喷微灌技术是利用专门的设备,将有压水变成细小的水流或水滴,湿润植物根区土壤的一种先进灌溉方式,被国内外特别是高效农业中得到广泛应用。2008年,浙江省水利厅出台《浙江省喷微灌技术示范和推广工作指导意见》,用3-4年时间,全省形成100万亩喷微灌技术应用面积,至2020年,喷微灌技术应用面积占适宜发展面积的50%,设施农业喷微灌技术装备基本达到中等发达国家的水平。
一、制约因素
制约我市喷微灌技术推广应用的主要因素:一是造价高。喷微灌工程的主体部分是铺设管道,而耐压高的管材价格相对较高。二是土地流转经营规模在短期内难于达到较大的水平,农民惜土耕作习惯尚未根本改变。农村实行家庭联产承包责任制,以个体为单元实施土地耕作,块小量多。三是水稻和旱地作物在同一灌溉区内插花种植,时而轮作,传统的灌溉设施不能满足现代高效农业发展的需要。
二、试验活动
据资料显示,至2008年底,全市建设低压管道灌溉总面积13万亩,其中种植旱地经济作物4万余亩,约占低压管道灌溉面积30.7 %;建设喷微灌面积2万余亩,仅占总耕地面积的4%左右。充分利用现有灌溉设施,在已建成的低压管道灌溉设备上挖掘潜力,研究开发一项成本低效率高,既能保证水稻田灌溉又能满足旱地经济作物灌溉的新型灌溉技术,是水利工作者们为服务高效农业面临的一个全新课题。我市水利技术人员经过多年来的理论分析和反复地现场试验,研究开发出特低水头喷微灌技术,并于近期取得了试验成功。
三、适用条件
特低水头喷微灌技术的适用条件:
1、具备能满足耗水量最大化的农作物(如水稻)灌溉要求的低压管道灌溉设施,泵站提水扬程达到田间供水阀门0.5—2.0米的水头压力。
2、管道系统向田间供水的阀门球阀大小适宜,能满足耗水量最大农作物的灌溉需求。
3、特低水头过滤器。普通筛网式过滤器,由于拦污栅网格大,拦不住水中悬浮的固体颗粒,稍粘少部分颗粒,就会导致过滤器水头的损失。我市研制的特低水头过滤器,专门用于特低水头薄壁多孔管微灌,可减少水头损失60%以上(特低水头过滤器已申请国家专利)。参见表1。
表1 过滤器水头损失比较表
过滤器型号 |
放水阀处水头(m) |
流量(m3/h) |
过滤器水头损失(cm) |
特低水头过滤器
WSD-50-40 |
1.55 |
14.16 |
22 |
1.52 |
13.89 |
24 |
0.74 |
9.74 |
13 |
0.59 |
8.73 |
11 |
普通筛网式过滤器
WS-50-120 |
1.67 |
12.74 |
60 |
1.62 |
12.49 |
60 |
1.19 |
10.74 |
44 |
0.65 |
8.1 |
24 |
4、田间灌水器选用特殊的薄壁多孔管(简称微喷带),通过适当增大管径、减少每米微孔数、减小管中流量等办法,来减少薄壁多孔管中的水头损失。100米长的薄壁多孔管,水头损失可控制在0.2米以内。特低水头情况下采用的第一行微喷带,水头损失很小,流量偏差率小于规范中20%的要求。参见表2。
表2 微喷带特性比较表
参数 |
单位 |
不同型号微喷带特性 |
管径 |
mm |
38.2 |
38.2 |
28.7 |
管长 |
m |
100 |
100 |
100 |
微孔孔径 |
mm |
0.8 |
0.8 |
0.8 |
每米孔数 |
|
4 |
10 |
10 |
管尾水头 |
m |
0.3 |
1 |
1 |
进口流量 |
L/h |
1.07 |
5.59 |
7.94 |
每米喷出流量 |
L/h/m |
10.2-12 |
46.5-79.9 |
46.5-162 |
灌8mm/d需时间 |
小时 |
1.96 |
0.43 |
0.43 |
流量偏差率 |
% |
17.52 |
59.9 |
146 |
微喷带水头损失 |
m |
0.12 |
1.96 |
11.2 |
注:表中灌需时间按微喷带间距2.5变计算;流量偏差率按一条微喷带单孔最大最小流量之差除于平均单孔流量。
四、技术特性
特低水头喷微灌技术与传统喷微灌技术相比较,具有下列特性:
1、灌溉兼容。特低水头喷微灌方式是在低压管网灌溉系统的基础上衍生出来的,它能以同一套灌溉系统满足同一灌区各类不同农作物在各个时期各个小块对用水的需求,体现了极大的灌溉兼容性。
2、成本节省。常规微灌工程造价在1200-1600元/亩,而在原低压灌溉管道基础上应用特低水头喷微灌技术,由于压力低,输水管道可用价格较低廉的UPVC双壁波纹管和给水管,微喷带的厚度可相对薄一些,因此,只需在常规微灌工程造价的基础上增加240-500元/亩。
3、电能节约。常规微灌需用20米以上扬程的水泵,采用特低水头喷微灌灌溉,改用6.5-7米扬程的水泵,与常规微灌相比,可节约电能60%以上。
4、方便实用。我市自2009年起建设的低压管道灌区,已采用PVC-U球阀作为放水阀,只需安装主管带和微喷带便可进行微灌。泵站由变频或液位自动控制,微灌时只要开启田头球阀即可。
5、污染减少。特低水头喷微灌技术控制了微喷带的流量偏差率,灌水均匀,流量减少,时间延长,不易产生地表径流,水体污染减少。
6、前景广阔。特低水头喷微灌技术具有广阔的拓展前景,它对低附加值农作物灌溉也具有相应的经济性和可行性,非常适用于生产大宗的又分散的农产品生产的用水需求。同时也可通过微灌系统实现化肥农药等的施用。
五、几点建议
特低水头喷微灌技术既能满足农村土地流转集中经营的用水需要,又可解决大量分散的、单家独户经营的用水需求,受到广大农户的欢迎。大力推广特低水头喷微灌技术,改善农业生产条件,对充分调动广大农民发展高效农业、生态农业的积极性,具有十分重要的意义。
一要大力推广。我市现有耕地、果园、桑园面积共75万亩,其中种植水稻面积28万亩。随着农业产业结构调整的不断深入,经济作物种植面积将会持续增加。利用低压管道进行特低水头微灌顺应了时代发展的需要,具有广阔的发展空间和前景。我们要大力宣传特低水头喷微灌技术的相关知识和实用价值,全面推广特低水头喷微灌技术的应用。
二要积极引导。政府要加以引导,在技术示范的基础上,进一步做好推广工作。同时要把特低水头喷微灌技术与农作物栽培等技术有机结合起来。
三要政策扶持。出台惠农补助相关政策,财政上给予政策扶持,积极鼓励村级集体组织和广大农户应用好特低水头喷微灌这项技术。