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因此,非常有必要进行节水灌溉技术的推广,中国现有常用节水灌溉方法包括渠道防渗、喷灌、微喷灌、渗灌和滴灌等,均为人为控制灌溉时机和灌水量,属于“被动式”灌溉模式。以色列滴灌技术被公认为目前效果最好的节水灌溉技术,中国自上世纪70年代末引进以来,取得了长足发展。但是滴灌灌水器为了实现更小流量的灌水以及长距离铺设,就必须不断地减小流道尺寸,由此带来了流道易堵塞及制造难的问题。而滴灌技术则来源于世界上著名的缺水国家以色列,因为水源问题引起中东战争下的以色列,对于水的珍贵性更能体会得到。
【关键词】节水灌溉 存在问题 完善措施 推广
一,我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:
1喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术,其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点,要因地制宜综合考虑。绞盘式喷灌机及管道移动式喷灌比较适合我国国情。
2地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题,应用推广速度 较慢,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。
3地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势。
4农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成,达到时,空、量、质上的精确灌水,是今后攻关的重点。
5节水综合技术的开发利用,是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径,也是今后节水灌溉发展的方向。
6节水灌溉新技术:
滴灌、膜下滴灌、中心支轴式喷灌、平移式喷灌、微喷灌等都是灌溉水利用系数较高的灌溉形式,其中滴灌、膜下滴灌在我国部分地区技术已成型。
二,我国目前节水灌溉推广仍存在很多问题难以解决:
1.没有健全的节水法规,水市场尚未形成 目前,中国节水法规需要进一步完善,特别是在水市场机制方面表现得尤为突出,尽管最近一些年来,中国出台了许多包括节水部分在内的节能减排条例,但是从总体来看,中国在节水法规的建设方论节水灌溉中存在问题及完善措施北京农业 2012 年 3 月下旬刊181农田水利面还存在着很大的欠缺,其中,农村水价过低,没有有效的手段来进行调节和改变,统一水市场的形成难度较大,这也是一个很重要的原因。
2.
2 缺乏节水观念 一直以来,农村都维持着这种灌溉状况,即“有河就有水,挖井就有水”,“一条土渠一把掀,开个豁子随便浇”的传统灌溉,这充分显示了农民缺乏节水观念,丝毫没有意识到水资源危机和水资源缺乏的现状,由于这种传统灌溉意识已经深深根植于老百姓心里,这使农业节水灌溉技术的普及和运用变的非常困难。此外,有些地方政府也严重缺乏节水观念,不仅不主动积极的去为节水灌溉的发展做一些有利工作,甚至一些地区为了获得国家资金,竟然不惜以节水灌溉为名,在工程修完后就不再理睬,最终以不了了之收场,这不仅伤害了当地人民的心理,而且没有发挥出一点节水灌溉工程应有的作用。
3地方混乱的管理 因为节水灌溉工程的技术方法种类繁多,形式多样,特别是一些节水灌溉技术更为复杂,如果在管理的过程中缺乏统一规划,极易出现地方各自为政、多头治水、系统间产生矛盾的现象。另外,在一些地方有管理上权责不明、政事与政企不分、重建轻管的现象。以上这类现象的发生,给节水灌溉的普及与运用带来了很不好的后果,使节水灌溉工程应该有的经济效益没有很好的得以实现。
4 缺乏充足的相关技术支持 节水灌溉工程对技术方面具有很高的要求,为了使节水灌溉工程能够顺利进行,需要相关的技术来支持,特别是在其运行的后期,更需要对相关的技术进行培训来为节水灌溉工程提供技术服务。在实际生活中,经常会出现这样的情况,比如由国家投资建设的节水灌溉工程常常由于缺乏有关的技术培训以及技术支持,使节水灌溉工程应该有的功能得不到丝毫的发挥,特别是对于亲自使用此技术的农民来说,如果缺乏有关的技术支持做保障,那么节水灌溉工程一点用处也没有。
三,解决中国农业节水灌溉问题的办法
1 结合实际、选对技术,充分发挥节水技术应有的效益 。 在这方面,水利专家和专业技术人员应发挥作用,在其指导下,应结合当地实际,包括气候、土质、经济等因素,针对不同的作物选取不同的适应的灌溉技术。如黄河滩地,土壤沙性较大,不论何种作物均应以选择喷灌技术为宜,而在其他土壤黏性较强的地区,则需针对不同的作物选取不同适应性的节水技术,如密植型作物以选喷灌为宜,大田宽行作物、大棚蔬菜等则以选滴灌、沟灌为宜,果树作物以选微喷、滴灌、涌泉灌为宜等等。只有选对了技术才能做到投资、技术、效益三方的有机结合,也才能发挥出节水技术应有的最大效益。
