移動式全自動節(jié)水裝備在農(nóng)業(yè)科技中的應(yīng)用

移動式全自動節(jié)水裝備在農(nóng)業(yè)科技中的應(yīng)用內(nèi)容摘要：根據(jù)青海省編制的〔柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)區(qū)總體規(guī)劃〕，要求青海省以改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式為主線，以體制、機(jī)制創(chuàng)新和科技進(jìn)步為動力，根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本原則，綜合考慮資源優(yōu)勢、環(huán)境承載能力、現(xiàn)有開發(fā)強(qiáng)度和發(fā)展?jié)摿?，統(tǒng)籌傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級和新興產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，切實(shí)加強(qiáng)柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的規(guī)劃和建設(shè)，積極培育循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈和循環(huán)經(jīng)濟(jì)骨干企業(yè)，加大循環(huán)經(jīng)濟(jì)支撐技術(shù)的研發(fā)、推廣力度，努力把試驗(yàn)區(qū)建成國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的示范區(qū)。結(jié)合柴達(dá)木試驗(yàn)區(qū)干旱少水的實(shí)際情況，為提升水的利用率，節(jié)能降耗研發(fā)出一種可移動式的全自動施肥〔加藥〕節(jié)水設(shè)備，有效解決了當(dāng)前灌溉技術(shù)水平落后的問題。本文關(guān)鍵詞語：節(jié)水設(shè)備；移動撬塊；自動施肥；灌溉中圖分類號：F320文獻(xiàn)標(biāo)記碼：A文章編號：1673-291X〔2015〕16-0024-03針對青海省氣候條件和人類生存環(huán)境惡劣，地廣人稀、干旱缺水的天然情況，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)及牧業(yè)的發(fā)展，加快高效節(jié)水灌溉技術(shù)的研發(fā)及推廣勢在必行，緊緊捉住國家新一輪西部大開發(fā)戰(zhàn)略的施行和水利部與青海省簽簽署加快青海藏區(qū)水利發(fā)展與改革〔合作備忘錄〕的歷史機(jī)遇。全局青海省各縣發(fā)展節(jié)水灌溉的需求，參考〔青海省“十二五〞發(fā)展高效節(jié)水灌溉施行方案〕，青海省規(guī)劃在2013―2017年發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積110萬畝，為節(jié)約水源及避免水的污染，擬定節(jié)水灌溉工藝的研發(fā)及制作，輸水材料選用PVC管道。在青海省格爾木市進(jìn)行350畝節(jié)水灌溉裝配的研發(fā)和制作，待研發(fā)出合適青海省特殊地理環(huán)境的節(jié)水灌溉裝配及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程后，以便將來在全省范圍內(nèi)大面積推廣該技術(shù)，進(jìn)而真正解決青海省干旱缺水的實(shí)際問題。結(jié)合青海省地廣人稀、勞動力缺乏的實(shí)際情況，在研制節(jié)水裝配的同時(shí)，結(jié)合青海鹽湖工業(yè)股份公司在自動化控制方面所獲得的成就，側(cè)重開發(fā)水肥一體化、水藥一體化及自動控制系統(tǒng)的研發(fā)與探尋求索，使節(jié)水裝配與施肥、施藥實(shí)現(xiàn)同步自動化，大大減少工作量。一、節(jié)水設(shè)備選擇優(yōu)越性1.本節(jié)水裝配首部裝配擬采取移動撬塊式首部裝配，即將過濾器、施肥器、儀表控制箱、動力控制箱、水箱、自控閥門、壓力表、傳感器、流量計(jì)等相關(guān)部件集中布置在一個(gè)撬塊上。既便于安裝又便于集中控制。節(jié)水裝配首部一般由輸送水泵、過濾器、加藥〔肥〕裝配、計(jì)量儀表、控制閥門、儀表/電氣控制系統(tǒng)及連接管路及輔助部分發(fā)電機(jī)、帶車輪的撬塊、驅(qū)動馬達(dá)等構(gòu)成，如今大部分該首部裝配的布置為輸水泵和電氣控制柜放置在一個(gè)廠房，過濾器及加藥裝配布置在一個(gè)廠房，每個(gè)廠房的布置都比較混亂，不便于控制；節(jié)水裝配灌溉系統(tǒng)首部投資占灌溉系統(tǒng)總投資的60%，若農(nóng)田占地面積小，單獨(dú)上一套首部裝配得不償失，所以許多小面積農(nóng)戶無法實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉；青海省地處高原，多山丘，許多可耕種地塊位于偏遠(yuǎn)地段，沒有可用動力電源，未解決這一問題，在移動撬塊灌溉裝配首部安裝發(fā)電機(jī)，利用驅(qū)動馬達(dá)帶動發(fā)電機(jī)能夠知足用電需求。為更好地規(guī)范節(jié)水裝配首部的布置，現(xiàn)開發(fā)出移動撬塊式灌溉系統(tǒng)首部，將首部裝配的各設(shè)備、電儀控制系統(tǒng)及連接管路等集中布置在一個(gè)可移動式的撬塊上，通過驅(qū)動馬達(dá)能夠?qū)⒐喔认到y(tǒng)的首部移動到不同的農(nóng)田部位，無論農(nóng)田面積的大小，需灌溉部位能否有動力電源均能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田灌溉。