风力气压自控扬水机在山丘地区的推广应用

谢元红，王洪江

（山东省栖霞市节水技术服务站，265300，栖霞）

风力气压自控扬水机在山丘地区的推广应用

谢元红，王洪江

（山东省栖霞市节水技术服务站，265300，栖霞）

风力气压自控扬水机；山丘地区；应用

中国苹果之都——栖霞市地处胶东屋脊，属于暖温带季风型半湿润大陆性气候，四季分明，气候温和，适合生产优质高档苹果，为全国苹果主产区之一。目前，成龄优质果园已发展到 65万亩（4.3万 hm2），苹果产量及收入跃居全国县级市首位，果业已发展成为栖霞市农业支柱产业。栖霞市充分发挥资源优势，把果业做大做强，立足国际、国内两个市场，加大农业结构调整力度，大力发展外向型农业。随着经济社会的快速发展，水资源短缺成为制约栖霞市工农业生产可持续发展的瓶颈。栖霞市委、市政府审时度势，坚持以水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展，坚持常抓不懈，建管并重，高效苹果节水工程建设已初具规模并初见成效。农村广大干部群众对发展综合节水技术灌溉模式的要求十分迫切，殷切希望早建成、早受益。

《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》第三条第六款明确指出：因地制宜兴建中小型水利设施，支持山丘区小水窖、小水池、小塘坝、小泵站、小水渠等“五小水利”工程建设。强调大力发展节水灌溉，推广渠道防渗、管道输水、喷灌滴灌等技术，扩大节水、抗旱设备补贴范围，积极发展旱作农业，采用地膜覆盖、深松深耕、保护性耕作等技术。根据中央一号文件精神，结合栖霞市目前水利现状，总结几年来栖霞市风力扬水的经验可知：采用风力扬水切合栖霞市山区丘陵现状。

栖霞市目前风力扬水工程主要采取风力扬水与管道灌溉相结合的方式，充分利用取之不尽、用之不竭的风力资源，利用小型塘坝、大口井等小型水源进行提水，将水储存于蓄水池内，通过地下固定管道进行节水灌溉。针对栖霞市河谷沟汊多且来水量少的特点，栖霞市水务局提出了利用风力气压自控扬水设备供水方案，可以广泛应用于节水灌溉、农村饮水、养殖业等各方面。

一、结构特点

根据栖霞市的水源及风力情况，主要介绍比较适宜山丘特点的FS4—QZY型风力气压自控扬水机。

1.工作原理

FS4—QZY型风力气压自控扬水机由风力机和扬水机两部分组成，是一种利用风能进行扬水作业的高科技节能设备。其工作原理是：利用风能使风力机风叶旋转，带动风力机空压泵产生压缩气体，然后利用导气管传送动力，将压缩气体输送到扬水机中进行扬水作业。

2.适用条件

风力机可以离开水源、障碍物，安装在山顶、高坡等风源条件比较好的地方，适应最小井口直径150～200 mm。此设备可以单台使用，若需要较大流量扬水，可以多台风力机并联，共用一个水源。风力机自动迎风，风力太大时风力机可以自动保护、自动关机。

3.FS4—QZY型风力气压自控扬水机测试参数

（1）空气压缩机

型号：FS4—QZY

风轮直径：4 m

启动风速：2.8 m/s

额定风速：10 m/s

抗大风能力：25 m/s

齿轮转动比：1∶4

气缸行程：60 mm

气缸内径：80 mm

风力机自动调速，转速不大于120 rpm。

（2）气压自控扬水机

自2007年5月—2010年11月，栖霞市就FS4—QZY型风力气压自控扬水机进行了为期三年半的测试，管径选择依据水利部农水司《节水灌溉技术标准选编》进行计算，列出了风速、扬程与流量的关系表（见表 1）。

表1 扬水机风速、扬程与流量关系表

4.应用范围

该气压扬水设备，没有复杂的传动装置，不受风源、水源、地形的限制，能应用于不同的扬程，多机并联，广泛应用于平原、山区、丘陵等地区的节水灌溉、农村饮水。特别对于来水量低于5 m3/h的零星水源，可以24 h提水，零存整取，配套相应的高地水池，利用有限的水源进行蓄水灌溉。

