管回水系統。由于供水管網較長,為保證用水點的水溫,一些建筑的熱水系統設置干管循環水系統,使用時僅需放掉支管部分冷水,即可得到所需水溫,相對節約了用水,但干管循環的方式對于高層建筑來說,由于支管較多,浪費的水量及電能積累起來也是很大的。
4、結束語
當前我國經濟發展十分迅速,在經濟快速發展的過程當中,造成了大量的資源消耗。再加上我國具有世界上最大的人口基數,這樣都在很大程度上增加了我國的能源供應壓力。我們現在要做的不僅是在設計上采用節水、節能技術,更重要的是要使人們把淡水資源、能源當作一種珍惜資源,節制使用。實踐證明采用新技術不僅可以提高我們的生活質量而且可以節水、節能。可能短期內投資會有所增加,但是整個壽命周期的投資會是節省的,而且社會效益遠大于經濟效益。
參考文獻:
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1.1有效解決。水多”。水少”雙重困擾一直以來都有一個問題困擾著技術人員,那就是“水多”與“水少”的雙重難題,我國的水域寬廣,水源豐富,這是一個非常重要的優勢所在,但是,我國也存在著一個重要的劣勢,我國人口太多,平均到每個人的頭上,原本豐富的水源也所剩無幾了。其中,“水多”的問題,是指在我國農田水利灌溉當中,水的利用率太低,流失率太高,浪費了太多的水我國的水道蜿蜒,濕地眾多,而國家又欠缺一定的管理,故而蓄水能力不足。當夏季降水后,對降水不能充分利用,很多水都流失了。另外,因為當前我國的農業技術、農具管理的水平相對比較落后,采用的灌水技術又比較傳統,在進行灌水輸水時,有近一半的水滲漏、蒸發流失。
1.2實現農業可持續發展的重要保證隨著時代的不斷發展,工業、農業、服務業等等行業的用水量與日俱增,而國家水量的總數卻是不變的,如果,農田用水還像以前那樣,大面積灌溉,那么水量無法滿足這樣的灌溉方式,所以,在農田水利中,必須大力開發與推廣高效節水技術,使得每一滴水都用得恰到好處,有效保護國家水資源,踐行社會主義可持續發展理論,維護農田生態平衡。
2農田水利節水技術的新發展
在農田水利節水中,筆者將灌溉區分為渠灌區、蓄水區、交品灌區三個不同的類型,并對此進行粗略的說明。
2.1渠灌區節水灌溉模式渠灌區是我國農田灌溉的重要模式,占我國農田水利灌溉的百分之六十以上,而渠灌區中,通常使用的地面灌溉是渠灌區的主要灌水方式,地面灌溉通常使用的是電力抽水,但是我們看到,自上個世紀八十年代開始,經過二三十年的運行,機械設備已經老化,工作效率也十分的低下,不僅造成大量水的流失,還使原已用電就十分緊張的農村,因為電力抽水,用電更加困難。技術人員以及工作人員必須詳細調查灌區的情況,包括土地的肥厚程度、水質的酸堿程度,根據這些數據,進行渠系的配套,骨于渠道的防漏防滲,結合相應的農業水利節水方法,減少水的蒸發量,并且根據實際灌溉的情況,制訂科學合理的水價,并且在全國范圍內逐步推行激光平地的先進技術,所以,大力發展渠灌區節水型的地面灌溉對農田水利節水有著非常深遠的影響。
2.2充分利用降雨徑流及稻田二淋水為了更好的進行灌溉,我們應當充分利用汛期所帶來的充足的雨水,我們知道,通常每年在5月份以后到9月份,是一年之中雨水最多的時候,降雨的充足使得蓄水足夠滿足農田水利的需要。所以,在農田水利灌溉中,應當充分利用稻田的蓄水,因為目前我國的稻田渠系的灌排分布,通常都是高灌低排,所以,如果經過灌溉后,流入排水渠的水不合理的加以應用,就會白白浪296JILINAGRICULTURAL費。在農田水利灌溉中,應當在農田的排水渠上部建立一個節制水閘,對上游稻田的渠水和汛期的降雨進行有效攔截,從而增加稻田的蓄水量,或者在水質條件允許的前提之下,將水灌溉到稻田中,增加供水的次數,使得農田用水能夠循環使用,可使水資源得到充分利用。
