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浅谈节能技术在农业水利工程设计中的应用张伟

发表时间：2021/4/15 来源：《建筑科技》2021年1月下作者：张伟

[导读] 农业水利工程是高效节能灌溉的重要载体，在农业水利工程设计时，需要切实注重节能技术的应用，以提升农业水利工程的节能灌溉效果。水利工程在农业灌溉中发挥着重要作用，利用节能技术可以将水利工程效益发挥到最大化。基于此，基于节能灌溉的视角，梳理了节能变频调速水泵在灌溉调节中的设计要点，并在此基础上，优化线路布局和合理设计灌区，实现利用率最大化，达到节能的目的。

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摘要：农业水利工程是高效节能灌溉的重要载体，在农业水利工程设计时，需要切实注重节能技术的应用，以提升农业水利工程的节能灌溉效果。水利工程在农业灌溉中发挥着重要作用，利用节能技术可以将水利工程效益发挥到最大化。基于此，基于节能灌溉的视角，梳理了节能变频调速水泵在灌溉调节中的设计要点，并在此基础上，优化线路布局和合理设计灌区，实现利用率最大化，达到节能的目的。此外，针对农业水利工程节能设计实践提出相关注意事项，以达到良好的节能功效。
关键词：节能技术；节能灌溉；农业水利工程；节能设计
        引言
        随着我国加大农业农村的建设，农业水利工程的建设成为基础设施中的重点。农业生产的特殊性，决定了对气候水源有着比较高要求，而农业水利工程是农业生产的重要保障。当前，可持续发展战略已经成为社会经济发展的重要指导思想，对于农业水利工程设计来说，需要在设计方案中将节能技术进行有效的应用，以保证农业水利工程能够在较低的能源消耗水平下，正常发挥其功能，促进农业生产，降低农业生产的能源消耗以及其他资源消耗，提升农业水利工程建设的经济效率，促进我国农业的现代化发展，同时提升农业领域的可持续发展能力及发展潜力。
        1水利工程节能设计的意义
        依据水利工程的实际情况来看，是帮助人民群众生产生活的重要工程，其对自然河流的影响主要集中在两个方面：首先，对自然河流的渠道化，水利工程会将原版的河流走向，改造成为直线型的人工河流。其次，河流会因水利工程的影响变得非连续化，针对水利工程的使用具象情况来看，会将原有流动的河流变为静止态的人工湖，使得流水的边界、水深和流速等都会造成不同程度上的影响。不可否认，水利工程的出现，极大程度上满足了人民群众的生产作业需求，但对原有的自然界体系和循环造成了负面影响。目前来看，部分无节能技术使用的水利工程，不可避免地引发了河流退化，严重影响了周边的自然体系。因此，现代化的水利工程实施过程中，不仅要注重经济效益，更要将节能环保、可持续化发展摆在重要位置。
        2水利工程设计中节能技术的应用
        2.1工程总布置节能设计要点
        针对水利工程的枢纽设置，需要利用好当下建筑环境的地形，达到建筑物紧密相连，与居民生活区有一定的距离。在轴线的设计上需要出具多个具体的方案进行比对，找出其中原材料使用最少的内容，减少混凝土为代表的原材料使用，充分考虑水头损失以及管道损失等问题，合理选择最优方案。要利用好包括斜坡等路线的布置，使得整个环境的优势被发挥，要避免高挖空、高填地段的手法，要尽量形成原有的地形差，达到水源自流的目的，达到水源、能量的高效率利用目的。
        2.2田间系统设计要点
        （1）在田间管网布置设计时，需要紧密结合工程所在地的农田、农林以及道路分布等，根据地形条件实施管网布设。以常见的梳状单向布置为例，根据地势对输水干管和分干管以及支管和毛管做好输配水管网设计，按照高效节水灌溉的需求，使得其泵房和管网细节内容得到优化。（2）在泵房设计中，主要是结合泵房为核心进行设计，在泵房设计时，主要是采用彩钢板房，并做好阀门和管道以及过滤器和施肥箱等设施的设计，在设计中要秉承简单整洁的原则，便于后续对各种设备的加装以及日后的维修操作，并尽可能地将机组设为一列式的样式。（3）在管网布设过程中，在布设干管时，采用UPVC材质管道，管道的深度需要大于80 cm，并配置三通，从而给干管供水；还要与泵房、过滤器之间做好衔接，利用干管确保不同农田田块得到良好的协作灌溉。