二、应用中的注意事项

①几年来的测试应用表明，当扬程高于30 m、风速不匀时，管中流量断断续续，这时扬水机受水锤压力影响过大，极易造成机具损坏。所以在工程设计中，扬程应控制在30 m以内。

②风力机一般安装在风力较强地段，受风吹日晒雨淋影响，应及时更换润滑油。

③一个地方同时安装多台扬水机时，其安装间距不得小于15 m。

三、FS4—QZY型风力气压自控扬水机的优点

①风力机可以离开水源，避开障碍物，安装在山顶高坡等风源条件比较好的地方，充分利用风力资源。

②用导气管传导动力，在高度和水平距离上不受水源的限制，使用条件和范围比较大，可实现远距离供水，有广大的农村市场。

③风力空压机的适应转速比较大，风的大小对压缩机应用的可行性几乎没有影响。

④一种机型可适用于不同的扬程，随扬程变化的只有空气压缩比，需要大流量扬水时，可以多台风力机并联使用（并联在一个气源管上），共用一个水源，同时也适用于不同深度的水井，安装条件适应性强。

四、社会效益和经济效益分析

采用风力扬水设备，以联合体的形式，与果园穴灌、喷灌、滴灌等节水灌溉方式相结合，配套相应的农业节水措施，建立健全管理体制，节水节能效果十分显著。例如购买一台风力扬水设备，加上高地水池及导气管配套，需投资15000元左右，而一台风力扬水机在不同风力条件下，年扬水量可达10950 m3，如果采用电力扬水需耗电2553.5 kWh，与果园喷灌相结合，亩年节水量40 m3，亩年增加果品产量225 kg，两年即可收回投资成本。

1.经济效益

建设高标准苹果节水灌溉工程，目的在于获取苹果树全生育期最佳灌溉制度，通过适时适量科学灌溉这一有效措施，调节土壤的水、肥、气、热关系，使果树始终保持最佳生长状态，最大限度地提高优质高档果品的产出率，从而提高果品在国际市场上的占有份额，以最经济的投入获得最大的产出。参照已建高标准苹果节水灌溉工程经验，栖霞市常规灌水方式苹果亩产量平均1500 kg，高标准苹果微喷工程苹果产量可提高15%以上，亩年可增产225 kg以上，按每公斤苹果1.5元计，亩年可增收至少337.5元，若水利分摊系数取0.6，则亩年可增加水利经济效益202.5元。高标准苹果微灌工程嫁接自动化控制系统后，可明显提高优质高档果品的产出率，按每公斤果品增收0.5元计，亩年可增加质量效益862.5元，水利分摊系数取0.6，则每年可增加质量效益517.5元。因水利因素，亩年可增加经济效益共720元。通过该示范项目可获取果树全生育期最佳灌溉制度，为已建节水灌溉工程灌溉管理提供更直观、更科学的依据。由以前的模糊灌溉管理到量化灌溉管理，使节水灌溉实现精准化，并获得更高效益。

2.环境效益

在农业节水技术中，一方面要充分利用水资源，另一方面又要保持环境的生态平衡，保持生态水的正常循环。通过该示范项目，可有效地促进节水灌溉事业发展，可以减少地下水开采量，并用节约的水资源补充部分地下水的超采量和生态用水，促进水资源向良性循环方面转化。

目前栖霞市水资源十分缺乏，地下水水位严重下降，水源来水量少，柴油价格不断上涨，灌溉成本大幅度上升，离村庄较远的地方，架设输电线路费用高。所以，采用风力扬水设备，可以减少水源流失，减少环境污染，具有很大的发展潜力。

同时，该项目的实施对栖霞市风能领域的扩展，对改善农民的用水条件和农业的可持续发展，对风力资源、水利资源的合理应用，对保护农业生态环境和增加农民收入具有重大的意义。■

责任编辑 张瑜洪

S275.1

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1000-1123（2011）09-0033-02

2011-03-10

谢元红，工程师。