高效节水灌溉工程设计研究

顾永毅

（武威市水利水电勘测设计院有限公司，甘肃 武威 733000）

水资源的匮乏与紧缺是当前我国所面临的一大难题，对于农业地区而言，这种情况会使得整个区域内可灌溉用水量大幅度下降，农作物产量无法达到预期标准，人员自身的生命健康安全也很难得到有效保障。因此，为了满足我国农业地区的经济发展需要，相关部门在开展日常工作中，需要依照实际情况进行技术手段的创新处理，并以信息化、智能化技术为主，使得灌溉系统能够实现创新化工作，这样不但能够满足我国农业人员用水需求，对于实现可持续发展工作也会起到积极有效的促进作用。此外，在进行系统工程的建立过程中，相关部门还要遵循因地制宜的基本原则，依照合理的手段进行内容上的创新与优化，为后续工作奠定良好的技术基础。

1 项目概况

以古浪县的灌溉工程施工为例，作为该地区农业建设的核心目标之一，节水灌溉工程的存在与产业融合有着极为密切的联系，同时也是该地区实现经济长久发展的重要保障。古浪县的高标准农田灌溉工程共涉及10 个乡镇，辐射面积较为广泛，总建设面积为1.8万公顷。

在该工程中，涉及以下几种施工项目：机井装置、提水工程、蓄水池、各类管道。

2 RO 反渗透建设方案

2.1 原水系统

作为节水灌溉工程中不可或缺的重要组成部分，施工单位在进行工程施工时，会对原水系统开展相应的设计与应用，整个过程会涉及原水箱的存在，通过原水泵以及相应的管道结构来达到预期的目的。当原水从原水箱结构中流入时，受到箱体结构的影响，所产生的缓冲空间会方便原水协调工作顺利开展，使得有关水资源的供给量以及输入量能够达到标准状态，当原水本身所产生的供应量达到极限，水箱空间被占满时，整个水箱系统便不再进行原水的供应。因此，倘若原水的供应量相对较小时，整个水箱便会呈现无水状态，相应的原水阀也会在这一背景下停止开展任何工作，这样不但能够避免原水泵受到不利影响，还能够有效提高水资源的利用率。

2.2 石英砂处理系统

在很多水质中都存在着悬浮颗粒，尽管数量上相对较少，但是仍然无法掩盖其所带来的不利影响，但工作人员在开展除盐处理的过程中，很容易会受到这方面的阻碍，使得反渗透膜遭到污染，水资源的灌溉质量也会因此受到影响。

为了降低水体中悬浮物所带来的不利影响，相关人员则需要选用石英砂处理技术来完成相应的过滤工作，利用粒状滤层来完成悬浮物的筛选与截留，确保通过的水质能够达到预期标准。与其他技术相比，粒状滤层本身在过滤原理上相对简单，同时还方便进行清洗，从而来确保整个过滤性能能够达到相关要求。从作用上来看，石英砂材料被应用到过滤过程中，会对所有达到体积与尺寸要求的悬浮物或者是胶体开展高效清理，并根据实际情况对原水产生提高清澈度的效果，原水中所存在的颗粒物以及藻类物体都会被网格拦截，因而所起到的效果是极其明显的。与其他技术相比，石英砂过滤系统本身便具备一定的先进性，能够对不溶于水的杂质物体进行全面筛除，使得水体所具备的SDI 值不高于4，是反渗透系统的重要保障，同时也是节水灌溉工程中不可或缺的重要组成部分。

通常情况下，工作人员在进行石英砂处理系统的选择过程中，会以压力式过滤器为主，这种设备本身都是以不锈钢为主要材料，在耐压性方面有着良好的保障，当其处于运行状态时，只需要利用气控阀进行控制即可，以此来完成后续的各方面工作。而在流速设计方面，该过滤系统的过滤数值应当控制在10~12 m/h 之间，以此来确保筛除效果能够达到预期标准，在质量方面也能够得到有效保障。与其他技术手段相比，石英砂过滤系统本身在成本方面的需求相对较低，操作维护效果也能够满足预期标准，同时还方便开展各种类型的管理工作，对于原水处理以及灌溉需求而言有着较为重要的作用。

