探究新疆農田節水灌溉系統首部過濾設備的選型

邵豫東

(塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆庫爾勒841000)

0 引言

新疆是我國西北干旱地區，因地理環境的特殊性，降水量較少，蒸發性強，土地干旱，風沙天氣多，水資源極度匱乏，且灌溉方式也不合理，嚴重制約著新疆的農業發展和經濟持續健康發展。另外，隨著城市用水量和工業用水的增加，水資源遭受到污染，農田灌溉水源已經受到污染，雜質較多。因此，國家政府和農業局為了改變新疆目前的農業用水現狀，提高水資源利用率，出臺了相關政策和制度，重點建設節水型和灌溉型農業，節約水資源的同時也提高純凈水資源利用率。國家也加大對灌溉技術的研究，對水源進行凈化、過濾，提高灌溉設備的使用壽命，保證農田節水灌溉系統正常運行。

1 新疆農田節水灌溉系統現狀

新疆農田灌溉大部分屬于純灌溉區，潛水器裝入的水量過多過少都會造成農作物干枯，另外農作物在培育期氣溫較高，生產環境光照強，因此蒸發量大，灌溉系統中藻類較多，對水源產生影響，導致水中雜質和污穢物較多，會對灌水器出水口造成堵塞。在灌水器噴灌或者滴灌時農作物容易受水不均，或者系統停滯，會造成灌溉系統中斷和破壞，最終影響農作物正常生長，使作物減產，造成經濟損失。新疆農田灌溉系統主要由灌溉水源、沉沙地、過濾器和滴灌帶組成，其中灌溉水源屬于天然的水資源，包括地下水和地表水。新疆地表水總量有700多億m3，其中高原生態區水源涵養總量為30多億m3，平原綠洲資源用水總量為800多億m3，農業灌溉用水總量為400多億m3，用水占據50%。其中沉沙地是指一種通過沉降技術將灌溉水流中的泥沙進行懸移，降低水流中攜帶的雜質，主要有直線型和曲線型兩種沉沙地。過濾器是選擇通過對沉沙地的水質情況進行觀察后，選擇一定的過濾器將沉沙地中藻類和微生物清除，避免滴灌孔堵塞，保證水流通暢[1]。

2 新疆農田節水灌溉工程中的問題

2.1 水資源浪費嚴重

新疆農田灌溉溝渠線長、水源含沙量大，易受季節影響，導致工程標準性不高，渠系水的利用率低，且近幾年新疆農田在修建水渠時采用的是鋼筋混凝土堆砌，不利于渠灌的有效進行。另外，因為灌溉工程基礎設施的不完善，水資源滲漏也比較嚴重，造成了水資源的進一步浪費。

2.2 節水灌溉工程基礎設施不完善

隨著國家對新疆農田灌溉工程的重視，新疆已經對試點區進行了節水改造，對水庫區進行了項目建設，也逐漸取得了一定的成效，但是因為新疆農田水系復雜，關鍵的水利設施依然不健全。水利設施缺乏科學性和技術性，利用率低下，難以實現水資源的合理分配，在水資源調度時易出現失誤現象。

2.3 節水灌溉政策和機制不健全

灌溉相應的法律法規文件較落后，不利于提高新疆農戶的灌溉積極性，節水灌溉工程在實施時，沒有法律法規和政策的保護，難以全面管理和應用，導致各負責人節水意識和行動逐漸淡化。另外，國家在節水灌溉上沒有完善的補償和獎勵機制，農田灌溉管理層和農民積極性不高，且政策、機制不健全，農田灌溉用水總量利用不合理，存在浪費現象。國家對于一些滴灌、噴灌等節水農田灌溉上缺乏資金和技術支持，導致農民和灌溉部門執行力度不足[2]。

3 過濾設備的選擇

3.1 過濾器的選擇

灌溉節水工程中常用的過濾器主要有離心過濾器、砂石過濾器、網式過濾器。首先，離心過濾器主要是用來清除沉沙地中較大的固體顆粒物，其在正常運行時需要將水頭損失程度維持在3.0 cm～7.5 cm之間[3]。如果水頭損失低于3.0 cm時，表明水流力量較小，離心力不足，無法將水中的雜志固體顆粒分離出來，因此，需要合理選擇和使用離心過濾器[4]。其次，如果沉沙地中水流中有懸移質、固體有機物或者其他漂浮在水流上的雜質時，就需要采用砂石過濾器，它可以通過提高過濾精度來提高過濾效果。砂石過濾器一般正常運行時，水頭損失程度在6 cm之下，當高于6 cm時需要對水中雜質進行反復過濾，其優點多于網式過濾器，因此可以有效完善灌溉節水系統。最后，當沉沙地水流中有較大的雜質或者大于濾網直徑時就需要選擇網式過濾器進行沖洗，網式過濾器主要有手動式的小型篩網過濾器，還有自動式的大型網式過濾器。不同的水質下的常用過濾器的形式見表1。網式過濾器在使用時一定要定期對篩網上的密封圈進行更換，根據水流情況合理選擇配置過濾器[5]。

表1 不同水質狀況下常用過濾器

3.2 過濾水源的選擇

新疆常用的灌溉水源主要是井水和河道水，井水比河道水干凈，用水量大，因此造成了新疆水資源短缺現象。隨著灌溉節水技術和工程的發展，河道水和地表水成為新疆農田灌溉的主要水源地。考慮到地表水和河道水的雜質，新疆農田灌溉節水系統中采用了泥沙過濾和處理技術，在飲水灌溉時，在河道上建造沖沙閘、推移沙質網、渠道沉沙地、調流墻等，在灌溉水源地處沿著灌溉系統首部選擇節水懸移沉沙地和過濾器[6]。

3.3 過濾裝置的選擇

新疆農田節水灌溉系統首部過濾裝置環節主要由沉沙地、組合型過濾器組成，并依據灌溉設備等級選擇過濾設備種類，可以進行組合提高過濾精度。新疆農田灌溉節水系統中常用的組合方式主要是離心過濾器加上篩網過濾器；離心過濾器加上砂石過濾器再加上篩網過濾器。隨著灌溉節水技術的提高，灌溉節水過濾系統中網式的過濾器已經進行了轉換，轉換為自動清洗的過濾器，并對自動清洗過濾器進行了分類利用。比如分立式、臥式、內濾式、外濾式、一單元式、二單元式、多單元式、吸污式、刷式、反沖洗式、水力驅動式、電力驅動式、液壓驅動式等多種。對于不同的方式可以單獨使用也可以組合使用，目前常用的自動清洗過濾器方式具體見表2[6-7]。

表2 國內外自動清洗過濾器

吸污式自動清洗過濾器，通過內網上的吸嘴將水源中雜質自動清除，可以提高過濾效率，另外，此設備結構完整，水流流速較快，濾網在低壓狀態下效果較好，且節水效果明顯，還能有效避免水流供應時的斷流現象。刷式清洗器有兩種，一種是軸向刷式，還有一種是轉臂式的刷式，這兩種清洗時間短，清洗時可以保證系統不出現斷流現象。其中轉臂式的刷式方式可以自動清除有黏度的固體顆粒雜質，最大程度地實現水流干凈、清潔。

4 結語

過濾設備是灌溉節水系統中不可缺少的部分之一，也是灌溉節水工程中要重點考慮的環節，不同的過濾器都有自己適用的水源地和過濾特點。因此，在灌溉節水系統首部過濾設備的選擇過程中要依據農田灌溉實際現狀，在設計全面的方案基礎上，不斷提升利用率，促使灌溉系統不斷完善，為新疆農田發展奠定基礎，最終促進新疆農業健康可持續發展。