高效節水灌溉工程設計研究

顧永毅

（武威市水利水電勘測設計院有限公司，甘肅 武威 733000）

水資源的匱乏與緊缺是當前我國所面臨的一大難題，對于農業地區而言，這種情況會使得整個區域內可灌溉用水量大幅度下降，農作物產量無法達到預期標準，人員自身的生命健康安全也很難得到有效保障。因此，為了滿足我國農業地區的經濟發展需要，相關部門在開展日常工作中，需要依照實際情況進行技術手段的創新處理，并以信息化、智能化技術為主，使得灌溉系統能夠實現創新化工作，這樣不但能夠滿足我國農業人員用水需求，對于實現可持續發展工作也會起到積極有效的促進作用。此外，在進行系統工程的建立過程中，相關部門還要遵循因地制宜的基本原則，依照合理的手段進行內容上的創新與優化，為后續工作奠定良好的技術基礎。

1 項目概況

以古浪縣的灌溉工程施工為例，作為該地區農業建設的核心目標之一，節水灌溉工程的存在與產業融合有著極為密切的聯系，同時也是該地區實現經濟長久發展的重要保障。古浪縣的高標準農田灌溉工程共涉及10 個鄉鎮，輻射面積較為廣泛，總建設面積為1.8萬公頃。

在該工程中，涉及以下幾種施工項目：機井裝置、提水工程、蓄水池、各類管道。

2 RO 反滲透建設方案

2.1 原水系統

作為節水灌溉工程中不可或缺的重要組成部分，施工單位在進行工程施工時，會對原水系統開展相應的設計與應用，整個過程會涉及原水箱的存在，通過原水泵以及相應的管道結構來達到預期的目的。當原水從原水箱結構中流入時，受到箱體結構的影響，所產生的緩沖空間會方便原水協調工作順利開展，使得有關水資源的供給量以及輸入量能夠達到標準狀態，當原水本身所產生的供應量達到極限，水箱空間被占滿時，整個水箱系統便不再進行原水的供應。因此，倘若原水的供應量相對較小時，整個水箱便會呈現無水狀態，相應的原水閥也會在這一背景下停止開展任何工作，這樣不但能夠避免原水泵受到不利影響，還能夠有效提高水資源的利用率。

2.2 石英砂處理系統

在很多水質中都存在著懸浮顆粒，盡管數量上相對較少，但是仍然無法掩蓋其所帶來的不利影響，但工作人員在開展除鹽處理的過程中，很容易會受到這方面的阻礙，使得反滲透膜遭到污染，水資源的灌溉質量也會因此受到影響。

為了降低水體中懸浮物所帶來的不利影響，相關人員則需要選用石英砂處理技術來完成相應的過濾工作，利用粒狀濾層來完成懸浮物的篩選與截留，確保通過的水質能夠達到預期標準。與其他技術相比，粒狀濾層本身在過濾原理上相對簡單，同時還方便進行清洗，從而來確保整個過濾性能能夠達到相關要求。從作用上來看，石英砂材料被應用到過濾過程中，會對所有達到體積與尺寸要求的懸浮物或者是膠體開展高效清理，并根據實際情況對原水產生提高清澈度的效果，原水中所存在的顆粒物以及藻類物體都會被網格攔截，因而所起到的效果是極其明顯的。與其他技術相比，石英砂過濾系統本身便具備一定的先進性，能夠對不溶于水的雜質物體進行全面篩除，使得水體所具備的SDI 值不高于4，是反滲透系統的重要保障，同時也是節水灌溉工程中不可或缺的重要組成部分。

通常情況下，工作人員在進行石英砂處理系統的選擇過程中，會以壓力式過濾器為主，這種設備本身都是以不銹鋼為主要材料，在耐壓性方面有著良好的保障，當其處于運行狀態時，只需要利用氣控閥進行控制即可，以此來完成后續的各方面工作。而在流速設計方面，該過濾系統的過濾數值應當控制在10~12 m/h 之間，以此來確保篩除效果能夠達到預期標準，在質量方面也能夠得到有效保障。與其他技術手段相比，石英砂過濾系統本身在成本方面的需求相對較低，操作維護效果也能夠滿足預期標準，同時還方便開展各種類型的管理工作，對于原水處理以及灌溉需求而言有著較為重要的作用。

