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我國農田高效節水灌溉問題與加強措施

時間:2020-04-27 來源:綠色環保建材 作者:彭鵬 本文字數:4011字

  摘    要: 農業生產在我國經濟總體中占有重要的經濟地位,并且我國還是農業生產的大國。所以大力發展農田高效節水灌溉工程還和我國的三農問題息息相關,利用農業節水灌溉工程可以改善農村種植用地的用水環境,同時還可以提高當地的農業生產技術。但是,當前在農田節水灌溉工程中在管理方面仍存在很多不足,這就會降低灌溉工程投入使用的效率。因此,本文主要圍繞農田高效節水灌溉工程建設與管理進行探討,從而推動我國農業高質量發展。

  關鍵詞: 農田高效節水灌溉工程; 建設與管理;

  1 、引言

  隨著信息劃時代的到來,農業技術也隨之進行了不同領域的改革創新,那么對于農田節水灌溉方面,也利用信息化工具創新出農田高效節水灌溉自動化技術,既降低了人力成本,又提高了灌溉效率。同時,灌溉用水問題也是需要困擾灌溉工程的重要因素,那么可以由政府引導開展水權水價改革,從而既提高當地農業生產的積極性,又解決灌溉用水問題。

  2、 我國農田高效節水灌溉存在的問題

  2.1、 農田高效節水灌溉設施并不完備

  雖然,目前政府正在號召全社會力量幫助農村地區提升機械化生產水平,但是由于我國農業生產土地面積分布廣泛,各地區技術和投入力量參差不齊。而且水資源相對分布不均,農業灌溉技術相對落后,農業基礎薄弱,農業用水灌溉浪費比較嚴重,從而制約我國國民經濟發展。為了補短板,保障國家糧食安全,從而提高農業生產效率,因此必要發展農田高效節水灌溉工程。那么,發展農田高效節水灌溉可能出現兩種情況。一是有些地區的農田中的水力灌溉設施還是之前政府統一出資幫助修建的,而經過長時間的使用早已出現生銹、堵塞、管道破裂等問題,但是因為這其中并沒有足夠專業維修養護人員進行維護更換,所以導致這些舊的農田節水灌溉設施已失去原本的應用價值。二是有些地區的農民使用集資自建的方式修建農田節水灌溉設施,雖然在一定程度上解決了農田灌溉問題,但是由于部分農民對先進的農田灌溉技術掌握的不準確,部分修建的農田水利設施是存在不合理性和技術缺陷的,所以在投入使用后農田灌溉利用系數并不高,大水漫灌現象嚴重,并且由于不能有效合理地控制水資源的用量,這種自建水利灌溉設施還會浪費大量的水資源。

  2.2、 農田高效節水灌溉管理存在松懈問題

  農田高效節水灌溉技術包括管灌、噴灌和滴管。我國因地制宜大力發展高效節水灌溉技術是必然趨勢,F在大部分地區都在發展農田管灌技術。首先,對于已經在農田水利灌溉方面就業的管理人員。在當前大多數的農田高效節水灌溉工程中,由于節水灌溉工程主要是用在農田地下埋藏管道完成,再加之每個地區的地形地質條件存在差異,這就使得有些管道埋藏的深度和位置較為隱蔽,所以當維修管理人員找尋時容易疏忽,尤其對于不熟悉該地區地形的新人,而這就使得有些管理員工會采用隨機檢查的工作方式,收集一些易修易見的管道維修數據就草草收工,這就為水利灌溉出現問題埋下隱患。其次,對于當地地區投入在水利灌溉管理方面的資金不夠。大多數地區的政府在響應中央加大農田節水灌溉基礎設施建設的要求后,都會在本地區的農村生產用地上加快建設灌溉設施,但是有些地區存在重建設、輕管理的問題,雖然已投入大量資金用于建設基礎設施,但是并沒有后續資金用于聘請相應的專業維修管理人員定期管理。并且,有些維修管理人員對于較大型的水利灌溉工程缺乏實踐經驗,尤其是剛剛畢業的大學生,所以很難在這些水利灌溉工程中完成全面檢查管理工作,從而使得對農田節水灌溉工程的管理程度較低。
 

