1.孙军彦 2. 梁薇
1 平度市水务服务中心 山东省平度市 266700 2上海市嘉定区水利管理所 上海市 201800
摘要：农田水利工程是我国基础设施建设的重要组成，当前国家高度重视新农村建设，而农田水利工程在促进农业经济发展方面起到了重要作用。与此同时，在发展农业的过程中将水资源节约作为主要管理工作，通过科学设计农田水利工程能够减少水源浪费，提升灌溉效率，降低农民的种植成本，因此具有重要意义。本文从农田水利工程灌溉水泵设计节能变频调速技术的利用入手，讨论如何在农田水利工程中完善节水灌溉系统，希望对相关研究带来帮助。
关键词：节能技术；农业水利工程；设计
改革开放以来我国农村地区高度重视农业水利工程建设，农业生产对水源需求较大，如果不加以管理将造成巨大的水资源浪费问题。随着可持续发展理念提出，在设计农田水利工程的过程中更加突出节能性特征，为了在农业水利工程中达到节能目标，需要在设计环节考虑多方面因素，可以从硬环境以及软环境两个方面分析，其中硬环境主要体现在经济因素以及自然环境因素，而软环境就是农用水利工程中的配套设施以及政府提供的支持，以下对相关内容进行分析。
一、节能技术在农田水利工程中利用的价值
对于节能技术来说，主要体现在节约水源以及电能，同时要对太阳能合理利用，进而实现节约种植成本的效果。以节水灌溉工程为例，以往主要是采用地表灌溉以及沟渠灌溉两种模式，很多的水分会滞留在地表，农作物可吸收的水分较少，蒸发部分较多。而高效节水灌溉技术在满足农作物生长的同时可以减少水资源浪费，目前低压管道灌溉、喷灌以及微灌是主要的类型，微灌方法又可根据灌溉设备划分为泉涌灌、滴管、渗灌。整体来看，该技术省水省工，不需要利用过多的土地资源，在合理控制下还可以避免大水漫灌导致农作物根系缺氧或者烂根。不过该技术的利用需要投入大量资金，进而对高技术的推广产生不利影响。
二、农田水利工程灌溉水泵设计节能变频调速技术的利用
（一）节能变频调速设计原理
将变频调速技术用于水泵当中可以减少灌溉期间的水资源消耗和能源消耗，所以需要对该技术的利用加以重视，在设计过程中必须分析变速调频技术自身的优势和灌溉需求，明确变频调速技术的原理，结合实际情况控制水流量，也就是对水泵的转速以及阀门开合加以控制，进而检测实际压力。当压力值低于标准压力即可加速水泵转动，达到灌溉目标；如果实际压力超出标准压力，变频器开始降低水泵输出功率，使得管网整体压力下降。整体看来，对变频调速技术的利用可以保证输水的稳定性减少能源消耗。
（二）结合管道压力监测技术利用辅助变频器
在节能灌溉过程中必须实时监控水流量，而达到这一目标需要利用有关技术，把压力信号转化为电信号，之后把数据传输到控制器当中，通过电模拟量控制回路中的交流电频率[1]。
（三）科学设计水泵自动控制技术
在现代农业的发展下，农田水利灌溉系统具有自动化特点，可以根据种植需要调整灌溉策略，所以要求设计过程中发挥PID调节功能，提升系统自动化控制能力。节能灌溉系统运行的关键在于根据流量和压力情况调节水泵转速以及电机振荡问题。通过科学手段设定变频器PID可以达到这一目标，让系统使用寿命得到延长。
（四）变频器设计要点
变频器的利用在节能灌溉系统中十分关键，主要是调节水泵转速，可结合流量需求压力大小加以控制。设计过程中必须把控频率上升曲线，启动系统后电动机从零逐渐达到标准频率，以此减少对电网的冲击，保护电动机。
变频器能够实现恒压供水，并根据水泵压力变化调节系统流速和流量，以此降低人力成本。
三、如何在农田水利工程中完善节水灌溉系统