該移動撬塊式節(jié)水裝配首部移動動力為馬達(dá)，此馬達(dá)可用于移動首部裝配，并可用于發(fā)電機(jī)的動力。該裝配構(gòu)造簡單、灌溉成本低，有效地解決了無電地塊、面積小地塊無法灌溉的問題，規(guī)范節(jié)水灌溉辦法，提供灌溉系統(tǒng)首部的利用率，保證了所有干旱缺水農(nóng)田的灌溉，同時(shí)為農(nóng)田增收提供了有力保障。2.采取自壓補(bǔ)水系統(tǒng)。即設(shè)置高位水箱，根據(jù)水箱的液位下限和上限的設(shè)定，水泵自動啟停。3.全自動施肥系統(tǒng)。即在泵出口管道安裝〔文丘里或是射流器〕，并在管道上安裝流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥，在化肥儲罐的出口管道也增長流量計(jì)及調(diào)節(jié)閥，根據(jù)PLC組態(tài)設(shè)定肥和水的比例，實(shí)現(xiàn)自動施肥程序。滴灌系統(tǒng)工程節(jié)水裝配施肥或是加藥一般采取人工攪拌溶解、用量估算等辦法進(jìn)行施肥和加藥，存在藥或是肥的配比濃度不均勻的問題，造成有的地塊施肥或施藥太多，有的地塊肥料或施藥又較少，加量較多地塊可能導(dǎo)致秧苗燒死，加量較少地塊起不到肥或是藥的作用，造成產(chǎn)能下降。如今大部分過濾設(shè)備，沒有安裝壓力檢測設(shè)備，過濾器堵塞或是過濾效果下降無法發(fā)現(xiàn)，檢查出過濾器堵塞之后，一般采取人工清理的辦法進(jìn)行清理。由于過濾器內(nèi)部構(gòu)造緊湊，且過濾器的密度較高，采取人工清理只能處理外表的雜質(zhì)，對設(shè)備內(nèi)部無法清理，導(dǎo)致過濾器頻繁堵塞，嚴(yán)重影響使用效率。該裝配通過安裝自動加藥系統(tǒng)和過濾器反沖刷系統(tǒng)，增長了藥或肥的配比濃度的均勻性和靈敏性，并能對過濾系統(tǒng)進(jìn)行自動徹底清理、提升其使用效率等。4.在支管的輸水管道增長電磁閥，在PLC系統(tǒng)設(shè)置時(shí)間繼電器，設(shè)置滴灌的時(shí)間和頻率。5.根據(jù)枸杞的實(shí)際生長情況，在輸水主管抽頭設(shè)置噴灌設(shè)備，根據(jù)實(shí)際需要，通過時(shí)間繼電器控制噴灌次數(shù)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頁面的噴淋和施肥〔施藥〕的效果。二、工藝特點(diǎn)以及創(chuàng)新原有生產(chǎn)工藝及存在問題。通過對新疆天業(yè)節(jié)水裝配及新疆昌吉市節(jié)水設(shè)備示范區(qū)的考察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前新疆95%的農(nóng)均采取滴灌技術(shù)解決土地水分缺失的問題，從灌溉形式來看，基本采取膜下滴灌技術(shù)，此技術(shù)在新疆廣泛采取，節(jié)水效果明顯，且農(nóng)作物產(chǎn)量大增，新疆所種農(nóng)作物一般為棉花、小麥、玉米、大豆等，現(xiàn)使用經(jīng)過中存在如下幾方面存在的問題：1.每年收割一次，收割后為提升第二年農(nóng)作物的產(chǎn)量需要對土地進(jìn)行翻耕，所以鋪設(shè)的地膜及滴灌帶，每年都要更換一次，每年對于膜下滴灌都會產(chǎn)生相應(yīng)的地膜和滴灌帶的費(fèi)用。2.節(jié)水裝配的首部布置分散，占地面積大，節(jié)水裝配首部所供土地面積小，設(shè)備閑置時(shí)間長。3.施肥及施藥基本采取人工配比，自動化水平落后，水藥比、水肥比控制偏差較大，極大影響肥效和藥效。4.采取明渠供水，水渠污染水質(zhì)，水渠水蒸發(fā)量大，耗水量增長。針對格爾木特殊的地理環(huán)境，土地合適栽種枸杞而且產(chǎn)量高，品質(zhì)好，因枸杞的結(jié)果期能夠到達(dá)〔十至十五年〕，建議采取膜下滴灌栽種枸杞，比較新疆的地膜覆蓋技術(shù)，有如下改良辦法：首先，采取厚地膜〔地膜厚度進(jìn)行試驗(yàn)研究〕，因枸杞的栽種不需要每年對土地進(jìn)行翻耕，所以延長地膜的使用年限到六年。其次，根據(jù)格爾木可耕種面積比較分散的特點(diǎn)，開發(fā)研究可移動式的節(jié)水首部裝配，將每塊地的灌溉時(shí)間錯(cuò)開，只需在集中地塊埋好輸水主管、直管及滴灌帶，做一個(gè)蓄水池既能夠?qū)崿F(xiàn)，將灌溉用的首部裝配集中布置于一個(gè)框架上，在框架的底部裝上能夠移動的平板車，即將固定式節(jié)水裝配變成移動式積水裝配，能夠供不同的灌溉區(qū)域。本節(jié)水裝配首部裝配擬采取移動撬塊式首部裝配，即將過濾器、施肥器、儀表控制箱、動力控制箱、水箱、自控閥門、壓力表、傳感器、流量計(jì)等相關(guān)部件集中布置在一個(gè)撬塊上，既便于安裝又便于集中控制。再次，格爾木地區(qū)缺水干旱，水分蒸發(fā)量大的特點(diǎn)，由明渠輸水改為暗管輸水，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，采取PVC管道輸送地下水，使用年限能夠到達(dá)五十年以上。最后，為提升肥料及的效率，采取全自動水肥一體化控制系統(tǒng)三、施行后獲得的成效1.采取節(jié)水灌溉設(shè)備及管道輸水經(jīng)過，減少水分的流失，解決農(nóng)田灌溉缺水問題。2.隨著節(jié)水灌溉設(shè)備的逐步完善，研發(fā)水肥一體化及水藥一