风能提水灌溉技术浅析

王文浩　高鹏飞

[摘要]风能是一种清洁能源，通过风能为动力进行提水，结合相应的地形建筑进行灌溉，解决了交通和电力不便地区的灌溉问题。本文介绍了风能提水的原理和类型，结合发展现状，指出其是一种很有前景的灌溉方式。

[关键词]山丘区 风力 灌溉 节能

一、风力提水系统

提水灌溉是农业灌溉的基本方式，在中国大多数地区由水利工程或电动扬水泵进行提水灌溉。但是中国一些边远山区和牧区由于电力缺乏，天气干旱，水资源短缺，农作物需要靠灌溉提高产量。在一些偏远的地方，搞电力提水灌溉需要架设输电线路，建造变电、配电设施。可是，贫穷地区却没有经济能力发展灌溉项目，特别需要一种不用电的扬水设备和节水措施。研究发现，利用风能提水，长蓄短用，高效利用，到节能省水的目的，可以变被动抗旱为主动抗旱，效益十分明显。

风力提水系统的动力设备为风力机，工作设备为气压自控扬水机。由风力机直接带动空气压缩机，产生气压动力，通过管线将压缩空气动力传给置于水源地的气压自控扬水机进行扬水，扬水机放在水源处。风力提水系统无需油、电和机房，运行平稳，性能可靠，维修费用低、使用寿命长。可根据扬程的大小，用水量的多少，选定风力机数量进行并联使用。在高处建立水池或水窖，平时蓄积水量，在作物需水时利用。

二、节水灌溉的几种形式

风能提水的运行特点是，平时靠风能将水提蓄起来，待作物灌水期使用。由于水量有限，不能采用传统的地面漫灌的浇水方法，应根据作物种植结构、需水特性以及地形等条件，因地制宜地采取不同的节水灌溉形式。在作物播种和需水的关键期施灌“关键水”、“救命水”，最大限度地发挥灌溉水的效益。为了节省投资，最好采用自压方式配水，适宜的灌水方式有以下几种。

（1）微喷灌

适宜于果园、茶园、药材种植园等高效经济作物的灌溉。

（2）滴灌

适宜塑料大棚和日光温室一类的菜园、密植果园。

（3）固定式喷灌

适宜于玉米、花生、小麦等大块农田作物。

（4）管道灌溉

适宜种植中低档经济作物的地块。采用自压半固定管道灌溉，将干管、分干管埋于地下，移动支管（软管）使水流直接进入田间。

（5）穴灌点浇

北方干旱、半干旱地区，在作物播种期里因雨水少，土壤墒情差，严重地影响播种作业；此时，利用蓄积的水直接灌入播种坑内，以适时播种，使之苗齐苗壮。

三、风力灌溉的条件和优点

风力提水系统利用风能实现提水灌溉，风力提水灌溉，年平均风速3.5米每秒，有效风能密度储量40瓦每平方米；年有效风速时间大于3000小时，最大连续无有效风速时数小于100小时，30年一遇最大风速小于40米每秒；盛行风向的风频应大于40%，次盛行风向的风频应小于25%，盛行风向比较稳定。水资源条件相对较好，水源井距太阳能（或风能）提水系统的距离不大于10米；地下水位埋深较浅，动水位应在30米之内。单井出水量稳定，应在10立方米每小时以上。蓄水池池底高程应高于灌溉饲草料地，当采用低压管灌时应高于3米以上，采用半固定喷灌，应高于25米以上，且应采用低压低仰角喷头。系统管理人员应进行专门的技术培训。大型的太阳能风能提水灌溉系统应设置专门管理人员。灌溉系统应以高标准节水灌溉为好，最起码应配套低压管道输水灌溉系统。

四、风力灌溉的应用现状

中国很多地区都有风力灌溉的实例，取得了很好的经济效益和社会效益。山东沂水县地处山区，大部分山区土地贫瘠、用水困难，基本上是只能靠天吃饭。为改变这一农业难题，沂水县大力实施小流域综合治理，在有条件的山区小流域修建拦水坝，架设风力提水机，建设蓄水池，重点解决山区群众农业生产用水难题，目前风力提水灌溉已成为解决山区群众农业生产用水的重要途径。通过实施小流域治理工程，今年共整修河堤1000多米。修拦水坝17座，修蓄水池12座，增加蓄水量五万多立方米，改善水浇条件2500多亩，有力的改善了当地群众的生产生活条件。

在很多省份都对风力灌溉有不同研究，尤其在山区和边远牧区，但是由于不同地区地形和降雨等情况不同，所以风力灌溉的方式也有所差异，而且风力灌溉大多需要和灌溉方式结合在一起，所以需要政府的财政和技术支持，推动相应技术迅速转化为生产力，促进农业增收。

结语

利用风能提水进行节水型农业灌溉，省水节能，是缺电和水资源贫乏的偏远山区解决农作物灌溉的一种有效措施和方法。它平时将水蓄积到蓄水池中，在作物需水期利用，使用此技术农作物增产增效，经济效益显著。

（作者单位：郑州大学水利与环境学院）