農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：農(nóng)田水利工程是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中重要的組成部分，隨著國家日益重視“三農(nóng)”問題，農(nóng)田水利工程的重要性也在不斷凸顯。從當(dāng)前社會的發(fā)展趨勢來看，節(jié)能技術(shù)在農(nóng)田水利工程設(shè)計中的應(yīng)用十分關(guān)鍵，一方面能夠有效降低農(nóng)田水利工程的能源成本，提升農(nóng)田水利工程的經(jīng)濟效益；另一方面通過使用節(jié)能變頻調(diào)速水泵保證灌溉的效果，保證農(nóng)田水利工程功能性的正常發(fā)揮。這對提升我國農(nóng)田水利工程的建設(shè)水平，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義?；诖?，本文對節(jié)能技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計中的應(yīng)用進行分析，希望提升節(jié)能技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：節(jié)能技術(shù)；農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計；應(yīng)用

隨著我國加大農(nóng)業(yè)農(nóng)村的建設(shè)，農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)成為基礎(chǔ)設(shè)施中的重點。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特殊性，決定了對氣候水源有著比較高要求，而農(nóng)業(yè)水利工程是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要保障。當(dāng)前，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)成為社會經(jīng)濟發(fā)展的重要指導(dǎo)思想，對于農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計來說，需要在設(shè)計方案中將節(jié)能技術(shù)進行有效的應(yīng)用，以保證農(nóng)業(yè)水利工程能夠在較低的能源消耗水平下，正常發(fā)揮其功能，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的能源消耗以及其他資源消耗，提升農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)的經(jīng)濟效率，促進我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，同時提升農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展能力以及發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1農(nóng)業(yè)水利工程灌溉水泵設(shè)計中節(jié)能變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

1.1灌溉水泵節(jié)能變頻調(diào)速設(shè)計原理

在農(nóng)業(yè)水利工程工程設(shè)計中，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低水利灌溉的能源消耗以及水資源消耗。因此在農(nóng)業(yè)水利工程的節(jié)能設(shè)計中需要將節(jié)能變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用重視起來，在設(shè)計的過程中需要充分考慮到變頻調(diào)速技術(shù)本身的特性以及農(nóng)業(yè)水利工程灌溉的需求，來提升工程整體的節(jié)能水平。而想要保證技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性以及有效性，就需要對變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理有著清晰的認(rèn)識。灌溉系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵在于，能夠根據(jù)實際的情況對水流量進行精確的控制，通過控制水泵的轉(zhuǎn)速以及閥門的開合來實現(xiàn)這一目的。在變頻調(diào)速技術(shù)的支持下，當(dāng)檢測到實際的壓力要低于標(biāo)準(zhǔn)壓力，變頻器就會提升水泵的輸出功率，此時，水泵的轉(zhuǎn)速會加快，從而提升灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)的水壓，保證灌溉的效果；當(dāng)檢測到實際的壓力大于標(biāo)準(zhǔn)壓力，變頻器則會降低水泵輸出功率，此時水泵的轉(zhuǎn)速降低，水利管網(wǎng)的整體壓力也會下降，從而保證管網(wǎng)系統(tǒng)處于正常的壓力下，通過變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，一方面可以保證水利輸出的穩(wěn)定性，另一方面能夠降低水利灌溉的能源消耗[1]。

1.2結(jié)合管道壓力監(jiān)測技術(shù)的輔助變頻器的應(yīng)用

在節(jié)能灌溉系統(tǒng)中，需要對灌溉的流量進行實時的監(jiān)控，才能保證灌溉調(diào)控策略的科學(xué)性、合理性。想要實現(xiàn)這一點需要對水利管道的壓力進行實時監(jiān)測，并利用相關(guān)的技術(shù)將管道的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，將相關(guān)的壓力信息傳輸?shù)娇刂破髦校冾l器能夠根據(jù)相關(guān)的電模擬量，對主回路中的交流電頻率進行控制。保證水泵的功率始終處于合理的區(qū)間內(nèi)，降低灌溉的能源消耗。

