我國(guó)節(jié)水灌溉設(shè)備的現(xiàn)狀
（金宏智 作者系國(guó)家節(jié)水灌溉北京工程技術(shù)研究中心工程技術(shù)委員會(huì)委員）
為了解決21世紀(jì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和人口對(duì)糧食的需求問(wèn)題，我們必須放棄不惜以消耗水資源、破壞生態(tài)系統(tǒng)為代價(jià)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉模式，推廣使用先進(jìn)的節(jié)水灌溉設(shè)備。當(dāng)前，我國(guó)的節(jié)水灌溉設(shè)備除個(gè)別產(chǎn)品外，其整體技術(shù)水平與世界同類(lèi)產(chǎn)品相比，仍存在著很大差距。
技術(shù)水平差距大
水泵是供水設(shè)備中的主體設(shè)備，尤其是中小型水泵在節(jié)水灌溉中發(fā)揮了巨大作用。我國(guó)同一類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)多，但規(guī)模小，質(zhì)量差；成套設(shè)備不合理、機(jī)組效率低；冷加工設(shè)備陳舊，鑄造工藝落后，成品率低，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品技術(shù)水平相當(dāng)于國(guó)際20世紀(jì)80年代的水平。
●輸水管道方面，我國(guó)的塑料管制品主要應(yīng)用領(lǐng)域在建筑等行業(yè)，其尺寸規(guī)格、性能指標(biāo)均不符合灌溉用管要求。配套附件不全，尤其是管徑在250毫米以上的管材配套附件幾乎是空白，很難集成經(jīng)濟(jì)合理的灌溉網(wǎng)絡(luò)。由于軟管牽引絞盤(pán)式噴灌機(jī)的特質(zhì)PE軟管在耐磨、耐壓、耐拉、耐老化等性能方面還不過(guò)關(guān)，目前主要依靠進(jìn)口。噴灌用薄壁鋁合金管的壁厚絕大部分離國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求相差很遠(yuǎn)。
●20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)噴灌設(shè)備機(jī)型發(fā)展已趨向穩(wěn)定，按其配套動(dòng)力和作業(yè)幅寬可分為大型噴灌機(jī)、中型噴灌機(jī)、輕小型噴灌機(jī)組。
大型噴灌機(jī)主要包括圓形、平移式和滾移式噴灌機(jī)。我國(guó)大型噴灌機(jī)從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始研制，其中電動(dòng)圓形噴灌機(jī)技術(shù)水平已達(dá)到世界20世紀(jì)90年代初期水平。與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的主要技術(shù)差距主要表現(xiàn)在制造精度較差、電機(jī)減速器效率較低、桁架和噴灑器的規(guī)格種類(lèi)偏少等。
中型噴灌機(jī)主要包括絞盤(pán)式、雙臂式、懸掛式遠(yuǎn)射程噴灌機(jī)。我國(guó)絞盤(pán)式噴灌機(jī)目前已有近10種規(guī)格，整體上達(dá)到了國(guó)際20世紀(jì)80年代同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)水平。主要差距是品種、規(guī)格少；制造質(zhì)量不穩(wěn)定，特質(zhì)PE軟管性能不過(guò)關(guān)；水力驅(qū)動(dòng)裝置尚不成系列；調(diào)整裝置與國(guó)外的電子調(diào)整裝置相比精度偏低，影響了噴灌機(jī)的噴灑均勻性；垂直搖臂式噴槍可靠性較差，沒(méi)有形成系列，與絞盤(pán)式噴灌機(jī)配套的水泵及動(dòng)力也尚未成系列。到1999年，全國(guó)絞盤(pán)式噴灌機(jī)保有量約在3000臺(tái)，其中從國(guó)外引進(jìn)2000多臺(tái)。
輕小型噴灌機(jī)組主要包括手提式、手抬式、手推車(chē)式、小型拖拉機(jī)懸掛式、小型絞盤(pán)式噴灌機(jī)。我國(guó)從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始由國(guó)家組織聯(lián)合攻關(guān)研制，其機(jī)型20多年來(lái)沒(méi)有多大變化，急需更新?lián)Q代。主要是噴頭系列長(zhǎng)、檔次疏、用戶選配困難；噴灌泵鑄造工藝落后，與電機(jī)、柴油機(jī)配套后機(jī)組效率低，結(jié)構(gòu)笨重，機(jī)型落后，不能滿足目前我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要。
●微灌設(shè)備按灌水器類(lèi)型及出流方式可分為滴灌、微噴灌、滲灌和涌泉灌4類(lèi)。這種以塑料為主要原材料的低壓節(jié)能微灌技術(shù)發(fā)展日新月異，其產(chǎn)品規(guī)格種類(lèi)成千上萬(wàn)，是農(nóng)業(yè)、園林、草皮業(yè)不可少的灌溉設(shè)備。
