風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)在山丘地區(qū)的推廣應(yīng)用

謝元紅，王洪江

（山東省棲霞市節(jié)水技術(shù)服務(wù)站，265300，棲霞）

風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)在山丘地區(qū)的推廣應(yīng)用

謝元紅，王洪江

（山東省棲霞市節(jié)水技術(shù)服務(wù)站，265300，棲霞）

風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)；山丘地區(qū)；應(yīng)用

中國(guó)蘋果之都——棲霞市地處膠東屋脊，屬于暖溫帶季風(fēng)型半濕潤(rùn)大陸性氣候，四季分明，氣候溫和，適合生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高檔蘋果，為全國(guó)蘋果主產(chǎn)區(qū)之一。目前，成齡優(yōu)質(zhì)果園已發(fā)展到 65萬(wàn)畝（4.3萬(wàn) hm2），蘋果產(chǎn)量及收入躍居全國(guó)縣級(jí)市首位，果業(yè)已發(fā)展成為棲霞市農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)。棲霞市充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，把果業(yè)做大做強(qiáng)，立足國(guó)際、國(guó)內(nèi)兩個(gè)市場(chǎng)，加大農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，大力發(fā)展外向型農(nóng)業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水資源短缺成為制約棲霞市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。棲霞市委、市政府審時(shí)度勢(shì)，堅(jiān)持以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，堅(jiān)持常抓不懈，建管并重，高效蘋果節(jié)水工程建設(shè)已初具規(guī)模并初見(jiàn)成效。農(nóng)村廣大干部群眾對(duì)發(fā)展綜合節(jié)水技術(shù)灌溉模式的要求十分迫切，殷切希望早建成、早受益。

《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》第三條第六款明確指出：因地制宜興建中小型水利設(shè)施，支持山丘區(qū)小水窖、小水池、小塘壩、小泵站、小水渠等“五小水利”工程建設(shè)。強(qiáng)調(diào)大力發(fā)展節(jié)水灌溉，推廣渠道防滲、管道輸水、噴灌滴灌等技術(shù)，擴(kuò)大節(jié)水、抗旱設(shè)備補(bǔ)貼范圍，積極發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)，采用地膜覆蓋、深松深耕、保護(hù)性耕作等技術(shù)。根據(jù)中央一號(hào)文件精神，結(jié)合棲霞市目前水利現(xiàn)狀，總結(jié)幾年來(lái)?xiàng)际酗L(fēng)力揚(yáng)水的經(jīng)驗(yàn)可知：采用風(fēng)力揚(yáng)水切合棲霞市山區(qū)丘陵現(xiàn)狀。

棲霞市目前風(fēng)力揚(yáng)水工程主要采取風(fēng)力揚(yáng)水與管道灌溉相結(jié)合的方式，充分利用取之不盡、用之不竭的風(fēng)力資源，利用小型塘壩、大口井等小型水源進(jìn)行提水，將水儲(chǔ)存于蓄水池內(nèi)，通過(guò)地下固定管道進(jìn)行節(jié)水灌溉。針對(duì)棲霞市河谷溝汊多且來(lái)水量少的特點(diǎn)，棲霞市水務(wù)局提出了利用風(fēng)力氣壓自控?fù)P水設(shè)備供水方案，可以廣泛應(yīng)用于節(jié)水灌溉、農(nóng)村飲水、養(yǎng)殖業(yè)等各方面。

一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

根據(jù)棲霞市的水源及風(fēng)力情況，主要介紹比較適宜山丘特點(diǎn)的FS4—QZY型風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)。

1.工作原理

FS4—QZY型風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)由風(fēng)力機(jī)和揚(yáng)水機(jī)兩部分組成，是一種利用風(fēng)能進(jìn)行揚(yáng)水作業(yè)的高科技節(jié)能設(shè)備。其工作原理是：利用風(fēng)能使風(fēng)力機(jī)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)風(fēng)力機(jī)空壓泵產(chǎn)生壓縮氣體，然后利用導(dǎo)氣管傳送動(dòng)力，將壓縮氣體輸送到揚(yáng)水機(jī)中進(jìn)行揚(yáng)水作業(yè)。