2.3 預處理反洗系統

預處理反洗系統是整個工程中不可或缺的重要組成部分，同時也是落實灌溉工作的重要保障，工作人員在開展灌溉工程設計與應用的過程中，還需要考慮到設備的循環利用特性，進而需要通過分析泵來對這個濾層進行相應的清理，以此來確保其過濾效果不會受到較為嚴重的影響。通常情況下，企業在進行日常工作時，需要依照系統的規模進行設備的調整，倘若規模較小，則不會進行反洗泵的單獨配置與應用，而在風機的風壓管控中，則是要將其數值控制在4 000 mmAq 左右，這樣不但能夠有效降低外界因素的干擾，同時還能夠提高預處理反洗系統的整體質量，對灌溉工作也會產生積極的促進作用。

2.4 活性炭處理系統

對于我國農業工作者來講，在日常用水灌溉的過程中，往往會受到重金屬離子或者是有機物的影響，使得整個灌溉效率無法得到預期標準，農作物的產量遠非受到一定程度的阻礙，同時也會威脅到人員的生命健康安全。石英砂處理系統的存在無法對離子進行有效的清理，進而會使得整個工程效果大打折扣，為了避免類似的情況出現，需要相關人員選用活性炭處理系統，利用該系統本身所具備的吸附特性實現物質的有效沉積與應用，滿足離子去除標準，并為后續工作奠定良好的基礎，通常情況下，在進行活性炭過濾器的設計與管理中，需要將其流速控制在10~12 m/h之間，同樣是以壓力式過濾器為主，并在底層結構中完成有關粗石英砂濾料的鋪設與填充，在上層結構中進行活性炭的應用，以此來提高水資源的處理效果，提高灌溉工程的整體質量，這對整個灌溉工程設計應用也會產生極為重要的影響。不僅如此，從某種角度來看，活性炭處理系統本身還能夠滿足不同狀態下的特殊需要，這是其他傳統工藝所不能具備的重要功能與作用，詳細情況如下：

（1）活性炭處理系統能夠對原水中所存在的污染色度進行凈化，滿足污染物處理標準。

（2）活性炭處理系統能夠完成脫氯的工作，降低嗅味所帶來的不利影響。

（3）該系統能夠對有機物進行清理，將其內部所存在的微量污染物加以清除，比如說農藥殘留、殺蟲劑殘留等。

（4）在原水凈化中會涉及消毒劑以及氧化劑，同樣會在水中留下殘留，這時便要利用活性炭處理系統的工作特性進行清理。

（5）通過對活性炭處理系統的應用，能夠滿足有關亞硝酸鹽的處理需要。

3 智能灌溉系統的設計

3.1 系統總體設計

（1）智能灌溉系統原理。對于節水灌溉工程而言，想要滿足當前我國社會的經濟建設需要，除了要在水資源質量方面進行管控，同時還要在智能化技術上進行有效應用，以此來確保國民的生活質量能夠因此得到有效提升。施工單位在進行智能灌溉系統的應用過程中，需要先將傳感器進行合理的安裝與設置，使其能夠對還沒有完成灌溉工作的區域土壤進行信息的采集與處理，并根據自身所具備的轉換裝置進行信號的傳輸與應用，從單片機中完成數字信號的接收與對比后，再對整個區域的參考數值進行參量的控制，并以此為基礎開展變頻器的應用，以此來確保整個灌溉系統的濕度值能夠達到預期標準，而后再利用電動機完成相應的控制工作，確保水泵的抽水效率與灌溉質量能夠達到預期標準。

當人員想要對農田區域進行灌溉的過程中，還需要先激活電磁閥，使其滿足開啟狀態需要，而后再等到管道內水資源供給達到相關界限，便可以智能化利用噴頭結構開展旋轉灌溉工作，以此來滿足我國自動化灌溉的各方面需求。倘若達到灌溉時限或者是土壤的濕度能夠達到預期標準，系統便會自動進行停止指令的輸入，使得整個灌溉系統不再進行工作，電磁閥也會第一時間完成自動關閉，以此來避免出現水資源浪費的情況。同時，為了防止發生噴頭壓力不足的情況，施工單位則要利用電磁閥對壓力表數值進行管控，而后加強噴頭結構的水源調整，使其滿足預設的射程標準，從而為后續工作奠定良好的基礎。

