锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术分析

2015-12-15姜治成

水利规划与设计 2015年8期

关键词：微灌小孔节水

姜治成

（五家渠农六师勘测设计研究有限责任公司，新疆五家渠 831300）

锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术分析

姜治成

（五家渠农六师勘测设计研究有限责任公司，新疆五家渠 831300）

水资源是人们赖以生存的重要资源之一，随着经济的快速发展，水资源供求矛盾日益突出，节水势在必行。我国农业多属于灌溉农业，面对水资源的缺少和农业灌溉用水量的增多，节水灌溉是现代农业灌溉采取的重要措施。本文将重点探讨农业灌溉中使用到的锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术，此灌溉技术是将锥子上的针头换位钢针，再用打火机加热钢针，在 PE管上手工刺出朝向农作物根系的小孔，进而形成多孔微喷管，具有高效节水的作用。

PE微喷管；灌溉；技术

水是生命的源泉，与人类生活、社会经济发展有着密切的联系。进入新世纪，随着人口的增长、社会经济的快速发展以及全球气候的变化，全球面临水资源紧缺的问题。我国也是一个水资源短缺的国家，人均水资源量不足2200m3，正常情况下我国年缺水量约为 400多亿m3，大约有2/3的城市存在不同程度的缺水现象。面对水资源紧缺，水资源开发过度以及粗放型的使用问题日益突出，我国农业灌溉的用水量占总用水量的 60%以上，同时，农业灌溉也是用水浪费最为严重的“大户”。在农业灌溉中主要是由于灌溉方式不合理，造成水资源浪费严重，利用率低下，因此我国必须大力发展节水灌溉。根据水利部和中国工程院等部门的预测，我国的农业灌溉用水必须保持零增长或是负增长方能保证我国的用水安全，为此发展和使用合理高效的节水灌溉技术是缓解我国水资源供需矛盾的重要途径。下文将根据我国节水灌溉的具体情况以及几种节水灌溉技术的比较来探讨锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术。

1 节水灌溉的内涵和途径

1.1 节水灌溉的内涵

节水灌溉是根据农作物的需水规律和当地的水资源供给情况，做到充分有效的利用水资源，提高农业灌溉水的利用率，获取最大的农业效益、社会效益和生态环境效益而采取的各项措施。节水灌溉的内涵主要包括以下几个方面：①以当地的供水条件和天然降水为资源是节水灌溉的基础条件；②最大限度的提高水资源的利用率；③节水灌溉的目的是追求最大的综合效益；④节水灌溉要兼顾经济效益、社会效益、生态环境效益，保障水资源的可持续利用和农业的可持续发展；⑤从农业要求和灌溉现代化的角度来看，节水灌溉就是集约灌溉、科学灌溉、可持续发展灌溉，是选带农业发展综合措施的有机组成部分，是由农田水力学、农业水管理和水文水资源学等多学科交叉衍生出的一系列节水技术措施组合成的综合技术体系。

1.2 节水灌溉的途径

明确并理解节水灌溉的内涵之后，我们从理论和实践中研究并开发出农业节水灌溉的途径和技术措施，如图 1所示。农业灌溉节水主要分为农业耗水节水和农业供水节水两个大环节，而在这两个环节中又有许多相应的节水途径和技术措施。

2 我国节水灌溉技术现状

近年来，随着科学技术的快速发展，我国的节水灌溉技术发展迅速并取得了较大的成就。截止到2007年底，在我国1.3亿hm2耕地面积中，农田灌溉面积达到 0.63亿 hm2，其中有效灌溉面积达到0.58亿hm2，其有效灌溉率为47.5%，农田面积在万亩以上的大中型灌区大约有7000多处，有效灌溉面积达到0.28亿hm2，农田面积在30万亩以上的灌区有343处，有效灌溉面积达到0.16亿hm2，其中低压管道输水技术浇灌面积为557.4万hm2，渠道防渗工程技术浇灌面积1005.8万hm2，喷灌和微灌工程技术浇灌面积385.3万hm2，其他工程技术浇灌面积400.4万hm2。在农业灌溉设备方面，全国共建设有438.9万眼灌溉配套机电井，44.4万处固定机电排灌站。在我国的节水灌溉中运用现代化先进灌溉技术较少，其中有大部分只是按照低标准对现有的节水灌溉技术进行了改造，其节水效率和效益仍需提高。

图1农业节水的途径和技术措施

3微喷带和微灌技术

上文中提到我国的农田灌溉中运用的现代化先进灌溉技术较少，为了提高我国农业的灌溉效率，获取较高的灌溉效益，下文将介绍几种农业节水灌溉技术。

3.1 微喷带节水灌溉技术

微喷带又称为多孔管、喷灌带、微喷灌管等，微喷带是利用机械或是激光技术直接在可压扁的塑料软管上加工出水小孔，然后利用此多孔管设备在农田中进行滴灌或是微喷灌。在运用微喷带进行灌溉时，直接将多孔管设备铺设在农田地面上，在相关设备的带动下水流从出水孔中射向空中，这些喷向空中的水流就形成了类似于细雨的微喷灌。

