低压管道输水节水灌溉技术

新疆农业大学机械交通学院农业装备导论课程论文开题报告题目低压管道输水节水灌溉技术学院机械交通学院专业Xxx班级xxx姓名xxx学号Xxxx指导教师xxx职称教授2014年12月20日低压管道输水节水灌溉技术Xxx1研究的方向与意义我国是一个水资源严重短缺的国家，被列为13个严重的贫水国家之一。现在我国每年用水总量中农业用水占70%左右；另一方面，农业用水浪费现象又十分严重。目前我国灌溉面积约0.53亿hm2，但灌溉水的利用系数只有0.4左右，60%的水在输水、配水和田间灌水工程中被浪费掉，而先进国家的灌溉水利用系数达到0.8以上，如果采用先进的节水灌溉技术，将全国已建成的灌区灌溉水利用系数提高0.1，则每年可节约400亿m3。因此，解决水资源问题的核心是提高利用水的效率与效益，节约用水和科学用水应成为水资源管理的首要任务。低压管道灌溉设备比较简单，技术容易掌握、运用、管理较为方便。地面软管可以越沟、爬坡、跨沟和拐弯；硬塑料管埋在地下，可延缓老化年限，防止冻裂；水泥管则便于就地取材。对于不同的水源、作物、土壤及流量都有较强的适应性。鉴于管道输水灌溉的优点，该项技术在我国已经有了较大的发展。特别是20世纪80年代，随着塑料工业的发展，质量轻、长度大、输水阻力小、施工简便的塑料管道在输水中得到了日益广泛的应用，更加促进了管道输水这项节水工程技术的发展，特别是在渗漏损失大、干旱缺水的地区。2国内外低压管道输水灌溉技术的目前发展概况2.1国外低压管道输水灌溉技术的发展概况管道输水灌溉技术已成为世界上农业节水灌溉的一项关键技术。在美国，低压管道灌溉被认为是节水最有效、投资最省的一种灌水技术，全美近一半大型灌区实现了管道化，干旱地区的考契拉(CVWD)灌区盐河(SRP)灌区等，灌区支渠以下的输水系统大部分均采取了地埋管道形式。美国还采用大口径地面可移管道，一般为快速连接铝制管材和塑料软管，通过带有闸管的管道输水，可便于进行波涌灌溉。以色列的国家输水管道工程堪称国际一流，全国除个别偏远山区外，全部实现输水管网化。以色列全国的输水管道连接了大多数地区的供水系统，形成一个平衡的网络系统，可根据需要输水、供水，且避免了在输水过程中因蒸发和渗漏而引起的损失。输水管道不仅用于供水，在冬季和旱季还是以色列北方地区的排水管，使水重新进入地下水层，提高了水的回归和再利用率，加速了以色列引、输、灌水的自动化水平。日本早在20世纪80年代，就有一半以上的新建渠系实现了管道化。旧灌区改造中发展管道输水技术也很受一些国家的重视，如加拿大伯塔灌区，灌溉水利用率由改造前的35%-60%提高到75%，澳大利亚的伦马克灌区，改建地下管道后节约灌溉用水33%。发达国家的管道输水灌溉有如下特点:多样性，且质量较好；管网多级性，由直径大小不同的管道组成管网，最大管径可达3m；灌水利用系数较高；量水和自动控制技术先进，科学管理水平较高，计算机控制在管道输水灌溉中得到广泛应用。2.2国内低压管道输水灌溉技术的发展概况我国自20世纪50年代开始尝试低压管道输水灌溉技术的应用，进入20世纪80年代后，随着我国北方水资源供需矛盾的日益加剧和农村经济的发展，在我国“七五”期间，低压管道输水灌溉技术被列入重点科技攻关项目，在管道管材及配套装置的研制上取得了一批成果。平原井灌区、渠灌区和提水灌区管道输水灌溉技术得以广泛应用，应用推广面积约520万hm2。经过“七五”期间对关键技术的联合攻关，以井灌区为重点的低压管道输水灌溉技术得到迅速推广和应用。到2003年底，全国低压管道输水灌溉面积已达448万hm2，覆盖全国25个省市自治区，为缓解我国北方地区农业用水矛盾，实现井灌区农业可持续发展起到了十分重要的作用。我国低压管道输水灌溉具有以下特点:1)在低压管道输水灌溉面积中，移动软管部分所占比例逐渐下降，半固定式、固定式部分所占比例快速上升。2)井灌区塑料硬管所占比重大，南方地区预制管材发展较快。适应低压管道输水灌溉的管材主要有塑料硬管、水泥预制管、现浇混凝土管及各种软管。3)经济发达地区塑料硬管发展较快。如北京市的大兴县、上海市郊、河北省三河市和山东省威海市等，塑料硬管所占比很高。4)从地域分布上看，山东、河北、河南、山西4省低压管道输水灌溉发展面积占全国管灌面积的795%。目前低压管道输水灌溉已由北方旱作区向南方水田区、由井灌区向提水灌区、由平原区向丘陵山区发展。3国内低压管道输水灌溉技术存在问题及研究内容3.1存在问题尽管近十几年来管道输水灌溉发展较快，但仍然存在很多问题值得研究，主要表现在以下几个个方面:1）输水灌溉工程的标准低。20世纪80年代初期大规模发展起来的数百万公顷的管道输水工程，是在边研究边推广中发展的，从立项、设计、施工到验收还缺乏严格规范的要求。2）大口径管材、系列配套管件及附属设备。