國內(nèi)外農(nóng)田水灌發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)前沿

1、國內(nèi)外農(nóng)田節(jié)水灌溉發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)前沿一、農(nóng)田節(jié)水灌溉及相應(yīng)設(shè)備的范圍國際上很少使用“節(jié)水灌溉”這個詞，一般將噴灌、微灌（含滴灌、微噴灌、 涌泉灌等）和低壓管道輸水灌溉統(tǒng)稱為壓力管道灌溉， 大體上就是國內(nèi)所說的節(jié) 水灌溉。在現(xiàn)階段和今后相當(dāng)長時期內(nèi)，根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)社會和農(nóng)村生產(chǎn)力發(fā)展水平的 實際情況，我國的節(jié)水灌溉技術(shù)體系中，除了噴灌、微灌和低壓管道輸水灌溉三 種灌溉方式外，還包括渠道防滲、雨水集蓄利用、抗旱保苗注水灌、改進(jìn)的地表 灌溉等。與之相對應(yīng)的節(jié)水灌溉設(shè)備主要包括噴灌設(shè)備、微灌設(shè)備、低壓管道輸 水管材和管件、抗旱保苗注水灌機(jī)具、閘管灌設(shè)備、波涌灌設(shè)備、土地平整機(jī)具、 用水管理計量儀表和設(shè)備

2、、各種監(jiān)測控制設(shè)備，以及大口徑管道安裝、大中型渠 道襯砌等現(xiàn)場施工安裝專用機(jī)具和設(shè)備。二、我國發(fā)展農(nóng)田節(jié)水灌溉的重要意義據(jù)權(quán)威部門估算，我國多年平均降水總量 6.23萬億m3可通過水循環(huán)更新 的地表水和地下水的多年平均水資源總量為 2.83萬億m3按1997年人口統(tǒng)計， 我國人均水資源量2200m3約為世界平均值的1/4，在世界上排第121位，是全 球13個貧水國家之一。預(yù)測到2030年我國人口達(dá)到16億時，人均水資源量將 降低到1760m3接近世界公認(rèn)的水資源緊缺國家最低標(biāo)準(zhǔn)水平。水資源短缺， 已對我國的經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)健康發(fā)展和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，成為2020年實現(xiàn)全面小康社會目標(biāo)所面臨的

3、重大挑戰(zhàn)之一。20世紀(jì)90年代以來，我國農(nóng)業(yè)年均受旱面積達(dá) 3億畝，平均每年因旱災(zāi)減 產(chǎn)糧食250300億kg。水資源短缺已嚴(yán)重制約著我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是干旱 地區(qū)農(nóng)民貧困的重要原因之一。全國660多個城市中，有400多個城市存在供水不足問題，其中比較嚴(yán)重的 缺水城市達(dá)110個，全國城市缺水總量60億m3影響工業(yè)產(chǎn)值2300多億元。我國水土流失面積達(dá)356萬km2,占國土面積的37%每年流失的土壤總量 達(dá)50億t。嚴(yán)重的水土流失，導(dǎo)致土地退化、草場沙化、生態(tài)惡化，造成河道 和湖泊泥沙淤積，加劇了江河下游地區(qū)的洪澇災(zāi)害。目前，我國農(nóng)業(yè)用水量約為 4000億m3占全國總用水量的68%其中灌溉 用

4、水量為36003800億m3占農(nóng)業(yè)用水量的90%以上。不管是相對于農(nóng)業(yè)用水量 還是相對于全國總用水量，農(nóng)業(yè)灌溉用水都是真正的用水大戶。但灌溉效率低下， 用水浪費(fèi)現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。全國灌溉水利用系數(shù)和單方水糧食生產(chǎn)率分別為0.43和1.0kg左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家 0.700.80和2.0kg以上的水平。與傳統(tǒng)的大水漫灌相比，采用管道輸水和渠道防滲可節(jié)20%30%噴灌可節(jié)水50%微灌可節(jié)水60%70%膜下滴灌可節(jié)水80%上，地下滴灌的節(jié)水率更 高。除節(jié)約灌溉用水外，發(fā)展節(jié)水灌溉還可以提高土地利用率，減輕勞動強(qiáng)度， 提高勞動生產(chǎn)率，并提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)一步發(fā)展，水資源的戰(zhàn)略性地位