2加强宣传力度,树立节水意识,迅速建立水市场。首先,要加强宣传力度。在特殊的日子里可以在各个乡镇以及农村举办一些具有针对性的宣传活动如“世界水日”,来增强人民群众的节水意识,使他们深刻意识到水资源的严重缺乏,改变“取之不尽用之不竭”的传统观念,认识到中国是一个水资源不足的国家,从而积极主动的为节水灌溉贡献一份自己的力量。 其次,建立和健全节水法规制度已变的刻不容缓。节水灌溉的主要环节包括调整管理体制,控制成本等都需要健全的节水法规制度来作保障,健全的法规制度有利于“以水养水”良性循环的实现,从而更加有效利用水资源。国家还实施了一些针对农民的优惠政策,对农民进行良性引导,使更多的农民能够主动参与节水灌溉工程的推广与普及。最后,应迅速建立水市场。要想建立水市场,那么就必须进行水价的变革和水权的认定,它们是互相联系,不可分割的,通过水市场的建立,一个良好的用水习惯就会产生,一个有效合理的补偿机制得以形成,农民会更加积极主动的节约用水。
关键词:农业发展;水利工程;节水灌溉
中图分类号:TV文献标识码: A
引言
现在,我国的农田水利工程应用节水灌溉技术取得了一定的成绩,我国的水资源匮乏,应用节水灌溉技术显得更加重要。我国是世界上重要的农业生产大国,因此,采取什么样的措施确保我国农业健康发展,又能实现对水资源的合理利用,是我国农田水利灌溉研究机构必然面临的问题。
1、农田水利工程节水灌溉技术使用的意义
我国是农业生产大国,同时,我国的人均水量不足,是一个水资源极度匮乏的国家,根据我国各个区域对水资源的利用程度来分析,我国的东北地区和华北地区都出现了不同程度的水资源匮乏问题。水资源匮乏这一严重问题大大制约了我国农业的发展,使我国农作物的灌溉量达不到要求。为了用最少的水资源达到最优的灌溉效果,农田水利工程节水灌溉技术已经大规模地应用于农业生产中,这种技术不仅可以缓解我国水资源匮乏的压力,同时可以促进农作物的增收,提高单位面积的产量,为我国农业的发展做出了特别突出的贡献,具有重要的意义。
2、我国农田水利工程节水灌溉技术应用出现的问题
(1)在节水灌溉过程中所采用的新技术和新设备推广范围相对比较小。从喷、滴灌等高效节水农业灌溉技术在目前相关地方的实践过程来看,这些技术措施只是作为示范工程,而没有进行相关大规模的技术管理措施,应大规模推广一些比较大农田水利节水灌溉技术的使用范围;
(2)农田灌溉的节水资金投人相对匮乏。由于节水灌溉的维护资金相对不足、或者说已建灌溉工程大多已经老化失修,在一定程度上造成节水灌溉效益及灌溉面积逐年降低和衰减的趋势。由于在节水灌溉过程中,建设资金短缺,新建节水灌溉工程尤其是配套资金往往安排不当或者安排不到位,使发展规模严重受限;
(3)农田水利工程节水灌溉设备有时会因质量问题或维护、维修不及时等相关原因导致节水设备在一定程度上损坏率高。因此,使节水工程的使用寿命相对较短,这样一来,进一步影响了节水灌溉技术的推广。
3、节水灌溉技术的应用
3.1输水过程中的节水措施
在长期的传统农业生产过程中,采取的节水灌溉措施主要为挖土成渠,然后把水输送到田间地头。这是一种传统的灌溉方式,在输送水过程中,水分的蒸发和流失量比较大,浪费比较严重。相关统计数据显示,在目前的农业生产中,灌溉渠道中的水并未得到有效的利用,利用率仅有50~60%。表明农业灌溉用水的重点是搞好输水管道的节水,制定可行的节水措施和方案。这是节约灌溉用水的关键。输水节水措施主要有:(1)加强输水渠道的防渗。由于防渗可采用多种材料,而各种材料的性能不同。一般情况下,应用较多的防渗材料包括浆砌块石、混凝土预制块、干砌块石和现浇混凝土护面等。在当前的农田水利建设中,大都是建设的“三面光”渠道。如果渠道较小,则可选用U型混凝土渠道,改善输水流量,降低过水断面。(2)使用输水管道。在农田水利灌溉中,渠道灌溉不仅有渠床渗透,也可能出现水面蒸发或者渠床上杂草的蒸腾,如果使用输水管道便可降低输水过程中的损耗。如果对滴灌、喷灌等的要求较高,可从地面灌溉中选择低压输水管,压强通常小于200MPa。
3.2先进的节水灌溉方法的应用
(1)雨水集蓄利用的技术应用
雨水集蓄利用技术就是通过相关的工程措施将自然降水收集起来,在农田需要灌溉时利用管道将雨水输送到田地的技术。这项技术不但可以解决农田的灌溉问题,还可以补充人畜饮水,在季节性缺水和干旱的地区比较适用。雨水集蓄利用的技术有利于改变农民的种植模式,还可以防止水土流失,保护生态环境,能够促进农业和农村经济的有效发展。
(2)田间灌溉节水处理
无论采取哪种灌溉技术都要确保农作物的根系活动层土壤的湿润,满足农作物的吸收和农作物生长需要。可以采取麦秆覆盖与中耕保墒的方式保持土壤湿润。麦秆覆盖是把切碎的麦秆铺在土壤的表层,利用覆盖表面减少水分的蒸发。中耕保墒就是在灌溉以后进行土壤表层的耙松,切断水分蒸发的毛细管道,防止水分的过分蒸发。实践证明,这种技术可以使土壤水分增加1%~4%,在干旱的地区可以节约水量达1,500~2,250m3/hm2,可以增产40%以上。
