中國節(jié)水灌溉裝備發(fā)展現(xiàn)狀、問題、趨勢與建議

童少福

（安徽省鳳臺縣水利局，安徽 淮南 232100）

摘要：中國是水資源比較匱乏的國家，因此節(jié)水非常的重要，特別是農(nóng)業(yè)方面的節(jié)水。因為節(jié)水灌溉裝備對提高農(nóng)業(yè)色用水效率有著很重要的作用，尤其是能夠增加農(nóng)民的收入和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，最重要的方面就是實現(xiàn)了水資源的節(jié)約，進(jìn)而推動資源的可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)過多年的努力之后，我國的節(jié)水灌溉裝備在理論和技術(shù)方面都取得了一定的進(jìn)步，但是還存在一定的問題，如自主研發(fā)的能力比較差，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性還應(yīng)該進(jìn)一步提升。本文重點介紹可再生能源節(jié)水灌溉技術(shù)。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉裝備；現(xiàn)狀；問題；趨勢；建議

1發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢

1.1發(fā)展現(xiàn)狀

想要節(jié)水灌溉設(shè)備能夠正常使用的話，能源的供給必須跟得上。因為農(nóng)村的土地很分散，而且在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)配套的電網(wǎng)的投資和難度大，柴油機需要移動式，運行的成本比較高。在很多地區(qū)，日照比較充足，適合開發(fā)太陽能資源，在水資源充足的地區(qū)充分利用水資源，進(jìn)行水能資源的開發(fā)，如果風(fēng)能資源充足，可以進(jìn)行風(fēng)能資源的開發(fā)。

首先，光伏水泵技術(shù)。將該技術(shù)和農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，其優(yōu)點是低能消耗和節(jié)約資源，應(yīng)用的前景非常的好，具有比較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會價值。太陽能光伏提水灌溉系統(tǒng)的原理是利用光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏水泵系統(tǒng)和灌溉系統(tǒng)等作用，這里面最重要的是光伏水泵提水系統(tǒng)。在上個世紀(jì)的七十年代，國外已經(jīng)出現(xiàn)了光伏水泵提水技術(shù)，最早研究費項目是水泵、直流電動機與電池板直接耦合的系統(tǒng)，但是維護(hù)不是很方便。

其次，低水頭小型和微型水電灌溉技術(shù)

在歐盟地區(qū)，水電開發(fā)已經(jīng)非常成熟，相關(guān)的調(diào)查顯示，在歐盟地區(qū)，小水電主要包括低水頭和超低水頭的小型和微型水電。因為環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性，小型水電技術(shù)和設(shè)計還存在一定的問題和不足，在進(jìn)行電站、機組的設(shè)計中會出現(xiàn)成本增加的情況，而且降低了該種設(shè)備的利用率。

1.2存在的問題

第一，太陽能節(jié)水灌溉技術(shù)

首先，光伏水泵系統(tǒng)的配置不合理。光伏水泵系統(tǒng)有兩類，帶蓄電池和不帶蓄電池兩種，現(xiàn)階段，使用光伏水泵的情況比較多，而且都采用太陽能光伏電池和直流電動機直接耦合的方式，可以不使用蓄電池。但是，這種系統(tǒng)的功率比較下，無法大規(guī)模推廣使用。如果是大功率光伏水泵系統(tǒng)，使用交流電動機比較適合。但是，為了穩(wěn)定保證水泵的穩(wěn)定性，應(yīng)該使用大容量的蓄電池，但是這不僅是初期的投資成本增加，而且也增加了維修的成本，降低系統(tǒng)的可靠性，降低了使用的年限。此外，還會造成一定的環(huán)境污染。

其次，光伏水泵產(chǎn)品的可靠性能有待提高。如果是一般的水泵機組的話，有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，而且額定的功率能夠得到滿足。但是如果是光伏水泵機組的話，功率是不斷變化的，因此想要保證有額定點的話比較困難，同時不節(jié)約經(jīng)濟(jì)，因此需要研究高效運行的泵水力模型。當(dāng)前，我國還沒有這方面的研究，現(xiàn)有的設(shè)計方式都比較常規(guī)，不僅運行的效率低，而且沒有很好的可靠性。

