錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)分析

姜治成

（五家渠農(nóng)六師勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，新疆 五家渠 831300）

錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)分析

姜治成

（五家渠農(nóng)六師勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，新疆 五家渠 831300）

水資源是人們賴以生存的重要資源之一，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源供求矛盾日益突出，節(jié)水勢在必行。我國農(nóng)業(yè)多屬于灌溉農(nóng)業(yè)，面對水資源的缺少和農(nóng)業(yè)灌溉用水量的增多，節(jié)水灌溉是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉采取的重要措施。本文將重點(diǎn)探討農(nóng)業(yè)灌溉中使用到的錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)，此灌溉技術(shù)是將錐子上的針頭換位鋼針，再用打火機(jī)加熱鋼針，在 PE管上手工刺出朝向農(nóng)作物根系的小孔，進(jìn)而形成多孔微噴管，具有高效節(jié)水的作用。

PE微噴管；灌溉；技術(shù)

水是生命的源泉，與人類生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密切的聯(lián)系。進(jìn)入新世紀(jì)，隨著人口的增長、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及全球氣候的變化，全球面臨水資源緊缺的問題。我國也是一個(gè)水資源短缺的國家，人均水資源量不足2200m3，正常情況下我國年缺水量約為 400多億m3，大約有2/3的城市存在不同程度的缺水現(xiàn)象。面對水資源緊缺，水資源開發(fā)過度以及粗放型的使用問題日益突出，我國農(nóng)業(yè)灌溉的用水量占總用水量的 60%以上，同時(shí)，農(nóng)業(yè)灌溉也是用水浪費(fèi)最為嚴(yán)重的“大戶”。在農(nóng)業(yè)灌溉中主要是由于灌溉方式不合理，造成水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，利用率低下，因此我國必須大力發(fā)展節(jié)水灌溉。根據(jù)水利部和中國工程院等部門的預(yù)測，我國的農(nóng)業(yè)灌溉用水必須保持零增長或是負(fù)增長方能保證我國的用水安全，為此發(fā)展和使用合理高效的節(jié)水灌溉技術(shù)是緩解我國水資源供需矛盾的重要途徑。下文將根據(jù)我國節(jié)水灌溉的具體情況以及幾種節(jié)水灌溉技術(shù)的比較來探討錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)。

1 節(jié)水灌溉的內(nèi)涵和途徑

1.1 節(jié)水灌溉的內(nèi)涵

節(jié)水灌溉是根據(jù)農(nóng)作物的需水規(guī)律和當(dāng)?shù)氐乃Y源供給情況，做到充分有效的利用水資源，提高農(nóng)業(yè)灌溉水的利用率，獲取最大的農(nóng)業(yè)效益、社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益而采取的各項(xiàng)措施。節(jié)水灌溉的內(nèi)涵主要包括以下幾個(gè)方面：①以當(dāng)?shù)氐墓┧畻l件和天然降水為資源是節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)條件；②最大限度的提高水資源的利用率；③節(jié)水灌溉的目的是追求最大的綜合效益；④節(jié)水灌溉要兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)環(huán)境效益，保障水資源的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；⑤從農(nóng)業(yè)要求和灌溉現(xiàn)代化的角度來看，節(jié)水灌溉就是集約灌溉、科學(xué)灌溉、可持續(xù)發(fā)展灌溉，是選帶農(nóng)業(yè)發(fā)展綜合措施的有機(jī)組成部分，是由農(nóng)田水力學(xué)、農(nóng)業(yè)水管理和水文水資源學(xué)等多學(xué)科交叉衍生出的一系列節(jié)水技術(shù)措施組合成的綜合技術(shù)體系。

1.2 節(jié)水灌溉的途徑

明確并理解節(jié)水灌溉的內(nèi)涵之后，我們從理論和實(shí)踐中研究并開發(fā)出農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的途徑和技術(shù)措施，如圖 1所示。農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水主要分為農(nóng)業(yè)耗水節(jié)水和農(nóng)業(yè)供水節(jié)水兩個(gè)大環(huán)節(jié)，而在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中又有許多相應(yīng)的節(jié)水途徑和技術(shù)措施。

