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我国农田高效节水灌溉问题与加强措施

时间:2020-04-27 来源:绿色环保建材 作者:彭鹏 本文字数:4011字

  摘    要: 农业生产在我国经济总体中占有重要的经济地位,并且我国还是农业生产的大国。所以大力发展农田高效节水灌溉工程还和我国的三农问题息息相关,利用农业节水灌溉工程可以改善农村种植用地的用水环境,同时还可以提高当地的农业生产技术。但是,当前在农田节水灌溉工程中在管理方面仍存在很多不足,这就会降低灌溉工程投入使用的效率。因此,本文主要围绕农田高效节水灌溉工程建设与管理进行探讨,从而推动我国农业高质量发展。

  关键词: 农田高效节水灌溉工程; 建设与管理;

  1 、引言

  随着信息划时代的到来,农业技术也随之进行了不同领域的改革创新,那么对于农田节水灌溉方面,也利用信息化工具创新出农田高效节水灌溉自动化技术,既降低了人力成本,又提高了灌溉效率。同时,灌溉用水问题也是需要困扰灌溉工程的重要因素,那么可以由政府引导开展水权水价改革,从而既提高当地农业生产的积极性,又解决灌溉用水问题。

  2、 我国农田高效节水灌溉存在的问题

  2.1、 农田高效节水灌溉设施并不完备

  虽然,目前政府正在号召全社会力量帮助农村地区提升机械化生产水平,但是由于我国农业生产土地面积分布广泛,各地区技术和投入力量参差不齐。而且水资源相对分布不均,农业灌溉技术相对落后,农业基础薄弱,农业用水灌溉浪费比较严重,从而制约我国国民经济发展。为了补短板,保障国家粮食安全,从而提高农业生产效率,因此必要发展农田高效节水灌溉工程。那么,发展农田高效节水灌溉可能出现两种情况。一是有些地区的农田中的水力灌溉设施还是之前政府统一出资帮助修建的,而经过长时间的使用早已出现生锈、堵塞、管道破裂等问题,但是因为这其中并没有足够专业维修养护人员进行维护更换,所以导致这些旧的农田节水灌溉设施已失去原本的应用价值。二是有些地区的农民使用集资自建的方式修建农田节水灌溉设施,虽然在一定程度上解决了农田灌溉问题,但是由于部分农民对先进的农田灌溉技术掌握的不准确,部分修建的农田水利设施是存在不合理性和技术缺陷的,所以在投入使用后农田灌溉利用系数并不高,大水漫灌现象严重,并且由于不能有效合理地控制水资源的用量,这种自建水利灌溉设施还会浪费大量的水资源。

  2.2、 农田高效节水灌溉管理存在松懈问题

  农田高效节水灌溉技术包括管灌、喷灌和滴管。我国因地制宜大力发展高效节水灌溉技术是必然趋势。现在大部分地区都在发展农田管灌技术。首先,对于已经在农田水利灌溉方面就业的管理人员。在当前大多数的农田高效节水灌溉工程中,由于节水灌溉工程主要是用在农田地下埋藏管道完成,再加之每个地区的地形地质条件存在差异,这就使得有些管道埋藏的深度和位置较为隐蔽,所以当维修管理人员找寻时容易疏忽,尤其对于不熟悉该地区地形的新人,而这就使得有些管理员工会采用随机检查的工作方式,收集一些易修易见的管道维修数据就草草收工,这就为水利灌溉出现问题埋下隐患。其次,对于当地地区投入在水利灌溉管理方面的资金不够。大多数地区的政府在响应中央加大农田节水灌溉基础设施建设的要求后,都会在本地区的农村生产用地上加快建设灌溉设施,但是有些地区存在重建设、轻管理的问题,虽然已投入大量资金用于建设基础设施,但是并没有后续资金用于聘请相应的专业维修管理人员定期管理。并且,有些维修管理人员对于较大型的水利灌溉工程缺乏实践经验,尤其是刚刚毕业的大学生,所以很难在这些水利灌溉工程中完成全面检查管理工作,从而使得对农田节水灌溉工程的管理程度较低。
 

我国农田高效节水灌溉问题与加强措施
 

  3、 农田高效节水灌溉工程建设与管理措施

  3.1、 利用水权水价改革倒逼机制

  从农村地区使用农田节水灌溉设施的居民来看,大多数居民主要关心水价问题,因为有些居民拥有的农田范围较广,所以相应地安装的水利灌溉设施较多,那么用的灌溉水相较其他用户就会成倍增长。而农村生活用水都是需要农民自费购买,尤其对于水资源较为缺乏的地区,实行灌溉用水购买制可以有效控制水资源用量。但是,由于有些农村土地用户认为这种方式不合理,或者认为自己可以依靠自主取水的方式进行灌溉,所以不愿意自费购水,而这种现象既不利于当地经济的发展,又使得当地农田节水灌溉效率地下。那么,当地政府可以在该农村地区推行水权水价倒逼机制,从而改善这种问题现状。比如,甘肃武威凉州区政府就使用该种方法。首先,需要在农村地区改革农村用水的价格。从农村土地的适用类型上看,有些农户实用温室大棚种植,有些农户还是使用传统人工劳作的方式进行种植,而这两种方式需要的灌溉用水量是存在差异的。那么,对于使用温室大棚的农户,当地政府可以在每亩合理的配水定额范围内,将该农户的地表水和地下水水费分别降低25%和50%,同时将水资源费进行免征。而对于依然使用传统人力劳作方式种植的农户,当地政府可以在每亩合理的配水定额范围内,将地表水和地下水的水费分别提高25%和20%。同时,当地政府还配套使用超额用水累加收费制度。由此可见,通过这种水权水价倒逼机制,总体上是在引导当地农户利用温室大棚的农业生产技术种植,因为在温室大棚内水资源的利用率要优于传统种植,这就说明农田节水灌溉用水的流失率也低于传统种植用地,从而提高农田节水效率。并且,温室大棚一般采用喷灌和滴管技术,这些高效节水设施的农田节水灌溉工程还易于检查管理,所以这种机制还可以提高农田节水灌溉工程的管理效率。