2.3交口灌區農業節水灌溉技術措施除了以上提到的灌溉方法以外,通常還會使用支渠的輸水渠道,但是我們知道,支渠的高度通常都是高出地面很多,不僅水的流量較大,水壓也較深,所以,在農田水利節水中,必須提高支渠的渠道利用率,加強節水效果。
2.4低壓管道技術在農田水利節水技術中,低壓管道技術是近幾年剛剛開發出來的新技術,這項技術利用地埋管道輸送水流,代替以往的溝渠,這項技術的最大好處在于,可以控制輸水的流量,即便輸水過多,也不會流失,因為水流會隨著管道回到地下水庫,而不會像以往水流沿著溝渠流失,與傳統的土渠灌溉相比,該項技術可以節約水量35—50%,水流的利用率提高了10%,不僅節省了大量的農田用水,還使得溝渠被開發成農田,提高土地的利用率。
2.5改變灌區種植結構不同的植物需要的水量不同,在農田的地段不同,所以,我們可以針對不同的用水量,改變灌區的種植結構,同時,調整灌區植物的種植比例,使得灌區的綜合灌溉總量發生變化,而灌溉需水量的差值就是這一過程中的節水量。
關鍵詞:古浪;節水農業;水資源;滴灌技術
中圖分類號:S274.3 文獻標識碼:A
文章編號:1003-6997(2012)14-0055-03
雖然我國地域遼闊,但資源相對很匱乏,尤其是水資源。我國是一個水資源短缺的國家,被聯合國評為13個貧水國之一。水資源短缺已成為影響我國社會經濟可持續發展的重要制約因素。農業是我國的用水大戶,傳統灌溉是農業澆灌的主要方式,這也就導致農業用水效率低,農業用水浪費嚴重,因此,加快發展節水灌溉技術,進一步完善滴灌技術在農業灌溉中的運用,是當務之急。
古浪縣地處河西走廊東端,屬于典型的農牧交錯區,總人口為39.65萬人,人口密度為78人/km2,人均年收入2 129元/人。該區地貌類型復雜多樣,屬黃土高原、青藏高原、內蒙古高原交匯地帶,東西長102 km,南北寬88 km,總面積5 103 km2,區域內古浪河、大靖河屬內陸河石羊河水系,徑流的補給來源主要為天然降水。由于古浪縣的支柱產業為農業,而農業用水和生態用水需求量巨大。因此,如何高效利用水資源,特別是運用滴灌、噴灌等節水灌溉技術的先進的管理方式,合理開發利用有限的水資源來發展當地農業,成為該流域經濟、社會發展的關鍵所在。
1 節水農業技術創新概念與特征
1.1 節水農業創新概念
節水農業技術創新是指節水農業科技成果(如新產品、新設計、新技術)在農業生產實踐中的第一個成功的應用。我們可以將節水農業創新分成狹義和廣義兩方面來介紹,一般將“節水農業科技成果在農業生產實踐中的第一個成功的應用”稱為狹義的節水農業技術創新。本文所說的節水農業技術創新是廣義的技術創新,實質是農業節水的科學研究成果以及發展和農業應用的全過程,即節水農業科技成果轉化為在現實中為生產力提高的全過程[1]。
1.2 節水農業創新的特征
1.2.1 制約性 許多農業節水技術創新取決于農業生物學特征。具體主要反映在時間和空間上的限制。從時間上看,由于農業產出的產品—生物,在一定程度上具有季節性,這也就決定了農業節水技術創新具有季節性。從空間看,各個地方的農產品不同,這也就形成了節水農業技術的地域性。
