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我国微灌技术发展的回顾与预测
  王留运 叶清平 岳兵  
    编辑:中国灌溉排水发展中心 归档时间:2003/4/15    

一、我国微灌技术发展现状与初步评价

(一)我国微灌技术的发展历程

自1974年由墨西哥政府赠送我国三套滴灌设备开始引进滴灌技术以来,已有20多年的发展历程,大体经历了以下三个阶段:

第一阶段(1974-1980年):引进滴灌设备、消化吸收、设备研制和应用试验与试点阶段。1980年研制生产了我国第一代成套滴灌设备,从此我国有了自行设计生产的滴灌设备产品。

第二阶段(198-1986年):设备产品改进和应用试验研究与扩大试点推广阶段。由滴灌设备产品改进配套扩展到微喷灌设备产品的开发,微灌设备研制与生产厂由一家发展到多家,微灌试验研究取得了丰硕成果,从应用试点发展到较大面积推广应用。

第三阶段(1987年至今):直接引进国外的先进工艺技术.高起点开发研制微灌设备产品。国家轻工总局在“八五”和“九五”期间都把微灌作为攻关项目正式立项,加大了开发研制投资力度,制定了微灌产品和微灌工程技术规范行业标准,使微灌工程建设与运行管理逐步走向规范,我国的微灌技术已趋于成熟。

(二)我国微灌技术发展的主要业绩

1.微灌设备产品的研制生产成绩显著

(1)灌水器的品种规格不断增加,部分产品初步形成系列

(2)管材与管件的材质及配方和工艺制造得以很大改进和提高,品种规格大幅度增加。

(3)净化过滤设备种类和品种规格取得了较大的发展。

(4)施肥设备产品种类有所增加。

(5)控制调节间和安全阀基本配套。

(6)微灌工程用自动化控制装置的研制成功和应用。

2.微灌应用试验研究成果丰硕

微灌技术引进以来,分别对大田粮食作物和果树、蔬菜、花卉、药材、园林、苗圃、绿地等经济作物进行了大量的滴灌、微喷灌、小管细流灌、渗灌等试验研究。取得了一大批科技应用成果,并得到了大面积的应用推广。据不完全统计,全国各种微灌学术交流会、座谈会收到的论文达400多篇;在各种学术刊物上公开发表论文达数百篇;出版了《果树滴灌试验研究论文汇编》、《微灌论文专辑》等。编著出版了《果树滴灌》、《滴灌工程技术指南》、《实用滴灌技术》、《微喷灌及生产中的应用》、《滴灌设备与滴灌系统规划设计》、《微灌工程技术》等一批微灌专著和培训教材。为我国推广应用微灌技术和普及宣传微灌科学知识发挥了重要作用。

3.微灌工程系统管网计算理论与设计方法的研究成果突出

在对国产微灌设备产品性能进行全面测试掌握了水力学参数基础上,对微灌工程管网水力学进行了较为系统全面的测试试验,对微灌设计理论和设计方法进行了深入的研究与总结。微灌系统设计的关键是保证及提高灌水均匀度和运行安全可靠又经济合理。首先是对微灌管网末级的毛管进行精确的水力计算,包括毛管进水口工作压力的计算和采取消能措施对支管和毛管水头损失的合理分配、毛管的允许水头偏差、毛管允许最大长度计算及干支管采用的分段变管径设计等;其次是对各轮灌组干管压力的平衡计算与复核调整。从过去的经验估算提高到理论性量化计算,形成了我国微灌系统设计的特点。经过实际工程考核和验证,证明了其设计方法的正确性,提高了我国微灌系统的设计质量水平并降低了工程造价。另一方面,采用计算机编程手段编制微灌工程管网系统设计程序软件,大大提高了工程设计质量水平和设计效率。

