新型风力提水灌溉技术在建平县的推广应用经验

(建平县水资源管理办公室，朝阳 122400)

1 基本情况

辽宁省建平县地处辽西干旱、半干旱地区，域内年度降雨偏少，且降雨时间和范围分配不均，造成水资源短缺和农作物灌溉缺水。全县现有坡耕地128万亩，大部分地区电力匮乏，输水上山成本高，灌溉困难。此外，还有20万亩平地农田，涉及216眼机井无电力配套，临时采用柴油机灌溉，高耗能、运行不便，灌溉保证率低。“有水用不上，有水用不好”已成为制约当地生产和生活的瓶颈。动力资源短缺、电力配套困难、提水不便利等问题，限制了灌溉面积进一步扩大。

风力提水技术是新型风能利用灌溉节水方式，为解决农业灌溉方面提供了一项简单、可靠、实用的灌溉提水技术。2014—2016年，建平县对新型风力提水技术进行了推广和应用，总推广面积共计1500亩，有效提高作物产量30%以上。适用于辽西建平风力资源比较丰富的地区。

新型风力提水灌溉系统以其节水增产、省时省工的优点，2014—2016年，在建平县的太平庄、红山街道、万寿街道3个乡镇的3个村进行了推广和应用，累计推广面积0.15万亩，增产增收58.25万元。

2 风力提水灌溉系统构成及操作

风力提水灌溉系统，包括机舱、塔架、风力传动部分、机械传动部分、液压传动部分、蓄水灌溉部分。

新型风力提水灌溉系统结构图如下图所示。

新型风力提水灌溉系统结构图

塔架上端设有与塔架固定连接的塔架法兰盘，机舱以其机舱底座座落在与塔架法兰盘相连的回转轴承上。

风力传动部分轮毂、固定在轮毂上的叶片，轮毂装设在机舱前端。

机械传动部分包括主轴、连杆、万向连接头、输出曲轴、传动钢管、活动连接件。

蓄水灌溉部分由蓄水池和田地组成，蓄水池与田块布置方式由个人需要而布置。

出水管连接蓄水池，蓄水池连接灌溉田地。当活塞向上运动时，随着往复液压缸上部分密闭容器体积减小和下部分密闭容器体积增大，一号单向阀和四号单向阀关闭，二号单向阀和三号单向阀开启；相反，当活塞向下运动时，随着液压缸上部分密闭容器体积增大和下部分密封容器体积减少，二号和三号单向阀关闭，一号和四号单向阀开启，液压缸往复提水，水经出水管进入蓄水池中再灌溉田地。

3 新型风力提水灌溉系统适用特点

3.1 解决无电地区农业灌溉的供水动力问题

建平县地处辽西丘陵地区，干旱多风，风力资源丰富，坡地较多，地块零散，单块面积电力投资较大，水利灌溉建设条件不充足。新型风力提水灌溉系统为解决无电地区灌溉问题，提供了供水动力保障。新型风力提水动力系统不用油、不用电，可实现2级低风速启动，突破传统4级风力限制。采用新型尾杆、尾板及齿轮传动系统，实现叶轮自动对风，保证风向变换条件下，叶轮保持迎风转动，充分利用风能，风机工作效率得到很大提高，保证灌溉系统处于运转准备状态下，作物需水时提水系统能马上运行。

3.2 解决小地块农业灌溉问题

建平县比较集中连片地块在近些年进行了较大规模水利建设，灌溉基础条件得到很大改善，还有许多坡地由于地块较小，单亩面积投资较大，涉及农户较少，难以纳入国家投资项目中。新型风力提水系统结构精巧、小而适用，运输、安装方便，恰好适用于地块小、施工不便的坡地，解决了当地农民小地块无灌溉、低收成的难题。

3.3 适用作物多样

新型风力提水系统自推广以来，在许多作物上进行了推广实践。受益的作物包括小麦、玉米、葡萄、果树及黄瓜、西红柿等，有效提高作物产量30%以上，具有较强的实用性和广泛的适用性。建平县是辽宁省小杂粮之乡，谷类、豆类种植面积较大，多种植在坡地，但产量不高。安装上新型风力提水系统后，谷类作物亩增产200kg，豆类作物亩增产150kg。新型风力提水系统推广为建平县坡地作物增产提供有力支撑。

