農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計中節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用

賈云姣

（滄州水利勘測規(guī)劃設(shè)計院有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

為了加快農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展速度，國家及政府在農(nóng)村地區(qū)興修了很多農(nóng)業(yè)水利工程，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有一定的特殊性，對于氣候及水源的要求相對較高，所以必須要配套建設(shè)相應(yīng)的農(nóng)業(yè)水利工程，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展做好保障。在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求下，需要不斷提高農(nóng)業(yè)水利工程的設(shè)計水平，并且將更多節(jié)能技術(shù)應(yīng)用其中，進(jìn)而在降低能源消耗量的前提下，使農(nóng)業(yè)水利工程發(fā)揮更大的應(yīng)用價值，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中降低能源消耗，不僅能夠使農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益顯著提升，還能夠使農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度逐漸加快，因此，為了貫徹我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念，需從農(nóng)業(yè)水利設(shè)計階段融入更多的節(jié)能思路，加大對新技術(shù)新工藝新設(shè)備新材料的節(jié)能效果的探究。

1 農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計中的節(jié)水策略

1.1 進(jìn)行灌溉水源的優(yōu)化配置

為了保證農(nóng)業(yè)水利工程能夠更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目標(biāo)，必須要針對農(nóng)業(yè)灌溉水源進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化配置，并且通過采取合理的優(yōu)化配置措施，提高我國水資源的利用效率。我國是典型的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)灌溉水資源總量需求較大，但目前農(nóng)用水利用效率相對偏低，需合理控制灌溉水源的分配比例，并且在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計階段充分考慮節(jié)能節(jié)水設(shè)施的配備要求，以期降低農(nóng)用水資源的浪費(fèi)率。針對目前我國水資源的分布特征進(jìn)行分析可以明確，我國南部地區(qū)的水資源相對充足，而中部地區(qū)和西部地區(qū)存在干旱的問題，所以必須要在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計的過程中，對灌溉系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，并且通過優(yōu)化灌溉水源，使灌溉系統(tǒng)的節(jié)水效率達(dá)到最大化。負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計的工作人員必須要明確，現(xiàn)階段在農(nóng)作物種植過程中其相關(guān)區(qū)域的水源分布情況，并且要事先通過對當(dāng)?shù)氐乃臓顩r進(jìn)行全面考察和了解，根據(jù)農(nóng)作物的種植類型以及產(chǎn)量等對灌溉水源進(jìn)行合理的配置。在針對農(nóng)業(yè)進(jìn)行水利工程設(shè)計的過程中，既要滿足農(nóng)作物的生長需求，又要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的節(jié)水目的，進(jìn)而保障農(nóng)業(yè)發(fā)展和水資源節(jié)約工程可以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。相關(guān)單位應(yīng)該對節(jié)水科技投入更多的研發(fā)資金，并且要對農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計的合理性進(jìn)行全面評估，進(jìn)而保證我國地區(qū)水資源節(jié)約工作能夠得到更好的落實(shí)。通過提高節(jié)水科技水平，使當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展是當(dāng)前地方政府的主要責(zé)任和義務(wù)。相關(guān)單位和有關(guān)部門也必須要加大對農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計的監(jiān)督力度，通過加大節(jié)水思想的宣傳，使農(nóng)作物種植人員可以養(yǎng)成節(jié)水習(xí)慣。

1.2 合理使用節(jié)水灌溉技術(shù)

