《科技创新与品牌》杂志社创新成果

节水灌溉为中国农业发展带来新生机

  禹治水,居外十三年,三次过家门而不入。为治水,禹公而忘私、不怕困难,勇于探索,为造福社会而坚持不懈!——题记

 

节水“龙头”应运而生
  水是万物之源,如果没有水,万物将不复存在。水以多种形式存在于地球,地下水的积蓄形式最便于人们长期利用,它的总量多达1.5亿立方公里,几乎占地球总水量的十分之一。虽然地球的70%都是水,但水源的不断消失和枯竭已成为人类面临的难题。1986 年拉丁美洲巴拉那河上著名的赛特凯达斯大瀑布的消亡,给人类敲响了保护水源和节约用水的警钟。
  从人们日常生活到商业和农业的发展,无处不需要对水资源的开采和利用,缺水已成为全球自石油危机之后的第二危机,节约用水、保护水资源早已成为世界各国研究和开发的项目。以色列2/3土地是沙漠,是严重缺水的国家。但是,以色列自建国以后,积极普及节水灌溉技术,不断提高灌溉水的利用效率,水肥利用率高达90%,而产量增收最高达50%,在水资源极其贫乏下创造了举世闻名的“农业奇迹”。
  中国与以色列一样,也是一个水资源贫乏、严重缺水的国家。人均淡水用量仅为世界人均水平的1/4、在世界排名上位于110位。目前,我国农业灌溉水来源主要是江河湖泊、雨雪积水和地下积蓄水,而地下水在农业灌溉利用中占很大比重。很长时间以来,我国由于灌溉技术的落后,农业灌溉有效利用率仅为40%,远远落后国际水平。发展节水灌溉,提高灌溉水利用效率,已成为当前我国农业发展面临的最重要的问题之一。
  大禹节水集团股份有限公司创建于1999年,致力于发展中国农业节水灌溉技术,仅用十年的时间在创业板首发上市,成为中国节水灌溉设备研发制造、材料供应和工程施工的龙头企业,在国际上也具有相当规模和行业影响力。3月31日,记者在第五届中国(北京)国际灌溉技术展览会上,采访了大禹集团天津市大禹节水灌溉技术研究院的院长战国隆。

 

QQ截图20170602124049.jpg

2100m3/h离心-网式过滤器

 

创新不止 多项科技成果落地
  中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员刘文科表示,我国节水形势逐年严峻,农业节水问题更为突出。"十三五"以来,倡导农业节水、推广农业高效节水灌溉成为农田水利建设的重中之重。发展节水灌溉是建设节水型社会和缓解水资源矛盾、提高农业综合生产能力的关键举措。2017中央一号文件也指出,农业节水灌溉将是今年的方向性、战略性大事。
  战国隆表示,大禹节水集团自成立之初,就以大禹治水精神做节水灌溉事业。公司成立时,国内节水灌溉技术和产品几乎是一片空白,公司的产品和技术基本依靠从以色列等在此领域领先的国家进口。但大禹集团并没有把引进作为公司发展的常态,而是积极投入节水灌溉技术的各项研究中,全面开展了自动化施肥灌溉系统、太阳能提水系统、全自动叠片过滤器、滴灌管(带)及管件等产品的研究。十多年的时间,大禹集团不畏艰难困苦,刻苦研究,先后取得“内镶贴片地埋式灌水器”等40多项科技成果和自主知识产权专利技术,其中包括省级科技成果5个和铜祛根地下滴灌技术等国家重点新产品3个。
  地下滴灌是在滴灌技术日益完善的基础上发展而成的一种新型高效节水灌溉技术。目前,世界范围内地下滴灌技术水平与其它灌溉技术相比,尚处于初级阶段,总体上呈现出应用超前于研究的局面。大禹集团在国家863 项目带动下,通过多年持续不断地深入实践和研究,立项实施了铜祛根抗负压堵塞紊流压力补偿地下灌水器试验研究项目。集成创新,集中攻克了根系入侵、负压吸泥、灌水不均匀、自适应能力差等关键技术难题,在铜祛根剂研制、灌水器抗堵塞性能提高、压力补偿紊流流道结构优化改进、提高地下滴灌系统整体稳定性和滴水均匀度发展方面取得了突破性的进展,最终研制成功铜祛根防负压抗堵塞紊流压力补偿地下灌水器技术产品,使地下滴灌系统及产品运行效能得到了大幅度的提高。
  “铜祛根地下滴灌技术产品与应用”项目,解决了目前地埋滴灌存在根系入侵和负压吸泥的国际性难题,填补了国内此项技术的空白。经相关权威机构检测: 该产品额定工作压力400kPa,额定流量1.2 L/h,铺设距离最长可达1000米,适应最大落差45米,流量均匀性偏差≤3.00%,流态指数为≤0.011,使用寿命10~15年。经实验验证,该技术(产品)可广泛应用在荒漠戈壁、山区丘陵、高原坡地、坑洼浅地等干旱缺水和落差起伏地域,以及饲草林果、园艺花卉、环境治理、防风治沙等工程领域,兼具防根系入侵、防负压吸泥、自动启闭、自动过滤、自动清洗、自动调节等抗堵塞性能,灌水器自洁净率达到95%以上,堵塞率≤0.45%,自适应能力较强,运营维护成本低;同比国际领先技术(产品),流态指数下降0.02,灌水均匀度提高10%,最长布设距离提高400米,综合抗堵塞性能高20%,流量均匀性提高0.5%以上,灌水器自洁净率提高15%以上,综合抗堵塞性能提高20%以上,技术(产品)各项标准均优于或超过以色列、美国、澳大利亚等国家技术(产品)标准。农作物平均增产5~10%,省肥20~30%。这项技术的推广和应用使高效农业节水辐射了我国大部分地区,扭转并解决干旱缺水影响农业发展的被动局面,确保农业高效持续稳定发展,实现了节水50%以上,增收增效30%以上。
  大禹集团另外两项国家重点新产品是压力补偿式滴头及滴灌管技术和内镶贴片式地下滴灌灌水器专利技术。压力补偿式滴头及滴灌管技术被列入国家重点新产品推广计划项目、国家农业成果转化资金项目、国家高技术产业化西部专项项目,被广泛应用于西北地区的农业灌溉。经实践,能使农作物增产
20%~100%,节水50%~80%,省肥20%,综合经济效益增加40%以上;内镶贴片式地下滴灌灌水器专利技术是与中国农业大学、中国水利水电科学院、中国农业科学院农田灌溉研究所产学研联合攻关,研制开发成功了水动活塞叠片式自洁净过滤装置、多功能地下滴灌铺设机具等新产品。大禹集团的科研技术和产品在农业灌溉上的成功应用,取得了良好的经济效益、生态效益和社会效益,先后荣获中国科技成果自主创新优秀奖和国家科技进步二等奖等各级荣誉近百项。

