新型風(fēng)力提水灌溉技術(shù)在建平縣的推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

(建平縣水資源管理辦公室，朝陽(yáng) 122400)

1 基本情況

遼寧省建平縣地處遼西干旱、半干旱地區(qū)，域內(nèi)年度降雨偏少，且降雨時(shí)間和范圍分配不均，造成水資源短缺和農(nóng)作物灌溉缺水。全縣現(xiàn)有坡耕地128萬(wàn)畝，大部分地區(qū)電力匱乏，輸水上山成本高，灌溉困難。此外，還有20萬(wàn)畝平地農(nóng)田，涉及216眼機(jī)井無(wú)電力配套，臨時(shí)采用柴油機(jī)灌溉，高耗能、運(yùn)行不便，灌溉保證率低?！坝兴貌簧?，有水用不好”已成為制約當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和生活的瓶頸。動(dòng)力資源短缺、電力配套困難、提水不便利等問(wèn)題，限制了灌溉面積進(jìn)一步擴(kuò)大。

風(fēng)力提水技術(shù)是新型風(fēng)能利用灌溉節(jié)水方式，為解決農(nóng)業(yè)灌溉方面提供了一項(xiàng)簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用的灌溉提水技術(shù)。2014—2016年，建平縣對(duì)新型風(fēng)力提水技術(shù)進(jìn)行了推廣和應(yīng)用，總推廣面積共計(jì)1500畝，有效提高作物產(chǎn)量30%以上。適用于遼西建平風(fēng)力資源比較豐富的地區(qū)。

新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)以其節(jié)水增產(chǎn)、省時(shí)省工的優(yōu)點(diǎn)，2014—2016年，在建平縣的太平莊、紅山街道、萬(wàn)壽街道3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的3個(gè)村進(jìn)行了推廣和應(yīng)用，累計(jì)推廣面積0.15萬(wàn)畝，增產(chǎn)增收58.25萬(wàn)元。

2 風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)構(gòu)成及操作

風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)，包括機(jī)艙、塔架、風(fēng)力傳動(dòng)部分、機(jī)械傳動(dòng)部分、液壓傳動(dòng)部分、蓄水灌溉部分。

新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

塔架上端設(shè)有與塔架固定連接的塔架法蘭盤，機(jī)艙以其機(jī)艙底座座落在與塔架法蘭盤相連的回轉(zhuǎn)軸承上。

風(fēng)力傳動(dòng)部分輪轂、固定在輪轂上的葉片，輪轂裝設(shè)在機(jī)艙前端。

機(jī)械傳動(dòng)部分包括主軸、連桿、萬(wàn)向連接頭、輸出曲軸、傳動(dòng)鋼管、活動(dòng)連接件。

蓄水灌溉部分由蓄水池和田地組成，蓄水池與田塊布置方式由個(gè)人需要而布置。

出水管連接蓄水池，蓄水池連接灌溉田地。當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著往復(fù)液壓缸上部分密閉容器體積減小和下部分密閉容器體積增大，一號(hào)單向閥和四號(hào)單向閥關(guān)閉，二號(hào)單向閥和三號(hào)單向閥開(kāi)啟；相反，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著液壓缸上部分密閉容器體積增大和下部分密封容器體積減少，二號(hào)和三號(hào)單向閥關(guān)閉，一號(hào)和四號(hào)單向閥開(kāi)啟，液壓缸往復(fù)提水，水經(jīng)出水管進(jìn)入蓄水池中再灌溉田地。

3 新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)適用特點(diǎn)

3.1 解決無(wú)電地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉的供水動(dòng)力問(wèn)題

