我国节水灌溉材料设备现状及发展方向论文
摘要：节水灌溉是一基现代化的工程式技术，无论是工程节水，还是农艺节水、管理节水都必须建立在节水灌溉材料设备实现产业化生产的基础上，可以说，这是大规模及节水灌溉必须解决的前提条件之一。通过20多年来的努力，我国在节水灌溉技术研究和工程式实践上已具备一定的基础，相比之下，支撑产业和相关产业发展缓慢，难以适应目前大规模普及节水灌溉的需要，现状不容乐观
关键词：节水灌溉材料设备现状发展方向
一、节水灌溉材料设备的现状
不同形式的节水灌溉工程所用设备存在一定的共性，但更多的是特性，故设备往往是围绕各种节水灌溉技术开发和配套的，形成各自的体系。当前市场上需求程材料设备、管道输水工程式材料设备等到。
（一）喷灌设备
我国目前生产的喷灌设备主要是大、中、小、轻型喷灌机、喷灌用水泵、喷灌用地埋管道和地面移动管道、喷头、附属设备等。据统计，截止到1997年底，我国喷灌工程面积已达1900万亩，其中约75%采用轻、小型喷灌机，大中型喷灌机的喷灌面积约占10%，半固定管道式喷灌约占15%左右。
1喷灌机
（1）大型喷灌机。目前我国生产的大型喷灌机主要有DYP-415型电动圆形喷灌机，塔架为10跨，系统长度415m，一个作业点的控制面积为60k平方米。此外还有DPP-400型平移式喷灌机，塔架为10跨，系统长度356m，双侧配置，控制面积120h平方米。
大型喷灌机的自动化程度和作业效率高、单机控制面积大，亩投资较低（200--400元/亩），适用于要求机械化程度高的规模化农业发展节水灌溉的需要。
我国的大型喷灌机的开发、研制和生产应用经历了20多年的努力，积累了一定的技术基础，也有上千台的设备保有量，但产业发展举步艰难。其原因是方方面面的不能简单地归结为“不适合国情”的一个原因。大型喷灌机是机电一体化的大型机具，要求较好的产业基础和综合配套能力，从单项技术到集成技术，再到产品需要实现巨大的跨越。我国大型奔灌机产品的主要差距是能耗高，抗风性能差，整机重量大，专用零部件配套能力不足，防锈蚀工艺落后、系列短等。这些差距大多集中在产业化开发的五一节上，并非单纯的技术问题，而是技术与经济、企业与市场相互影响的结果。
据悉，中国灌排技术开发公司已实现了对上述大型喷灌机生产企业的控股，并确定在开拓大型喷灌机市场的同时，进行大型喷灌机的产业开发，形成2500台的年生产能力，可为每年发展200万亩大田作物的节水灌溉工程式提供优质产品。
（2）卷盘式喷灌机。我国目前批量秤的卷盘式喷灌机有JP40、JP50、JP65、JP75和JP90系列产品，其有较大提高，1998年下半年投放市场后，已销售300多台，形成了一定的生产规模，为发展产业奠定了较好的基础。
卷盘式喷灌机因结构的限制，供水管道和水涡轮上的水头损失较大，单喷头配置时入机压力较高，能耗偏大。但该机型机动性好，适应性强，对于补充灌溉单机的JP75型卷盘式喷灌机有效喷洒长度为300m，有效喷洒幅度50~60m，喷洒流量18--27立方米/h，单机控制面积达250亩，亩投资300元左右。
卷盘式喷灌机曾于1980年由原机械工业部立项并组织研制，但由于技术上的明显差距等原因，至1997年并未形成批量生产。该类产品的主要差距是PE管、大型喷头等到关键部件技术不过关，产品制造工艺落后，机具笨重等。中国灌排技术开发公司下属七州集团以仿制的大大缩短了设计、试制的周期。七州集团通过更新产品积极性，形成良性特环。中国灌排技术开发公司已确定了卷盘式喷灌机的生产规模和技术改造方向，计划1999年达到1000台的年生产供应能力，并组织大型喷头的技术攻关和PE供水管的协作攻关，完善生产制造的工艺装备和检测手段，力争尽快形成规模生产，进口设备。
（3）轻、小型喷灌机。轻、小型喷灌机使用最多的为手抬式和手推式的机组，是当前我国喷灌机具的主力军。我国轻、小型喷灌机已形成相当规模的生产能力，其中年生产能力在万台以上的生产企业有萧山水泵总厂、新昌喷灌机厂、金坛喷灌机厂、新郑喷灌机厂、太原喷灌公司等十余家，其中萧山水泵总厂的年生产能力已达10万台。估计仅这些已具有规模的企业的年生产能力就可达30万台。