我国还没有专门生产农用管道系列管件、管材及附属设备的厂家，特别缺乏适合大型灌区发展管道输水灌溉技术的大口径管材，即使井灌区用的管材、管件也没有形成系列化、规格化、标准化和产业化生产。这一现状直接影响了管道输水灌溉技术的发展速度和工程质量。3）规划设计水平有待提高。管网系统投资在整个管道输水系统中占的比重最大，特别是在大型灌区，对管网进行总体优化设计将会显著降低工程投资，提高灌溉效益。4）间工程的标准和配套程度。用给水栓或出水口向田间输水垄沟灌水的配水装置及配水技术尚未形成标准化、系列化的定型产品和技术。5）压管道输水灌溉技术上的投资目前还比较少，相对于以色列在90%以上的农田实现了管道输水的状况，我国还需加大在这方面的投资。3.2研究内容基于国内外低压管道输水灌溉技术的发展状况，对比我国目前发展此项技术存在的问题，今后我国低压管道输水灌溉技术研究的重点为以下几个方面:1）高井灌区高标准管道输水与田间灌水配套技术水平，包括数字化、自动化在管道输水工程管理中的应用技术，特别是多级配水的自动控制和群井联合调度技术等。2）配套管件及其附属设备的标准化、系列化、产业化开发。研发较大口径可移动输水管材及快速连接管件，有助于这项最容易普及的管灌技术从井灌区向渠灌区扩展；3）新型管材管件的研制开发，尤其是低成本高性能的高分子管材，而复合材料是高分子管材的主要发展方向。4）研发低能耗、低投入、高效率的设备。从我国耕作地块和林网，以及井的流量小和土地经营规模等条件来看，应研发适应国情并具有较好经济技术指标的适用设备，包括分水、量水、测压设备等。吸收国外先进经验，加强指导渠灌区大口径管道输水技术应用与示范，全面发挥低压输水管道节水、节能、节地、增产等优势。(加强低压管道输水灌溉工标准体系研究，包括设计标准、工程建设与验收标准、运行管理标准等)。4计划研究的方法应用实验法，通俗地说，这是一种先想后做的研究方法（相对来说）——“想”：从已有的理论和经验出发，形成某种教育思想和理论构想，即“假说”（亦可称“假设”）；——“做”：就是将形成的假说在积极主动有计划有控制的教育实践中加以验证。通过对实验对象变化、发展状况的观察，确立自变量与因变量之间的因果关系，有效的验证和完善假说。试验法的特征：“验证假说”和“控制条件”是一切实验方法所具备的共性。但教育实验还有伦理原则、有限控制、控制下的形成性（其过程是很有价值的）等特征。5希望达到的效果1）管道输水可减少渗漏损失和蒸发损失，与土垄沟相比，管道输水损失可减少5％，水的利用率比土渠提高了30％～40％，比混凝土等衬砌方式节水5％～15％。对机井灌区，节水就意味着降低能耗。2）用土渠输水，田间渠道用地一般占灌溉面积的1％～2％，有的多达3％～5％，而管道输水只占灌溉面积的0.5％，提高了土地利用率。同时管道输水速度快，避免了跑水漏水现象，缩短了灌水周期，节省了巡渠和清淤维修用工。3）管灌投资较低，一般每亩在100～300元。同等水源条件下，由于能适时适量灌溉，满足作物生长期需水要求，因而起到增产增收作用。4）压力管道输水，可以越沟、爬坡和跨路，不受地形限制，施工安装方便，便于群众掌握，便于推广。配上田间地面移动软管，可解决零散地块浇水问题，适合当前农业生产责任制形式。6结语渠灌区节水是我国农业节水的重点。目前，我国井灌区低压管道输水灌溉技术已经成熟，该技术推广面积约占井灌区总面积的1/4，还有3/4适宜发展低压管道输水。我国目前农田水利的主要任务围绕提高农民的生活质量、提高灌水效率、提高农田自动控制程度等，用先进的科学技术和现代化设施来改造农田水利工程，不断向现代化迈进。灌溉输水管道化能够实现合理控制输配水、减少耕地占用、降低灌溉用时，且效益高、适用性强，应该是农业灌溉节水的主要措施。此外，迫切需要开展农业高效用水投入机制、政策、法规及管理服务体系研究，以节约灌溉用水，促进低压管道输水灌溉技术的发展。参考文献：[1]白子韶．埋地高分子柔性管的受力形态分析研究[EB/OL]．1987，(6)：25–29.[2]周福国，高占义．渠灌区管道输水灌溉技术[C]//匡尚富，高占义，许迪.农业高效用水灌排技术应用研究.北京:中国农业出版社，2000:187.[3]陈志恺．中国水资源的可持续利用[J]．中国水利，20008:38-40.[4]薛克宗．国内外压力管道灌溉发展概况[J]．节水灌溉，2003,11(1)3524-3537.[5]吴景社.国外节水灌溉技术发展现状与趋势[J]．世界农业，2001,14(1)24-26.[6]刘群昌．低压管道输水灌溉技术发展回顾与展望[A]．北京：中国农业出版社,1998，28，4：21–25.[7]周和平，徐小波，马福忠，于江海．21世纪初节水灌溉问题[J]．中国农村水利水电,1999(10):15-16.[8]张志新．对新疆发展喷灌的认识[J].节水灌溉,2000(6):11-12.