王文浩　高鵬飛

[摘要]風能是一種清潔能源，通過風能為動力進行提水，結(jié)合相應的地形建筑進行灌溉，解決了交通和電力不便地區(qū)的灌溉問題。本文介紹了風能提水的原理和類型，結(jié)合發(fā)展現(xiàn)狀，指出其是一種很有前景的灌溉方式。

[關鍵詞]山丘區(qū) 風力 灌溉 節(jié)能

一、風力提水系統(tǒng)

提水灌溉是農(nóng)業(yè)灌溉的基本方式，在中國大多數(shù)地區(qū)由水利工程或電動揚水泵進行提水灌溉。但是中國一些邊遠山區(qū)和牧區(qū)由于電力缺乏，天氣干旱，水資源短缺，農(nóng)作物需要靠灌溉提高產(chǎn)量。在一些偏遠的地方，搞電力提水灌溉需要架設輸電線路，建造變電、配電設施?？墒?，貧窮地區(qū)卻沒有經(jīng)濟能力發(fā)展灌溉項目，特別需要一種不用電的揚水設備和節(jié)水措施。研究發(fā)現(xiàn)，利用風能提水，長蓄短用，高效利用，到節(jié)能省水的目的，可以變被動抗旱為主動抗旱，效益十分明顯。

風力提水系統(tǒng)的動力設備為風力機，工作設備為氣壓自控揚水機。由風力機直接帶動空氣壓縮機，產(chǎn)生氣壓動力，通過管線將壓縮空氣動力傳給置于水源地的氣壓自控揚水機進行揚水，揚水機放在水源處。風力提水系統(tǒng)無需油、電和機房，運行平穩(wěn)，性能可靠，維修費用低、使用壽命長?？筛鶕?jù)揚程的大小，用水量的多少，選定風力機數(shù)量進行并聯(lián)使用。在高處建立水池或水窖，平時蓄積水量，在作物需水時利用。

二、節(jié)水灌溉的幾種形式

風能提水的運行特點是，平時靠風能將水提蓄起來，待作物灌水期使用。由于水量有限，不能采用傳統(tǒng)的地面漫灌的澆水方法，應根據(jù)作物種植結(jié)構(gòu)、需水特性以及地形等條件，因地制宜地采取不同的節(jié)水灌溉形式。在作物播種和需水的關鍵期施灌“關鍵水”、“救命水”，最大限度地發(fā)揮灌溉水的效益。為了節(jié)省投資，最好采用自壓方式配水，適宜的灌水方式有以下幾種。

（1）微噴灌

適宜于果園、茶園、藥材種植園等高效經(jīng)濟作物的灌溉。

（2）滴灌

適宜塑料大棚和日光溫室一類的菜園、密植果園。

（3）固定式噴灌

適宜于玉米、花生、小麥等大塊農(nóng)田作物。

（4）管道灌溉

適宜種植中低檔經(jīng)濟作物的地塊。采用自壓半固定管道灌溉，將干管、分干管埋于地下，移動支管（軟管）使水流直接進入田間。

（5）穴灌點澆

北方干旱、半干旱地區(qū)，在作物播種期里因雨水少，土壤墑情差，嚴重地影響播種作業(yè)；此時，利用蓄積的水直接灌入播種坑內(nèi)，以適時播種，使之苗齊苗壯。

三、風力灌溉的條件和優(yōu)點

風力提水系統(tǒng)利用風能實現(xiàn)提水灌溉，風力提水灌溉，年平均風速3.5米每秒，有效風能密度儲量40瓦每平方米；年有效風速時間大于3000小時，最大連續(xù)無有效風速時數(shù)小于100小時，30年一遇最大風速小于40米每秒；盛行風向的風頻應大于40%，次盛行風向的風頻應小于25%，盛行風向比較穩(wěn)定。水資源條件相對較好，水源井距太陽能（或風能）提水系統(tǒng)的距離不大于10米；地下水位埋深較淺，動水位應在30米之內(nèi)。單井出水量穩(wěn)定，應在10立方米每小時以上。蓄水池池底高程應高于灌溉飼草料地，當采用低壓管灌時應高于3米以上，采用半固定噴灌，應高于25米以上，且應采用低壓低仰角噴頭。系統(tǒng)管理人員應進行專門的技術(shù)培訓。大型的太陽能風能提水灌溉系統(tǒng)應設置專門管理人員。灌溉系統(tǒng)應以高標準節(jié)水灌溉為好，最起碼應配套低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)。

四、風力灌溉的應用現(xiàn)狀

中國很多地區(qū)都有風力灌溉的實例，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。山東沂水縣地處山區(qū)，大部分山區(qū)土地貧瘠、用水困難，基本上是只能靠天吃飯。為改變這一農(nóng)業(yè)難題，沂水縣大力實施小流域綜合治理，在有條件的山區(qū)小流域修建攔水壩，架設風力提水機，建設蓄水池，重點解決山區(qū)群眾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水難題，目前風力提水灌溉已成為解決山區(qū)群眾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的重要途徑。通過實施小流域治理工程，今年共整修河堤1000多米。修攔水壩17座，修蓄水池12座，增加蓄水量五萬多立方米，改善水澆條件2500多畝，有力的改善了當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活條件。

在很多省份都對風力灌溉有不同研究，尤其在山區(qū)和邊遠牧區(qū)，但是由于不同地區(qū)地形和降雨等情況不同，所以風力灌溉的方式也有所差異，而且風力灌溉大多需要和灌溉方式結(jié)合在一起，所以需要政府的財政和技術(shù)支持，推動相應技術(shù)迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，促進農(nóng)業(yè)增收。

結(jié)語

利用風能提水進行節(jié)水型農(nóng)業(yè)灌溉，省水節(jié)能，是缺電和水資源貧乏的偏遠山區(qū)解決農(nóng)作物灌溉的一種有效措施和方法。它平時將水蓄積到蓄水池中，在作物需水期利用，使用此技術(shù)農(nóng)作物增產(chǎn)增效，經(jīng)濟效益顯著。

（作者單位：鄭州大學水利與環(huán)境學院）