1.2.2 高風險性 一些節水農業技術的創新受到自然條件變化以及植物和動物生命本身生物規律的影響,從而節水農業技術創新存在風險大、周期長以及機會成本高的特點。
1.2.3 協作性 節水農業技術創新的目的是在終端應用節水技術,創新的技術合作一般都會貫穿于技術創新的全過程。成功的創新不僅需要政府部門直接參與節水技術的投入,大學、研究機構、農民之間的密切合作也是必不可少的,在具體研發過程中需要各相關部門和組織通力協作、互相溝通才能達到最佳效果[2]。
2 古浪縣節水農業的現狀
20世紀90年代古浪縣推廣實行了小畦灌溉,取消了大田漫灌。石羊河綜合治理以來,新修渠道,渠系水利用率已達到了80 %。實行調整種植結構,大面積種植低耗水作物,發展設施農業,封井壓田,限制過度開采地下水等。隨著經濟的不斷發展,古浪縣通過引進外來優秀的生產技術和管理理念,尤其在灌溉方面,更是走在其他縣的前面,現階段正在推廣滴灌技術,以提高田間水的利用率。但是,由于古浪縣為全國貧困縣,經濟基礎差,其特殊的地理位置決定了其在推廣滴灌技術過程中遇到了許多困難。
2.1 水資源需求壓力越來越大,供需矛盾突出
古浪縣地區氣候干旱,農業生產對灌溉的依賴性特別強,因此利用一切可以利用的水資源灌溉發展,成為當地解決糧食短缺、滿足人畜飲水、維護當地社會穩定的重要方法。在古浪縣已初步解決糧食問題的今天,水資源開發利用與社會發展需求的壓力不但沒有減少,還呈現出增長的趨勢。其主要表現為,隨著人民生活水平質量的不斷提高,經濟收入的日益提升,對農產品也提出了新的要求,一些經濟價值高的特種農產品的種植規模會有所發展,高蛋白高營養糧食品種、蔬菜瓜果、肉蛋奶等需求量在增加,這些需求的滿足不僅要求有足夠的灌溉面積,而且對灌溉保證率提出了更高的要求[3]。
2.2 水資源短缺且利用率低
雖然古浪縣水資源非常短缺,但是在整個古浪縣區域,水資源的利用率還相對較低,尤其是在農業運用方面,更為明顯。一方面是農業用水水資源短缺和難以增長,同時,工業和城市的發展進一步削減明顯不足的灌溉用水,農業用水短缺問題日益突出,不僅擴大灌溉面積難以保障,而且現有灌溉面積也難保穩定;另一方面是農業水資源的浪費,目前灌溉水利用效率普遍較低,具體表現在粗放式灌溉,田間水利用率得不到提高,以及自然降水利用率低等方面。
2.3 水資源缺乏統一管理,影響區域整體發展
在一個區域內,上游和下游同屬于一個區域,一個生態系統,有著密不可分的聯系,這一點在古浪縣表現尤為突出。由于整個區域的總水量基本上是一定的,因此,不論是工業用水、居民用水還是農業用水,他們之間的關系可以用此消彼長來形容,在任何一方面用水量增大的前提下,另外一方面的用水量也就隨之減少。在古浪縣,整體用水的統籌規劃還是比較欠缺,這也就造成了整個縣區域用水不平衡,影響了農業用水的整體平衡。
3 古浪縣節水農業技術的創新與推廣
關鍵詞:農田水利;節水灌溉;技術創新
節水灌溉技術的推廣應用,可以有效的緩解農業用水問題,節水灌溉技術主要是利用農田周邊的水資源,結合現代的灌溉技術與節水技術,實現對農田的節水灌溉,這一辦法的實施可以滿足農業生產的用水需求,降低農田灌溉的成本,促進農業的發展,雖然我國的農田節水灌溉技術已經得到了極大的發展,但是在一些地區灌溉技術依然落后,水資源的利用率低,嚴重影響著現代化農業的發展。
一、現代農田水利建設中的農田節水灌溉技術
(一)節水管道輸水技術