(3)微灌技术
微灌技术主要包括滴灌、脉冲灌溉和微喷雾等技术。如果参照微灌技术设备性能划分,分为两种:①重力微灌;②常压微灌,如果按照灌溉设备分类,同样分为两类:①地下灌溉;②地面灌溉。微灌技术的最大优点在于,可对灌溉用水量进行严格的控制,该技术主要包括输水管道、水过滤系统和灌溉控制系统等。
(4)喷灌技术
农田水利工程喷灌技术的全称是喷洒和灌溉技术,这项技术是当前农田节水灌溉技术中最常用的技术,其主要是利用水泵、动能机等能产生动力的设施把水进行加压处理,并使用可以采用自然落差的设备将水资源灌溉到农田。按照喷灌设施是否可以灵活转动,喷灌设备可以分为固定型、半固定性和移动型设备。不同型号的设备的应用领域也是不同的,固定型的喷灌设施除了喷头可以自由移动,其他部位都是固定的,这样的设施一般应用于面积较大的农田中;半固定型的设施的喷头支管也可以自由移动,这样的设施可以应用于范围较大的场地;移动型的设备可以应用于环境恶劣或者山地区域。
4、农田水利节水技术发展的建议
4.1提高农户节水意识
提高农户节水意识,需要政府极大的宣传力度,让农户意识到水资源的重要性,改变他们“水分来自大自然,取之不尽用之不竭”的传统思想,全面提高农民节水意识,才能真正促进农田水利节水技术的发展。因此,政府部门有责任开展节能节水宣传活动,向农户传达科学用水方法,合理灌溉技术等,以期提高农民保护水资源意识,在生产过程中节约用水,提高水的利用率。
4.2对灌溉的模式进行更新
就现状来看,灌溉技术主要有沟灌、管灌、滴灌和喷灌,然而只有沟灌、喷灌和管灌是最为常用的。农业生产者发明了沟灌这项灌溉技术就是为了利用河流周边的天然水道进行灌溉,节省灌溉成本。虽然这种技术可降低成本,但灌溉效率却不是很高,因为在水资源的传输过程中会有很大程度的水分流失现象。在这种情况下,水利技术人员进行了农田水利运行情况与水资源利用情况的调查研究,根据实际情况对传统灌溉模式进行改善。一方面,使用覆膜技术对沟灌进行改良来提高灌溉效率,建立系统的沟灌技术。另一方面,积极向农业生产者推广喷灌、滴灌等技术,将水流转化为水滴、水雾等形式,降低灌溉用水量。灌溉技术利用地下管道实现回流,从而也控制了水的消耗与浪费,比传统模式节省水资源百分之五十左右,与此同时还提高了灌溉效率。
4.3合理储水、蓄水,实时开展灌溉作业
我国国土面积非常宽广,大多数地区分布在热带、亚热带区域,受季风气候影响非常显著,为此,我国降水大多集中于夏秋季节,夏秋两季降水如果能够进行科学合理的储存,则完全能够达到我国农业生产用水的需求。同时,可以运用汛期蓄水进行灌溉,能够依据所需增加的灌溉次数或利用沟渠把水资源在农田当中进行循环性灌溉,这样也会在很大程度上使得水资源得到有效的节约,提升灌溉效率。
结束语
水利是国民经济的命脉,农业生活和人民日常生活离不开水。因此,要充分发挥农田水利工程建设的效益,就必须在节水灌溉上下功夫,结合农业用水和节水的多年实际,我们必须探讨多种灌溉技术和相关技术措施,进一步降低农业生产成本,实现水资源合理配置,保护生态环境。总之,节水农业技术体系是一个以农业节水为中心,综合性很强的体系,它充分利用有限的水资源,其实质是解决农业用水和农作物需水等一些实际问题,生产过程中提高水的利用率,实现农作物高产高效。
参考文献
[1]付海波,武冬锟.农田水利建设中节水灌溉技术的探讨[J].河南科技,2012,20:42.
关键词: 节水灌溉;技术,趋势,建议
【abstract】this text overview stanza water irrigation technique content, system and development trend, put forward propulsion stanza water irrigation technique development on this foundation of 4policy suggestion.
【key words】stanza water irrigation;technique, trend, suggestion
节水灌溉技术的发展不仅是节水的需要,也是农业现展的需要。发展节水灌溉技术对于推进现代农业、建设节约型社会有十分重要的意义。为此,笔者就我国节水灌溉技术及发展趋势作一探讨。
1. 节水灌溉技术含义及体系
节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法,措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间,到被作物吸收、形成产量,主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施,组成一个完整的节水灌溉技术体系,包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。