2.3 预处理反洗系统

预处理反洗系统是整个工程中不可或缺的重要组成部分，同时也是落实灌溉工作的重要保障，工作人员在开展灌溉工程设计与应用的过程中，还需要考虑到设备的循环利用特性，进而需要通过分析泵来对这个滤层进行相应的清理，以此来确保其过滤效果不会受到较为严重的影响。通常情况下，企业在进行日常工作时，需要依照系统的规模进行设备的调整，倘若规模较小，则不会进行反洗泵的单独配置与应用，而在风机的风压管控中，则是要将其数值控制在4 000 mmAq 左右，这样不但能够有效降低外界因素的干扰，同时还能够提高预处理反洗系统的整体质量，对灌溉工作也会产生积极的促进作用。

2.4 活性炭处理系统

对于我国农业工作者来讲，在日常用水灌溉的过程中，往往会受到重金属离子或者是有机物的影响，使得整个灌溉效率无法得到预期标准，农作物的产量远非受到一定程度的阻碍，同时也会威胁到人员的生命健康安全。石英砂处理系统的存在无法对离子进行有效的清理，进而会使得整个工程效果大打折扣，为了避免类似的情况出现，需要相关人员选用活性炭处理系统，利用该系统本身所具备的吸附特性实现物质的有效沉积与应用，满足离子去除标准，并为后续工作奠定良好的基础，通常情况下，在进行活性炭过滤器的设计与管理中，需要将其流速控制在10~12 m/h之间，同样是以压力式过滤器为主，并在底层结构中完成有关粗石英砂滤料的铺设与填充，在上层结构中进行活性炭的应用，以此来提高水资源的处理效果，提高灌溉工程的整体质量，这对整个灌溉工程设计应用也会产生极为重要的影响。不仅如此，从某种角度来看，活性炭处理系统本身还能够满足不同状态下的特殊需要，这是其他传统工艺所不能具备的重要功能与作用，详细情况如下：

（1）活性炭处理系统能够对原水中所存在的污染色度进行净化，满足污染物处理标准。

（2）活性炭处理系统能够完成脱氯的工作，降低嗅味所带来的不利影响。

（3）该系统能够对有机物进行清理，将其内部所存在的微量污染物加以清除，比如说农药残留、杀虫剂残留等。

（4）在原水净化中会涉及消毒剂以及氧化剂，同样会在水中留下残留，这时便要利用活性炭处理系统的工作特性进行清理。

（5）通过对活性炭处理系统的应用，能够满足有关亚硝酸盐的处理需要。

3 智能灌溉系统的设计

3.1 系统总体设计

（1）智能灌溉系统原理。对于节水灌溉工程而言，想要满足当前我国社会的经济建设需要，除了要在水资源质量方面进行管控，同时还要在智能化技术上进行有效应用，以此来确保国民的生活质量能够因此得到有效提升。施工单位在进行智能灌溉系统的应用过程中，需要先将传感器进行合理的安装与设置，使其能够对还没有完成灌溉工作的区域土壤进行信息的采集与处理，并根据自身所具备的转换装置进行信号的传输与应用，从单片机中完成数字信号的接收与对比后，再对整个区域的参考数值进行参量的控制，并以此为基础开展变频器的应用，以此来确保整个灌溉系统的湿度值能够达到预期标准，而后再利用电动机完成相应的控制工作，确保水泵的抽水效率与灌溉质量能够达到预期标准。

当人员想要对农田区域进行灌溉的过程中，还需要先激活电磁阀，使其满足开启状态需要，而后再等到管道内水资源供给达到相关界限，便可以智能化利用喷头结构开展旋转灌溉工作，以此来满足我国自动化灌溉的各方面需求。倘若达到灌溉时限或者是土壤的湿度能够达到预期标准，系统便会自动进行停止指令的输入，使得整个灌溉系统不再进行工作，电磁阀也会第一时间完成自动关闭，以此来避免出现水资源浪费的情况。同时，为了防止发生喷头压力不足的情况，施工单位则要利用电磁阀对压力表数值进行管控，而后加强喷头结构的水源调整，使其满足预设的射程标准，从而为后续工作奠定良好的基础。