管道輸水技術用管道取代明渠,將水輸送至農田實現農田灌溉,其水資源的來源主要是附近的水井、水庫與池塘以及湖泊等,這項技術可以有效的防止外力因素對農田灌溉工作造成的影響,但是在利用管道進行輸水時需要保證水質,水中不能含有淤泥與雜草之類的,在進行輸水前需要將水源進行沉淀。輸水、配水網絡系統是農田管道輸水中的核心部分,該系統主要是由多個管道與分水設施以及管道保護裝置組成,管道輸水技術可以進行大面積的農田灌溉工作,農田灌溉屬于地面灌水,利用管道輸水技術可以降低農田灌溉的成本,同時還可以節約水資源。低壓管輸水技術是管道輸水技術中的一種,是最常見的一種地面節水灌溉的技術,其主要是利用地下水資源實現對農田的灌溉,其利用管道技術進行灌溉用水的輸送工作,將水輸送到灌溉區域內,在應用該項技術時需要注意一定要采用超低壓力,用壓力管道系統進行用水輸送,可以有效合理的利用該技術可以減少灌溉用水的滲漏與蒸發現象。
(二)節水噴灌技術
在節水灌溉技術中,噴灌技術的應用比較廣泛,在使用噴灌技術進行農田灌溉時,需要使用加壓水泵或者動力機以及電動機等設備,利用水泵加壓或者自然落差產生的壓力進行水輸送,在農田中鋪設管道進行水輸送,可以減少水資源的浪費,同時利用噴頭進行水噴灑,使水可以均勻的散落在農田中[1]。
(三)節水微灌技術
節水微灌技術經常被運用在農業生產的過程中,其主要分為滴灌與脈沖灌溉以及微噴霧灌溉等,微灌設備的性能不同所以微灌又分為常壓微灌與重力微灌,此外根據微灌設備的使用類型劃分為為地面微灌與地下微灌。節水微灌技術利用灌溉控制系統、輸水道系統以及水過濾系統進行協調配合,實現對灌水量的合理控制,在最小的用水量范圍內,盡最大的可能提高農作物的產量。
(四)步行式節水灌溉技術
步行式節水灌溉技術在應用的過程中,其設備的組裝工作相對而言要簡單些,其常見的組裝設備是拖拉機,利用拖拉機進行農田灌溉,不僅使用方便快捷,同時還可以提高灌溉的工作效率,降低了農田灌溉的成本,同時該技術可以最大限度的節約用水量,這項技術不僅在農田灌溉方面使用,還可以應用在日常生活節水方面[2]。
二、節水灌溉技術的管理創新
(一)智能化監測技術
農業自動化生產是我國農業發展的趨勢,在我國的農田水利的建設中,智能化的灌溉技術正在不斷地進行推廣使用,而智能化的農田灌溉已經成為了現代農田水利建設中灌溉技術的發展趨勢,在農田水利建設中采用計算機技術,對農田作物的生長環境以及農作物的生長情況進行監測與綜合分析,為農作物提供科學的合理的生長環境,包括農作物需要的水分環境與溫度環境等,計算機技術的應用可以進一步提高農田水利的節水灌溉效率。
(二)網絡化管理
網路化管理已經成為了農田水利節水灌溉技術管理的重要手段,網絡化農田灌溉管理系統,主要是利用網絡構建一體化的管理體系,在進行農田灌溉管理工作前,需要利用預先編制的管理控制程序,設定相關的可以反映農作物需要水分的參數,利用計算機監測技術進行數據的收集,根據收集的數據進行分析,對需要進行灌溉的農作物區域進行灌溉,利用自動啟閉水泵或者按照輪灌的順序進行農作物的灌溉,保證農作物對水分的需求,同時還可以降低農作物灌溉的成本[3]。
(三)科學合理的選擇灌溉技術
