新型移動(dòng)式114型管徑大田淋灌裝置應(yīng)用分析

王俊野，劉玉艷，杜連營(yíng)

（華雨灌溉設(shè)備制造有限公司，河北 滄州 061000）

20世紀(jì)前人類進(jìn)行了一系列探索，研究出了開畦灌溉技術(shù)、筑渠引水技術(shù)和攔河蓄水技術(shù)，但由于用水效率低下，實(shí)際的灌溉面積受到限制。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，地球上的水資源匱乏，迫使人類探索更節(jié)水的灌水技術(shù)。在此背景下，高效微噴灌技術(shù)的出現(xiàn)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

采取微噴灌方式，可以根據(jù)不同作物不同生長(zhǎng)階段的實(shí)際需水量進(jìn)行更為科學(xué)的灌溉，其技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：一是減少水資源的使用，提供灌溉效率；二是節(jié)約引水支渠土地，土地資源利用率更高，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物價(jià)值提升；三是采用覆蓋式噴灌，增強(qiáng)灌溉效率，同時(shí)能夠顯著減少單位農(nóng)田的灌溉工作量，效率提升；四是提升農(nóng)業(yè)管理效率；五是推動(dòng)內(nèi)需，拉動(dòng)增長(zhǎng)。

我國(guó)耕地多處于丘陵和盆地，灌溉十分受限。為了解決灌溉問題，最初采用圍繞農(nóng)田修建水渠的方式，隨后采用便攜式塑料軟管從進(jìn)水處引水灌溉的方式進(jìn)行澆灌。由于塑料水管的長(zhǎng)度有限，需要在接頭處采用鋁合金材料的接口進(jìn)行對(duì)接，且鋁合金材料的成本高昂，而普通的材料使用壽命短。文章將對(duì)具有顯著優(yōu)勢(shì)的熱鍍鋅管材在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用進(jìn)行分析。

在熱鍍鋅材料出現(xiàn)前，一直是鋁合金材料占領(lǐng)著市場(chǎng)地位，而熱鍍鋅材料的出現(xiàn)打破了市場(chǎng)格局，為推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了新的發(fā)展動(dòng)力。熱鍍鋅管道最大可以承受1 MPa的水壓力，完全滿足普通大田土地的需求。用熱鍍鋅材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁合金，可以減少灌溉系統(tǒng)的成本投入，并且延長(zhǎng)使用壽命。密封性快接頭的應(yīng)用為管材的搬遷和安裝提供了方便。使用一套系統(tǒng)就可以在不同場(chǎng)所快速安裝和使用。

文章采用熱鍍鋅114型管材進(jìn)行噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究。為了提升灌溉效率，需要根據(jù)大田土地的地貌特征和水源位置及水流大小，科學(xué)規(guī)劃噴嘴的位置，然后再根據(jù)噴嘴的位置布放114型管道。管道的組成包括主水管、支水管（支路），支路的材料為聚氯乙烯。采用熱鍍鋅材料的鞍座焊在支水管上面，對(duì)出水口起密封作用。整個(gè)方案的技術(shù)特點(diǎn)為：密封良好，不會(huì)出現(xiàn)中途漏水的情況；便于安裝，通過快接頭實(shí)現(xiàn)快速組裝；方便攜帶，整個(gè)管道系統(tǒng)的質(zhì)量較小，普通的成年人即可方便攜帶；灌溉效率高，在安裝和部署之前，開展調(diào)研和規(guī)劃工作，按圖施工，采用最科學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)大田噴灌系統(tǒng)覆蓋；材料重復(fù)利用性強(qiáng)，為噴灌系統(tǒng)的使用壽命提供了保障。

1 研究方法及路線

1.1 研究方法

通過調(diào)研分析傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)存在的問題，然后開展新型灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，吸收傳統(tǒng)灌溉工作的有益經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合新材料新模式應(yīng)用于大田噴灌系統(tǒng)的研究。

1.2 技術(shù)路線

整個(gè)系統(tǒng)的研制包括管路材料研制→快接頭設(shè)計(jì)→輔部件設(shè)計(jì)→密封性研究→實(shí)驗(yàn)環(huán)境測(cè)試→技術(shù)研究改進(jìn)→重復(fù)測(cè)試→應(yīng)用環(huán)境測(cè)試。

1.3 成果轉(zhuǎn)化方案

目前該方案已經(jīng)投入到實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中，且已經(jīng)帶來(lái)了明顯的效益。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 管路連接及配合

噴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是管路和噴頭，管路的設(shè)計(jì)決定了噴灌的效率。為了提升管路之間的可靠性，避免水資源在田地運(yùn)輸過程中發(fā)生漏水，同時(shí)也為了方便管道移動(dòng)，采用可拆卸的接頭設(shè)計(jì)。在同一噴灌系統(tǒng)中，噴頭和水源是固定的，分布田地間的管道是移動(dòng)的，在噴灌季節(jié)，可以使用一套管道在不同的地方進(jìn)行灌溉，以此節(jié)約成本投入。灌溉結(jié)束之后，可以對(duì)管道進(jìn)行收納整理，避免在田地間影響作物生長(zhǎng)，也避免其他動(dòng)物對(duì)管道造成破壞。

2.2 管路密封

移動(dòng)式大田噴灌系統(tǒng)對(duì)密封性要求非常高，為了達(dá)到理想效果，本次研究進(jìn)行了大量的分析和測(cè)試，最終選擇直徑為90 mm和75 mm橡膠密封圈結(jié)構(gòu)。

2.3 管路測(cè)壓

為了保證噴灌系統(tǒng)的可靠性，需要在投入使用之前，對(duì)管道系統(tǒng)的抗壓能力進(jìn)行測(cè)試，具體的測(cè)試內(nèi)容如下。

2.3.1 管路爆破試驗(yàn)

選擇長(zhǎng)度為0.45 m，管壁厚度為2.5 mm的管道作為測(cè)試對(duì)象，組裝好試驗(yàn)系統(tǒng)，排空管內(nèi)空氣，在短時(shí)間內(nèi)快速壓縮到管道爆開，此時(shí)管路壓力的最大值為60 MPa，即為最大壓力。

2.3.2 管道耐水壓試驗(yàn)

選擇長(zhǎng)度為500 m的管道，引入水源將水管充滿，并靜置24 h。保證實(shí)驗(yàn)室溫度在超過5℃，讀取此時(shí)管內(nèi)開始?jí)毫?.5 MPa，然后線性提升壓力，達(dá)到測(cè)試值并維持10 h后，若管道無(wú)泄露和變形即為合格。

3 結(jié)語(yǔ)

文章中的灌溉系統(tǒng)各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)均較為優(yōu)異，在提升水資源利用率的同時(shí)，提升了噴灌效率。同時(shí)，噴灌系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本比傳統(tǒng)噴灌系統(tǒng)的成本更低，因此更受農(nóng)民青睞。未來(lái)，隨著噴灌系統(tǒng)的進(jìn)一步使用，將成為拉動(dòng)內(nèi)需，推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心要素。