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        2.3滴灌系统设计要点
        滴灌系统是一种较为先进的灌溉系统，在降低水资源以及能源消耗的同时，还能提升灌溉效果。因此在农业水利工程的设计中滴灌技术的应用也是重点。在设计中首先需要根据灌溉需求来进行滴灌水头以及滴头的选择，做好对标准差的控制。同时还需要对干管支管的水利参数进行准确计算。从实际的应用上来看，管上有压的补偿式滴头具有较大的应用优势，该滴头不仅能够对灌溉的压力进行有效的调整，同时还具有水流量补偿的功能。在滴灌系统中，支管以及毛管的设计也会对滴灌的效果产生很大的影响，可以把压力补偿式的滴头和水头偏差向毛管部分分配，且毛管的水头偏差为10 cm。此外，还需要对支管以及干管的水力进行计算，为了保证计算的准确性，二者需要分开来计算，以滴灌水头损失公式来计算干管的水力。而支管的水力计算则相对复杂，由于支管是干管延伸出的管路，因此需要根据干管的设计流量确定支管的滴灌运行方案，并结合经济流速制作管径并对支管管段压力进行校核。
        2.4堤坝技术设计
        堤坝是水利工程中不可或缺的重要一环，在节能技术的使用过程中坝体也是重要的关键环节，在材料选择、技术方法以及政府监测上有着众多的限制，在堤坝的建筑上，传统意义上没有有关于节能设计的内容，为了确保水利工程总体上的设计水平，就需要加强协调关系的建设。首先，坝体设计中就需要引入专门的建筑概念，做好专门的技术分析。目前最为常见的问题即为坝体修建过程中会造成泥沙堆积，使得河流的走势出现严重影响，牵连到农业产业以及生态动物。因此，在节能设计上，要预先考虑到泥沙的转运处理，将其延伸到项目之前进行，将问题的“事后调整”转移至“事前规划”。
        3农业水利工程节能设计的注意事项
        3.1注重泵型选择
        在进行水泵选择时，需要考虑到多方面的因素。不仅需要考虑到水泵的综合性能以及经济性，同时还需要考虑到实际的灌溉需求，因此在进行水泵的选择时，需要农业水利工程设计需求进行细致的分析，综合考虑实际的应用场景，加深对不同型号水泵的了解，从而科学合理选择水泵的型号，实现对能源消耗的有效控制，在保证灌溉效果的同时，延长水泵的使用寿命。另外在水泵选择时，还需要考虑到泵站的设计，根据设计工况进行选型，保证安装的质量，并根据实际的使用情况来对水泵的参数进行优化。
        3.2切实注重线路布设的优化，尽可能地降低电能损耗
        低压配电室需要尽可能地与负荷中心靠近，将电缆馈线长度减少，馈线电缆需要结合运行的经济密度来确定，以尽可能减少电能损耗。而变压器采用高效和损耗较低的变压器，从而降低运行的电能损耗，并切实利用太阳能做好室内外的照明设计，采用太阳能进行照明，所选灯具也满足太阳能运用的需要，以达到绿色照明的目的。
        3.3对灌区进行合理划分，以尽可能地优化管路布设
        尤其是在泵站选址时，需要结合规模和功能以及特点与运用要求等，结合灌区整体规划与水系规划，综合考虑多方面因素来布置。在布置供水管网时，需要尽可能减少管道的总长度，这样才能更好地满足农业种植的需要。此外，需要结合种植业态针对性地确定灌水模式。
        4结束语
        节能技术在农业水利工程设计中的应用，需要紧密结合农业水利工程建设的需要，在水利工程设计中，针对性地加强节能技术的选择和应用，以达到提升农业水利工程的节能效果。
参考文献
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[2]沈雪峰，沈伟.节能技术在水利工程设计中的应用[J].山东工业技术，2019(10)：72.
[3]郑雪峰.浅谈节能环保技术运用于水利工程建设[J].科技风，2020（7）：125.
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