3.4 适用灌溉模式多样

新型风力提水灌溉系统在建平县推广过程中，根据水源井供水量和地块及灌溉作物不同，采用了多种灌溉集成模式。与自清洗过滤器及微润灌、微喷带、压力补偿等高效节水技术集成，形成“风机蓄水池微喷”、“风机直供压力补偿滴灌”、“风机补偿灌微润”3种高效节水灌溉模式。为农业灌溉和农村饮水提供新的供水模式。集成模式的推广应用，节约了电力和柴油，有效减少农业碳排放。

4 推广应用情况

新型风力提水系统以其绿色、环保、零污染等优点，被列入辽宁省中央财政推广项目《高效节水灌溉技术推广与应用》，在建平县3个乡镇进行了推广和应用。

2014年—2016年，新型风力提水灌溉系统的3种高效节水灌溉模式，共建立示范区0.15万亩，有效提高作物产量30%，亩均净增产388.3元。三年累计节电21万度，节约柴油14.25t，减少碳排放12.75t。

目前，建平县仍有20万亩耕地采用柴油机灌溉、若采用新型风力提水技术，每年将有效节电2800万度，节约柴油1900万吨，减少碳排放1700t，社会与生态效益突出。新型风力提水是一种清洁绿色的能源动力，有效解决了农业灌溉能源动力问题，经济效益、生态效益和社会效益提升明显，推广应用前景广阔。

4.1 经济效益

新增效益主要指作物的增产效益，三年间，该项技术主要应用在小麦、玉米、葡萄、果树及黄瓜、西红柿等作物上，根据示范测产，各种作物的增产效果不同，小麦、玉米亩均增加200kg左右，水果亩均增加500kg，设施农业的蔬菜每亩年均增加500kg，各类作物按照各自当年均价进行计算，三年累计增加利润58.25万元。

节支效益指节约架设电线和节电效益。根据高标准农田建设标准，亩均投资1200～1300元，而电网投资约占25%～30%，因此，架设电线亩均投资400元计算，节约架设线费用共计62万元。若用电提水，各类作物亩均灌溉水量如下：小麦200m3、水果200m3、玉米120m3、设施农业360m3，三年灌水量合计31.71万m3，水泵提水价格0.14元/m3，节电效益4.44万元，节支效益共计122.69万元。

新增效益与节支效益具体情况见下表。

4.2 社会效益

新型风力提水灌溉系统从根本上改变了传统农业灌溉提水应用电力或柴油机的方式，为农村提供了一种新的节能灌溉方式，提高了资源利用率和水资源利用率，使得偏远山区和坡耕地的农田灌溉成为可能。

新增效益与节支效益情况

注由于到2016年，2014年项目区实施3年，2015年项目区实施2年，故在合计中，2014年效益×3，2015年效益×2

同时，通过新型风力提水灌溉技术的推广和应用，保障了农作物灌溉的需要，对产业结构和种植结构进行了优化，建平县农业经济得到发展，农民收入得到增加。结合高效节水灌溉技术的推广和应用，通过加大科技投入，将对建平县今后农业灌溉发展起到典型示范作用，对于辽西地区的农业节水灌溉技术发展产生积极的推动作用。

4.3 环保效益

新型风力提水技术的提水机不采用电、油等常规能源，节约了能源, 没有环境污染 , 没有 CO2、SO2的排放，完全避免了传统能源消耗对当地的环境污染和危害。是一项绿色、环保、节能，取之方便、用之洁净，资源丰富适用广阔的技术。

5 结 语

新型风力提水灌溉系统首次在风力提水机中采用自动适应偏航回转系统，设计双曲轴推拉传动系统，研发出风机启动制动系统，独立设计出往复式双作用抽水泵，实现了2级低风速提水，突破了传统风机4级以上风力启动限制，获得了国家发明专利，实现了原始创新。首次将风力提水技术与微润灌、微喷带、压力补偿滴灌等高效节水技术进行集成应用，提出了3种清洁能源、绿色高效的节水灌溉集成模式；为农业灌溉提供了新的供水动力。

新型风力提水灌溉系统具有较强的实用性，应用简便，效果好，节能环保无污染，经济社会效益显著。新型风力提水系统属于原始性创新，解决了偏远地区的农业灌溉供水动力问题，为农村灌溉提供了新的能源动力，推广和应用前景广阔。