5、日漸重要，發(fā)展節(jié)水 灌溉已經(jīng)成為緩解我國水資源緊缺矛盾的戰(zhàn)略選擇。 發(fā)展節(jié)水灌溉，不但是保證 國家供水安全、糧食安全和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的需要，也是恢復(fù)和建設(shè)良好生 態(tài)系統(tǒng)的需要，并有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入、發(fā)展現(xiàn)代農(nóng) 業(yè)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)村水利現(xiàn)代化。三、國內(nèi)外農(nóng)田節(jié)水灌溉發(fā)展現(xiàn)狀1國內(nèi)概況目前，我國耕地面積為19.5億畝，其中有效灌溉面積8.38億畝，占耕地面 積的43%根據(jù)中國水利年鑒2003的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2002年底，我國農(nóng)業(yè) 節(jié)水灌溉面積為2.8億畝，占有效灌溉面積的33.4%;其中噴灌和微灌面積3700 萬畝，占節(jié)水灌溉面積的13.2%,占有效灌溉面積的4.4

6、%;低壓管道輸水灌溉面 積6235萬畝，占節(jié)水灌溉面積的22.3%;其余為渠道防滲灌溉控制面積，占節(jié) 水灌溉面積的64.5%。由此可以看出，全國有一半以上的耕地面積沒有灌溉設(shè)施， 屬于“望天田”；三分之二的有效灌溉面積還在沿用傳統(tǒng)落后的灌溉方法。在節(jié) 水灌溉面積中，采用現(xiàn)代先進(jìn)節(jié)水灌溉方式的微乎其微， 絕大部分只是按低標(biāo)準(zhǔn) 初步進(jìn)行了節(jié)水改造，輸水渠道的防滲襯砌率不到30%因此，不管是相對于國外，還是相對于我國嚴(yán)峻的缺水形式，我國的節(jié)水灌溉面積尤其是高效節(jié)水灌溉 面積都存在著巨大的發(fā)展空間和潛力。2國外概況美國的有效灌溉面積為3.83億畝，不足我國的一半，但噴灌和微灌面積卻 占54.4%。以色

7、列的灌溉面積全部采用微灌和噴灌，其中微灌占了一半以上。瑞 典、英國、奧地利、德國、法國、丹麥、匈牙利、捷克、羅馬尼亞等國家，噴灌 和微灌面積占灌溉面積的比例都達(dá)到了 80沖上。近20年來，全世界的微灌面積以平均每年 33%勺速度增長，總面積已達(dá)到 5650萬畝。其中以色列、美國、法國、澳大利亞、南非、約旦、塞浦路斯等國 微灌面積占灌溉面積的比例超過了 5%美國微灌面積達(dá)1575萬畝，占世界總面 積的27.9%;近10年間，印度微灌面積增加了 3.72倍。我國微灌面積僅占灌溉 面積的0.5%左右，已落后于與我國在水資源、人口、土地面積和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平 等方面相類似的印度。低壓管道輸水在國外也很受重

8、視，美國有近一半的大型灌區(qū)實現(xiàn)了輸水管道 化；日本早在20世紀(jì)80年代，就有一半以上的新建農(nóng)田輸水網(wǎng)實現(xiàn)了管道化。 在舊灌區(qū)改造中，加拿大的伯塔灌區(qū)、澳大利亞的倫馬克灌區(qū)都將原有的渠系改 建為地下輸水管道。四、國內(nèi)外農(nóng)田節(jié)水灌溉發(fā)展趨勢1田間灌溉方式的發(fā)展趨勢田間灌溉方式的發(fā)展趨勢是噴灌和微灌的應(yīng)用面積將進(jìn)一步擴(kuò)大。我國地域遼闊，各地的氣候、土壤、水源等自然條件、作物種植模式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平千差 萬別，因此目前推廣的各種節(jié)水灌溉方式都有其適用的地區(qū)和作物。但從上面的分析可以看出，我國噴灌和微灌面積的數(shù)量，以及占灌溉面積的比例都很小，與 我國水資源的緊缺形勢和生產(chǎn)力發(fā)展水平嚴(yán)重不相適應(yīng)。因此，可以

