淺談大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其應(yīng)用

摘要：在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展中，大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其使用中的認識存在著諸多模糊之處，作者對農(nóng)業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)的選擇、管材的選擇、設(shè)備的選擇、供水管網(wǎng)的敷設(shè)與水壓與水流量的關(guān)系等幾方面進行了介紹。

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)；恒壓供水；PVC-U管材；控制柜；水壓；流量

李東方. 淺談大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（32）：35+37.

在全國農(nóng)業(yè)正在大踏步地邁向現(xiàn)代化的今天，集專業(yè)化、市場化、集約化于一身的大、中、小型溫室；大、中、小型冷棚、拱棚的設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)建設(shè)蜂擁而上。不但加速了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程，也為土地分散的山區(qū)、丘陵地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了成功的模式。

一、農(nóng)業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)的選擇

農(nóng)業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)大多選用恒壓供水控制系統(tǒng)，這是因為它在農(nóng)業(yè)園區(qū)的供水使用中具有其它控制方法不可替代的優(yōu)越性：

恒壓供水因采用變頻器技術(shù)改變電動機電源頻率，而達到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比其它控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。

由于潛水泵是在變頻狀態(tài)工作的，運行過程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，所以系統(tǒng)在運行過程中可節(jié)約可觀的電能，其經(jīng)濟效益是十分明顯的，由此產(chǎn)生的社會效益也非常巨大。

水泵電動機采用軟啟動方式，按設(shè)定的加速時間或者因管道壓力減小而加速，避免電動機啟動時的電流沖擊，對電網(wǎng)電壓造成波動的影響，同時也避免了電動機突然加速造成水泵系統(tǒng)的間歇性振動。

因?qū)崿F(xiàn)恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強度，節(jié)省了人力。

潛水泵工作在變頻工況在其出口流量小于額定流量時，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長了泵和電動機的機械使用壽命。

二、管材的選擇

在供水管材的選擇上，大多數(shù)都選用PVC-U管材，這是因PVC-U管材所具備的如下特性所決定的：

PVC-U管材質(zhì)量輕，搬運方便，施工強度低，進度快，可降低施工成本。PVC-U管壁光滑，對水流阻力非常小，其粗糙系數(shù)僅為0.009，輸水能力比鐵管提高20%，比砼管提高了40%。埋于地下防嚙咬，抗土壤腐蝕能力強，老化速度慢，使用壽命長；耐腐蝕性強，耐藥性優(yōu)良，一般的藥液和中弱酸堿液都不易溶解它。維護費用低，維修簡單，其維修過程不需要昂貴的費用和復雜的工具，維護費用僅是鐵管和砼管的30%左右。具有良好的水密性，管路與配件間用特種膠粘接組合成一體，接點牢固，密閉性強。材料性質(zhì)穩(wěn)定不易發(fā)生化學反應(yīng)，對水質(zhì)無污染，不結(jié)垢，更不易出現(xiàn)二次污染。

三、設(shè)備的選擇

大型設(shè)施園區(qū)供水系統(tǒng)的設(shè)備主要指潛水泵及恒壓供水變頻控制柜，至于電力配置這里就不加討論了。

在選擇潛水泵時，一定要注意潛水泵的標定流量不要大于水源的供應(yīng)量，否則，流量過大的潛水泵沒有充足的水源供應(yīng)，就會處于斷續(xù)供水的狀態(tài)，不但浪費電能，也會增加設(shè)備的故障率。

恒壓供水變頻控制柜對潛水泵工作狀態(tài)的控制，是由遠傳壓力表對管道內(nèi)即時水壓進行測量，然后將測量值反饋到控制柜，由控制柜根據(jù)事先設(shè)定的水壓值而調(diào)整潛水泵的工作頻率，從而決定潛水泵的即時工作狀態(tài)。

恒壓供水變頻控制柜所測量的管道壓強是測量點附近管道內(nèi)的壓強，并不代表供水管網(wǎng)內(nèi)各個點的壓強，于是，在剛開機工作和剛剛關(guān)閉所有用水點的一小段時間內(nèi)，管網(wǎng)內(nèi)局部的水壓并不等于遠傳壓力表所測得的水壓，有時偏差很大。