最后，光伏水泵與灌溉系統(tǒng)的匹配性較差。因為光伏水泵系統(tǒng)的運行是有變化的，主要隨著光照變化，而且還收到環(huán)境和溫度的影響，因此會造成光伏水泵系統(tǒng)的設(shè)計、評價和優(yōu)化過于復(fù)雜。因此，應(yīng)該設(shè)計合理的光伏水泵系統(tǒng)，不斷提高其供水的可靠性，主要的方式就是設(shè)計出在不同的光照條件下能夠出水。

第二，低水頭發(fā)電、風(fēng)能等節(jié)水灌溉技術(shù)

在農(nóng)田灌溉中，可再生能源的研究成果很少利用，水電和風(fēng)電能夠很好的發(fā)展，主要是因為其能夠解決生活用水，但是節(jié)約灌溉需要小型的可再生能源，研究也比較少。

1.3發(fā)展趨勢

第一，光伏發(fā)電技術(shù)在不斷的提升，發(fā)展比較快，隨著薄膜太陽能光伏電池的出現(xiàn)，不斷促進(jìn)了光伏發(fā)電率的提升，促進(jìn)光伏水泵系統(tǒng)向著大功率的方向發(fā)展。所以，光伏水泵系統(tǒng)有很好的發(fā)展趨勢。

第二，小規(guī)模和小型水電和風(fēng)電比較適合在節(jié)水灌溉中使用。

第三，如果是太陽能單獨發(fā)電，或者風(fēng)能單獨發(fā)電的話，穩(wěn)定性不強，不能保證其穩(wěn)定性和連續(xù)性。但是在多數(shù)的情況下，太陽能和風(fēng)能之間可以實現(xiàn)互補，如在晴朗的天氣的話，利用太陽能發(fā)電，如果是夜間沒有太陽或者陰雨天氣的話，可以利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。如果是在風(fēng)和太陽都齊備的情況下，可以同時使用太陽能和風(fēng)能。所以，風(fēng)能和光能之間的互補性了其單獨使用的不足之處，進(jìn)而實現(xiàn)發(fā)電的全天候。因此，進(jìn)行光能和風(fēng)能的的互補提水灌溉是未來的發(fā)展方向。

第四，在農(nóng)村地區(qū)，進(jìn)行生物質(zhì)能源灌溉系統(tǒng)的建設(shè)也是很好的趨勢之一。

2節(jié)水灌溉裝備發(fā)展建議

2.1丘陵山區(qū)節(jié)水灌溉綜合配套技術(shù)研究

丘陵山區(qū)低水頭發(fā)電、太陽能提水加壓技術(shù)。首先，對山區(qū)丘陵地區(qū)的小水庫和蓄水池進(jìn)行必要的開發(fā)，可以使用太陽能光伏技術(shù)，不斷為山區(qū)生活和節(jié)水灌溉系統(tǒng)提供電力；其次，不斷研制適合丘陵地區(qū)的太陽能光伏水泵系統(tǒng)；最后，對進(jìn)行微噴灌設(shè)備的建設(shè)。

2.2低成本高效噴、微灌技術(shù)

首先，進(jìn)行過濾器的研制，其主要的特點是清潔、結(jié)構(gòu)簡單和維護(hù)操作便利等，而且輕便耐用；其次，研制出比較高校的專用泵，主要適用于噴灌和滴灌系統(tǒng)中。最后，進(jìn)行流量調(diào)節(jié)裝置的研究。

2.3清潔能源節(jié)水灌溉裝備和技術(shù)

首先，如果是水能 比較豐富的地區(qū)，可以進(jìn)行小型水電節(jié)水灌溉系統(tǒng)的建設(shè)；其次，如果是陽光充足的地區(qū)，充分開發(fā)太陽能的作用；最后，如果是風(fēng)能比較充足的地區(qū)，可以進(jìn)行小型和微型風(fēng)電灌溉系統(tǒng)的開發(fā)；最后，建立風(fēng)能、太陽能、生物能等各種資源互補的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]郎景波，李瑩，李鐵男. 國內(nèi)外大型噴灌機生產(chǎn)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀[J].節(jié)水灌溉，2011（ 9） ： 42 - 43，46.

[2]潘中永，劉建瑞，施衛(wèi)東，等. 輕小型移動式噴灌機組現(xiàn)狀及其與國外的差距[J]. 排灌機械，2003，21（ 1） ：25 - 28.