（2）实施灌溉的系统结构。智能灌溉系统对于我国社会经济建设而言有着极为重要的作用，从系统结构上来讲，其本身涉及不同类型的可编程控制装置，工作重心便是完成对信号的接收以及指令的发送，利用传感器来完成对土壤参数的信号获取，在大数据技术下实现相关信息的比对与分析，并结合实际情况进行喷灌模式的调节，合理控制电动机的转速，并对水流量进行相应的管控，进而满足我国有关节水的需求。

3.2 系统硬件设计

（1）主控模块设计。作为高效节水灌溉工程设计中极为重要的存在，智能灌溉系统本身能够有效满足我国在能源管控方面的需要，其所涉及的主控模块在进行设计过程中，则要将单片机看作是核心内容，通过对参数的对比与分析，来实现整体性的控制，并对区域土壤预计效果开展后续的灌溉工作，以此来确保灌溉效率能够达到预期标准，并对国民的生活质量带来积极有效的影响。就目前来看，我国在高效节水灌溉工程设计中所选用的单片机，除了能够实现对参数的高速运转与计算外，还会涉及较为明显的强制报警功能，且在显示效果上也能够实现有效保障，是我国实现可持续化建设发展不可或缺的重要内容。

（2）系统总体电路设计。通常情况下，有关灌溉工程的智能化应用，会涉及电路系统，其中包括数据收集装置、显示系统、报警系统以及电磁阀装置，通过对电磁阀的应用来完成其他数据内容的激活与管控，进而为后续工作奠定良好的技术基础。在这一过程中，需要相关部门及时进行模块显示的调整与应用，通过对点阵液晶模块的设置来实现对整个系统结构的转换与处理，帮助用户明确问题发生的根源，并依照实际情况开展相应的处理工作。在确认无误后，所有的参数标准都满足预期要求，单片机便会显示正常工作状态，这时人员进行电磁阀的接通，开关吸合工作顺利开展，灌溉工作也就能够正常进行。

3.3 管材选择

管材的选择对整个高效节水灌溉工程中不可或缺的重要组成部分，由于管材性能本身具有较强的差异性，所选择的管材不同，所对应的市场价格也会存在差异性，因而相关部门在进行管材选择的过程中，需要依照成本需求进行内容的调整，既要满足灌溉需求，同时还要在经济效益方面上能够得到有效保障。但是，倘若相关部门一味进行成本节约与管控，会导致整个管材的性能质量出现较为明显的问题，使得工程的可操作性与安全性大幅度下降，使用寿命也会因此受到较为不利的影响。通常情况下，相关部门在进行管道线路的管控过程中，还要明确不同管道线路本身的优缺点以及应用对象，比如说人们常见的焊接钢管，其本身在强度上具有较为明显的优势，并且在承载能力方面也能够实现有效的保障，但是在缺点方面，整个管道的材料是以金属为主，因而很容易发生腐蚀的现象，钢铁的资源利用量也相对较大，在运输的过程中也会发生不同程度的问题。相比之下，塑料材料在进行运输过程中所涉及到的要求相对较低，并且在安装的过程中并不会发生生锈情况，且本身会具备相应的弹性。不过，由于整个塑料管材本身的特殊性，在进行应用的过程中很容易会发生破裂的情况，高温环境以及外界因素的干扰都会使的塑料产生毒素，从而使得水质受到污染。正因如此，为了确保高效节水灌溉工程设计工作能够顺利开展，相关部门需要选用PVC 管材开展相应的施工作业，并加强对化学稳定性的管控力度，通过合理的手段进行造价管理，以此来确保整个工程灌溉质量能够得到有效保障。

4 结论

综上所述，智能灌溉系统适用于各种各样的形状区域来进行自动灌溉，而且该系统的容量较大，成本较低，其生产率自然较高。该系统性价比较高，灵活性比较强，应用广泛，便于使用，多种优点集于一身。随着科学技术的迅猛发展，我国在灌溉的管理上也在不断进步。在专业人士的指导下，熟练使用相关硬件软件设备，真正实现智能化灌溉，促进我国节水灌溉进一步发展，从而使得有限的资源得到最优化的利用。