2 我國節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國的節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展迅速并取得了較大的成就。截止到2007年底，在我國1.3億hm2耕地面積中，農(nóng)田灌溉面積達(dá)到 0.63億 hm2，其中有效灌溉面積達(dá)到0.58億hm2，其有效灌溉率為47.5%，農(nóng)田面積在萬畝以上的大中型灌區(qū)大約有7000多處，有效灌溉面積達(dá)到0.28億hm2，農(nóng)田面積在30萬畝以上的灌區(qū)有343處，有效灌溉面積達(dá)到0.16億hm2，其中低壓管道輸水技術(shù)澆灌面積為557.4萬hm2，渠道防滲工程技術(shù)澆灌面積1005.8萬hm2，噴灌和微灌工程技術(shù)澆灌面積385.3萬hm2，其他工程技術(shù)澆灌面積400.4萬hm2。在農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備方面，全國共建設(shè)有438.9萬眼灌溉配套機(jī)電井，44.4萬處固定機(jī)電排灌站。在我國的節(jié)水灌溉中運(yùn)用現(xiàn)代化先進(jìn)灌溉技術(shù)較少，其中有大部分只是按照低標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有的節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行了改造，其節(jié)水效率和效益仍需提高。

圖1農(nóng)業(yè)節(jié)水的途徑和技術(shù)措施

3微噴帶和微灌技術(shù)

上文中提到我國的農(nóng)田灌溉中運(yùn)用的現(xiàn)代化先進(jìn)灌溉技術(shù)較少，為了提高我國農(nóng)業(yè)的灌溉效率，獲取較高的灌溉效益，下文將介紹幾種農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)。

3.1 微噴帶節(jié)水灌溉技術(shù)

微噴帶又稱為多孔管、噴灌帶、微噴灌管等，微噴帶是利用機(jī)械或是激光技術(shù)直接在可壓扁的塑料軟管上加工出水小孔，然后利用此多孔管設(shè)備在農(nóng)田中進(jìn)行滴灌或是微噴灌。在運(yùn)用微噴帶進(jìn)行灌溉時(shí)，直接將多孔管設(shè)備鋪設(shè)在農(nóng)田地面上，在相關(guān)設(shè)備的帶動(dòng)下水流從出水孔中射向空中，這些噴向空中的水流就形成了類似于細(xì)雨的微噴灌。

3.2 微灌節(jié)水灌溉技術(shù)

此灌溉技術(shù)是利用相關(guān)的微灌設(shè)備組裝成農(nóng)業(yè)微灌系統(tǒng)，通過此微灌系統(tǒng)將有壓水輸送到農(nóng)田中，再利用微灌系統(tǒng)中的微灌器將流量微小的水分灌輸?shù)睫r(nóng)作物根部附近的土壤中，此種灌溉技術(shù)屬于一種局部灌溉技術(shù)。它具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：第一，灌溉流量小，水資源利用率高。運(yùn)用微灌技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田澆灌比普通灌溉節(jié)省 1/3～1/2的水量，與噴灌技術(shù)相比能夠節(jié)省 15～20%的水量；第二，系統(tǒng)工作壓力低、節(jié)省能源。采用微灌技術(shù)的工作壓力通常在 0.05～0.15MPa，較低的壓力節(jié)省系統(tǒng)能源的耗用；第三，對農(nóng)田土壤和地形具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。微灌技術(shù)只是對農(nóng)田進(jìn)行局部澆灌，在運(yùn)用此技術(shù)進(jìn)行澆灌時(shí)不受農(nóng)田地形和土壤條件的限制，并且此微灌技術(shù)的灌溉較為均勻，同時(shí)運(yùn)用此澆灌技術(shù)還能夠有效調(diào)節(jié)土壤中水、肥、氣、熱狀況，進(jìn)而為農(nóng)作物提供一個(gè)良好的生長環(huán)境；第四，能夠?qū)⒐喔群褪┓式Y(jié)合起來，起到增加農(nóng)作物產(chǎn)量的作用。因?yàn)樵谒蔬m宜的情況下，采用微灌技術(shù)與其他灌溉方法相比能夠使作物增產(chǎn)30%。第五，在咸水區(qū)域同樣適用。

3.3 滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)

滴灌帶的技術(shù)發(fā)展迅速，目前這類產(chǎn)品得到廣泛銷售和使用。滴灌技術(shù)具有以下幾點(diǎn)特征：第一，滴灌帶使用真空熱壓形成迷宮流道和滴孔，此種制作技術(shù)具有較好的粘合性和較高的精度；第二，滴灌帶具有迷宮流道和滴孔，實(shí)現(xiàn)了紊流態(tài)多口出水，減少滴灌帶的堵塞；第三，出水均勻，鋪設(shè)長度較長，操作方便，安裝管理方便。

4 錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)

錐針刺小孔PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)是一種先進(jìn)的農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，具有較強(qiáng)的灌溉效果、灌溉效率和農(nóng)業(yè)效益。這里將對此項(xiàng)農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)做出具體的分析。