节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面:(1)灌溉水资源优化调配技术。主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。(2)节水灌溉工程技术 。主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失,提高灌溉效率。(3)农艺及生物节水技术 。包括耕作保墒技术、覆盖保墒技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术。(4)节水灌溉管理技术。包括灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术,土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等。
2. 节水灌溉新技术
目前,比较有发展潜力的节水灌溉新技术是:(1)与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。 就是从作物生理角度出发,在一定时期主动施加一定程度有益的亏水度,使作物经历有益的亏水锻炼,改善品质,控制上部旺长,实现矮化密植,到达节水增产的目的。 (2)应用3s技术的精细灌溉技术。就是运用全球卫星定位系统(gps)和地理信息系统(gis),遥感技术(rs)和计算机控制系统,实时获取农用小区作物生长实际需求的信息,通过信息处理与分析,按需给作物进行施水的技术,可以最大限度提高水资源的利用率和土地的产业率。t是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术革命的重要内容。 (3) 智能化节水灌溉装备技术。就是把生物学、自动控制、微电子、人工智能、信息科学等高新技术集成节水灌溉机械与设备,适时地检测土壤和作物的水分,按照作物不同的需水要求来实施变量施水,达到最优的节水增产效果。
3. 节水灌溉技术发展趋势
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:(1)喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术,其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点,要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。(2)地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题,应用推广速度较慢,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。(3)地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势。(4)农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成,达到时,空、量、质上的精确灌水,是今后攻关的重点。(5)节水综合技术的开发利用,是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径,也是今后节水灌溉发展的方向。
4. 发展节水灌溉技术的政策建议
(1)提高发展节水灌溉技术的认识。
我国是一个水资源短缺的国家,随着人口增加、经济发展、社会进步,农业灌溉用水要在用水总量基本不增加的情况下保障我国粮食安全,只能走内涵式发展的道路,灌溉必须走节水型的发展道路。因此,我们应加大对发发展节水灌溉技术的宣传教育力度,使全社会都来关心节水灌溉技术,形成一个较好的节水灌溉技术发展环境。
(2)形成发展节水灌溉技术内在机制。通过制定和运用好水价、水权这些经济手段,对农业用水需求进行有效调控,削弱低效益膨胀型的用水需求,杜绝无效益浪费型的用水需求,促进节约农业用水的需求,从而推进节约灌溉技术发展。
关键词:灌溉;水力计算;施工
Summary, for the irrigation of farmland water conservancy facilities, has now developed well. Basic water-saving irrigation can be done. For the urban horticulture in the irrigation techniques, increasing as the city green, new irrigation techniques also will appear, through the promotion of new irrigation technology and strict control of the irrigation projects, and ultimately can achieve energy saving purposes.