4.微灌工程面积持续发展宏观经济效益显著

根据多次统计和估算,到目前累计全国建设微灌工程面积约为16-20万公顷(240-300万亩),其中正常运行的工程面积约为10万公顷(150万亩)左右,全国29个省市自治区都在持续发展微灌,其中山东省面积最大,居全国第一位。微灌工程投资还本年限短经济收益快。如全国微灌工程面积仅按10万公顷(150万亩)使用5年计算:5年内共节水15亿立方米(200立方米/[亩·年]);节电1500万度(2度/[亩·年]),省工1500万个(2个/[亩·年]),增产果、菜、粮等37.5亿公斤(500公斤/[亩·年]),增收37.5亿元(500元/[亩·年])。应用推广微灌技术无论是经济效益还是社会效益都是非常显著的。

5.完成了微灌设备性能测试及选型设计与部分微灌设备产品和微灌工程行业标准的编制任务

通过有关专家和科技人员七年的努力工作,完成了《微灌设备产品检测及选型》任务,编制了《微灌灌水器》、《微灌用筛网过滤器》、《微灌工程技术规范》等六个中华人民共和国水利行业标准,于1994年批准发布实施。为提高和检测我国微灌设备产品质量提供了技术标准依据,为促进和保障我国微灌工程建设质量起到了重要作用。

6.举办微灌技术培训成绩斐然

20多年来,举办了各种形式的微灌技术管理骨干培训班、微灌工程规划设计培训班、微灌工程施工安装和运行管理培训班等,培养了一大批从事微灌技术推广管理及工程设计骨干和微灌工程安装及运行操作人员和一批微灌专业硕士和博士。

7.举办全国性学术交流活动推动了我国微灌理论学术水平的提高

自1975年以来,召开了全国性的微灌技术座谈会、学术交流会、经验交流会、专题学术研讨会等10多次,出席会议者一千多人次,提供和交流学术论文及经验总结报告约500多篇,为我国微灌技术及学术水平的提高起到了极大的推动作用。

8.参加国际微灌学术交流参与外国微灌设备产品进入我国市场促进了我国微灌技术的发展

从1982年我国加入了国际灌排委员会,并成为世界微灌组织成员之一,我国微灌界开始参加国际学术交流。十多年来已有数十位外国微灌专家教授来华访问、讲学,我国也选派技术人员赴国外进行访问、考察。近几年来,一些外国公司在华设立办事处或委托代理商销售微灌设备产品,此举对国产微灌设备产品将形成竞争和挑战,必将激发我国微灌设备生产企业的竞争意识,奋起直追,努力提高产品性能质量,力争立于不败之地。

(三)对我国微灌技术总体水平的基本评价

经过20多年的努力,目前,我国微灌技术的总体水平,已从80年代的初级阶段发展和提高到中级阶段。其中,部分微灌设备产品性能水平已达到90年代初期与中期的国际水平;某些微灌设备产品的质量与国外同类先进产品相比仍存在着较大的差矩;在微灌工程首部设备组装配套和自动控制装置方面存在着更大的差距。我国的微灌学术水平特别是在微灌工程的设计理论及方法接近或进入世界先进行列;微灌设备产品和微灌工程技术规范水利行业标准的编制水平,特别是条款的逻辑性、严谨性和可操作性等方面,已跃居世界领先水平。

二、我国微灌技术中存在的主要问题

(一)微灌设备产品生产与研制中存在的主要问题1.产品品种规格少系列化欠缺和配套水平低

(1)内承插和外承插连接件存在着规格不齐全,配套水平低的问题。如四通、三通和变径接头尚无突变件,比如从φ50变径到φ25时,需经过三次变径连接,这样给用户造成使用安装不变,并增加管件用量和投资;φ50以上的内承插管件易断裂漏水,主要是结构不合理。材质差,强度低,加工粗糙。这一普遍问题应该引起有关生产厂家的重视和改进。

(2)微灌输水用主管道PVC管材质量没有保证,性能不稳定。还存在着PVC管材与LDPE管材连接配套的管件问题,目前尚无一家企业生产制造,因此给施工安装造成极大不便。

