楊浩（遼寧省鬧德海水庫(kù)管理局，遼寧阜新123000）

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風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)在阜新微噴灌工程中的應(yīng)用

楊浩
（遼寧省鬧德海水庫(kù)管理局，遼寧阜新123000）

［摘 要］阜蒙縣太平鄉(xiāng)新邱村，烤煙面積占全村總耕地面積的57.1%。項(xiàng)目區(qū)建設(shè)前期，灌溉設(shè)備采用柴油發(fā)電機(jī)組為動(dòng)力電源，不僅運(yùn)行成本較高，消耗燃油能源，同時(shí)在一定程度上對(duì)周邊環(huán)境造成廢氣污染。2010年，開(kāi)發(fā)清潔能源，采用風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)為灌溉設(shè)備，實(shí)行烤煙微噴灌溉。經(jīng)過(guò)4年運(yùn)行，效果良好，其應(yīng)用技術(shù)可供遼西丘陵地區(qū)節(jié)水灌溉工程借鑒。

［關(guān)鍵詞］風(fēng)力氣壓；自控?fù)P水機(jī)；微噴灌溉；清潔能源

1 概 況

太平鄉(xiāng)新邱村位于阜蒙縣西北部，與內(nèi)蒙奈曼旗的南灣子接壤，屬牛亡牛河流域。該村種植烤煙20多年，烤煙生產(chǎn)技術(shù)日漸成熟，種植規(guī)模也不斷擴(kuò)大，烤煙面積占全村耕地總面積的57.1%，全部實(shí)行節(jié)水灌溉，成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)?？緹熒a(chǎn)項(xiàng)目區(qū)建設(shè)前期，灌溉設(shè)備采用柴油發(fā)電機(jī)組為動(dòng)力電源，即每座方塘或每眼水源井安裝1套灌溉設(shè)備，配套1臺(tái)移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)組，灌溉期間需要有1臺(tái)農(nóng)用三輪車(chē)運(yùn)載灌溉設(shè)備，灌溉時(shí)將發(fā)電機(jī)組安放在三輪車(chē)上，每天灌溉結(jié)束后需將灌溉設(shè)備全部運(yùn)回。

缺點(diǎn)：1）柴油發(fā)電機(jī)組需要消耗柴油和機(jī)油，運(yùn)行成本較高；2）柴油發(fā)電機(jī)組工作時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳排放到大氣中，在一定程度上造成環(huán)境污染；3）頻繁裝卸運(yùn)輸使用管理不方便，容易造成設(shè)備損壞。

項(xiàng)目區(qū)位于遼西丘陵地區(qū)，地處內(nèi)蒙古科爾沁沙漠的前沿地帶，屬于我國(guó)“三北”風(fēng)帶之內(nèi)，該區(qū)域風(fēng)能資源豐富，風(fēng)速大，風(fēng)向穩(wěn)定。開(kāi)發(fā)利用風(fēng)電作為節(jié)水灌溉的動(dòng)力，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、改善能源結(jié)構(gòu)、保障社會(huì)可持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

2010年，在阜新市煙草公司扶持下，該村利用河邊方塘為灌溉水源工程，開(kāi)發(fā)烤煙灌溉面積33.3 hm2，采用風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)進(jìn)行微噴灌溉。

2 風(fēng)力揚(yáng)水機(jī)優(yōu)點(diǎn)

1）節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)不用電、不用油，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，不需要支出燃油費(fèi)和電費(fèi)，同時(shí)節(jié)省了設(shè)備裝卸、運(yùn)輸所需的人工費(fèi)和機(jī)械臺(tái)班費(fèi)，土地節(jié)約生產(chǎn)成本為2 548.4 元/hm2，占總生產(chǎn)成本的14.26%。

2）有利于節(jié)能和環(huán)保。風(fēng)電作為一種新型可再生的清潔能源，具有不消耗礦物質(zhì)、不污染環(huán)境、建設(shè)周期短、建設(shè)規(guī)模靈活等特點(diǎn)。采用風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)進(jìn)行灌溉，每公頃土地節(jié)約能耗量折合標(biāo)準(zhǔn)煤0.429 tce，減少二氧化碳排放量0.92 t。

3）運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便。風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)作為一個(gè)完整的灌溉提水系統(tǒng)，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電帶動(dòng)揚(yáng)水機(jī)向田間管網(wǎng)供水。整套設(shè)備均為固定式安裝，僅通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)即可操作，灌溉過(guò)程中不需要每天拆裝、收回設(shè)備，避免設(shè)備頻繁裝卸造成的人為損壞，使用管理更加方便。

3 風(fēng)力氣壓揚(yáng)水機(jī)的主要應(yīng)用技術(shù)

3.1 適用范圍

1）風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)是較好的節(jié)能灌溉設(shè)備，三級(jí)風(fēng)即可工作，適用于水庫(kù)、河流、方塘、水源井等不同的水源條件。該設(shè)備既可以自成體系，也可以與常規(guī)的動(dòng)力機(jī)械配合使用（氣壓泵可以采用柴油發(fā)電機(jī)組或電機(jī)帶動(dòng)工作）。

2）單級(jí)風(fēng)力揚(yáng)水機(jī)適用設(shè)計(jì)揚(yáng)程30 m以內(nèi)，山區(qū)、丘陵地區(qū)當(dāng)?shù)貏?shì)高差大于30 m或距離較遠(yuǎn)時(shí)，可以采用多臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)或二級(jí)提水，進(jìn)行梯級(jí)開(kāi)發(fā)，低水高揚(yáng)。

