基于节水控制理念的一种农田灌溉装置设计.pdf
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1、http:/2023年9月 第14卷 第17期基于节水控制理念的一种农田灌溉装置设计师向军临洮县洮河灌区服务中心,甘肃临洮730500摘要:喷灌是目前我国农业生产中应用较为普遍的灌溉方式,其水资源利用率与传统灌溉方式相比有一定提升,但喷灌过程中部分灌溉装置易受外界风力的影响而发生侧翻使喷灌中断,导致灌溉效果不佳。为解决这些问题,设计了一种基于节水控制的农田灌溉装置,该装置主要由导流管、滑环、紧固螺栓、连接座等组成,具有省水、省肥和省工的优点,可以保证装置工作时的稳定性及喷灌的连续性,可提升农田灌溉效率,进而促进农业现代化发展。关键词:节水灌溉;农田水利;装置设计中图分类号:S274.2文献标志
2、码:A文章编号:1674-7909-(2023)17-147-30引言农业是国民经济发展的基石,但由于我国水资源分布极不均匀,近年来水资源短缺的问题越发明显,因而不利于农业经济的快速发展1。科技创新是实现农业现代化的根本动力。在现有农业生产体系下,采用先进的农业生产技术解决传统农田灌溉中存在的过量蒸发、渗漏等水资源浪费问题,是提高水资源利用率、实现农业灌溉水资源优化配置的重要途径之一。因此,在农业生产中,各地需要根据当地农业生产的特点,加强农田节水灌溉技术的研发推广工作,以进一步降低农业用水成本,实现农业高效灌溉,缓解水资源短缺问题,提高农业生产效益,满足农业生产用水需求2-3。现阶段,我国农
3、田灌溉方式有地面灌溉、普通喷灌、微灌等4。地面灌溉包括畦灌、沟灌、淹灌和漫灌,但这类灌溉方式往往耗水量大、水资源利用率较低,是一类很不合理的农业灌溉方式5;普通喷灌是目前我国农业生产中应用较普遍的灌溉方式,该灌溉方式依然存在水资源浪费现象,水资源利用率不高6;微灌包括微喷灌、滴灌、渗灌等,该灌溉方式节水性能好,水资源利用率较地面灌溉、普通喷灌方式高7。为提高水资源利用率,节约水资源,部分地区在喷灌中使用具有节水功能的农田灌溉装置,以达到节水的目的,但是在实际使用过程中,喷灌装置受外界风力的影响较大,进而影响装置的喷灌效果及节水效果,降低装置的实用性8。此外,现有的具有节水功能的农田灌溉装置在使
4、用过程中通常由三脚架固定在地面上,但是由于装置整体质量较轻,且装置与地面的接触面积有限,因而其在使用过程中稳定性较低,容易因侧翻而导致喷灌中断,降低装置的功能性9-10。因此,设计研发一种节水、稳定、高效的农田灌溉装置具有必要性。1农田灌溉装置设计原理笔者设计的农田灌溉装置主要是为了解决风力影响造成的水资源浪费问题和装置与地面接触不稳定的问题。为解决风力影响造成的水资源浪费问题,该装置设置了风速传感器和电磁阀。在喷灌过程中,利用风速传感器实时监测外界的风速;当风速达到设定值时便通过操作面板控制电磁阀运转,将导流管关闭,停止喷灌。这样一方面可以防止因风力过大而影响装置的喷灌效果,另一方面可以防止
5、因风力过大而造成水资源浪费,从而提高装置的实用性。为解决装置与地面接触不稳定的问题,该装置设置了伸缩杆和倒刺。在将装置固定在地面的过程中,可通过调节伸缩杆的长度使倒刺插在田地土壤中,进而利用倒刺及伸缩杆对装置进行辅助支撑,同时增大作者简介:师向军(1976),男,大专,工程师,研究方向:农田水利灌溉技术推广。147http:/2023年9月 第14卷 第17期装置的支撑面积,以保证装置工作时的稳定性及喷灌的连续性,提高装置功能性7。2农田灌溉装置结构组成笔者设计的农田灌溉装置结构组成如图1所示。该装置主要由导流管、紧固螺栓、电控盒、风速传感器、旋转喷头、电磁阀、滑环、连接座、支撑杆、倒刺一、操
6、作面板、电池座、伸缩杆、倒刺二等组成。导流管上设置有滑环,滑环一侧壁上设置有紧固螺栓,可使滑环在导流管上移动,进而调节支撑杆的扩张角度;支撑杆扩张角度调节完成后,通过紧固螺栓将滑环固定;滑环侧壁上设置有连接座,连接座上设置有支撑杆,支撑杆底端固定有倒刺一(将倒刺一插在田地中,可对装置进行支撑);支撑杆一侧壁上设置有伸缩杆,伸缩杆底端设置有倒刺二,在支撑过程中通过调节伸缩杆的伸缩长度使倒刺二也插在田地土壤中,使倒刺二及伸缩杆对装置进行辅助支撑,同时增大装置的支撑面积,保证装置工作时的稳定性及喷灌的连续性,提高装置的功能性。导流管上端安装有旋转喷头,将外界供水管与导流管的底端连接即可对装置进行供水
7、,水经导流管及旋转喷头喷出对农田进行喷灌;导流管一侧壁上设置有电控盒,电控盒上端安装有风速传感器,电控盒内安装有电池座,电控盒一侧壁上设置有操作面板(用于控制装置的工作),电池座内的电池为装置提供所需的电能;支撑杆另一侧壁上设置有电磁阀。在喷灌过程中,风速传感器实时监测外界的风速,当风速达到设定值时便通过操作面板控制电磁阀运转,将导流管关闭,停止喷灌。3农田灌溉装置应用优势笔者设计的农田灌溉装置具有省水、省肥和省工的优点。一是该农田灌溉装置在灌溉时没有输水损失,能有效减少由于水分蒸发、地表渗漏、设备损伤等造成的水资源浪费,和传统灌溉相比,省水50%以上。二是该农田灌溉装置是通过外界供水管与导流
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