2.適用條件

風(fēng)力機(jī)可以離開(kāi)水源、障礙物，安裝在山頂、高坡等風(fēng)源條件比較好的地方，適應(yīng)最小井口直徑150～200 mm。此設(shè)備可以單臺(tái)使用，若需要較大流量揚(yáng)水，可以多臺(tái)風(fēng)力機(jī)并聯(lián)，共用一個(gè)水源。風(fēng)力機(jī)自動(dòng)迎風(fēng)，風(fēng)力太大時(shí)風(fēng)力機(jī)可以自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)關(guān)機(jī)。

3.FS4—QZY型風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)測(cè)試參數(shù)

（1）空氣壓縮機(jī)

型號(hào)：FS4—QZY

風(fēng)輪直徑：4 m

啟動(dòng)風(fēng)速：2.8 m/s

額定風(fēng)速：10 m/s

抗大風(fēng)能力：25 m/s

齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比：1∶4

氣缸行程：60 mm

氣缸內(nèi)徑：80 mm

風(fēng)力機(jī)自動(dòng)調(diào)速，轉(zhuǎn)速不大于120 rpm。

（2）氣壓自控?fù)P水機(jī)

自2007年5月—2010年11月，棲霞市就FS4—QZY型風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)進(jìn)行了為期三年半的測(cè)試，管徑選擇依據(jù)水利部農(nóng)水司《節(jié)水灌溉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選編》進(jìn)行計(jì)算，列出了風(fēng)速、揚(yáng)程與流量的關(guān)系表（見(jiàn)表 1）。

表1 揚(yáng)水機(jī)風(fēng)速、揚(yáng)程與流量關(guān)系表

4.應(yīng)用范圍

該氣壓揚(yáng)水設(shè)備，沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)裝置，不受風(fēng)源、水源、地形的限制，能應(yīng)用于不同的揚(yáng)程，多機(jī)并聯(lián)，廣泛應(yīng)用于平原、山區(qū)、丘陵等地區(qū)的節(jié)水灌溉、農(nóng)村飲水。特別對(duì)于來(lái)水量低于5 m3/h的零星水源，可以24 h提水，零存整取，配套相應(yīng)的高地水池，利用有限的水源進(jìn)行蓄水灌溉。

二、應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

①幾年來(lái)的測(cè)試應(yīng)用表明，當(dāng)揚(yáng)程高于30 m、風(fēng)速不勻時(shí)，管中流量斷斷續(xù)續(xù)，這時(shí)揚(yáng)水機(jī)受水錘壓力影響過(guò)大，極易造成機(jī)具損壞。所以在工程設(shè)計(jì)中，揚(yáng)程應(yīng)控制在30 m以內(nèi)。

②風(fēng)力機(jī)一般安裝在風(fēng)力較強(qiáng)地段，受風(fēng)吹日曬雨淋影響，應(yīng)及時(shí)更換潤(rùn)滑油。

③一個(gè)地方同時(shí)安裝多臺(tái)揚(yáng)水機(jī)時(shí)，其安裝間距不得小于15 m。

三、FS4—QZY型風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

①風(fēng)力機(jī)可以離開(kāi)水源，避開(kāi)障礙物，安裝在山頂高坡等風(fēng)源條件比較好的地方，充分利用風(fēng)力資源。

②用導(dǎo)氣管傳導(dǎo)動(dòng)力，在高度和水平距離上不受水源的限制，使用條件和范圍比較大，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供水，有廣大的農(nóng)村市場(chǎng)。

③風(fēng)力空壓機(jī)的適應(yīng)轉(zhuǎn)速比較大，風(fēng)的大小對(duì)壓縮機(jī)應(yīng)用的可行性幾乎沒(méi)有影響。

④一種機(jī)型可適用于不同的揚(yáng)程，隨揚(yáng)程變化的只有空氣壓縮比，需要大流量揚(yáng)水時(shí)，可以多臺(tái)風(fēng)力機(jī)并聯(lián)使用（并聯(lián)在一個(gè)氣源管上），共用一個(gè)水源，同時(shí)也適用于不同深度的水井，安裝條件適應(yīng)性強(qiáng)。