1.3農(nóng)業(yè)水利工程灌溉水泵自動控制技術(shù)的設(shè)計

現(xiàn)代化的農(nóng)田水利灌溉系統(tǒng)，需要具有一定的自動控制功能，以實現(xiàn)對灌溉策略的及時調(diào)整。因此在設(shè)計的過程中，需要充分發(fā)揮變頻器的PID調(diào)節(jié)功能，保證能夠在變頻器系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定的運行PID運算，提升系統(tǒng)的自動控制水平。節(jié)能灌溉系統(tǒng)的關(guān)鍵在于水泵的轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)流量以及壓力情況進行靈活的調(diào)整，從而實現(xiàn)對灌溉系統(tǒng)的精確控制。在設(shè)計的過程中需要對變頻的參數(shù)進行合理的設(shè)定，保證系統(tǒng)調(diào)控策略的科學(xué)性合理性。同時，在設(shè)計的過程中還需要充分的考慮到電機的震蕩問題，解決這一問題需要對變頻器PID進行合理手段設(shè)定，從而保證電機運行的穩(wěn)定性，同時也延長系統(tǒng)的使用壽命[2]。

1.4變頻器設(shè)計的要點

在節(jié)能灌溉系統(tǒng)中，變頻器的應(yīng)用是關(guān)鍵，變頻器起到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速作用，能夠根據(jù)不同壓力以及流量需求對功率進行合理的控制。能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的恒壓變速。在設(shè)計的過程中需要對變頻器的頻率上升曲線進行合理的控制，系統(tǒng)啟動時，電動機的頻率為零，然后再逐步平穩(wěn)的上升到標(biāo)準(zhǔn)頻率，通過這樣的設(shè)計能夠有效的降低對電網(wǎng)的沖擊，同時對電動機起到保護的作用，加上變頻器能達到恒壓供水，結(jié)合水泵壓力變化情況，對系統(tǒng)的流速和流量進行及時的調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)運行變得更加自動化，有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人力成本。

2農(nóng)業(yè)水利工程高效節(jié)水灌溉系統(tǒng)的節(jié)能配套措施

在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用需要具有整體性，設(shè)計的過程中僅僅應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，無法充分發(fā)揮系統(tǒng)的節(jié)能潛力，還需要對配套設(shè)施的節(jié)能設(shè)計進行完善，尤其是要加強對田間排灌系統(tǒng)的設(shè)計，保證田間管網(wǎng)布置的合理性，同時對泵房設(shè)計進行優(yōu)化，加強滴灌技術(shù)的應(yīng)用，保證工程整體具有較強的節(jié)能性能。

2.1田間系統(tǒng)設(shè)計要點

在進行田間管網(wǎng)布置設(shè)計的過程中，需要充分的考慮到，農(nóng)田、農(nóng)林以及道路的分布，根據(jù)具體的環(huán)境條件來進行管網(wǎng)的布置。一般來說，梳狀單向布置為常見的布置形式，該布置形式主要是以地勢為依據(jù)，輸水干管、輸水支管和毛管從高到低依次排布，能夠有效保證灌溉的效果。在泵房設(shè)計中，需要以水泵為核心進行設(shè)計，泵房一般采取彩鋼板房的形式，成本較低，且易于搭建。在泵房設(shè)計中需要重點關(guān)注閥門和管道以及過濾器和施肥箱等設(shè)施的設(shè)計。在設(shè)計的過程中需要突出實用性，避免過于復(fù)雜的設(shè)計。在設(shè)計時需要充分考慮到日后對水泵的維修保養(yǎng)，要易于拆裝。在管網(wǎng)布設(shè)中，首先需要對管網(wǎng)進行選材，一般采用UPVC材質(zhì)的管道，這種管道強度較高，且耐腐蝕，有較長的使用壽命。管道需進行地下埋設(shè)，埋設(shè)的深度需控制在80cm左右，配置好三通，保證供水的穩(wěn)定性。同時還需要保證與泵房以及過濾器之間連接的穩(wěn)定性[2]。

