山坡地自动化滴灌系统水肥一体化建设探讨——以台山苗场自动化滴

中国园艺文摘２０１５年第２期　山坡地自动化滴灌系统水肥一体化建设探讨　

以台山苗场自动化滴灌系统建设为例　董运常，罗伟聪　（广州华苑园艺有限公司．广东广州５１　０６００）　

摘要：园林苗场对滴灌系统的要求与一般种植果树、菜园等大大不同。文章以台山苗场自动化滴灌系统建设为　例，探讨现今园林行业山坡地自动化滴灌系统水肥一体化建设。　关键词：山坡地；自动化；滴灌系统；水肥一体化　

滴灌技术是将有压水通过滴水器，以水滴状态灌溉作　物的技术。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉　方式，水的利用率可达９５％，具有高效的节水、节肥、省　工等特点。随着现今园林行业的不断发展，园林公司的规　模不断扩大，很多大型的园林公司都拥有自己的苗场，且　苗场的规模越来越大，水肥管理成为苗场能否很好经营的　最重要因素之一，此时自动化滴灌技术的引入，对苗场经　营起到很大作用。　ｌ现代滴灌技术概况　１．１基本概况　滴灌系统是指根据作物生长情况和地理条件设计总需　水量，将总水量经过多级输水管和滴灌带均匀分配到田间。　为确保滴水器能稳定恒压定量地把水和肥料输送到植物根　系，滴灌系统需采用变频设备，使管道水体保持低压、缓　慢、均匀和定量的状态供水，使植物主要根系区域土壤始　终保持最优含水状态。现代滴灌系统不同于传统的灌溉手　段，现代滴灌系统具有节水、高效、稳定等优点，是一种　很有发展前景的滴灌技术。　１．２滴灌系统主要设备　现代滴灌系统主要包括两部分，分别是泵房部分和田　间部分，泵房部分由水源工程和首部枢纽组成，田间部分　由各级输配水管道、满头、自动化设备等组成。　（１）动力及加压设备：主要包括水泵、电动机或柴油机　及其他动力机械，除自压系统外，这些设备是滴灌系统的　动力和流量源。（２）水质净化设备或设施：有过滤池、初级　拦污栅、叠片过滤器、筛网过滤器和砂石过滤器等。可根　据水源水质条件，选用１种组合。（３）滴水器：水由毛管流　进滴水器，滴水器将灌溉水流在一定的工作压力下注入土　壤，它是滴灌系统的核心，现今用得比较多的是压力补偿　滴头。（４）化肥及农药注入装置和容器：包括压差式施肥器、　文丘里注入器、隔膜式或活塞式注入泵，化肥或农药溶液　储存罐等。（５）控制、量测设备：包括水表和压力表，各种　手动、机械操作或电动操作的闸阀，如水力自动控制阀、　第一作者简介：董运常（１９７４一），男，高级工程师：从事园林设　计、施工、管理工作。　流量调节器等。（６）安全保护设备：如减压阀、进排气阀、　逆止阀、排水阀等。　２　国内外滴灌技术的发展及应用　