轻、小型喷灌机组机动灵活，使用方便，亩投资低，适合我国当前的农村经济体制和农业经营规模，这是它应用广泛的主要原因。但是，这种机型的生产制造分散，产品质量和工艺水平参差不齐，一些企业虽小，但包括机、泵、秋、头，它的质量实际上反映了我国喷灌设备的总体水平。1991年原机电部进行的喷灌行业产品质量评比表明，产品总的合格率仅为57%，这种质量状况实际上也代表了轻、小型喷灌机的质量状况。造成质量不稳的原因：一是企业质量管理不善，缺乏长远考虑，没有真正树立质量是企业生命线的发展战略；二是技术上、装备上没有形成专业化生产的格局，生产工艺落后，缺少专用加工设备，缺少必要的检测手段。
2喷灌专用水泵
我国目前生产的喷灌专用水泵主要是1982年农机部下达任务研制的50BPZ、65BPZ、80BPZ等8种型号的自吸泵和65BP、80BP两种型号的非自吸泵，以及这些专用水泵的变型泵。喷灌专用水泵多是与轻、小型喷灌贡配套使用，基本上由喷灌机生产企业组织生产制造，其中金坛喷灌机厂的年生产能力已达8万台。
从1991年行业质量评比情况看，喷灌专用水泵的产品性能指标有40%~45%优于当时国内生产的一般农用水泵。产品质量和工艺水平也有所提高，如萧山水泵总厂的铸件成品率到1994年已提高到86%。但从整体上看仍存在工艺落后，质量不稳的问题，还没有形成龙头企业和名牌产品。
除喷灌专用水泵外，喷灌工程还广泛使用QJ系列井用潜水电泵等通用水泵，这类产品供应充分，市场竞争激烈。目前已初步形成了一些具有较强实力和竞争能力的企业，如泰丰潜水平与国外先进水平相比差距是明显的，突出反映在铸造水平上。
3管道
（1）地埋固定管道。我国喷灌工程的地埋固定管道一般命名使用硬质聚氯乙烯管、改性聚丙烯管、钢丝网水泥管、钢筋混凝土管、铸铁管等，这些管材均可满足喷灌工程的技术要求。其中范围限，塑料管供货充足，管件配套齐全，施工安装方便，但产品质量参差不齐，生产的规模优势难以形成市场优势。
管道式喷灌工程中的管道投资占材料设备费的70%～80%，降低管材的费用一直是发展喷灌的关键所在。一个发展提高管道的利用率，例如发展机组式喷灌，移动管道式喷灌，另一个发展方向是开发复合型管材，充分发挥不同材质的机械性能，如钢丝网水泥管。随着塑料工业的发展和应用范围的扩大，基于树脂的复合型管材倍受人们的关注。中国灌排技术开发公司新近组建的颈硕新型管材公司最近开发了加筋PE塑料管的生产技术和生产装备。这种管材具有耐压能力高、重量轻、耐腐蚀、水力性能好、价格低等优点。与1.0MPa级的管材比较，新管材的成本仅为一般PvC管的50%～65%，是其理想的替代产品。
（2）地面移动管道。我国地面移动管道主要使用带有快速接头的薄壁铝合金管和塑料软管。其中的薄壁铝管的生产工艺经历了冷拔、焊接、挤压三个阶段，已达到铝材生产的先进水平。挤村铝合金管较冷拔管的成品率高得多，而机械性能又优于焊接管。太原铝厂自80年代初期开始生产冷拔铝管，1986年又从奥地利引进铝焊接管生产线，1995年改产挤压铝管。挤压铝合金管的生产工艺较为简单，一般的铝加工企业，只要有600t以上的挤压机即可生产，如河北省肃宁县铝材厂原生产建筑门窗铝材，1997年开始秤喷灌铝合金管，年生产能力达5000t。
移动铝管除管除外，还要配上快速接头，才能成为移动管道。快速接头及其他附件一般是由喷灌机厂生产并成套供应移动管道式喷灌系统，职太原市喷灌集团公司生产的TPL型喷灌管道系列，规格从φ50到φ102，配套完整，年生产能力可供发展100万亩喷灌的需要。
地面移动管道中的塑料软管，我国也有足够的生产能力，如金坛喷灌机厂的维塑管年生产能力达100万m，泰州市喷灌机厂的涂塑软管年生产能力达200万m。
由于市场不规范，优质难以优价，不具备条件的小厂生产的移动管道质量难以保证。
4.喷头