2.2滴灌系統(tǒng)設(shè)計要點

滴灌系統(tǒng)是一種較為先進的灌溉系統(tǒng)，在降低水資源以及能源消耗的同時，還能提升灌溉效果。因此在農(nóng)業(yè)水利工程的設(shè)計中滴灌技術(shù)的應(yīng)用也是重點。在設(shè)計中首先需要根據(jù)灌溉需求來進行滴灌水頭以及滴頭的選擇，做好對標(biāo)準(zhǔn)差的控制。同時還需要對干管支管的水利參數(shù)進行準(zhǔn)確計算。從實際的應(yīng)用上來看，管上有壓的補償式滴頭具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢，該滴頭不僅能夠?qū)喔鹊膲毫M行有效的調(diào)整，同時還具有水流量補償?shù)墓δ?。在滴灌系統(tǒng)中，支管以及毛管的設(shè)計也會對滴灌的效果產(chǎn)生很大的影響，可以把壓力補償式的滴頭和水頭偏差向毛管部分分配，且毛管的水頭偏差為10cm。此外，還需要對支管以及干管的水力進行計算，為了保證計算的準(zhǔn)確性，二者需要分開來計算，以滴灌水頭損失公式來計算干管的水力。而支管的水力計算則相對復(fù)雜，由于支管是干管延伸出的管路，因此需要根據(jù)干管的設(shè)計流量確定支管的滴灌運行方案，并結(jié)合經(jīng)濟流速制作管徑并對支管管段壓力進行校核[3]。

3農(nóng)業(yè)水利工程節(jié)能設(shè)計的注意事項

3.1注重泵型選擇

在進行水泵選擇時，需要考慮到多方面的因素。不僅需要考慮到水泵的綜合性能以及經(jīng)濟性，同時還需要考慮到實際的灌溉需求，因此在進行水泵的選擇時，需要農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計需求進行細(xì)致的分析，綜合考慮實際的應(yīng)用場景，加深對不同型號水泵的了解，從而科學(xué)合理選擇水泵的型號，實現(xiàn)對能源消耗的有效控制，在保證灌溉效果的同時，延長水泵的使用壽命。另外在水泵選擇時，還需要考慮到泵站的設(shè)計，根據(jù)設(shè)計工況進行選型，保證安裝的質(zhì)量，并根據(jù)實際的使用情況來對水泵的參數(shù)進行優(yōu)化[4]。

3.2合理劃分灌區(qū)

在農(nóng)業(yè)水利工程設(shè)計中，對灌區(qū)的劃分也會影響到能源的消耗以及水資源的消耗，因此需要對灌區(qū)進行合理的劃分，并對管路的布設(shè)進行優(yōu)化。在對泵站進行選址時，需要考慮到灌區(qū)的特點。規(guī)模和功能以及特點與運用要求等，結(jié)合灌區(qū)整體規(guī)劃與水系規(guī)劃，綜合考慮多方面因素來布置。在對管網(wǎng)進行布設(shè)時，需要對管網(wǎng)整體長度進行有效地控制，盡量減少管道的長度，在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的同時，降低灌溉系統(tǒng)的整體能源消耗，并結(jié)合滴灌模式，降低對水資源的消耗[5]。

4總結(jié)

在當(dāng)前的發(fā)展階段下，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域正在經(jīng)歷快速的發(fā)展，在這個過程中，農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)十分關(guān)鍵，能夠為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要的保障。目前來看，國家為了促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村的發(fā)展，正在加快農(nóng)業(yè)水利工程的建設(shè)。從現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度上來看，農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)不僅需要考慮到對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，同時還需要考慮到環(huán)境效益以及經(jīng)濟效益，這就需要農(nóng)業(yè)水利工程在設(shè)計的過程中，注重節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，通過節(jié)能技術(shù)的大量應(yīng)用能夠有效的降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的能源消耗以及水資源消耗，在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要保障的同時，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本。這對促進我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展能力以及潛力具有重要的意義，因此在農(nóng)業(yè)水利工程的設(shè)計中需要將節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用重視起來，并在實踐中不斷提升節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用水平。

參考文獻：

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[5]游磊.水利工程節(jié)水灌溉規(guī)劃與設(shè)計中的問題及相應(yīng)解決措施[J].南方農(nóng)機，2019，50(23)：275.

作者：許敏 單位：太原學(xué)院建筑工程系