对节能技术的设计必须确保整体性，因此不能只利用变频调速技术，还需要完善配套设施的节能设计，特别是对田间灌溉系统科学设计以及泵房的设计。在滴灌技术利用后可以进一步达到节能效果。具体说来：
（一）田间系统设计要点
在设计田间管网的过程中必须充分考虑农田农林和道路分布，结合具体情况布置管网。通常来说需要考虑地势因素，然后从高到低排布输水干管、输水支管。对于泵房的设计需要采用彩钢板房形式，不仅易于搭建，还能够节约成本，要求泵房设计过程中重视阀门以及管道的设计，保证过滤器、施肥箱设置位置合理，所以必须确保设计方案的使用性以及后期是否利于水泵的维修与保养。在管网布置过程中，一方面需要科学进行材料选择，目前主要为UPVC材质，该材质可以提升管道强度和耐腐蚀性。之后需要埋设管道，一般深度为80cm，并且配置三通。整体上要求过滤器和泵房连接具有稳定性[2]。
（二）滴灌系统设计要点
在当前的农田水利工程中滴灌系统喷灌系统利用逐渐广泛，这种先进的滴灌系统可以达到节约水源、降低能耗的效果。要求设计过程中合理选择滴灌水头，控制标准差。然后计算干管和支管的参数，在利用过程中压力补偿式滴头十分关键，主要作用在于调整灌溉压力，并且补偿水流量。此外，支管和毛管的设计效果也会对灌溉系统产生影响，要求将压力补偿式滴头以及水头偏差分配到毛管部分，将二者的偏差控制在10cm之内。最后还需要科学计算支管和干管，设计人员利用滴灌水头损失公式分开计算能够保证计算的准确性，支管的水力计算更为复杂，这是由于支管存在延伸部分，需要利用干管设计流量优化支管的滴灌运行方案，并核对支管管段的压力。
三、农田水利工程节能设计要点
（一）科学进行水泵型号选择
合理选择水泵的型号是保证水泵运行效率的关键，要求兼顾水泵的综合性能以及经济性特征，不仅要保证流量与扬程达标，还要考虑水泵的转换率以及使用年限。在农田水利工程设计泵站的过程中，要求设计人员考虑工况，然后确定水泵参数和型号，之后根据口径与转速需要安装水泵叶片，并优化水泵参数，确保其在良好工况下运行，真正达到节能目标[3]。
（二）重视线路的优化布置
从减少电能损耗角度讲，在设计过程中通常尽量让低压配电室接近负荷中心，以此减少电缆馈线长度，并且馈线电缆根据实际需求确定设置密度，这样能够有效减少电能损耗。此外，变压器要选择损耗较低的型号，然后以太阳能作为室外照明能源。在农田中所选用的灯具也要尽量依靠太阳能，进而实现绿色照明，减少电费支出。
（三）合理划分灌区
设计人员需要对布设的管路优化，特别是选址泵站的过程中要结合泵站的功能特征与规模，然后科学进行水系和整体的规划。从多个角度出发，在供水管网的布置过程中还要降低管道总长度，以此满足现代农业发展需求[4]。
结束语：
综上所述，如今我国高度重视农田水利工程建设在满足农作物生长需求的同时，要以节约水能、电能为出发点，所以必须确保农田水利设施的科学设计，把握田间系统设计要点、滴灌系统设计要点，然后合理选择水泵型号做好线路的优化布置，科学划分灌区，最终真正达到节能目标。
参考文献：
[1]索朗.节能技术在农业水利工程设计中的应用[J].百科论坛电子杂志，2020，12(14):1774-1775.
[2]耿建华.农业水利工程节能型灌溉系统建设探究[J].中国房地产业，2020，21(19):227.
[3]黄国强.高效节水灌溉技术在某农业水利工程灌溉管理中的应用与保障[J].大科技，2020，12(36):76-77.
[4]张虎.高效节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].农业与技术，2020，40(9):61-62.