由于農作物以及農田類型種類不同,所以需要根據具體的水土條件以及農作物的品種選擇合適的節水灌溉技術,對于低產出的農作物,可以進行大面積的農田節水灌溉技術,對于需要保證充足的水分的高產出農作物需要采用最優的灌溉技術,例如噴灌技術與滴灌技術。在進行節水灌溉技術的選擇方面,需要不斷地進行種植方案的調整,靈活利用灌溉技術,保證最大限度上節約水資源,調整種植方案主要是對耕作的農田面積進行合理的壓縮耕種,合理的減少高水產農作物的種植面積,提高林草的種植面積,將提高農田經濟效益與社會效益作為終極目標,不斷地向可持續農業發展方向邁進。綜上,不斷進行農田節水灌溉技術的改進與管理,可以促進實現現代化農業的發展,節約水資源的利用,實現農業生產效益的最大化,文中對農田水利建設中的節水灌溉技術做了簡單的論述,同時還對節水灌溉管理的工作創新做了簡單的論述,意在提高我國節水灌溉技術的利用效率。
作者:張志杰 單位:甘肅省通渭縣水務局
參考文獻:
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關鍵詞 農田;水利工程;節水技術;發展趨勢
中圖分類號TV93 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)93-0090-02
我國是農業大國,農田是我國農業的基礎保障,其建設好壞直接影響到我國13億人口的溫飽問題并且也直接關系到我國國民經濟的發展和社會的穩定。同時,我國也是一個缺水嚴重的國家,農業、工業以及生活用水日漸突出,成為了我國經濟發展中不得不重視的問題。在我國總用水量中,數據統計表明我國農業用水占到70%左右,北方甚至更高,高達80%左右,所以如何做好農業節水灌溉以及建設節水型農業技術體系和產業體系是我國農業發展的必然趨勢也是需要考慮的重大問題。本文就農田水利建設中的節水技術進行探討。
1 概述
節約用水,通過創新技術的使用來提高我國灌溉用水的利用效率是我國發展節水型農業的必要選擇。通過進行選育和栽培具有抗旱節水的植物品種以及利用有限的水資源生產出產值較大的品種,提高產物的經濟效益,這既是水力學的概念也是農業學范疇內的概念。通常來講,在我國進行該方面的節約用水,其主要包括如何合理的利用水資源、發展節水農業、節水灌溉,利用現有的農業基礎發展綜合性的項目,并且要建設與之相配套的灌溉工程,保證有灌溉條件的地區嚴格做好節水灌溉。還可以加大地膜的覆蓋、深耕深松、秸稈覆蓋等農業技術的推廣力度和范圍,鼓勵科研人員進行節水模式以及措施的研究開發與應用,通過種種措施的采取使得我國在農業節水方面做的更好。
2 我國農業水利技術的現狀及意義
農業水利體系的建設是作為我國農業水利整體的一個重要部分和內容,與人們生活息息相關,并且也在很大程度上影響我國農業的發展以及農村經濟的發展,并直接體現著農業對于老百姓的受益程度。國外比如美國、日本、荷蘭以及以色列等對于節水灌溉技術的研究比較早,其投入的資金以及精力也相對較多,所以節水灌溉技術在這些國家有著很好、很先進的應用,且發揮了很重要的作用。而我國對于節水技術的研究起步晚,資金投入也較少,所以該技術的研究推廣與應用就相對的發展較為遲緩。同時,我國也是水資源較為貧乏的國家,水資源只占世界總水資源的百分之六,所以日益膨脹的人口和緊缺的水資源之間的矛盾已經越來越明顯,水資源的匱乏已經成為影響我國經濟發展的一個重要因素。灌溉方式的不合理、不科學使得我國本來就較為缺乏的水資源利用效率更加地下,水資源浪費現象嚴重,這又在一定程度上加劇了水資源的短缺。因此,要大力發展節水灌溉以及相關的農業技術已經至關重要了,這也是我國建設現代化的農業、使傳統農業向高效率、高產出和高品質發展的必然選擇。