3.2 微灌节水灌溉技术

此灌溉技术是利用相关的微灌设备组装成农业微灌系统，通过此微灌系统将有压水输送到农田中，再利用微灌系统中的微灌器将流量微小的水分灌输到农作物根部附近的土壤中，此种灌溉技术属于一种局部灌溉技术。它具有以下几点优势：第一，灌溉流量小，水资源利用率高。运用微灌技术进行农田浇灌比普通灌溉节省 1/3～1/2的水量，与喷灌技术相比能够节省 15～20%的水量；第二，系统工作压力低、节省能源。采用微灌技术的工作压力通常在 0.05～0.15MPa，较低的压力节省系统能源的耗用；第三，对农田土壤和地形具有较强的适应性。微灌技术只是对农田进行局部浇灌，在运用此技术进行浇灌时不受农田地形和土壤条件的限制，并且此微灌技术的灌溉较为均匀，同时运用此浇灌技术还能够有效调节土壤中水、肥、气、热状况，进而为农作物提供一个良好的生长环境；第四，能够将灌溉和施肥结合起来，起到增加农作物产量的作用。因为在水肥适宜的情况下，采用微灌技术与其他灌溉方法相比能够使作物增产30%。第五，在咸水区域同样适用。

3.3 滴灌节水灌溉技术

滴灌带的技术发展迅速，目前这类产品得到广泛销售和使用。滴灌技术具有以下几点特征：第一，滴灌带使用真空热压形成迷宫流道和滴孔，此种制作技术具有较好的粘合性和较高的精度；第二，滴灌带具有迷宫流道和滴孔，实现了紊流态多口出水，减少滴灌带的堵塞；第三，出水均匀，铺设长度较长，操作方便，安装管理方便。

4 锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术

锥针刺小孔PE微喷管节水灌溉技术是一种先进的农业灌溉技术，具有较强的灌溉效果、灌溉效率和农业效益。这里将对此项农业灌溉技术做出具体的分析。

4.1 锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术的先进性和其在农业灌溉中的可行性

通过考察和调查分析，锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术的先进性和可行性主要从以下几个方面体现。

（1）在农业灌溉工程技术设计和相关技术厂家的考察中，大田喷灌灌溉方式由于其使用水量较大，而大部分农作物都是其根部需要水，而大田灌溉方式大部分水量并未喷洒在植物的根部，这样便造成大量水资源的浪费，这种节水灌溉技术的节水效果较差，因此被淘汰；微喷灌方式在灌溉的过程中也没有将水源洒在植物的根部区域，造成水资源的浪费，另外微喷灌的喷头容易丢失，若采用移动式的收拆，其操作较为复杂，若是采用固定的安装方式又很容易被破坏，因此，此种方法也被淘汰；而滴灌灌溉方式虽然起到了节水的效果，但是此种灌溉设备的管孔容易堵塞，且此种灌溉设备的使用寿命较短，因此人们通常不采用此种灌溉技术。综合以上分析，在进行农业节水灌溉时采用PE管制作多孔微喷管灌溉是最优的农业节水灌溉技术。

（2）农业节水灌溉技术采用 PE材质塑料软带的优势。微喷带的价格低廉，且因为压力大小的突变造成其使用寿命较短，通常在使用一年之后就会出现破损，而采用 PE微喷管埋地使用的方式其使用寿命可达到 50年，若是露天使用，在其固定不动的情况下，经过自然环境的热胀冷缩以及冻融的影响也能够使用 10年之久。此外，微喷带投资较小但是使用寿命较短，PE微喷管的使用寿命较长，但是其投资较大，而建设农业节水灌溉时不应频繁的投资。

（3）微喷带上的孔需要经过机械或激光加工方可得到，制作技术难度较大。而 PE管只需使用锥针，利用打火机将其加热便可获取喷水小孔，制作工具简单，操作方便。在操作过程中只需注意选用锥针的针径不易过大，若是针径过大，形成的出水孔过粗，喷灌的水流会形成股装，造成水源浪费。

（4）PE微喷管是经过加热针刺成孔的，形成的喷水孔周围不易破损，这样便解决了微喷带喷水孔易破损的问题。

（5）喷管孔的可选择性，在毛管固定的情况下，可以根据农田作物的情况选择性的加热针刺小孔，将喷射孔的方向对准农作物的根部区域。通过考查得出PE微喷管的单孔流量小，因此次灌溉技术的总用水量也相对较少，实现了节水灌溉的目的。

4.2 锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术的特点

首先，锥针刺小孔 PE微喷管节水灌溉技术的微喷管成孔简单且操作方便，农民自己便可掌握，且此技术设备的使用寿命长，农民容易接受；其次，农民可以根据农作物的实际生长情况，实现节水的目的；第三，此灌溉技术的工作压力和水流量介于微喷灌溉和滴灌之间；第四，对土壤和农业地形的适应性较强，灌溉均匀，能有效调节土壤中的水、肥、气、热状况，为作物提供良好的生长环境。第五，此技术还具有省工、节能的优势，同时还能够利用此灌水系统进行施肥。