4.1 錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)的先進(jìn)性和其在農(nóng)業(yè)灌溉中的可行性

通過考察和調(diào)查分析，錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)的先進(jìn)性和可行性主要從以下幾個(gè)方面體現(xiàn)。

（1）在農(nóng)業(yè)灌溉工程技術(shù)設(shè)計(jì)和相關(guān)技術(shù)廠家的考察中，大田噴灌灌溉方式由于其使用水量較大，而大部分農(nóng)作物都是其根部需要水，而大田灌溉方式大部分水量并未噴灑在植物的根部，這樣便造成大量水資源的浪費(fèi)，這種節(jié)水灌溉技術(shù)的節(jié)水效果較差，因此被淘汰；微噴灌方式在灌溉的過程中也沒有將水源灑在植物的根部區(qū)域，造成水資源的浪費(fèi)，另外微噴灌的噴頭容易丟失，若采用移動(dòng)式的收拆，其操作較為復(fù)雜，若是采用固定的安裝方式又很容易被破壞，因此，此種方法也被淘汰；而滴灌灌溉方式雖然起到了節(jié)水的效果，但是此種灌溉設(shè)備的管孔容易堵塞，且此種灌溉設(shè)備的使用壽命較短，因此人們通常不采用此種灌溉技術(shù)。綜合以上分析，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉時(shí)采用PE管制作多孔微噴管灌溉是最優(yōu)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)。

（2）農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)采用 PE材質(zhì)塑料軟帶的優(yōu)勢。微噴帶的價(jià)格低廉，且因?yàn)閴毫Υ笮〉耐蛔冊斐善涫褂脡勖^短，通常在使用一年之后就會(huì)出現(xiàn)破損，而采用 PE微噴管埋地使用的方式其使用壽命可達(dá)到 50年，若是露天使用，在其固定不動(dòng)的情況下，經(jīng)過自然環(huán)境的熱脹冷縮以及凍融的影響也能夠使用 10年之久。此外，微噴帶投資較小但是使用壽命較短，PE微噴管的使用壽命較長，但是其投資較大，而建設(shè)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉時(shí)不應(yīng)頻繁的投資。

（3）微噴帶上的孔需要經(jīng)過機(jī)械或激光加工方可得到，制作技術(shù)難度較大。而 PE管只需使用錐針，利用打火機(jī)將其加熱便可獲取噴水小孔，制作工具簡單，操作方便。在操作過程中只需注意選用錐針的針徑不易過大，若是針徑過大，形成的出水孔過粗，噴灌的水流會(huì)形成股裝，造成水源浪費(fèi)。

（4）PE微噴管是經(jīng)過加熱針刺成孔的，形成的噴水孔周圍不易破損，這樣便解決了微噴帶噴水孔易破損的問題。

（5）噴管孔的可選擇性，在毛管固定的情況下，可以根據(jù)農(nóng)田作物的情況選擇性的加熱針刺小孔，將噴射孔的方向?qū)?zhǔn)農(nóng)作物的根部區(qū)域。通過考查得出PE微噴管的單孔流量小，因此次灌溉技術(shù)的總用水量也相對較少，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水灌溉的目的。

4.2 錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)的特點(diǎn)

首先，錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)的微噴管成孔簡單且操作方便，農(nóng)民自己便可掌握，且此技術(shù)設(shè)備的使用壽命長，農(nóng)民容易接受；其次，農(nóng)民可以根據(jù)農(nóng)作物的實(shí)際生長情況，實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的；第三，此灌溉技術(shù)的工作壓力和水流量介于微噴灌溉和滴灌之間；第四，對土壤和農(nóng)業(yè)地形的適應(yīng)性較強(qiáng)，灌溉均勻，能有效調(diào)節(jié)土壤中的水、肥、氣、熱狀況，為作物提供良好的生長環(huán)境。第五，此技術(shù)還具有省工、節(jié)能的優(yōu)勢，同時(shí)還能夠利用此灌水系統(tǒng)進(jìn)行施肥。

5 結(jié)語

錐針刺小孔 PE微噴管節(jié)水灌溉技術(shù)的用水量小、工作壓力和水流量在微噴灌和滴灌之間，其噴灌均勻、成孔簡單、操作方便，只需利用錐針經(jīng)過打火機(jī)加熱便可獲取我們想要的噴孔，且此技術(shù)適用于各種土壤和地形。其節(jié)水性能優(yōu)異和操作方便，適于在農(nóng)業(yè)灌溉中廣泛推廣和使用。

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S275.5

A

1672-2469（2015）08-0047-03

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2015.08.016

姜治成（1981年—），男，工程師。