3）設(shè)備應(yīng)安裝在風(fēng)源較好的地方，最好是四周無(wú)障礙物，使設(shè)備能夠四面臨風(fēng)或立于山坡上，或者雖然處在凹處，但形如走廊，風(fēng)源較好也可以。

4）風(fēng)力機(jī)安裝位置應(yīng)避開(kāi)高壓線路、通信線路、公路鐵路、人行道等設(shè)施，以保證安全。如果需要在障礙物附近安裝，距離障礙物的距離應(yīng)大于200 m，以使設(shè)備達(dá)到預(yù)期效果。

5）整機(jī)工作溫度在4℃以上。

6）多臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用時(shí)，兩機(jī)之間距離應(yīng)大于1.5 m。

3.2 主要技術(shù)參數(shù)

阜蒙縣太平鄉(xiāng)新邱村烤煙節(jié)水灌溉工程安裝使用的風(fēng)力揚(yáng)水機(jī)型號(hào)為：FS4.4-QZY-L（風(fēng)力揚(yáng)水、風(fēng)輪直徑4.4 m、氣壓自控?fù)P水、流線形設(shè)計(jì)），主要由風(fēng)力機(jī)、立桿、氣壓自控?fù)P水機(jī)三大部分組成。

單臺(tái)風(fēng)機(jī)外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）4 700mm× 準(zhǔn)4 400mm×7 200mm，風(fēng)力機(jī)輪葉片4片，起動(dòng)風(fēng)速（2.6～3.0）m/s，工作風(fēng)速（3.4～10.8）m/s，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量250 kg。

風(fēng)力空壓泵外型尺寸500mm×670mm×900mm（長(zhǎng)×寬×高），工作壓力0.6 MPa，排氣量（150～600）L/min，空壓泵結(jié)構(gòu)質(zhì)量40 kg。

自控?fù)P水機(jī)外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）準(zhǔn)340mm× 1 350mm×1 475mm，進(jìn)氣口直徑準(zhǔn)20mm，出水口直徑準(zhǔn)30mm，揚(yáng)水機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量38.5 kg。

3.3 灌溉系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

1）提水系統(tǒng)

方塘位于官營(yíng)子河右岸，煙田項(xiàng)目區(qū)位于河道右岸以上的坡耕地內(nèi)，采用二級(jí)提水，第一級(jí)從方塘→蓄水池內(nèi)采用風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)提水，第二級(jí)從蓄水池→田間灌溉管網(wǎng)由農(nóng)戶自備噴灌泵進(jìn)行煙田微噴灌溉。

在煙田內(nèi)地勢(shì)較高位置修建一座容積為100 m3的小型中轉(zhuǎn)蓄水池，蓄水池為漿砌磚結(jié)構(gòu)，池底和池壁進(jìn)行防滲處理。在方塘內(nèi)修建一個(gè)直徑1 m、深1 m的小井，用來(lái)安裝氣壓自控?fù)P水機(jī)，風(fēng)力機(jī)安裝在蓄水池一側(cè)，一方面能夠獲得較好的風(fēng)能，同時(shí)也便于管理，4臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用。

在風(fēng)力機(jī)～氣壓自控?fù)P水機(jī)（水源）之間鋪設(shè)一條導(dǎo)氣管，風(fēng)機(jī)工作時(shí)利用風(fēng)能使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)風(fēng)力機(jī)空壓泵產(chǎn)生壓縮氣體，通過(guò)導(dǎo)氣管將壓縮氣體輸送到遠(yuǎn)處水源工程中的氣壓自控?fù)P水機(jī)中，進(jìn)行揚(yáng)水作業(yè)。

在蓄水池～氣壓自控?fù)P水機(jī)（水源）之間鋪設(shè)一條揚(yáng)水管，用氣壓將水送到蓄水池內(nèi)。揚(yáng)水管為PE管，外徑90mm，壓力等級(jí)0.6 MPa。

由于風(fēng)力機(jī)位于蓄水池一側(cè)，所以導(dǎo)氣管和揚(yáng)水管共用同一條管路溝，以便減少工程量。管路開(kāi)挖深1 m、寬0.6 m。

2）田間管網(wǎng)

烤煙株距0.5 m，行距1.0 m。田間布置三級(jí)管網(wǎng)，干、支管路和微噴帶，灌區(qū)實(shí)行分組輪灌，灌溉周期10 d。

干管設(shè)計(jì)流量0.012 m3/s=43.2 m3/h，采用P340塑料管材，管徑125mm；支管設(shè)計(jì)流量0.003 4 m3/s=12.3 m3/h，采用P340塑料管材，管路公稱(chēng)外徑90mm；微噴帶為PE管材，規(guī)格準(zhǔn)75×1.0mm，單根長(zhǎng)100 m，設(shè)計(jì)流量100 L/（min·100 m）=0.001 7 m3/s=6.12 m3/h，孔距40mm，入口壓力0.09 MPa，噴水寬度6 m，噴水高度1.2 m，每4條垅布置1條。

4 結(jié) 語(yǔ)

工程自建成投入使用至今已4年，風(fēng)力氣壓自控?fù)P水機(jī)運(yùn)行狀況良好，設(shè)備性能穩(wěn)定，提水能力滿足微噴灌溉要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果。風(fēng)能是綠色環(huán)保清潔能源，推廣應(yīng)用風(fēng)動(dòng)力灌溉技術(shù)節(jié)省化石能源，減少環(huán)境污染，有利于我國(guó)霧霾環(huán)境改善。

［中圖分類(lèi)號(hào)］TV

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1002－0624（2016）06－0061－02

[收稿日期]2015-12-16