滴灌設(shè)備主要包括首部的施肥器、施藥裝置、過(guò)濾器、控制閥、進(jìn)排氣閥、壓力調(diào)節(jié)器和配水管網(wǎng)及滴灌管（帶、頭）。我國(guó)于1976年開(kāi)始研制滴灌設(shè)備，其整體技術(shù)水平與先進(jìn)國(guó)家推出的第五代產(chǎn)品差距較大，特別是系統(tǒng)首部的附件品種、規(guī)格很少，主要依靠進(jìn)口；因原材料和制造工藝落后，使滴灌管（帶）的生產(chǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際水平，其成品率僅有85％。
微噴設(shè)備是介于噴頭和滴頭之間的一種抗堵塞的微型噴頭，國(guó)外產(chǎn)品形式繁多、規(guī)格齊全、制造精致、使用方便，標(biāo)準(zhǔn)化程度也很高。我國(guó)目前使用較多的折射式噴頭，品種單一、附件不全的主要原因是受到國(guó)內(nèi)模具加工精度和費(fèi)用等因素的制約。
發(fā)展趨勢(shì)如何
20世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)使我國(guó)節(jié)水灌溉設(shè)備技術(shù)水平日新月異，目前正朝著適用、先進(jìn)、成套、可靠的發(fā)展方向邁進(jìn)。
供水系統(tǒng)為了適應(yīng)有電或無(wú)電地區(qū)的使用要求，正朝著移動(dòng)泵站、板塊或集成泵站方向發(fā)展。不光追求單機(jī)泵效率，更加關(guān)注泵站的系統(tǒng)效率、多用性及方便性。移動(dòng)泵站可分為自走式和牽引式泵站，板塊式集成泵站多為固定式，配套的動(dòng)力有電機(jī)、柴油機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、風(fēng)力和太陽(yáng)能。除用于農(nóng)業(yè)、園林、球場(chǎng)灌溉外，還可用于緊急防洪、引水排澇、水產(chǎn)養(yǎng)殖、高山提水、工業(yè)排水。
管道輸水技術(shù)在日本、美國(guó)、以色列已是一項(xiàng)成熟技術(shù)，廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)，尤其是塑料管材在材料配方、制造工藝等方面取得了突破性進(jìn)展，使管材耐老化、抗凍融性、抗腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度等性能指標(biāo)明顯提高。但是，薄壁鋁合金管材、熱浸鍍鋅薄壁鋼管和球墨鑄鐵大口徑管材在制作噴灌機(jī)組和遠(yuǎn)距離露天輸水方面是不會(huì)被塑料管材所取代的。
隨著世界人口的增長(zhǎng)和能源、水資源危機(jī)的加劇，噴灌設(shè)備正朝著低壓噴灑、降低能耗、綜合利用、多種用途方向穩(wěn)步發(fā)展。隨著塑料模具加工精度越來(lái)越高，其加工成本費(fèi)也大幅度降低，必將大大促進(jìn)微噴頭、滴灌帶及其附件的更新?lián)Q代速度。在產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，各國(guó)均瞄準(zhǔn)微灌系統(tǒng)中最令人頭痛的堵塞及利用微堿水和城市處理過(guò)的廢水進(jìn)行灌溉等問(wèn)題，同時(shí)配合使用多種施肥裝置種植蔬菜、瓜果、花卉等經(jīng)濟(jì)作物，并將重力滴灌技術(shù)推廣到沙漠上的溫室和集雨灌溉區(qū)。
灌溉設(shè)施的自動(dòng)化除了利用"3S"技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)灌溉外，主要是指通過(guò)相互獨(dú)立的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)噴灌、微灌系統(tǒng)中供水自動(dòng)化、田間配水自動(dòng)化、農(nóng)藥和化肥的調(diào)配和回收自動(dòng)化。供水自動(dòng)化是通過(guò)壓力罐的壓力傳感器實(shí)現(xiàn)啟閉水泵供水，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度將出水池的水位保持在一個(gè)設(shè)定的范圍內(nèi)。但目前國(guó)產(chǎn)的電氣元件和電磁閥可靠性較差，小型電子控制器是空白。施肥、施藥自動(dòng)化目前國(guó)內(nèi)多采用在開(kāi)敞式施肥池中稀釋化肥或農(nóng)藥后，直接注入管道系統(tǒng)進(jìn)行灌溉。國(guó)外最先進(jìn)的定量施肥器也是我國(guó)的發(fā)展方向，其代表性產(chǎn)品就是法國(guó)和以色列的靠壓力水驅(qū)動(dòng)的柱塞式定量施肥泵。
筆者深信，只要我們堅(jiān)持"適用、先進(jìn)、成套、可靠"的方針指導(dǎo)我國(guó)節(jié)水灌溉設(shè)備的研制工作，并沿著完善提高、穩(wěn)妥推廣的路子走下去，就一定能夠縮短我們與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。