２．１　国内滴灌技术发展及应用　中国自古以来都是采用传统的农业灌溉，到近代农　业灌溉得以改进，但仍然相对落后，这期间耕地面积从　１　６００万ｈｍ　增加到４　８００万ｈｍ　，传统的灌溉模式已经　远远满足不了耕地的需要。　近几年，由于水资源的短缺和滴灌技术落后及推广之　后，发展新的灌溉面积的速度极其缓慢。２０００年，灌溉面　积已增加到５　０００万ｈｍ　，但９８％的耕地仍沿用大水漫灌，　仅２％的耕地使用先进的灌溉方法。滴灌技术之后的推广　以及大水量进行灌溉导致１９９８年２６％的土地遭受涝灾或　旱灾，部分土地作物减产达３０％，６７０万ｈｍ　的土地遭受　不同程度的盐害，并且水的利用系数非常低。鉴于这种情　况，中国对现有的耕地面积节水６０％是完全可能的，这样　每年就可节水１４４亿ｍ　。　１９９３年，为解决中国水资源及其应用问题，中国政府　发布２１世纪的工作计划，其中引进节水方法被列为ｌ０个　优先考虑的问题之一，为农户在节水方面投资提供了良好　的机遇。　２．２国外滴灌技术发展及应用　２．２．１　美国　美国农业灌溉的节水技术主要是针对输水、　灌水、田间３个环节，地面灌溉特别强调通过提高田间渗　入均匀度，实现节水，同时做到输水管道化。地面灌水系　统在美国农业灌溉中占主导地位，６０％以上的农业灌溉采　用这种灌水系统，其方法主要有沟灌、畦灌。其田间大部　分都是采用管道输水，水通过管道直送沟、畦，因此，输　水过程的水损失相当少。田间通过激光平整、脉冲灌水、　尾水回收利用等技术，灌水均匀度很高，水流均匀入渗，　从而达到提高灌水效率的作用。　２．２．２　以色列　以色列在发展灌溉农业过程中非常重视国　家ｇｉ水工程的建造，１９５３年开始修建巨大的北水南调工程，　１　９６４年竣工投入运行。输水工程骨干管道将北部水一直输　送到南部干旱沙漠地区，使全国耕地面积增加７７８％，有效　灌溉面积增加７３３％以上。以色列主要采用滴灌和喷灌系统，　都采用高度智能化的操作，每个系统都装有电子传感器和　

－２０９－　ＣＨＩＮＥＳＥ　ＨＯＲＴＩＣＵＬ－ＴＵＲＥ　ＡＢＳＴＲＡＣＴＳ　测定水、肥需求的计算机，操作者在办公室内遥控，且施　肥和灌溉可同时进行。目前，以色列全国２５万ｈｍ２的灌　

