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小型滴灌系统设计文献综述

 2020-06-30 21:19:33  

提高粮食及其它农作物的产量,一般有两个途径,即:扩大耕地面积和增加单位面积产量。近20多年的资料表明, 世界粮食的增产25%归功于扩大耕地面积,74 %归功于提高单产。而在单产的提高中 ,灌溉是非常重要的措施之一, 因此发展灌溉 ,提高单产 ,受到普遍重视 [1]。滴灌技术是世界上一种新型的灌溉技术,它以点滴的方式浇灌植物的根部,并使其保持湿润,具有相当突出的节水和高产的特点。与普通的灌溉技术(浇灌)相比,这种滴灌技术能使80%以上的水分被植物所吸收。极大的减少了同比浇灌导致的水分蒸发造成的不必要的水浪费。

综上大概的背景所述,小型的滴灌系统的主要的设计目的就是致力于在节水的同时能够提高缺水地区的农作物产量。对于这个要求,各国对此都有不同的方法,然而滴灌系统是这些方案中表现的尤为出色的一种。

然而优劣是相互存在的,滴灌系统也并非是毫无缺点,这些缺点也是限制这种技术发展的重要因素[4]。主要有以下几种因素:1、滴灌技术发展与应用具有一定过程和发展阶段, 包括人们对该技术掌握和接受程度;2、受水资源状况和分布状况的制约;3、受节水灌溉政策与经济条件的影响;[7]4、滴灌技术单位工程造价过高也是制约该技术广泛应用的主要因素之一;5、滴灌的投资、运行、维修经费较高[2]。对此,各国的技术人员当然也有自己的对策,譬如低压滴灌系统,低水头滴灌系统[3],太阳能光伏自动化滴灌系统这些建立在滴灌这个基础的技术上发展出的众多复合应用技术应运而生,他们不仅做到了普通滴灌解决不了的问题,同时在这个基础上将之进行了发展。

具体事例(新疆滴灌)[1]:新疆地处欧亚大陆腹地,土地和光热资源十分丰富,气候干旱少雨,蒸发量大,是典型的内陆干旱区,农业生产依赖灌溉,属绿洲农业,水利是农业的命脉,是发展农业生产的关键因素,没有灌溉就没有农业。一方面水资源紧缺,干旱严重,另一方面农业用水量很大,浪费严重,兵团全垦区平均每公顷毛灌溉水量13500m3,农业灌溉用水占引水量的90%以上。水土不平衡不仅制约农业生产的发展,灌溉渗漏还引起大面积土地次生盐渍化等一系列生态环境问题。为了改变这一现状,新疆生产建设兵团多年来试验推广多种农业节水灌溉技术措施,包括小畦灌、细流沟灌、喷灌、微灌、膜上灌、深松耕、秸秆还田以及渠道防渗等等,取得了节水增产的良好效果。但这些节水技术措施没有加以配套集成和综合推广应用,常常处于零散状态,影响了科技成果的的综合效益、规模效益和辐射作用[8]。为使各项节水措施综合集成形成规范化、实用化、集约化,在大范围、大面积推广应用,滴灌技术作为最先进的灌溉技术在我国得到了广泛的推广和应用,特别在新疆兵团地区,滴灌技术灌溉面积达到了66.7万hm2,在棉花、瓜果、加工番茄的灌溉上得到了大规模的推广应用,产生了巨大的经济效益。

滴灌系统一般由首部枢钮,管路和滴头组成[17]。首部枢纽:包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是:抽水、施肥、过滤,以及一定的压力降一定数量的水送入干管。管路:包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器等)[16]。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。滴头:其作用是使水流经过微小的孔道,形成能量损失,减小其压力,使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面,亦可以浅埋保护[15]。它的组成并不复杂,然而是比较容易出现问题的,为此也有了不少解决这些问题的研究,我会在接下来的研究中借鉴一部分。

在当今社会,面对越来越多的用地需求,相对的给与种植的地域则越来越少,而人口则越来越多,这样开发新的种植区域和提高产量变得至关重要了,对于作物能否克服贫瘠,干枯,沙土等不太适合作物生长的因素也将成为一大难题,滴灌技术可能是目前为止,解决这些问题的比较好的方案之一了[15]

参考资料:

[1] 王振华,王克全,葛 宇,何新林.新疆滴灌春小麦需水规律初步研究.2010,4

[2] 李秀贤.滴灌系统堵塞的维修与预防.农村机电.2104.8

[3] 冯素珍.低水头滴灌系统的研究.内蒙古农业大学学报.1999.12

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