9、預(yù)測，未來我國節(jié)水灌溉發(fā)展的總體趨勢是，噴灌和微灌等先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用 面積將進(jìn)一步擴(kuò)大，而其他簡易節(jié)水灌溉方式的發(fā)展速度將減緩。2輸水方式的發(fā)展趨勢輸水方式的發(fā)展趨勢是逐步實現(xiàn)管道化。灌溉水的輸送方式有三種，即土渠、 防滲渠道和管道。國內(nèi)外的大量實踐證明，近距離土渠輸水的損失為10%40%而遠(yuǎn)距離土渠輸水的損失甚至高達(dá)50%上。防滲渠道可以減少或避免滲漏損失，但仍然存在蒸發(fā)損失，泄露損失也比管道輸水嚴(yán)重。根據(jù)有關(guān)資料對我國目 前節(jié)水灌溉工程的投資統(tǒng)計，渠道防滲的畝投資為200400元，而管道輸水為160300元，前者比后者畝投資高 40100元。另外，與渠道防滲相比，管道輸 水還具

10、有使用壽命長、維護(hù)費(fèi)用低、便于管理等優(yōu)點。因此，在我國未來農(nóng)業(yè)節(jié) 水灌溉的發(fā)展中，應(yīng)重點發(fā)展管道輸水，逐步實現(xiàn)輸水管道化。發(fā)展管道輸水， 在我國北方井灌區(qū)尤其重要。3低壓節(jié)能是噴灌技術(shù)的發(fā)展方向隨著世界能源緊張局勢的加劇，石油等燃料價格大幅度增長。近年來，美國、 以色列、歐洲各國等都在研制低壓節(jié)能型噴頭，用以替代十幾年前廣泛采用的中 高壓噴頭。在新建的農(nóng)業(yè)和城市綠地噴灌工程中，普遍采用低壓噴頭；中心支軸 式和平移式噴灌機(jī)以前都采用旋轉(zhuǎn)式噴頭，目前幾乎全世界都改為低壓散射式噴 頭；絞盤式噴灌機(jī)的典型配套形式是配帶單個高壓噴頭的噴頭車，近年來出現(xiàn)了桁架式噴頭車，配帶幾十只低壓散射式噴頭。采用低壓噴

11、頭除了降低能耗，減少 運(yùn)行費(fèi)用外，還可減少漂移損失，提高灌水均勻性和灌溉水利用率。4噴灌機(jī)組的發(fā)展中心支軸式（也稱圓形）噴灌機(jī)受到世界各國的普遍青睞， 是近期噴灌機(jī)組 發(fā)展的主要機(jī)型之一。與其他噴灌機(jī)組相比，中心支軸式噴灌機(jī)的主要優(yōu)點是自 動化程度高，運(yùn)行可靠，操作維護(hù)簡單，省工、省時、省力，并易于實現(xiàn)精確施 肥、施藥。1997年，美國曾有學(xué)者對各種灌溉方式的投資效益做過評價，認(rèn)為 中心支軸式噴灌機(jī)的設(shè)備購置費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用比地面灌溉還低20%節(jié)省的費(fèi)用完全可以補(bǔ)償該機(jī)組圓形作業(yè)時漏灌土地上的損失。美國、加拿大、沙特等人均耕地面積大的國家和地區(qū)，一直大量采用該機(jī)型。歐洲各國的人均耕地面積較少， 其

12、代表機(jī)型是絞盤式噴灌機(jī)，近年來開始采用該機(jī)型。東歐、南美、中東、非洲 等地區(qū)的一些發(fā)展中國家，包括我們的鄰國蒙古，近年來也開始看好這種機(jī)型。5滴灌技術(shù)和設(shè)備發(fā)展滴灌技術(shù)和設(shè)備發(fā)展加速，地下滴灌更具發(fā)展?jié)摿?。由于滴灌技術(shù)的不斷完 善和成熟，滴灌設(shè)備的價格和工程投資持續(xù)下降， 近年來滴灌在全世界的應(yīng)用面 積高速增長。與地面滴灌相比，地下滴灌具有一次安裝多年受益、不影響耕種作 業(yè)、灌溉水利用率極高（有報道認(rèn)為可達(dá) 98%、可節(jié)省大量鋪放和回收管道的 勞動力等優(yōu)點，顯示出了廣闊的發(fā)展前景。目前，國外的地下滴灌主要用于葡萄、 果樹、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物。除這些作物外，近年來我國已開始在棉花、甘蔗等作物 上試用