3 節水灌溉技術
節水灌溉技術的采用不能完全脫離我國農業發展的基礎和現狀,應該要結合目前我國農業發展的情況來進行有針對性的研究。目前,已經推廣和研究的相關節水灌溉技術大概有十幾種,每種技術都有使用條件和使用優缺點。一般來講,節水灌溉技術主要從以下幾個方面著手,比如灌溉系統的設計、灌溉技術的選取以及輸水方法的探討等。
3.1輸水過程中可以采取的節水措施
我國農業發展過程中,大都采用的是挖渠道的方式將水輸送到農田里,實現灌溉的目的。但在輸水過程中,由于渠道的滲透作用以及水資源的揮發特性,所以會浪費掉很多水資源。有學者進行過相關研究,結果顯示,目前我國采用渠道灌溉,大概僅有一半的水資源按照要求到達了需要灌溉的地頭,而另外將近一半的水資源則由于渠道的滲透以及水分自身的揮發而浪費掉,所以這種方式會造成水資源的浪費。針對這種情況,可以采取以下節水措施:
1)管道輸水。由于采用渠道輸水會因為滲漏等造成水資源的浪費現象比較嚴重,但要是采用管道輸水的話,這類問題就會得到相應的減少,尤其是對于滴灌、微灌以及噴灌這些要求嚴格的灌溉時,選擇管道輸水是一個合理的選擇,會達到很好的效果;2)渠道防滲。渠道是我國采用的較為普遍的灌溉方式,所以做好其防滲技術意義重大。一般情況下,可以通過采用材料來進行防滲,常用的材料用干砌塊石和漿砌塊石等,在水利工程中采用較多的是“三光面”的渠道,并且通過渠道形狀的控制來改善輸水流量并且減少截面積,從而達到節水的目的。
3.2節水灌溉技術的選取
農田水利的灌溉是配水給農田,由于在輸水過程中采取輸水方式的不同,所以產生的效果也各不相同。目前常用的節水灌溉的技術主要有滴灌、噴灌、步行式灌溉以及微灌等。1)噴灌。噴灌是需要結合一定的設備來完成的,一般會采用動力機和加壓的水泵等設備,但有時也會利用自然下降所產生的動能將其壓縮到管道中,再經由噴嘴將其噴出,使其能夠均勻的噴灑在農田里面,為農業作物進行大面積的灌溉;2)步行式灌溉。這種灌溉方式,最大優點便是設備,設備在改進以及拆換時是很方便并且快捷的,能夠很快完成組裝,并且可以通過拖拉機來實現灌溉,這種灌溉的方式能夠增大農田灌溉運行的效率,實現節水灌溉、提高水資源利用效率;3)微灌。現代農業中,通常微灌可分為脈沖微灌、滴灌等技術,根據不同使用方法而進行分類,如果按照設備性能分類可分為常壓微灌以及重力微灌、如果按照設備狀況可分為地上灌溉以及地面灌溉。微灌的優點在于能夠對灌溉損耗的水量進行嚴格控制,在最大程度上實現節水。
3.3生物技術的應用
隨著我國生物技術的快速發展,通過進行抗旱節水育苗的培育以及高效利用水資源植物品種的開發來實現節水目的。利用抗旱節水技術進行栽培以及管理,從而提高生物鏈中由微生物-植物-動物其不同級別的生物對于水資源的利用效率,生產更多優質的品種。國外從2001年開始了生物技術節水的研究,而我國在植物水分的高效利用以及抗旱方面研究比較多,但對于動物以及微生物抗旱節水的研究則相對較少。因此,面對我國現在的農田灌溉過程中出現的問題,通過進行生物技術的研究,培育處抗旱和水利用效率搞的植物、動物、微生物品種也能很好的起到節水的作用。
4 節水灌溉技術的發展趨勢
1)高新信息技術的應用。信息技術以及智能技術將會在我國農業水利工程中深化應用,這些技術的應用將會有助于推進我國節水管理的現代化與高效化,并且在水分監測、信息采集以及農田信息構建等方面發揮重要的作用,通過加強這一塊的工作,將會對農業節水技術的發展起到積極作用;