（2）實施灌溉的系統結構。智能灌溉系統對于我國社會經濟建設而言有著極為重要的作用，從系統結構上來講，其本身涉及不同類型的可編程控制裝置，工作重心便是完成對信號的接收以及指令的發送，利用傳感器來完成對土壤參數的信號獲取，在大數據技術下實現相關信息的比對與分析，并結合實際情況進行噴灌模式的調節，合理控制電動機的轉速，并對水流量進行相應的管控，進而滿足我國有關節水的需求。

3.2 系統硬件設計

（1）主控模塊設計。作為高效節水灌溉工程設計中極為重要的存在，智能灌溉系統本身能夠有效滿足我國在能源管控方面的需要，其所涉及的主控模塊在進行設計過程中，則要將單片機看作是核心內容，通過對參數的對比與分析，來實現整體性的控制，并對區域土壤預計效果開展后續的灌溉工作，以此來確保灌溉效率能夠達到預期標準，并對國民的生活質量帶來積極有效的影響。就目前來看，我國在高效節水灌溉工程設計中所選用的單片機，除了能夠實現對參數的高速運轉與計算外，還會涉及較為明顯的強制報警功能，且在顯示效果上也能夠實現有效保障，是我國實現可持續化建設發展不可或缺的重要內容。

（2）系統總體電路設計。通常情況下，有關灌溉工程的智能化應用，會涉及電路系統，其中包括數據收集裝置、顯示系統、報警系統以及電磁閥裝置，通過對電磁閥的應用來完成其他數據內容的激活與管控，進而為后續工作奠定良好的技術基礎。在這一過程中，需要相關部門及時進行模塊顯示的調整與應用，通過對點陣液晶模塊的設置來實現對整個系統結構的轉換與處理，幫助用戶明確問題發生的根源，并依照實際情況開展相應的處理工作。在確認無誤后，所有的參數標準都滿足預期要求，單片機便會顯示正常工作狀態，這時人員進行電磁閥的接通，開關吸合工作順利開展，灌溉工作也就能夠正常進行。

3.3 管材選擇

管材的選擇對整個高效節水灌溉工程中不可或缺的重要組成部分，由于管材性能本身具有較強的差異性，所選擇的管材不同，所對應的市場價格也會存在差異性，因而相關部門在進行管材選擇的過程中，需要依照成本需求進行內容的調整，既要滿足灌溉需求，同時還要在經濟效益方面上能夠得到有效保障。但是，倘若相關部門一味進行成本節約與管控，會導致整個管材的性能質量出現較為明顯的問題，使得工程的可操作性與安全性大幅度下降，使用壽命也會因此受到較為不利的影響。通常情況下，相關部門在進行管道線路的管控過程中，還要明確不同管道線路本身的優缺點以及應用對象，比如說人們常見的焊接鋼管，其本身在強度上具有較為明顯的優勢，并且在承載能力方面也能夠實現有效的保障，但是在缺點方面，整個管道的材料是以金屬為主，因而很容易發生腐蝕的現象，鋼鐵的資源利用量也相對較大，在運輸的過程中也會發生不同程度的問題。相比之下，塑料材料在進行運輸過程中所涉及到的要求相對較低，并且在安裝的過程中并不會發生生銹情況，且本身會具備相應的彈性。不過，由于整個塑料管材本身的特殊性，在進行應用的過程中很容易會發生破裂的情況，高溫環境以及外界因素的干擾都會使的塑料產生毒素，從而使得水質受到污染。正因如此，為了確保高效節水灌溉工程設計工作能夠順利開展，相關部門需要選用PVC 管材開展相應的施工作業，并加強對化學穩定性的管控力度，通過合理的手段進行造價管理，以此來確保整個工程灌溉質量能夠得到有效保障。

4 結論

綜上所述，智能灌溉系統適用于各種各樣的形狀區域來進行自動灌溉，而且該系統的容量較大，成本較低，其生產率自然較高。該系統性價比較高，靈活性比較強，應用廣泛，便于使用，多種優點集于一身。隨著科學技術的迅猛發展，我國在灌溉的管理上也在不斷進步。在專業人士的指導下，熟練使用相關硬件軟件設備，真正實現智能化灌溉，促進我國節水灌溉進一步發展，從而使得有限的資源得到最優化的利用。