溉面积已全部实现喷灌、滴灌化。　２．２．３澳大利亚澳大利亚土地资源丰富，严重缺乏水资　源，灌溉主要靠河水和水库。因此，在农业节水灌溉技术　方面，澳大利亚提出首先要改进地面灌溉技术，提高用水　效率，如渠道管道化，精确平地、土壤水分含量自动测定　等。大力推行节能省水的滴灌和微喷技术，且规定所有　新建果园必须采用滴灌灌溉方式，喷灌向节能、能压方　向发展。　３台山苗场自动化滴灌系统设计与施工　３．１场地概况及分析　场地位于台山市台城三合镇，一期面积大约５２．６７　ｈｍ　，　以不规则山坡地为主，高差最大处约有１　８　ｍ，最长距离南　北约１．５　ｋｍ，场地已开辟有山路并形成梯田状，且在场地　内有大约１．４６７　ｈ　水面，位于场地中部西侧，为滴灌系　统提供了源源不断的水源。土壤以沙壤土为主，场地内种　植绿化苗木，种植间距约３　ｍｘ　３　ｍ。　由于场地面积大、人力成本上升，人工淋水的误差等　原因，全自动滴灌水肥一体化系统最适合该场地，因此，　需要设计一套全自动滴灌水肥一体化系统，通过合理的设　计，把水资源和肥料资源稳定、均匀地输送到各植物体。　３．２　自动化滴灌系统的设计和施工　由于场地较大，为节省人力成本和提高水肥利用效率，　采用一种全自动化滴灌水肥一体化系统，具体方案为以场　地中部西侧的水塘为水源，在水源附近设置泵房，整个场　地分为两个片区，两片区面积大约均等，分别由两套水泵　动力系统供水，两条主管分别从泵房引出，到达山顶主路　时ｌ条主管接往北片区，另外１条主管接往南片区。两大　片区分别分割成若干面积约０．６７　ｈｍ　的灌溉单元，采用　每４个灌溉单元组合成１个灌溉组合的轮灌方式的滴灌系　统。自动化部分主要通过雨量感应器、解码器控制器、解　码器、电磁阀等多种自动化设施构成，并接入施肥器和肥　料桶实现全自动水肥一体化。　（１）泵房部分：主要设备有水泵、各种阀门、过滤器、　肥料桶、比例施肥器、雨量感应器、解码器控制器、变频　柜、电箱等，连接方式如封三彩图１所示。　该系统（见封三彩图２、３）主要通过雨量感觉器和解　码器控制器设定的开关时间来控制水泵和田间电磁阀的运　作，通过解码器控制器的设定，实现对水泵和电磁阀的自　动开关。工作原理大概如下：当非雨天时，解码器控制器　到预定开启时间，即开启电箱，然后水泵启动，通过水泵　的运转，水通过过滤池、水泵、逆止阀、过滤器、管网系　统流入田间部分，同时，解码器控制器通过电线发信号至　田间解码器，当雨天时，雨量感应器把停止工作的信号发　至解码器控制器，解码器控制器收到信号后将停止启动系　统，实现自动化控制。　（２）田间部分：主要设备包括：各种ＰＶＣ管道、ＰＥ管、　滴水器、电磁阀、解码器、各种阀门、电线等。泵房里的　－２１０一　解码器控制器通过电线连接解码器和电磁阀，从而实现自　动化控制，当解码器控制器到预定设置时间，就会通过电　线发送信号到解码器上，通过解码器打开电磁阀，水通过　各种管道流出滴水器，从而起到自动化控制的效果（见封　三彩图４）。　当田间解码器收到解码器控制器的开启信号时，随机　打开电磁阀（见封三彩图５、６），从而水流会通过电磁阀、　各种管道，从滴水器滴出流向土壤，实现整个全自动滴灌　水肥一体化的运作。　３．３　自动化滴灌系统的维护　（１）做好防雷保护。由于该场地属于雷区，为保障滴灌　系统顺利运作，在泵房周边设置一套防雷系统，通过防雷　系统的保护，各设备才能有顺利运行的保证。　（２）提高系统维护和运行管理水平。整个系统安装结束　后，必须首先进行整体冲洗试压，冲洗前先分区域打开各　级管路的阀门，根据供水量的大小，先冲洗过滤器，观察　排水口的水质，达到清洁后，再冲洗给水管道和毛管，以　避免泥土、沙砾和钻孔造成的塑料粉末进入管道，然后再　安装滴水器。冲洗结束后，缓缓关闭排水阀，使主管内水　压上升至设计值，整个系统进入全面工作状态，检查各级　配件连接处及管道末端是否漏水，滴头出水量均匀程度是　否满足设计要求，出现问题及时纠正，待系统运转正常，　同时回填各级沟槽。系统运行过程中，定时检查水表过流　是否均匀，如发生大的变化，可通过过滤器前后压力表的　压力差判断是否为过滤器堵塞，假如过滤器堵塞，应及时　关闭控制阀，清洗过滤器，发现滴头堵塞时，及时进行清　洗或更换。滴灌系统收藏保管时，将所有的管线捆扎起来，　并做好掩盖工作，避免太阳直射老化、杂物进入或鼠虫嗜　咬破坏等问题。　４总结分析　

经过对该项目的设计、施工、维护等建设环节，总结　出以下几点经验。　４．１　提高自动化系统的预警作用　由于一般采用自动化滴灌系统的场地面积都比较大，　为节省人力成本的目标，不可能利用大量的人力经常排查，　而现今的预警系统选择不多，而且费用较为昂贵，对使用　者的要求和施工的要求都比较高，因此，建立一套灵活简　易的滴灌预警系统是非常有必要的。　４．２提高设计和施工水平．合理规划施工　设计前应对场地内的地形、水源、坡地、土质等资料　熟悉了解，设计时根据了解的资料设计，保证系统有足够　的水源条件和动力系统，各灌水区域合理得当，各级管道　纵坡适宜，并能保证滴头出水量均达到设计目标。施工过　程中，按照设计要求开挖主管槽，并对管材、管件、密封　圈等重新做一次外观检查，有破损、ＩＺｌ径不正、管壁薄厚　不均、管端老化等现象的管道不得采用，打孔时采用专用　打孔器钻孔定位，确保每个孔位高低位置在一条直线上，　另外毛管安装前，提前在洁净的场地量好使用长度，分孔　绑扎，专人保管，避免进入场地随地乱放，泥沙和其他杂