Keywords irrigation, hydraulic calculations, construction
一、管网设计主要参数
以单井控制面积与灌水畦长
田间管网单井泵成系统为例,其控制面积可按下式计算:
A=QTt/浊r/M
式中:A―单泵控制灌溉面积,亩;
M ―设计净灌水定额,m3/h;
Q ―水泵出水量,m3/h;
T ―一次灌水延续时间,d;
t ―灌水日工作时数,一般t=12-14h;
/浊r ―管网系统输水效率;
/浊r ―0.95-0.99
灌水畦长视土质、入畦流量、地面坡度、灌水定额等因素而定。一般30-60m,如单井出水量小,相应畦长可短一些。
二、灌溉管网中的水力计算。
水力计算主要是遵循20%规则,即同一条支管上任意两个喷头之间的工作压力差应在设计喷头工作压力的20%之内。支管水力计算基本流程为:计算支管流量-初设管径?C计算压力损失?C校核压力差是否小于等于20%的设定压力?C如果超过,则调整管径后重复计算?C最后确定支管管径。在简单区域,我们可以直接取一个管径经验值,然后核算即可。
通过水力计算确定喷灌支管管径,干管管径,及水泵扬程、流量。
1、灌溉管网的支管管径确定方法
水力计算主要是遵循20%规则,即同一条支管上任意两个喷头之间的工作压力差应在设计喷头工作压力的20%之内。支管水力计算基本流程为:计算支管流量-初设管径计算压力损失校核压力差是否小于等于20%的设定压力如果超过,则调整管径后重复计算最后确定支管管径。在简单区域,我们可以直接取一个管径经验值,然后核算即可。
2、确定干管管径方法: D=4Q/πν,可以用经济流速确定,取经济流速=1.5 m/s。
3、减少管道中的水锤措施。
尽量减少管道中的压力突变,例如,水泵启动过快,水泵突然发生故障,阀门开启与关闭,轮灌组之间的流量差过大。此外,在适当部位安装进、排气阀可破除水锤。
三、毛细导引渗头管网式灌溉装置
毛细导引渗头管网式灌溉装置,其特征在于:储水箱为方或圆形桶状,箱底支架采用三支点将储水箱托承住至离开地面,箱底出水口在箱底过滤网下部箱底一侧与输水管贯通式连接,在箱底出水口下部的输水管上设置一输水管阀门,输水管另一端与主水管贯通式连接,主水管与若干支管相连接,支管与植物旁的若干带盖渗头装置进水口相连接;其带盖渗头装置呈方或圆形,内固定芯管为贯通式其一端高出带盖渗头装置盖上部并固定在盖上、另一端下悬垂至带盖渗头装置中,毛细导引芯一端沿内固定管上口穿入至带盖渗头装置中、另一端沿地面进入地下,毛细导引芯外套有薄膜护套:带盖渗头装置内有内隔板隔成两室、内隔板悬挂式两侧固定镶嵌在带盖渗头装置两侧壁上;活动浮板平面积小于内隔板所隔离的平面积、选择的材质小于1,连接支管进水口水管一端与支管相连接,另一端至带盖渗头装置盖上部位弯折下垂直盖下与可开启关闭水阀体相连接;水阀体上进水口与支管相连接进水口贯通、其周边采用圆盘式材质密封、水阀体上进水口在圆盘中心位置固定镶嵌住,水阀体上进水口、水阀体下进水口与进水套呈一体装置、内设置一金属活动堵塞,两侧流水管设置在进水套下部位置。
四、灌溉工程施工要求
1、输水、配水渠系(管道),桥、涵、闸等建筑物和田间灌溉设施配套齐全,性能与技术指标达到规范标准。渠道衬砌应坚固耐用,抗冻性能好;管道输水的干、支两级固定管道长度,每亩为一般为5m以上,井、水泵、管道、出水口等综合配套,便民务实;在有条件且农民群众有积极性的地区,允许采用喷灌、微灌等先进节水技术,以大幅度提高水的利用率和生产效率。