2)生物技術的廣泛深入使用。生物技術的應用能夠充分發揮植物自身的節水潛力,進而提高水資源的利用效率,生物技術能夠使傳統的豐水高產型的農業轉向現代化的節水型高產農業,但這項技術仍然是處于研究階段,大范圍的使用尚需時日。
3)新材料的使用。先進的材料以及技術能夠促進節水產品的發展和換代,那些具備環?;约暗湍芎牡墓喔犬a品將會是節水的主要發展趨勢之一。利用新技術和新材料制造的節水產品,不僅極大的改善我國農業整體的節水現狀,也更方便于應用,為我國節水灌溉的發展提高一個好的技術支撐。
參考文獻
[關鍵詞]錐針刺小孔PE微噴管;節水灌溉技術,創新與應用
[中圖分類號]S275 [文獻標識碼]B [文章編號]1672-5158(2013)06-0291-01
一、錐針刺小孔PE微噴管的創新背景
山陽縣高壩店鎮寺溝村錐針刺小孔PE微噴管節水灌溉工程,是利用2010年度省級農業綜合開發項目資金,原由楊凌秦川節水灌溉設備工程有限公司按滴灌設計,后在施工中因地制宜,創新改進為錐針刺小孔PE微噴管節水灌溉技術。工程總面積144畝,分布在寺溝村牛房灣組三角下、三組十畝地、吳家垣三處。其中牛房灣組三角下32畝,三組十畝地47畝,吳家垣65畝。種植作物為核桃,行距5m,株距4m,共4630株。水源利用截滲壩收集寺溝季節溝水和50m3蓄水池,采用重力自壓式微噴管灌溉,主、支管道采用埋地,錐針刺小孔PE微噴管采用水泥混凝土柱架空。埋設主管道三條DN63PE管總長3500m,支管道地面明設DNSOPE管總長1500m,水泥柱架設DN32PE管總長3400m,水泥柱架設DN25PE管總長4700m,水泥柱架設DN20PE管總長1300m,竣工決算24.7萬元。比原設計40萬元節省15.3萬元。且因改滴灌為PE微噴管,避免了滴灌灌水器易堵塞的缺點。
二、國內外微灌及微噴帶技術介紹
(一)微灌:是利用微灌設備組裝成微灌系統,將有壓水輸送分配到田間,通過灌水器以微小的流量濕潤作物根部附近土壤的一種局部灌水技術。這種灌水技術,具有以下特點:①灌水流量小,水的利用率高。微灌一般比地面灌溉省水1/3-1/2,比噴灌省水15%~20%。②工作壓力低,節省能源。微灌一般的工作壓力為0.05-0.15MPa,工作水頭為7-10m。③對土壤及地形適應性強。微灌只是局部濕潤,不受地形、土壤條件的限制,灌水均勻,可達80-90%以上,能有效調節土壤中的水、肥、氣、熱狀況,為作物提供良好的環境。④可結合灌水施肥,增產明顯。因水肥適時,一般較其他灌水方法增產30%。⑤適于咸水地區。
(二)微噴帶:微噴帶又稱多孔管、噴水帶、噴灌帶、微噴灌管,是在可壓扁的塑料軟管上采用機械或激光直接加工出水小孔,進行滴灌或微噴灌的節水灌溉設備。將每組3個出水孔、5個出水孔或更多出水孔的微噴帶直接鋪設在地面,直射在空中的水流就能形成類似細雨的微噴灌效果。
(三)滴灌帶:滴灌帶發展較快,各個廠家有售。滴灌帶特點:迷宮流道及滴孔一次真空整體熱壓成型、粘合性好,制造精度高;紊流態多口出水,抗堵塞能力強;迷宮流道設計,出水均勻,可達85%以上,鋪設可達80m;重量輕,安裝管理方便,人工安裝費用低。可繞垅彎曲鋪設,操作方便。
三、錐針刺小孔PE微噴管節水灌溉技術方案