建平縣地處遼西丘陵地區(qū)，干旱多風(fēng)，風(fēng)力資源豐富，坡地較多，地塊零散，單塊面積電力投資較大，水利灌溉建設(shè)條件不充足。新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)為解決無(wú)電地區(qū)灌溉問(wèn)題，提供了供水動(dòng)力保障。新型風(fēng)力提水動(dòng)力系統(tǒng)不用油、不用電，可實(shí)現(xiàn)2級(jí)低風(fēng)速啟動(dòng)，突破傳統(tǒng)4級(jí)風(fēng)力限制。采用新型尾桿、尾板及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)葉輪自動(dòng)對(duì)風(fēng)，保證風(fēng)向變換條件下，葉輪保持迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，充分利用風(fēng)能，風(fēng)機(jī)工作效率得到很大提高，保證灌溉系統(tǒng)處于運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備狀態(tài)下，作物需水時(shí)提水系統(tǒng)能馬上運(yùn)行。

3.2 解決小地塊農(nóng)業(yè)灌溉問(wèn)題

建平縣比較集中連片地塊在近些年進(jìn)行了較大規(guī)模水利建設(shè)，灌溉基礎(chǔ)條件得到很大改善，還有許多坡地由于地塊較小，單畝面積投資較大，涉及農(nóng)戶較少，難以納入國(guó)家投資項(xiàng)目中。新型風(fēng)力提水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精巧、小而適用，運(yùn)輸、安裝方便，恰好適用于地塊小、施工不便的坡地，解決了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民小地塊無(wú)灌溉、低收成的難題。

3.3 適用作物多樣

新型風(fēng)力提水系統(tǒng)自推廣以來(lái)，在許多作物上進(jìn)行了推廣實(shí)踐。受益的作物包括小麥、玉米、葡萄、果樹(shù)及黃瓜、西紅柿等，有效提高作物產(chǎn)量30%以上，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和廣泛的適用性。建平縣是遼寧省小雜糧之鄉(xiāng)，谷類、豆類種植面積較大，多種植在坡地，但產(chǎn)量不高。安裝上新型風(fēng)力提水系統(tǒng)后，谷類作物畝增產(chǎn)200kg，豆類作物畝增產(chǎn)150kg。新型風(fēng)力提水系統(tǒng)推廣為建平縣坡地作物增產(chǎn)提供有力支撐。

3.4 適用灌溉模式多樣

新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)在建平縣推廣過(guò)程中，根據(jù)水源井供水量和地塊及灌溉作物不同，采用了多種灌溉集成模式。與自清洗過(guò)濾器及微潤(rùn)灌、微噴帶、壓力補(bǔ)償?shù)雀咝Ч?jié)水技術(shù)集成，形成“風(fēng)機(jī)蓄水池微噴”、“風(fēng)機(jī)直供壓力補(bǔ)償?shù)喂唷?、“風(fēng)機(jī)補(bǔ)償灌微潤(rùn)”3種高效節(jié)水灌溉模式。為農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)村飲水提供新的供水模式。集成模式的推廣應(yīng)用，節(jié)約了電力和柴油，有效減少農(nóng)業(yè)碳排放。

4 推廣應(yīng)用情況

新型風(fēng)力提水系統(tǒng)以其綠色、環(huán)保、零污染等優(yōu)點(diǎn)，被列入遼寧省中央財(cái)政推廣項(xiàng)目《高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣與應(yīng)用》，在建平縣3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行了推廣和應(yīng)用。

2014年—2016年，新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)的3種高效節(jié)水灌溉模式，共建立示范區(qū)0.15萬(wàn)畝，有效提高作物產(chǎn)量30%，畝均凈增產(chǎn)388.3元。三年累計(jì)節(jié)電21萬(wàn)度，節(jié)約柴油14.25t，減少碳排放12.75t。

目前，建平縣仍有20萬(wàn)畝耕地采用柴油機(jī)灌溉、若采用新型風(fēng)力提水技術(shù)，每年將有效節(jié)電2800萬(wàn)度，節(jié)約柴油1900萬(wàn)噸，減少碳排放1700t，社會(huì)與生態(tài)效益突出。新型風(fēng)力提水是一種清潔綠色的能源動(dòng)力，有效解決了農(nóng)業(yè)灌溉能源動(dòng)力問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益提升明顯，推廣應(yīng)用前景廣闊。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