2、灌溉条件较差的旱作农业区,应采取农艺、工程等节水措施提高天然降水的利用率。农艺节水措施包括蓄水保墒、地膜(秸秆)覆盖、选用抗旱品种、施用抗旱保水剂等,各项措施符合技术规范。工程节水措施主要是建立小型蓄水工程,即根据降雨、地形、耕地等条件,合理布设小型塘坝、蓄水池、水窖等工程,做到坚固耐用,使用方便,如采用注水种,水源最大田间运距采用畜力的一般不大于200m,采用机械的一般不大于500m。有条件且群众有积极性的地区,允许因地制宜采用微灌、喷灌等先进节水技术,所需过滤器、输水管道、滴头等配套齐全。
五、灌溉施工环境影响报告
施工期间要注意保护施工作业现场周围的环境,防止粉尘、噪声、震动等对周围环境的污染和危害;工程竣工后,要修整、恢复受到破坏的周围环境。施工现场要及时洒水降尘,建筑垃圾要及时清运,运输车辆加盖篷布,避免扬尘二次污染。禁止在22:00―6:00时段内施工作业,其他时间施工作业严禁干扰周围居民正常的工作、生活秩序。因工艺要求确需连续作业的,必须提前办理夜间施工许可证,并公告附近居民。建筑施工噪声,特别是高噪声源设备,要根据不同的施工阶段进行严格控制,必须符合《建筑施工场界噪声限值》(GB12523-90)的规定要求。
参考文献:
本文通过对国内外智能化节水灌溉技术的研究及应用现状分析,分析了我国智能化节水灌溉技术的发展现状及其存在问题,并阐述了在我国发展智能化节水灌溉技术的必要性,这将对节约用水、提高作物产量,促进我国现代化节水农业的发展具有十分重要的意义。
我国水资源总量丰富,但人均占有量不足世界人均值的1/4,作为农业大国,农业用水占据全国总用水量的70%以上,日益严重的水环境污染和水资源浪费,更加剧了水资源的缺乏,使得用水矛盾更加凸显。随着水资源的日趋紧张,世界各国都在积极探索行之有效的节水措施[1]。
喷灌法、微灌法、渗灌法等,都是为解决水资源不足、提高灌溉水利用效率而发展起来的现代化的高效节水措施[2-3]。然而与节水农业发达的国家相比,我国的喷灌、滴灌占有效灌溉面积的比例极低,且自动化、智能化程度不高,这与我国水资源严重紧缺的形势不相适应。
1 国外智能化节水灌溉技术的研究
智能化灌溉是为了能更加高效的利用水资源,达到最优的节水增产目标,把生物学、人工智能、微电子等多种高新技术结合到节水灌溉技术中,按照不同作物对水的需求量不同进行不同水量的灌溉。
其中智能化灌溉控制器是智能灌溉的核心,能根据降雨量、当前温度、历史用水情况,以及土壤含水量等要素,自动调整灌溉运行时间[4]。
随着现代工业向农业的渗透和微电子技术的应用,国外的设施农业也不断地向智能化方向发展[5]。雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司在20世纪80年代成功研制了智能化中央计算机灌溉控制系统,并且随着计算机硬件、软件的飞速发展,该系统也得到了越来越多的应用。
国外节水灌溉技术发展较早,已经形成了一定的规模,加上他们利用先进的电子计算机技术实现了对灌溉控制的自动化管理。其中又以美国、以色列、澳大利亚等几个国家最为突出。