在針對農(nóng)業(yè)水利工程進(jìn)行設(shè)計的過程中，為了提高水資源節(jié)約的效果，應(yīng)該合理使用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，并且要引入更多先進(jìn)的節(jié)水灌溉設(shè)備。首先在水利工程設(shè)計的過程中，必須要明確現(xiàn)階段我國已經(jīng)投入使用的節(jié)水灌溉工程技術(shù)，并且要在實(shí)際設(shè)計過程中引入更多的先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)而提高水利工程設(shè)計的合理性及科學(xué)性，為了使農(nóng)業(yè)水利工程在設(shè)計完成以后更好地體現(xiàn)節(jié)水灌溉的效果，應(yīng)該針對設(shè)計的各個不同環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)方面的強(qiáng)化，進(jìn)而保證節(jié)水灌溉技術(shù)能夠更好地和農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)行融合。其次在針對節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行設(shè)計的過程中，相關(guān)設(shè)計人員必須要對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)作物灌溉情況進(jìn)行全面的了解，并且通過對節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行分析，明確相關(guān)技術(shù)在農(nóng)業(yè)環(huán)境中是否具有更強(qiáng)的適用性。在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計之前，事先應(yīng)該對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)環(huán)境進(jìn)行全面的考察和了解，并且根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的水文情況以及地質(zhì)情況進(jìn)行全面的分析，進(jìn)而保證其設(shè)計質(zhì)量能夠得到顯著提升。最后應(yīng)該加強(qiáng)對節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)目前農(nóng)業(yè)發(fā)展的具體情況，對節(jié)水灌溉技術(shù)種類進(jìn)行合理的選擇。節(jié)水灌溉技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用不僅能夠促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約水資源的目的，所以相關(guān)設(shè)計人員必須要明確節(jié)水灌溉技術(shù)的具體工作原理，并且要在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計的過程中，通過制定合理的設(shè)計方案，充分發(fā)揮節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用效果。

1.3 明確農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計中的節(jié)水模式

在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計過程中，事先應(yīng)該明確相應(yīng)的節(jié)水模式，進(jìn)而提高設(shè)計方案應(yīng)用的合理性及應(yīng)用價值。目前在針對農(nóng)業(yè)進(jìn)行水利工程設(shè)計時，其節(jié)水模式主要體現(xiàn)在灌溉方式上，相關(guān)設(shè)計人員要在設(shè)計方案中采取先進(jìn)的灌溉方式。當(dāng)前為了降低水資源的浪費(fèi)率，一般會針對不同的區(qū)域使用不同的灌溉模式，為了保證農(nóng)作物能夠獲得更加充足的水資源，應(yīng)該使用低壓管道對水資源進(jìn)行運(yùn)輸，并且通過對低壓管道進(jìn)行移動滿足農(nóng)作物的用水需求，而對于一些經(jīng)濟(jì)型的農(nóng)作物來說，則可以使用半噴灌的方式進(jìn)行相應(yīng)的灌溉操作，同時對于一些用水量相對較少的農(nóng)作物，則可以使用滴灌的方式降低水資源的浪費(fèi)率。針對不同的農(nóng)作物選擇不同的灌溉模式，是當(dāng)前在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計過程中的主要節(jié)水方向。由于我國部分地區(qū)的農(nóng)田和水資源的距離相對較大，所以可以通過水泵抽取管道內(nèi)水的方式完成相應(yīng)的灌溉操作，而對于水資源較為匱乏的地區(qū)，則可以利用人工的方式對資源進(jìn)行運(yùn)輸，同時還可以在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計的過程中合理安排蓄水池的位置，保障水資源能夠更快地引入到農(nóng)田中。根據(jù)地表水的實(shí)際使用情況對水站建設(shè)的數(shù)量進(jìn)行控制，并且要通過合理設(shè)計運(yùn)輸渠道，提高灌溉效率及節(jié)水效果。

2 節(jié)水配套設(shè)施應(yīng)用分析

2.1 田間系統(tǒng)設(shè)計過程分析

為了提高農(nóng)業(yè)水利工程節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果，除了要使用節(jié)能灌溉水泵之外，還應(yīng)該配套使用其他設(shè)施。當(dāng)前常用的節(jié)能配套設(shè)施主要包含田間管網(wǎng)布置設(shè)施以及滴灌系統(tǒng)設(shè)施。首先對田間管網(wǎng)的布置流程進(jìn)行相應(yīng)的分析，并且明確其設(shè)計要點(diǎn)。當(dāng)前在針對農(nóng)作物進(jìn)行灌溉的過程中，一般會使用噴灌或者滴灌的方式，增加水資源的使用效率，降低水資源的浪費(fèi)量，因此這就需要對田間系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，確保田間管網(wǎng)的應(yīng)用具有更強(qiáng)的合理性。與城市地區(qū)相比，農(nóng)村地區(qū)的規(guī)劃較為隨意，所以在田間管網(wǎng)布置的過程中，應(yīng)該綜合考慮農(nóng)田的位置以及道路的分布情況，確保田間管網(wǎng)的布置具有更強(qiáng)的可操作性。目前常見的田間管網(wǎng)布置形式為梳狀單向布置，此布置形式在應(yīng)用的過程中主要優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)地勢情況進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，并且可以按照從高到低的順序，將輸水的干管網(wǎng)、支管網(wǎng)以及毛管等進(jìn)行合理的分布，進(jìn)而保證灌溉效果能夠得到顯著提升。