新增效益主要指作物的增產(chǎn)效益，三年間，該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在小麥、玉米、葡萄、果樹(shù)及黃瓜、西紅柿等作物上，根據(jù)示范測(cè)產(chǎn)，各種作物的增產(chǎn)效果不同，小麥、玉米畝均增加200kg左右，水果畝均增加500kg，設(shè)施農(nóng)業(yè)的蔬菜每畝年均增加500kg，各類作物按照各自當(dāng)年均價(jià)進(jìn)行計(jì)算，三年累計(jì)增加利潤(rùn)58.25萬(wàn)元。

節(jié)支效益指節(jié)約架設(shè)電線和節(jié)電效益。根據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，畝均投資1200～1300元，而電網(wǎng)投資約占25%～30%，因此，架設(shè)電線畝均投資400元計(jì)算，節(jié)約架設(shè)線費(fèi)用共計(jì)62萬(wàn)元。若用電提水，各類作物畝均灌溉水量如下：小麥200m3、水果200m3、玉米120m3、設(shè)施農(nóng)業(yè)360m3，三年灌水量合計(jì)31.71萬(wàn)m3，水泵提水價(jià)格0.14元/m3，節(jié)電效益4.44萬(wàn)元，節(jié)支效益共計(jì)122.69萬(wàn)元。

新增效益與節(jié)支效益具體情況見(jiàn)下表。

4.2 社會(huì)效益

新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)從根本上改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉提水應(yīng)用電力或柴油機(jī)的方式，為農(nóng)村提供了一種新的節(jié)能灌溉方式，提高了資源利用率和水資源利用率，使得偏遠(yuǎn)山區(qū)和坡耕地的農(nóng)田灌溉成為可能。

新增效益與節(jié)支效益情況

注由于到2016年，2014年項(xiàng)目區(qū)實(shí)施3年，2015年項(xiàng)目區(qū)實(shí)施2年，故在合計(jì)中，2014年效益×3，2015年效益×2

同時(shí)，通過(guò)新型風(fēng)力提水灌溉技術(shù)的推廣和應(yīng)用，保障了農(nóng)作物灌溉的需要，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，建平縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)得到發(fā)展，農(nóng)民收入得到增加。結(jié)合高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣和應(yīng)用，通過(guò)加大科技投入，將對(duì)建平縣今后農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展起到典型示范作用，對(duì)于遼西地區(qū)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。

4.3 環(huán)保效益

新型風(fēng)力提水技術(shù)的提水機(jī)不采用電、油等常規(guī)能源，節(jié)約了能源, 沒(méi)有環(huán)境污染 , 沒(méi)有 CO2、SO2的排放，完全避免了傳統(tǒng)能源消耗對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染和危害。是一項(xiàng)綠色、環(huán)保、節(jié)能，取之方便、用之潔凈，資源豐富適用廣闊的技術(shù)。

5 結(jié) 語(yǔ)

新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)首次在風(fēng)力提水機(jī)中采用自動(dòng)適應(yīng)偏航回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)雙曲軸推拉傳動(dòng)系統(tǒng)，研發(fā)出風(fēng)機(jī)啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，獨(dú)立設(shè)計(jì)出往復(fù)式雙作用抽水泵，實(shí)現(xiàn)了2級(jí)低風(fēng)速提水，突破了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)4級(jí)以上風(fēng)力啟動(dòng)限制，獲得了國(guó)家發(fā)明專利，實(shí)現(xiàn)了原始創(chuàng)新。首次將風(fēng)力提水技術(shù)與微潤(rùn)灌、微噴帶、壓力補(bǔ)償?shù)喂嗟雀咝Ч?jié)水技術(shù)進(jìn)行集成應(yīng)用，提出了3種清潔能源、綠色高效的節(jié)水灌溉集成模式；為農(nóng)業(yè)灌溉提供了新的供水動(dòng)力。

新型風(fēng)力提水灌溉系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，應(yīng)用簡(jiǎn)便，效果好，節(jié)能環(huán)保無(wú)污染，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。新型風(fēng)力提水系統(tǒng)屬于原始性創(chuàng)新，解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉供水動(dòng)力問(wèn)題，為農(nóng)村灌溉提供了新的能源動(dòng)力，推廣和應(yīng)用前景廣闊。