美国瓦尔蒙特工业股份有限公司和ARS公司联合开发的一种红外湿度计能够自动读取作物叶面湿度,并将其反馈给中央控制器,然后通过电脑对灌溉系统发出灌水的指令;以色列极度缺水,通过全国铺设管道输水来降低输水损失,并大量采用喷灌、滴灌技术,通过家庭计算机和无线控制技术对灌溉实行自动化的管理使得其灌溉水有效利用系数达0.9以上[6-7]。
2 国内智能化节水灌溉技术研究现状
我国的节水农业根据我国国情,在科技工作者不断地推陈创新中形成了自己的特色和优势,但在现代化的信息技术、现代工业、人工智能的利用上与发达国家相比依旧存在差距。在农业节水灌溉技术上缺乏竞争力。
自1990年起科技部通过863计划,我国就开始实施农业节水智能化示范区的工程建设,近些年来智能化节水灌溉已有所发展。
北京市第1个农村节水灌溉计量信息化管理的示范区通州区,于2010年建成实现了村级农业用水的智能化计量管理[8];云南省昭通市昭阳区的智能化灌溉苹果园,利用电磁阀实现了对园内滴管、微喷设施的远程控制[9];
唐山市丰南区的智能井房建设更是做到了计算机与遥感技术、传感器等的结合,联系农业部土壤墒情、气候预报,做到了更加精准的农业灌溉[10]。这些智能化的灌溉及管理措施给当地供水部门的工作带来了便利的同时也极大地提高了农业用水的效率,也实现了农业的增产增收。
虽然智能化节水灌溉在我国已有所探索并在局部地区开始应用,但这些只是局部小范围的,而且靠大量的财政扶持,尚没有形成一个完整的产业体系,也没有做到大范围的推广。
3 智能化节水灌溉的必要性与趋势
2012年国务院办公厅印发的《国家农业节水纲要(2012-2020年)》[11]给出了到2020年农田灌溉水有效利用系数达0.55以上发展目标。截止2013年底,我国高效节水灌溉面积为1.42×107hm2[12],根据相关部门预测,到2030年底我国缺水量将高达1300~2600亿m3,其中农业缺水量达500~700亿m3。
而且我国水资源分布极不均匀,在地域上南多北少、东多西少,在时间上雨季旱季明显,占耕地面积60%以上的北方水资源量只有20%左右。
“十三五”规划中,我国要新增高效节水灌溉面积0.067亿hm2,农田有效灌溉面积达0.67亿hm2以上。如何解决缺水与灌溉面积增加之间的矛盾,来缓解水资源紧缺的问题,实现作物高产稳产,这就需要在灌溉系统中合理地推广自动化控制,并逐步提高节水灌溉的智能化水平。
就目前而言,我国智能化节水灌溉技术还处于初级发展阶段。与节水农业发达的国家相比,我国农业节水灌溉现有水平不高,在引进的自动化控制器中大多不能适应中国的实际情况,不仅如此,高昂的价格更是阻碍了在我国的推广[14-16]。
在国家对农业发展要求和农业用水紧缺的矛盾中,高效的、自动化、智能化的节水方式应该成为我国农业节水灌溉的发展目标。而发展的相对滞后也带来了潜在的巨大市场。
4 结束语
水资源短缺与水污染严重是世界性问题,农业是用水大户,如何解决农业用水浪费、提高灌溉水利用率是世界各国面临的共同问题。在现代工业的支撑下,现代农业节水灌溉技术也在向着智能化方向发展。
随着社会对农业要求的不断增高以及现代化农业技术水平的不断提升,结合人工智能、现代信息技术、3S技术的应用,农业节水灌溉技术也将有更深层次的发展,从自动化的不断普及开始,向更安全、高效、多功能控制的智能化节水灌溉方式迈进,这必将给中国的节水农业带来巨大的社会效益和经济效益。