其次在田間管網(wǎng)設(shè)計方案及鋪設(shè)形式制定完成以后，需要對泵房進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，對于田間管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行來說，泵房屬于核心部位，因此必須要加大對泵房設(shè)計的重視程度，目前為了提高泵房的使用效果和使用壽命，一般會使用彩鋼板房的修建方式，利用這種方式不僅能夠降低泵房的建設(shè)成本，還能夠提高泵房的修建效率。在泵房設(shè)計時應(yīng)該對閥門和管道的位置以及操控流程給予高度關(guān)注，并且要明確施肥箱和過濾器的設(shè)計流程，在實(shí)際設(shè)計過程中要提高各基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)用性，并且要盡量降低設(shè)計的復(fù)雜性。同時要對后期泵房在維修保養(yǎng)過程中的需求進(jìn)行全面考慮，既要提高泵房相關(guān)設(shè)施的使用效果，又要增加其維修的便捷性，對于一些易于出現(xiàn)故障的設(shè)施，應(yīng)該將其放置在便于拆卸的位置，這樣可以提高后期水泵的維修保養(yǎng)效率。

要完成管網(wǎng)的鋪設(shè)環(huán)節(jié)，首先要明確管網(wǎng)的材質(zhì)選擇要求和選擇標(biāo)準(zhǔn)，目前在針對農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行管網(wǎng)材質(zhì)選擇時，一般會使用UPVC管道，這種管道在運(yùn)行的過程中其使用效果相對較好，不僅強(qiáng)度較高，而且具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，因此能夠提高其使用壽命。由于田間管網(wǎng)的布置環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，并且會耗費(fèi)大量的人力物力，因此增加管道的使用壽命，可以防止后期出現(xiàn)頻繁的管道更換問題，進(jìn)而增加了田間管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。其次要完成管道的鋪設(shè)環(huán)節(jié)，在進(jìn)行管道鋪設(shè)的過程中，一般會選擇地下鋪設(shè)的方式，利用地下土壤對管道進(jìn)行保護(hù)，不僅能夠提高管道的使用壽命，還能夠使管道不會遭到外界環(huán)境的破壞，同時利用地下埋設(shè)的方式，可以農(nóng)用地的有效利用率，避免浪費(fèi)耕地資源。在考慮到施工成本的前提下，為了使管網(wǎng)的使用壽命得到顯著增長，一般會將其埋設(shè)的深度設(shè)計為地下80cm，并且要在管網(wǎng)鋪設(shè)的過程中配置三通設(shè)備，保證供水管網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。最后應(yīng)該對鋪設(shè)完成的管道進(jìn)行連接穩(wěn)定性的檢測，確保管道和泵房中的相關(guān)設(shè)備的連接具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，避免在后期供水壓力增大時出現(xiàn)斷裂問題。

2.2 滴灌系統(tǒng)設(shè)計過程分析

與其他灌溉系統(tǒng)相比，滴灌系統(tǒng)的先進(jìn)性更強(qiáng)，利用滴灌系統(tǒng)不僅能夠降低水資源的消耗量，還能夠使灌溉效果得到顯著提升。因此在農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)和設(shè)計過程中，必須要加大對滴灌技術(shù)的重視程度，并且盡量將滴灌系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展過程中進(jìn)行普及。在針對滴灌系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，要明確滴灌水頭的選擇類型，并且要對其標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行相應(yīng)的控制。當(dāng)前滴灌水頭的類型相對較多，所以應(yīng)該根據(jù)管網(wǎng)的相關(guān)水力參數(shù)對其進(jìn)行計算，并且盡量做出合理的選擇，提高滴灌系統(tǒng)的應(yīng)用效果。目前在滴灌系統(tǒng)中，管上有壓的補(bǔ)償式滴頭得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了良好的使用效果，利用這種類型的滴頭，可以對灌溉的壓力進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，進(jìn)而完成水流量的補(bǔ)償操作。在滴灌系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，支管及毛管的設(shè)計對其灌溉效果產(chǎn)生的影響相對較大，所以應(yīng)該盡量將滴頭的位置靠近毛管。要不斷提高水力參數(shù)計算的準(zhǔn)確性，可以將支管的水頭損失和干管的水頭損失分別進(jìn)行計算。通過對計算成果的比較分析，確定經(jīng)濟(jì)合理的干支管布設(shè)方案，提高灌溉用水的合理利用率，確保滴灌系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期的節(jié)水節(jié)能效果。