(3)塑料球阀、压力流量调节器、排气阀等品种规格少,没有形成系列化,产品单一,材质差,而且加工粗糙,品位低。

(4)过滤器和施肥罐产品品种规格少,技术含量低,缺少创新意识。十多年来几乎仍是沿袭着老一套图纸模式加工制造,结构简单,内密封性差。大型过滤器和大容积化肥罐等装置尚属空缺。

2.灌水器产品质量不稳定部分产品质量差

有些厂家生产的灌水器流量不稳定,制造偏差大,不符合《微灌灌水器》水利行业标准。抽检样品合格率仅为33.3%。

3.微灌专用防锈耐磨水泵产品仍属空白

由于微灌系统是小水勤灌,使用频繁,水泵连续运转时间长,一般水泵叶轮极易生锈和磨损,给微灌堵塞造成隐患。因此急需开发微灌系统专用防锈耐磨水泵系列。

(二)微灌工程建设与使用管理中存在的主要问题及原因分析

1.微灌工程使用寿命短报废停用多及原因分析

我国微灌工程长期存在着使用寿命短报废停用多的大问题。一般工程使用寿命多在3-9年。

造成微灌工程使用寿命短损坏报废停用多的原因很复杂,主要有以下几个方面:

(1)人们对微灌技术和工程建设的片面认识造成的。一是对微灌灌水器易堵塞的弱点认识不足而忽视;二是片面追求和降低微灌工程投资造价,盲目过分简化微灌工程首部枢纽配套关键设备——灌溉水净化过滤设备装置,为工程正常运行和灌水器堵塞造成致命隐患。

(2)工程管理组织制度不健全和运行维修等管理水平低。

(3)微灌设备产品质量参差不齐和工程设计不合理。

(4)由于农业生产体制的改变而工程管理体制未跟上,造成人为破坏。

2.微灌面积发展缓慢比重大小

我国现有4类工程节水灌溉技术,即防渗渠道输水地面灌溉技术、低压管道输水灌溉技术、喷灌技术、微灌技术。我国目前以上4类工程节水灌溉总面积约为1538万公顷(2.3亿亩),其中:微灌面积14万公顷(210万亩),占0.9%,尚不足1%,仅为喷灌面积的1/10。

3.忽视灌溉水质净化处理微灌工程首部枢纽设备配套过于简化

微灌用灌溉水在进入管网系统之前,必须进行严格的净化处理。我国以往兴建的微灌工程首部枢纽设备配套大多忽视了这一重要环节,其次,首部枢纽设备的各连接管件、阀门仍多使用金属制品,极易产生铁锈沉淀物。

4.微灌的施肥功能多未充分利用大大降低了微灌省肥省工的优势

我国目前微灌工程的首部枢纽尽管都设计安装了施肥罐等装置,但大多数却不使用或很少使用,其主要原因是:对微灌同步施肥灌水特有功能不完全了解,更主要的是以农民为主体的微灌用户仍默守灌前手工追施化肥后再灌水的旧习惯。

5.节水灌溉工程建设的审查监督机构不健全

国家和地方政府对微灌等节水灌溉工程建设的审查监督机构不健全,常常资金不能及时到位,即使资金到位,有些地区却不能专款专用,搞一些“面子工程”应付上级检查,甚至搞虚假工程,把节水专用款挪为它用。

三、对我国2010年底微灌技术发展的预测和若干建议

(一)微灌设备产品的主要发展方向和开发研制建议

1.微灌设备产品的主要发展方向

提高微灌设备产品技术总体质量水平和微灌首部枢纽设备的配套水平,开发新产品和扩大品种规格,实现产品系列化、标准化、通用化。在产品档次上,坚决消除低档产品和以次充好的现象,中、高档产品并存。为用户提供在不同作物不同土壤不同地区不同经济条件下对微灌设备产品的需求保障,确保我国微灌事业健康稳步地发展。同时努力开拓国际市场,力争在国际市场占有一席之地。

