我国节水灌溉设备的现状

（金宏智  作者系国家节水灌溉北京工程技术研究中心工程技术委员会委员）

    为了解决21世纪我国农业可持续发展和人口对粮食的需求问题，我们必须放弃不惜以消耗水资源、破坏生态系统为代价的传统农业灌溉模式，推广使用先进的节水灌溉设备。当前，我国的节水灌溉设备除个别产品外，其整体技术水平与世界同类产品相比，仍存在着很大差距。
技术水平差距大 

　　水泵是供水设备中的主体设备，尤其是中小型水泵在节水灌溉中发挥了巨大作用。我国同一类产品的生产企业多，但规模小，质量差；成套设备不合理、机组效率低；冷加工设备陈旧，铸造工艺落后，成品率低，外观质量差，产品技术水平相当于国际20世纪80年代的水平。 

　　●输水管道方面，我国的塑料管制品主要应用领域在建筑等行业，其尺寸规格、性能指标均不符合灌溉用管要求。配套附件不全，尤其是管径在250毫米以上的管材配套附件几乎是空白，很难集成经济合理的灌溉网络。由于软管牵引绞盘式喷灌机的特质PE软管在耐磨、耐压、耐拉、耐老化等性能方面还不过关，目前主要依靠进口。喷灌用薄壁铝合金管的壁厚绝大部分离国家标准要求相差很远。 

　　●20世纪80年代以来，我国喷灌设备机型发展已趋向稳定，按其配套动力和作业幅宽可分为大型喷灌机、中型喷灌机、轻小型喷灌机组。 

　　大型喷灌机主要包括圆形、平移式和滚移式喷灌机。我国大型喷灌机从20世纪70年代中期开始研制，其中电动圆形喷灌机技术水平已达到世界20世纪90年代初期水平。与国外同类产品的主要技术差距主要表现在制造精度较差、电机减速器效率较低、桁架和喷洒器的规格种类偏少等。 

　　中型喷灌机主要包括绞盘式、双臂式、悬挂式远射程喷灌机。我国绞盘式喷灌机目前已有近10种规格，整体上达到了国际20世纪80年代同类产品技术水平。主要差距是品种、规格少；制造质量不稳定，特质PE软管性能不过关；水力驱动装置尚不成系列；调整装置与国外的电子调整装置相比精度偏低，影响了喷灌机的喷洒均匀性；垂直摇臂式喷枪可靠性较差，没有形成系列，与绞盘式喷灌机配套的水泵及动力也尚未成系列。到1999年，全国绞盘式喷灌机保有量约在3000台，其中从国外引进2000多台。 

　　轻小型喷灌机组主要包括手提式、手抬式、手推车式、小型拖拉机悬挂式、小型绞盘式喷灌机。我国从20世纪70年代中期开始由国家组织联合攻关研制，其机型20多年来没有多大变化，急需更新换代。主要是喷头系列长、档次疏、用户选配困难；喷灌泵铸造工艺落后，与电机、柴油机配套后机组效率低，结构笨重，机型落后，不能满足目前我国农业产业结构调整的需要。 

　　●微灌设备按灌水器类型及出流方式可分为滴灌、微喷灌、渗灌和涌泉灌4类。这种以塑料为主要原材料的低压节能微灌技术发展日新月异，其产品规格种类成千上万，是农业、园林、草皮业不可少的灌溉设备。 

　　滴灌设备主要包括首部的施肥器、施药装置、过滤器、控制阀、进排气阀、压力调节器和配水管网及滴灌管（带、头）。我国于1976年开始研制滴灌设备，其整体技术水平与先进国家推出的第五代产品差距较大，特别是系统首部的附件品种、规格很少，主要依靠进口；因原材料和制造工艺落后，使滴灌管（带）的生产速度远远低于国际水平，其成品率仅有85％。 

　　微喷设备是介于喷头和滴头之间的一种抗堵塞的微型喷头，国外产品形式繁多、规格齐全、制造精致、使用方便，标准化程度也很高。我国目前使用较多的折射式喷头，品种单一、附件不全的主要原因是受到国内模具加工精度和费用等因素的制约。 
发展趋势如何 

　　20世纪的科学技术使我国节水灌溉设备技术水平日新月异，目前正朝着适用、先进、成套、可靠的发展方向迈进。 

　　供水系统为了适应有电或无电地区的使用要求，正朝着移动泵站、板块或集成泵站方向发展。不光追求单机泵效率，更加关注泵站的系统效率、多用性及方便性。移动泵站可分为自走式和牵引式泵站，板块式集成泵站多为固定式，配套的动力有电机、柴油机、液压驱动装置、风力和太阳能。除用于农业、园林、球场灌溉外，还可用于紧急防洪、引水排涝、水产养殖、高山提水、工业排水。 

　　管道输水技术在日本、美国、以色列已是一项成熟技术，广泛应用于建筑业、工业和农业，尤其是塑料管材在材料配方、制造工艺等方面取得了突破性进展，使管材耐老化、抗冻融性、抗腐蚀、机械强度等性能指标明显提高。但是，薄壁铝合金管材、热浸镀锌薄壁钢管和球墨铸铁大口径管材在制作喷灌机组和远距离露天输水方面是不会被塑料管材所取代的。 

　　随着世界人口的增长和能源、水资源危机的加剧，喷灌设备正朝着低压喷洒、降低能耗、综合利用、多种用途方向稳步发展。随着塑料模具加工精度越来越高，其加工成本费也大幅度降低，必将大大促进微喷头、滴灌带及其附件的更新换代速度。在产品技术开发方面，各国均瞄准微灌系统中最令人头痛的堵塞及利用微碱水和城市处理过的废水进行灌溉等问题，同时配合使用多种施肥装置种植蔬菜、瓜果、花卉等经济作物，并将重力滴灌技术推广到沙漠上的温室和集雨灌溉区。 

　　灌溉设施的自动化除了利用"3S"技术实现精准农业灌溉外，主要是指通过相互独立的控制方式来实现喷灌、微灌系统中供水自动化、田间配水自动化、农药和化肥的调配和回收自动化。供水自动化是通过压力罐的压力传感器实现启闭水泵供水，通过调节阀门开度将出水池的水位保持在一个设定的范围内。但目前国产的电气元件和电磁阀可靠性较差，小型电子控制器是空白。施肥、施药自动化目前国内多采用在开敞式施肥池中稀释化肥或农药后，直接注入管道系统进行灌溉。国外最先进的定量施肥器也是我国的发展方向，其代表性产品就是法国和以色列的靠压力水驱动的柱塞式定量施肥泵。 

　　笔者深信，只要我们坚持"适用、先进、成套、可靠"的方针指导我国节水灌溉设备的研制工作，并沿着完善提高、稳妥推广的路子走下去，就一定能够缩短我们与国外先进水平的差距。