2.3 節(jié)能變頻調(diào)速灌溉水泵的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)水利工程中灌溉水泵得到了廣泛的應(yīng)用，利用灌溉水泵不僅降低了水資源的消耗量，還提高了農(nóng)產(chǎn)品的灌溉效率，而利用變頻調(diào)速技術(shù)，不僅能夠使灌溉水泵具有更強(qiáng)的節(jié)能性，還能夠降低資金投入成本，因此對其進(jìn)行深入研究非常必要。例如，目前常用的節(jié)能變頻調(diào)速灌溉水泵在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用，取得了良好的節(jié)能效果，因此對其進(jìn)行深入分析，并且保證在后期農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計的過程中，可以優(yōu)先選擇此種先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備。在實(shí)際設(shè)計過程中，必須要明確變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用原理，以及在農(nóng)業(yè)水利工程灌溉水泵設(shè)計中的具體使用需求，進(jìn)而提升灌溉水泵的整體節(jié)能效果。要想使變頻調(diào)速技術(shù)更好的應(yīng)用在灌溉水泵中，并且提升灌溉水泵的使用效率，必須要充分體現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的節(jié)能特性。其節(jié)能特征主要體現(xiàn)在可以根據(jù)農(nóng)田的實(shí)際灌溉需求，對水流量進(jìn)行相應(yīng)的控制，對于需要大量水灌溉的區(qū)域，則應(yīng)該盡量增加水流量，而對于只需要表皮灌溉的區(qū)域應(yīng)該降低水流量，這樣既能夠提高水資源的使用效率，又能夠避免水資源浪費(fèi)。為了提升水資源節(jié)約效果，在針對水流量進(jìn)行控制的過程中，可以通過對水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且控制閥門的開合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目的。在針對灌溉水泵節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中，要對其水流量的流速大小以及流量大小進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，確保整個系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中能夠利用自動控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)高水平的自動化操控，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對人力資源的依賴性。

2.4 節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計注意事項(xiàng)分析

目前在節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)該注意泵型的選擇和灌溉區(qū)的劃分。在水泵選擇時要綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素和使用性能因素，并且要根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的實(shí)際灌溉需求，進(jìn)行合理的選擇。目前我國市場上的水泵型號眾多，設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)本水利工程的實(shí)際需求對其進(jìn)行全面的分析，既要滿足水利灌溉工程的實(shí)際需求，又要實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的節(jié)能效果。同時在類型選擇時，還應(yīng)該參考泵站的設(shè)計情況，要保證選購的水泵能夠順利地安裝在泵站中，并且可以和其他設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定地連接。灌溉區(qū)的劃分會直接影響水資源的消耗量，所以在水利工程設(shè)計之前應(yīng)該明確農(nóng)田灌溉區(qū)的劃分情況。尤其是在針對管網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)的過程中，應(yīng)該通過合理地劃分，降低管道的使用數(shù)量，并且要在滿足農(nóng)業(yè)灌溉需求的前提下，降低整個灌溉系統(tǒng)的能源消耗量。

圖1 節(jié)能變頻調(diào)速灌溉水泵圖

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)正處于高速發(fā)展的時期，所以為了滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，必須要加大對農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)力度，通過合理的設(shè)計及規(guī)劃，使農(nóng)業(yè)水利工程為農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，同時要引入更多先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，使農(nóng)業(yè)水利工程的使用效率得到顯著提升。