四、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益分析

采用風(fēng)力揚(yáng)水設(shè)備，以聯(lián)合體的形式，與果園穴灌、噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉方式相結(jié)合，配套相應(yīng)的農(nóng)業(yè)節(jié)水措施，建立健全管理體制，節(jié)水節(jié)能效果十分顯著。例如購(gòu)買一臺(tái)風(fēng)力揚(yáng)水設(shè)備，加上高地水池及導(dǎo)氣管配套，需投資15000元左右，而一臺(tái)風(fēng)力揚(yáng)水機(jī)在不同風(fēng)力條件下，年揚(yáng)水量可達(dá)10950 m3，如果采用電力揚(yáng)水需耗電2553.5 kWh，與果園噴灌相結(jié)合，畝年節(jié)水量40 m3，畝年增加果品產(chǎn)量225 kg，兩年即可收回投資成本。

1.經(jīng)濟(jì)效益

建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)蘋果節(jié)水灌溉工程，目的在于獲取蘋果樹(shù)全生育期最佳灌溉制度，通過(guò)適時(shí)適量科學(xué)灌溉這一有效措施，調(diào)節(jié)土壤的水、肥、氣、熱關(guān)系，使果樹(shù)始終保持最佳生長(zhǎng)狀態(tài)，最大限度地提高優(yōu)質(zhì)高檔果品的產(chǎn)出率，從而提高果品在國(guó)際市場(chǎng)上的占有份額，以最經(jīng)濟(jì)的投入獲得最大的產(chǎn)出。參照已建高標(biāo)準(zhǔn)蘋果節(jié)水灌溉工程經(jīng)驗(yàn)，棲霞市常規(guī)灌水方式蘋果畝產(chǎn)量平均1500 kg，高標(biāo)準(zhǔn)蘋果微噴工程蘋果產(chǎn)量可提高15%以上，畝年可增產(chǎn)225 kg以上，按每公斤蘋果1.5元計(jì)，畝年可增收至少337.5元，若水利分?jǐn)傁禂?shù)取0.6，則畝年可增加水利經(jīng)濟(jì)效益202.5元。高標(biāo)準(zhǔn)蘋果微灌工程嫁接自動(dòng)化控制系統(tǒng)后，可明顯提高優(yōu)質(zhì)高檔果品的產(chǎn)出率，按每公斤果品增收0.5元計(jì)，畝年可增加質(zhì)量效益862.5元，水利分?jǐn)傁禂?shù)取0.6，則每年可增加質(zhì)量效益517.5元。因水利因素，畝年可增加經(jīng)濟(jì)效益共720元。通過(guò)該示范項(xiàng)目可獲取果樹(shù)全生育期最佳灌溉制度，為已建節(jié)水灌溉工程灌溉管理提供更直觀、更科學(xué)的依據(jù)。由以前的模糊灌溉管理到量化灌溉管理，使節(jié)水灌溉實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化，并獲得更高效益。

2.環(huán)境效益

在農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)中，一方面要充分利用水資源，另一方面又要保持環(huán)境的生態(tài)平衡，保持生態(tài)水的正常循環(huán)。通過(guò)該示范項(xiàng)目，可有效地促進(jìn)節(jié)水灌溉事業(yè)發(fā)展，可以減少地下水開(kāi)采量，并用節(jié)約的水資源補(bǔ)充部分地下水的超采量和生態(tài)用水，促進(jìn)水資源向良性循環(huán)方面轉(zhuǎn)化。

目前棲霞市水資源十分缺乏，地下水水位嚴(yán)重下降，水源來(lái)水量少，柴油價(jià)格不斷上漲，灌溉成本大幅度上升，離村莊較遠(yuǎn)的地方，架設(shè)輸電線路費(fèi)用高。所以，采用風(fēng)力揚(yáng)水設(shè)備，可以減少水源流失，減少環(huán)境污染，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

同時(shí)，該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)棲霞市風(fēng)能領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)改善農(nóng)民的用水條件和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)風(fēng)力資源、水利資源的合理應(yīng)用，對(duì)保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和增加農(nóng)民收入具有重大的意義。■

責(zé)任編輯 張瑜洪

S275.1

B

1000-1123（2011）09-0033-02

2011-03-10

謝元紅，工程師。