由于一拖二（拖三）的方法使用變頻控制柜時，兩臺（三臺）水泵工作狀態(tài)是同步的，所拖的潛水泵工作狀態(tài)是由主機端傳感的水壓所決定的，這就會造成管網(wǎng)內(nèi)局部水壓在特殊時段內(nèi)超出設(shè)定值的可能性更大，從而增加了供水管網(wǎng)因水壓過大而爆管的可能性。

雖然多井、多泵同時為同網(wǎng)工作時也存在上述情況，但因其不采用拖二（拖三）的模式，各井有各自獨立的控制柜，獨立的遠傳壓力表通過不同點測得的水壓調(diào)整潛水泵的工作狀態(tài)，這就大大減少了潛水泵同狀態(tài)工作的可能性，因而管網(wǎng)因水壓過大而爆管的可能性也就會大大降低。

四、供水管網(wǎng)的設(shè)計

因為農(nóng)業(yè)園區(qū)用水具有復雜性和特殊性，在鋪設(shè)供水管道網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)該注意如下問題：

在多井、多泵同時向一套地下管網(wǎng)供水的情況下，選擇PVC-U管材的承壓值一定要在使用壓力的3-5倍以上，一井供一管網(wǎng)則不必要求超出過大。

在用水同時率較高的情況下，一級主管道截面積的設(shè)定一定要考慮二級主管道截面積的總和，二級主管道截面積的設(shè)定一定要考慮三級主管道截面積的總和，依此類推。否則就不容易取得需要得到的水壓和流量。

設(shè)計使用微噴灌管帶時，開啟各條微噴帶閥門的估算噴水量一定不大于所接主管道的流量，否則，會因流量不足導致水壓不足。

設(shè)計使用較長的微噴灌管帶時，最好設(shè)計兩端供水。否則，管帶末端的水壓會不足。

五、明確水壓與水流量的關(guān)系

水壓不等于水量，水壓大只是在一定時間內(nèi)水量大的一個因素。水壓是在有水的時候才能形成的，沒有持續(xù)、充足的水流量供應(yīng)就不可能有所需要的持續(xù)水壓。

我們這里所說的水壓通常是指水流流經(jīng)管道時的動水壓強，即在恒壓供水的條件下，流經(jīng)或者靜止在管道內(nèi)的水流的任意一點，沿任意三個彼此垂直的方向作用的水流壓強大小的平均值。這是一個與方向無關(guān)的設(shè)定數(shù)。

由于大型農(nóng)業(yè)園區(qū)用水的同時率比較高，我們這里所討論的水流量不是流體力學里面精確計算出的流量，而只需要簡單地認為Q=SV就可以了（式中Q為流量；S為管道橫截面積；V為管道內(nèi)水流的速率），我們可以粗略地認為V為不變量，所以，決定流量的只有S了。當使用端同時打開了N個Sn面積的閥門，而N×Sn的截面積遠遠大于連接各閥門的主管道截面積時，那么連接閥門出口支管的水壓就要遠遠小于主管道的了，更不會得到所需要的噴淋水壓。

出現(xiàn)上述情況時，有人往往將恒壓供水變頻控制柜的水壓值調(diào)高。但是，這時的水泵是在全速工作的，這樣做，不會產(chǎn)生積極的效果。

農(nóng)業(yè)園區(qū)大量用水時，由于農(nóng)時關(guān)系，人們往往要求更大的水流量。但由于潛水泵流量和水源供應(yīng)的限制以及機井數(shù)量滿足不了人們無限急切的心情，在這種況下，還需要人們耐下心來，不要輕易改變控制系統(tǒng)的參數(shù)，做徒勞無功的工作。

六、結(jié)語

總之，大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)的用水具有用水量大；終端出口密集度大；使用同時率高；時間性強；對水壓要求差異大；設(shè)計與應(yīng)用思路有矛盾；還有短時間的間歇性等特點，這就決定了大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的復雜性，給設(shè)計工作增加了相應(yīng)的難度。所以，要求我們的設(shè)計人員必須在全面深入地了解園區(qū)設(shè)施布局與各功能區(qū)的劃分上做足功課，花大力氣理解各功能區(qū)的用水特點，站在統(tǒng)籌全局的高度搞好規(guī)劃設(shè)計。只有如此，才能減小供水系統(tǒng)在使用中的矛盾與壓力，創(chuàng)造出輕松和諧的生產(chǎn)氛圍。