為什么要發明錐針刺小孔PE微噴管?在實施這項工程過程中,我們做了調查和考查,并充分論證錐針刺小孔PE微噴管節水灌溉技術的可行性、技術先進性:①在工程設計和廠家考察中,淘汰了大田噴灌灌水方式,原因是使用水量大,不省水;核桃主要是樹根需要水,大田噴灌大部分水灑在了不是根系的位置,大量浪費水,不屬于局部灌溉技術,節水效果相對較差。還淘汰了微噴灌灌水方式,原因是也有水灑在了不是核桃樹根的地域,也有浪費水之嫌;另有微噴頭易丟失,移動式的收拆頻繁,固定式易被破壞。也曾經考慮過滴灌,雖然可以省水,滴灌頭或其它灌水器容易堵塞,滴灌軟管使用壽命短,群眾見不到明水不易接受。綜合以上幾種技術方案,最終選用市場上較常見的PE管制作多孔微噴管方案為最佳方案。②田間灌水設施不用廠家的噴灌帶,改塑料軟帶為PE管。我們認為購賣國內微噴帶,便宜,微噴帶折徑N45(合DN29)出廠價0.21元/m;微噴帶折徑N120(合DN76)出廠價1.8元L/m;使用壽命廠家定為三年,因壓力大小突變次數多,但實際在使用一年之后,眼周圍有破損,軟管個別地方有縱向破裂,影響使用壽命;PE管埋地使用壽命可達50年,不埋地受熱脹冷縮和凍融影響,如果固定不動,能管十年。但微噴帶一次性投資小使用壽命短,PE管一次性投資大使用壽命長。使用了PE管,提高了使用壽命,政府投資工程不便于過兩三年又投資。③噴灌帶在廠家是用機械或激光在軟帶上打孔的,廣大農村PE管制成多孔噴灌管如要成孔,用機械和激光的話,技術難度大。工程技術人員通過試驗,用上鞋底和鞋幫引針線用的木把錐子,在文具用品店都可以買到,即裝訂帳本用的錐子,下掉原金屬針棒,安裝上小號縫衣針(即銹花針),用防風打火機加熱,成孔直徑約0.4至1mm,簡單易行,操作簡便,一次成型。注意不能用2號針或1號針、縫被針,成孔會太粗,形成股狀水流。④加熱針刺小孔微噴PE管施工時,針孔因是加熱融化形成,孔周圍不易破損,解決了軟帶噴灌帶孔易破損的問題。⑤在毛管固定的情況下,有選擇性的加熱針刺小孔,朝向核桃樹的方向,其它的方向不刺小孔,從而達到節水的效果,不需要灌溉的地方不刺孔,這比購買的微噴帶具有不可比擬的優越性。⑤在施工時,將帶有微噴PE管的毛管,每隔15m綁扎在離地面1米高的混凝土樁上,保證微噴PE管最低位置高于地面15cm,一是避免霧化水汽太高飛走和蒸發散失過多,二是固定不動防風吹動因搖晃降低使用壽命。⑦在本工程中,經過試驗和水力計算,因單孔流量小,總灌水用水量相對少,蓄水池下的微唧PE管全開,所灌的144畝核桃樹4630株,三天一個周期內灌完。計劃濕潤層深為1m,用時72h。
通過施工,總結針孔微噴PE管的特點:①針孔PE管微噴灌水技術,跟微噴帶灌水技術大同小異,不同的是打眼技術前者可以讓老百姓自己掌握,便于讓百姓接受;后者是工廠生產,且使用壽命偏短,重復投資周期短。②針孔PE管微噴灌水技術,因可靈活靶向刺孔,實現靶向針刺小孔的噴水方向,可以在不需要灌溉的地方不刺眼。比定型成孔微噴帶省水。③流量小,流量、工作壓力界于微噴灌和滴灌之間。微噴灌的單個噴頭流量在0.03-0.1m3/h,工作壓力為0.18-0.28MPa,射程2-4m。滴灌工作壓力:0.020-0.250 MPa;流量:0.002-0.003 m3/h。針孔PE管微噴灌,工作壓力為0.1-0.2MPa上下,流量:0.00014 m3/m_h。④對土壤及地形適應性強。局部濕潤,灌水均勻,可達80-90以上,能有效調節土壤中的水、肥、氣、熱狀況,為作物提供良好的環境。⑤省水、省工、節能。還可以通過灌水系統施肥。⑥可以像微噴灌和滴灌那樣進行水力計算。