 

滴灌带田间铺设.jpg

滴灌带田间铺设

 

大系统高效节水 造福中国农业
  在3月31日的智能灌溉技术交流峰会上,战国隆围绕“大系统高效节水灌溉技术的应用”作了专题报告,详尽介绍了大系统高效节水灌溉技术概念和大系统高效节水灌溉技术在云南省元谋县元谋大型灌区丙间片11.4万亩高效节水灌溉项目、甘肃省酒泉市马营河灌区、酒泉市肃州区洪临灌区项目中的应用情况,总结出大系统高效节水灌溉技术具有集中分布、投资效益高、能耗低、寿命长、便于管理、维护和提升改造等诸多优点,建议在农业重大高效节水灌溉示范项目中予以优先应用。
  大系统高效节水灌溉技术是利用大流量首部(沉淀调节、过滤施肥及自动化控制)技术,结合管道输水技术和田间高效节水灌溉技术进行灌区建设的综合技术。西方发达国家对大系统灌溉技术的研究和应用起步较早,重视程度较高。据有关数据统计,目前美国已有超过一半的大型灌区实现了管道化输水,大大提高了输水效率。以色列的农业灌溉基本全部实现管道化,按照作物的需水要求适时、适量灌溉,发展了世界瞩目的高效农业。日本新建灌溉渠系的一半以上都实现了管道化,可以集中监测调控,负责闸门、提水装置的启闭,调节水泵在灌区输配水。可见管道取代渠道灌溉已成为农业灌溉的必然趋势,我国正在极力推广发展大系统高效节水灌溉技术。
  大禹集团实施的元谋县大型灌区项目涉及元谋县城周边老城乡、元马镇、黄瓜园镇及平田乡四个乡镇,项目设计灌溉面积11.4万亩。主要种植作物为蔬菜及经济林果,按“高水高用、低水低用”的用水原则,枯水期以水位较高的麻柳水库供水为主,水源供水高程1284m;汛期以丙间水库供水为主,水源供水高程1228m。
  项目工程采取在32个分干管首部分别安装过滤系统,在田间各单元安装小的施肥设备,通过采用大流量设计大幅提高水肥的利用效率;利用水库作为调节,在下游地区新建3座8~10万m3沉沙调蓄池和一座廊道沉淀池及2000~2500m3/h组合过滤器4座;主管道采用DN630球墨铸铁管,干支管及田间管网采用直径315~200PVC管,田间采用滴灌等高效灌溉方式,在出地口安装计量设备,已实施面积5.2万亩。采用大型首部沉淀池,减少了多处打井及电力投资,便于进行集中管理,节省了滴灌运行费用,降低了能耗。
  大系统高效节水灌溉在元谋县大型灌区项目的应用,形成了农田水利工程建设管理的创新机制,有效推动了项目区节水灌溉的发展。
  为了加快节水灌溉技术在中国农业中的推广和应用,大禹集团有计划、有步骤、以梯次推进的方式在全国先后成立了18家公司,并在杭州、天津、兰州、酒泉、西南、北京先后成立研究院及分院,专门从事水利工程项目的规划、勘测和设计,以促进大禹集团产学研一体的发展,不断钻研,不断创新,推动中国农业走向美好的明天。