2.对微灌设备产品的改进与开发的十项建议

(1)灌水器类:一是滴灌管和薄壁滴灌带与多孔微喷带等新产品开发与质量提高,特别是内镶式补偿滴灌管和重力滴灌管,应抓紧开发研制,尽快投放市场。由于滴灌管将滴头和毛管融为一体制造省去了用户安装工序,又简化了对毛管的水力计算,提高了微灌的均匀度,尤其是薄壁微灌带的售价低,深受用户欢迎,应在提高和确保质量的前提下,保证市场供需平衡。二是对现有的三种微喷头一折射式、旋转式和缝隙式,应增加品种规格,形成系列化产品,进一步改进产品结构和提高部件耐磨性和抗老化性,延长使用寿命。

(2)增加四通和增补突变径管件,改进内承插管件两端倒刺圈数,增加连接牢固性,采用加厚或加筋结构,提高弯头、三通、软螺纹接头和旁道基部强度。

(3)改进筛网过滤器的内密封件结构,限期解决其密封性差的技术问题;增加各类过滤器产品规格,开发更新换代产品,形成大、中、小规格系列化,提高配套水平。

(4)开发专用储肥装置等新产品,增加大容积施肥罐,尽早形成大、中、小型规格系列化产品。

(5)增加塑料球阀产品规格和改进结构,提高加工制造精度和密封性能,实现与现已定型的管材规格合理配套。

(6)增加压力流量调节器新产品规格,至少在φ50mm范围内形成系列化产品。

(7)PVC管材管件应严格执行已发布的现行行业标准生产制造,不得偷工减料,以次充好。并应尽早开发研制PVC管与LDPE管连接的配套管件。

(8)发泡微孔橡塑渗灌管的研制攻关。橡塑微孔渗灌管是一种最新微灌产品,属高科技产品,技术含量高,制造工艺特殊。解决渗灌管的渗水流量的稳定性及均匀度和提高使用寿命是主要攻关目标。

(9)微灌专用耐磨防锈水泵新产品的研制开关。主要是水泵叶轮等部件喷涂高强度耐磨材料,达到防止水泵生锈和延长使用寿命。

(10)园林喷微灌产品的开发研制。园林灌溉在我国前景广阔。园林专用喷头和微喷系列产品,特别是地埋式伸缩喷头,技术含量高,制造工艺复杂,建议引进国外先进技术及工艺设备或与国外企业合资,高起点研制生产该产品。微灌工程自动控制站也应走引进开发之路。

(二)我国微灌技术应用推广的发展方向和预测

1.因地制宜扬长避短科学应用推广微灌技术

在应用推广微灌技术具体选择微灌方式时,必须注意以下6个方面:

(1)微灌技术与其它几种节水灌溉技术相比较具有的优点和缺点;

(2)水资源情况和水源水质条件;

(3)地形地貌和土壤质地类型;

(4)作物类型与种植方式;

(5)生产与经营管理条件和经济水平状况;

(6)采用微灌的经济效益指标计算分析。

2.对我国微灌技术应用推广与发展的分析与预测

我国果树、蔬菜、茶园、棉田、园林、花卉、绿地、苗圃,西北干旱地区总面积累计至少在4000万公顷(6亿亩)以上。这些作物和地区的灌溉,微灌更适用也最能发挥优势。因此,微灌在我国前景十分广阔,并且随着时间的推移将会有更大的发展。

3.我国微灌技术应用发展的主要作物对象

(1)微灌技术应用发展的主要作物对象:

第一类:果树类—苹果、梨、桃、葡萄、板粟、杏树,柑桔、猕猴桃等;蔬菜瓜类—茄子、西红柿、柿子椒、油菜、芹菜、莴笋、黄瓜、西瓜、甜瓜、香菇、平菇、金针菇等;花卉类—月季、唐生蒲、百合等;药材类—西洋参等;园林、绿地、苗圃、南方茶园。

第二类:大田棉花等经济作物;