  图1
图1

  3.2 、利用农田高效节水灌溉自动化技术

  自动化农田高效节水灌溉技术的核心,在于使用现代化的信息智能控制系统,如首部控制器、田间控制器等设施。而这些设备具有无人化、高效管理、自主灌溉等优势,这就可以避免当下常常因人为因素导致的缺乏管理问题,还有可以避免因人为因素导致的管理效率低下问题,从而可以提高农田节水灌溉工程的管理效率。那么,以下就从总体结构和主要控制设备构成两个方面,详细介绍农田节水灌溉自动化技术。

  图2
图2

  3.2.1、 自动化系统总体架构

  自动化灌溉系统总体构成由中央控制中心、首部控制层和田间控制层三个层级,见下图3所示。该灌溉自动化控制系统的工作流程是田间墒情采集系统快速准确地采集田间信息传输到中央控制中心;中央控制中心的工作站对获取信息进行管理和决策,编制灌溉计划,然后将计划指令传递给首部控制系统进行执行操作;并且,首部控制系统还可以将受到的计划指令进行实时保存,这样就可以使得随时将已保存的指令,通过田间控制器阀门进行灌溉。

  图3 节水灌溉自动化系统整体结构图
图3 节水灌溉自动化系统整体结构图

  3.2.2 、控制系统主要设备构成

  其一,中央控制中心。顾名思义,中央控制中心就是管理田间整个灌溉区域的核心设施,既需要实时监控范围内所有的灌溉工作状况,又需要及时安排和储存灌溉计划数据。中央控制器由电源控制箱、主控计算机及外围设备等组成,主控计算机上安装农田自动化监控软件,主要包括信息采集与处理、数据显示、首部控制等模块组成。并且,监控中心还可以利用GPRS覆盖范围广泛的优势,将监控范围扩展到各个灌溉区域,同时通过将收集的监控信息数据传输给首部控制器及时保存,最后将保存的数据按照预定灌溉计划进行实施。

  其二,首部控制器层。从组成部分上来看,首部控制器主要是由GPRS和中央控制器组成,以及ZigBee和田间控制器组成,同时还可以将若干传感器与首部控制器相关联,从而提高首部控制器的管控能力。而首部控制系统核心为灌溉单元控制器,其本身为智能站,其基本功能为存储管理中心下发的灌溉计划或者直接在本机编制灌溉计划并自动执行。进入执行状态后,在灌溉期间连续监测系统运行状况,发现故障实时报警,并随时接受灌溉计划调整。

  其三,田间控制层。田间墒情采集系统是田间工作层的核心设备,主要依靠传感设备收集田间周边的环境信息,如农作物、气候温度、排水系统运行情况等数据,然后将采集的数据通过CAN有线或Zigbee无线通讯等方式上报及存储。而灌溉自动控制系统作为田间控制层的关键设备,就必须具备较为全面的测量仪器,如压力传感器、电磁流量计、生长精密传感器等设施,如下图4。并且,与灌溉自动控制系统想配套的还有电磁阀,该设备主要是利用电缆将其与其他田间控制器进行连接,这样就形成了一张全面的电磁控制网络,那么当灌溉施肥程序自动启动时,就会带动灌溉阀门相应地发生开启或关闭操作。

  图4 Zigbee系统整体结构图
图4 Zigbee系统整体结构图

  其四,通信网络。在无线网络通讯技术出现之后,这就为田间控制系统提供更为高效的数据传输基础。而ZigBee在田间控制网络系统中具有显明的应用优势,一方面其自带的网络协议的应用范围较为广泛,另一方面其所消耗的电能较少,同时还可以实现对农田大规模分布式传感器数据的收集;另外,GPRS技术也具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优。那么,将分布式ZigBee和GPRS无线通信技术应用于自动化节水灌溉系统,采集的数据进行远程传输具有良好的实时性和可靠性,可以实现节水灌溉装置的远程监控和自动化调节,达到定时定量和精确化灌溉的目的。无线网络技术应用于自动化农业领域具有非常大的发展潜力。

  4、 结束语

  综上所述,农田高效节水灌溉工程是与多方面因素相关联的,并且基于推进我国农业机械化水准的基础上,农田高效节水灌溉工程还需要积极与信息化工具相联系。那么,一方面通过利用水权水价改革倒逼机制,可以从水利灌溉工程的用户主体上解决购水供水问题,同时可以提高温室大棚农业种植的普及程度。另一方面,通过利用农田节水灌溉自动化技术,可以将传统农田节水灌溉工程的方向转向高效智能化和信息化水利灌溉方向,这既满足国家提倡农业机械化的要求,也可以提高农田高效节水灌溉工程的使用效率和管理效率,从而促进农田高效节水灌溉工程的持续健康发展,为我国农业发展打下坚实基础,保证国家粮食安全。

  参考文献

  [1] 吴彦平,田小花.农田水利工程高效节水灌溉发展研究[J].河南农业,2019(5):44+49.
  [2] 曹雪梅.浅析高效节水灌溉工程的建设管理[J].农业科技与信息,2019(4):96~97+99.
  [3] 马秀云,万兆芳.农田水利工程高效节水灌溉发展思路[J].农业与技术,2019(10):58~59.

    彭鹏.农田高效节水灌溉工程建设与管理思考[J].绿色环保建材,2020(04):230-231.
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