13、。6微灌系統(tǒng)的發(fā)展壓力補(bǔ)償式灌水器是微灌尤其是滴灌灌水器的發(fā)展方向。微灌系統(tǒng)工作壓力 低，對水源壓力波動和地面高程變化非常敏感。為了保證灌水均勻度，在設(shè)計微 灌系統(tǒng)時，常常需要增加許多壓力調(diào)節(jié)裝置，不但設(shè)備投資增加，使用維護(hù)管理 也非常麻煩。近年來，國外的微灌設(shè)備制造廠商都非常重視并傾力研制開發(fā)壓力 補(bǔ)償式灌水器。由于該類灌水器技術(shù)復(fù)雜，加工精度高，生產(chǎn)難度大，因而價格 偏高，使推廣應(yīng)用受到一定影響。但隨著大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)水平的提高， 價格隨 之下降，該類灌水器將會逐步替代目前我國大量采用的非壓力補(bǔ)償式灌水器。附錄一托普物聯(lián)網(wǎng)托普物聯(lián)網(wǎng)是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項目。 浙江托普儀器是國內(nèi)

14、 領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)儀器研發(fā)生產(chǎn)商，依據(jù)自身在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)實力，和自主研發(fā)的配 套設(shè)備，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域嶄露頭角！托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)。專業(yè)解決畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖自動控制系鴕 大田種植智能 管理系統(tǒng)、花卉種植控制系統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品安全溯源、溫室大棚智能控制等 網(wǎng)址：WW. tcom www, agriSO, couhj農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案咨詢36056609托普物聯(lián)網(wǎng)以客戶需求為源頭，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、 GIS信息技術(shù)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，竭誠為傳統(tǒng)行業(yè)提供信息化、智能化的產(chǎn)品與 端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養(yǎng)殖管理解決方案、 食品安全溯源解

15、決方案、食用菌種植智能化管理解決方案、水產(chǎn)養(yǎng)殖管理解決方 案、溫室大棚智能控制解決方案等。托普物聯(lián)網(wǎng)三大系統(tǒng)產(chǎn)品我們知道物聯(lián)網(wǎng)主要包括三大層次，即感知層、傳輸層和應(yīng)用層。因此托普 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品主要以這三個層次延伸，涵蓋了感知系統(tǒng)（環(huán)境監(jiān)測傳感設(shè)備）、傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)傳輸處理網(wǎng)絡(luò)）、應(yīng)用系統(tǒng)（終端智能控制平臺。）托普物聯(lián)網(wǎng)模塊化智能集成系統(tǒng)托普物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)自身研發(fā)優(yōu)勢，開發(fā)了多種模塊化智能集成系統(tǒng)。1、傳感模塊：即環(huán)境傳感監(jiān)測系統(tǒng)。它依據(jù)各類傳感設(shè)備可以完成整個園區(qū)或 完成對異地園區(qū)所需數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統(tǒng)。它可以完成整個園區(qū)或遠(yuǎn)程控制異地園區(qū) 進(jìn)行自動灌溉、自動降溫、自動開啟風(fēng)機(jī)，自動補(bǔ)光及遮陽，自動卷簾，自動開 窗關(guān)窗，自動液體肥料施肥、自動噴藥等各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的自動控制。3、視頻監(jiān)控模塊：即實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主要是通過監(jiān)控中心實時得到植物生 長信息，在監(jiān)控中心或異地互聯(lián)網(wǎng)上既可隨時看到作物的實時生長狀況。4、預(yù)警模塊：即遠(yuǎn)程植保預(yù)警系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^聲光報警、短信報警、語音報警 等方式