第三类:西北严重干旱缺水的集雨农业地区农户小面积的大田粮油作物等。

4.微灌技术应用发展的重点地区

考虑到我国经济发展状况和国家扶持力度等综合条件,根据微灌技术自身的优势和优缺点,我国微灌技术应用发展的重点地区:一是北方严重干旱缺水的丘陵山区坡地,包括水土流失严重而急需治理的地区;二是大中城市及乡镇经济与农业生产较发达的地区等。

(三)加大微灌技术应用理论研究攻关力度深入开展科学试验研究

1.微灌设备产品水力学试验研究

对灌水器、管材、管件及其配套设施等水力学的测试研究,为研制开发新产品和微灌工程管网设计提供理论依据和重要参数。

2.微灌系统管网设计方法及理论研究和工程设计软件的开发

微灌工程管网设计与设计理论亟需深入开发研究,实现软件的通用化和商品化。

3.微灌田间试验的深入研究

(1)各类作物微灌需水规律及灌溉制度的试验研究;

(2)干旱地区大田作物采用微灌抗旱稳产灌溉制度的试验研究;

(3)不同微灌方式在土壤中水盐运动规律和对田间小气候影响机理的试验研究;

(4)微灌系统同步定量施肥方法与机理的试验研究;

(5)无土栽培采用微灌施用营养液方法的试验研究:包括大型储肥罐的使用和营养液配制及浓度调节和使用量等;

(6)在治沙与护坡工程中采用滴灌种植固沙作物和护坡作用的试验研究;

(7)防止微灌灌水器堵塞综合措施的试验研究:主要包括净化设施、水质处理、灌水器堵塞排除方法等;

(8)不同土壤类型条件下渗灌土壤水分运动规律和不同作物对渗灌管埋设深度的试验研究等为渗灌的主要研究课题;

(9)自控装置在微灌工程中应用的试验研究。

(四)加大微灌产品的检测力度确保上市产品质量合格

(五)倡议筹建节水灌溉工程设计院所和节水灌溉设备大市场

(六)修编和新编微灌设备产品和水利工程技术行业标准

(七)加大微灌工程建设投资力度调整水费政策调动用户应用微灌的积极性

1.对新建微灌工程投资采用扶持对策

微灌工程亩投资一般为400-1000元(粮食作物移动式300元/亩、果树半固定式400元/亩、固定式800元/亩、温室滴灌1200元/亩左右),由于微灌工程一次性投资较大,对经济条件较差收入低的地区,特别是贫困地区农户,新建微灌工程投资难度更大。为此建议:国家和地方政府采用扶持政策,即国家和集体无偿补助1/2-2/3,农户自筹1/2-1/3,或采用一次性奖励办法给农户。

2.调整节水灌溉水费价格

鉴于微灌在各项节水灌溉工程中最省水等特点,建议各级水利主管部门适当调整水费价格,向节水灌溉特别是微灌倾斜,即采用累进水价制一按年灌溉定额分档次制定水价。这样做肯定会起到鼓励用户主动采取微灌的积极性。

(八)加大微灌工程管理体制改革力度

鉴于我国目前多数单项微灌工程规模面积不大,水源工程小的实际情况,一是将小型微灌工程下放归用户所有;二是将所有制和管理制分离,即采用工程投标承包方式,承包给有管理经验的农户管理。签订承包合同,明确责、权、利和承包年限,给承包户吃下定心丸。采用上述两种办法是保证微灌工程正常运行延长使用寿命不可缺少的重要措施,又可为国家和集体节约大量工程管理费用。

(九)加大微灌知识普及宣传教育和技术培训力度

(1)编印普及微灌技术知识小册子;

(2)继续办好《微灌信息》和支持《节水灌溉》等刊物;

(3)继续办好微灌技术培训教育。

我们坚信:在水利部等有关主管部门的领导和大力支持下,有全国微灌技术人员和生产经营企业的努力开拓进取,我国的微灌面积到2010年底将会有很大发展。

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