我國農田高效節水灌溉問題與加強措施
 

  3、 農田高效節水灌溉工程建設與管理措施

  3.1、 利用水權水價改革倒逼機制

  從農村地區使用農田節水灌溉設施的居民來看,大多數居民主要關心水價問題,因為有些居民擁有的農田范圍較廣,所以相應地安裝的水利灌溉設施較多,那么用的灌溉水相較其他用戶就會成倍增長。而農村生活用水都是需要農民自費購買,尤其對于水資源較為缺乏的地區,實行灌溉用水購買制可以有效控制水資源用量。但是,由于有些農村土地用戶認為這種方式不合理,或者認為自己可以依靠自主取水的方式進行灌溉,所以不愿意自費購水,而這種現象既不利于當地經濟的發展,又使得當地農田節水灌溉效率地下。那么,當地政府可以在該農村地區推行水權水價倒逼機制,從而改善這種問題現狀。比如,甘肅武威涼州區政府就使用該種方法。首先,需要在農村地區改革農村用水的價格。從農村土地的適用類型上看,有些農戶實用溫室大棚種植,有些農戶還是使用傳統人工勞作的方式進行種植,而這兩種方式需要的灌溉用水量是存在差異的。那么,對于使用溫室大棚的農戶,當地政府可以在每畝合理的配水定額范圍內,將該農戶的地表水和地下水水費分別降低25%和50%,同時將水資源費進行免征。而對于依然使用傳統人力勞作方式種植的農戶,當地政府可以在每畝合理的配水定額范圍內,將地表水和地下水的水費分別提高25%和20%。同時,當地政府還配套使用超額用水累加收費制度。由此可見,通過這種水權水價倒逼機制,總體上是在引導當地農戶利用溫室大棚的農業生產技術種植,因為在溫室大棚內水資源的利用率要優于傳統種植,這就說明農田節水灌溉用水的流失率也低于傳統種植用地,從而提高農田節水效率。并且,溫室大棚一般采用噴灌和滴管技術,這些高效節水設施的農田節水灌溉工程還易于檢查管理,所以這種機制還可以提高農田節水灌溉工程的管理效率。

  圖1
圖1

  3.2 、利用農田高效節水灌溉自動化技術

  自動化農田高效節水灌溉技術的核心,在于使用現代化的信息智能控制系統,如首部控制器、田間控制器等設施。而這些設備具有無人化、高效管理、自主灌溉等優勢,這就可以避免當下常常因人為因素導致的缺乏管理問題,還有可以避免因人為因素導致的管理效率低下問題,從而可以提高農田節水灌溉工程的管理效率。那么,以下就從總體結構和主要控制設備構成兩個方面,詳細介紹農田節水灌溉自動化技術。

  圖2
圖2

  3.2.1、 自動化系統總體架構

  自動化灌溉系統總體構成由中央控制中心、首部控制層和田間控制層三個層級,見下圖3所示。該灌溉自動化控制系統的工作流程是田間墑情采集系統快速準確地采集田間信息傳輸到中央控制中心;中央控制中心的工作站對獲取信息進行管理和決策,編制灌溉計劃,然后將計劃指令傳遞給首部控制系統進行執行操作;并且,首部控制系統還可以將受到的計劃指令進行實時保存,這樣就可以使得隨時將已保存的指令,通過田間控制器閥門進行灌溉。

  圖3 節水灌溉自動化系統整體結構圖
圖3 節水灌溉自動化系統整體結構圖

  3.2.2 、控制系統主要設備構成

  其一,中央控制中心。顧名思義,中央控制中心就是管理田間整個灌溉區域的核心設施,既需要實時監控范圍內所有的灌溉工作狀況,又需要及時安排和儲存灌溉計劃數據。中央控制器由電源控制箱、主控計算機及外圍設備等組成,主控計算機上安裝農田自動化監控軟件,主要包括信息采集與處理、數據顯示、首部控制等模塊組成。并且,監控中心還可以利用GPRS覆蓋范圍廣泛的優勢,將監控范圍擴展到各個灌溉區域,同時通過將收集的監控信息數據傳輸給首部控制器及時保存,最后將保存的數據按照預定灌溉計劃進行實施。

  其二,首部控制器層。從組成部分上來看,首部控制器主要是由GPRS和中央控制器組成,以及ZigBee和田間控制器組成,同時還可以將若干傳感器與首部控制器相關聯,從而提高首部控制器的管控能力。而首部控制系統核心為灌溉單元控制器,其本身為智能站,其基本功能為存儲管理中心下發的灌溉計劃或者直接在本機編制灌溉計劃并自動執行。進入執行狀態后,在灌溉期間連續監測系統運行狀況,發現故障實時報警,并隨時接受灌溉計劃調整。

  其三,田間控制層。田間墑情采集系統是田間工作層的核心設備,主要依靠傳感設備收集田間周邊的環境信息,如農作物、氣候溫度、排水系統運行情況等數據,然后將采集的數據通過CAN有線或Zigbee無線通訊等方式上報及存儲。而灌溉自動控制系統作為田間控制層的關鍵設備,就必須具備較為全面的測量儀器,如壓力傳感器、電磁流量計、生長精密傳感器等設施,如下圖4。并且,與灌溉自動控制系統想配套的還有電磁閥,該設備主要是利用電纜將其與其他田間控制器進行連接,這樣就形成了一張全面的電磁控制網絡,那么當灌溉施肥程序自動啟動時,就會帶動灌溉閥門相應地發生開啟或關閉操作。

  圖4 Zigbee系統整體結構圖
圖4 Zigbee系統整體結構圖

  其四,通信網絡。在無線網絡通訊技術出現之后,這就為田間控制系統提供更為高效的數據傳輸基礎。而ZigBee在田間控制網絡系統中具有顯明的應用優勢,一方面其自帶的網絡協議的應用范圍較為廣泛,另一方面其所消耗的電能較少,同時還可以實現對農田大規模分布式傳感器數據的收集;另外,GPRS技術也具有覆蓋范圍廣、數據傳輸速度快、通信質量高、永遠在線和按流量計費等優。那么,將分布式ZigBee和GPRS無線通信技術應用于自動化節水灌溉系統,采集的數據進行遠程傳輸具有良好的實時性和可靠性,可以實現節水灌溉裝置的遠程監控和自動化調節,達到定時定量和精確化灌溉的目的。無線網絡技術應用于自動化農業領域具有非常大的發展潛力。

  4、 結束語

  綜上所述,農田高效節水灌溉工程是與多方面因素相關聯的,并且基于推進我國農業機械化水準的基礎上,農田高效節水灌溉工程還需要積極與信息化工具相聯系。那么,一方面通過利用水權水價改革倒逼機制,可以從水利灌溉工程的用戶主體上解決購水供水問題,同時可以提高溫室大棚農業種植的普及程度。另一方面,通過利用農田節水灌溉自動化技術,可以將傳統農田節水灌溉工程的方向轉向高效智能化和信息化水利灌溉方向,這既滿足國家提倡農業機械化的要求,也可以提高農田高效節水灌溉工程的使用效率和管理效率,從而促進農田高效節水灌溉工程的持續健康發展,為我國農業發展打下堅實基礎,保證國家糧食安全。

  參考文獻

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  [2] 曹雪梅.淺析高效節水灌溉工程的建設管理[J].農業科技與信息,2019(4):96~97+99.
  [3] 馬秀云,萬兆芳.農田水利工程高效節水灌溉發展思路[J].農業與技術,2019(10):58~59.

    彭鵬.農田高效節水灌溉工程建設與管理思考[J].綠色環保建材,2020(04):230-231.
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