目前我国生产和使用最多的是PY1、PY2铝合金摇臂式喷头以及PYS塑料喷头，凡生产喷灌机的企业几乎都生产喷头。我国喷头的生产能力充足，但产品档次不高，使用寿命短，品种单调。1987年投放市场的ZY系列喷头和最近投放市场的DY系列喷头引进国外生产线，以锌基合金和铜为主要材料制造，性能好，但价格较贵。在PYS塑料喷头基础上开发研制的PYS2系列喷头主要部件采用耐磨防腐金属镶嵌新工艺，提高了产品性能使用寿命，其性能价格比利时具有较强的市场竞争力。
我国在大型喷头的`开发制造上与国外存在较大的差距，致使卷盘式喷灌机整机性能不佳，不得不依靠进口喷头配套。
（二）微灌设备
我国目前生产的微灌设备主要有过滤器、施肥器等首部枢纽设备、管材和连接件、滴灌管（带）、微喷头、渗灌管等。据统计到1997年底我国微灌面积已达200万亩，主要用于果树和设施农业作物的灌溉。
1.首部枢纽设备
目前我国批量生产的首部枢纽设备主要有北京通捷机电设备公司的离心过滤器、砂石过滤器、叠片过滤器、网式过滤器、施肥装置，山东莱芜塑料总厂的全塑网式过滤器和施肥罐，生产首部枢纽设备的企业还有河北龙达灌溉设备有限公司、燕山滴灌技术开发研究所等。目前生产的过滤器如适当组合，基本上可以满足不同灌溉水质的过滤要求。另据了解，通捷机电设备公司根据市场需求的增加，为进一步提高产品质量，降低生产成本，增加品种规模，目前技术改造，计划到2000年达到年生产4000台过滤器，2000台施肥设备的能力，口径从φ25～φ150，单台（套）过滤能力3～120立方米/h，过滤精度达到250目，可满足年发展10万亩微灌工程的配套需要。
微灌首部过滤设备是保证系统正常工作的关键，今后应进一步增加品种，开发新过滤材料（如特殊发泡材料等），形成规模化的专业生产，以提高产品质量，降低生产成本。应该说影响微灌首部枢纽正常工作的主要因素，并不完全是目前的产品规格和质量，设计上对过滤重视不够，施工中没有严格遵循操作规程，使用中缺乏必要的维护保养往往是造成微灌系统堵塞的主要原因。
水肥同步精确供给被以色列专家认为是微灌得以快速发展的主要原因。我国目前的施肥及配套设备在性能、操作性、配套性等方面尚有不小的差距，形式比较单一，使用中的问题也不少。今后应加大产品开发的力度，对生产应用也应加强示范和指导。
2.管材和联接件
微灌用管材大多是低密度聚乙烯管（LDPE），规格从4～80mm，市场货源充足。LDPE管材加工简单，利润率不高，技术条件好的企业不愿加工生产，小企业加工的管材质量不稳。联接件的问题则更大，为追求价廉和方便，施工中往往采用内插式的管接头，降低了联接处管材的耐压能力，管材本身也极易变形，造成漏水。
在目前的情况下，只能提请用户尽量选择正规企业的定型产品，特别应注意联接件的形式与质量。
3.灌水器
滴灌灌水器的发展趋势是灌水器与毛管一体化的滴灌管（带），我国目前批量生产的滴灌管有内镶式滴灌管、管上补偿式滴灌管、迷宫式滴灌带、双上孔滴灌带、普通滴灌带等。配套完整，使用较好的是绿源塑料联合公司生产的“八五”国家重点科技攻关产品内镶式滴灌管，目前已形成为每年发展10万亩滴灌工程配套的生产能力。除滴灌管外，微管式滴头、大流量滴头、补偿式滴头等也有生产和应用。
微喷头的种类很多，我国早期多生产和应用折射式喷头和缝隙式喷头虽早有产品，但质量尚不能符合SL67-94的要求，目前国内不少商家代理国外的这类产品。
渗灌在我国有悠久的历史，但到90年代初为止并没有形成产业，更没有产品面市。后随着国外渗灌管进入我国，人们才开始考虑现代渗灌的概念，我国有几个橡塑企业已着手开发不同材质的渗灌管。国内外对于渗灌技术素有不同的评价，笔者去法国考察时也向原来生产渗灌管的企业了解有关情况，得到的回答是“转入地下的意义不大，目前已不生产”。笔者认为渗灌确有其自身的特点，就技术而言应该占有一席之地，问题是合格的渗灌管的技术含量绝不在第五代滴灌管这下，国内产品和部分国外产品都还不含量。中国灌溉排水技术开发培训中心对国内外渗灌管的测试结果证实了上述认识。渗灌工程建设和运行管理与滴灌一样必须严格按技术要求进行，这也是发展渗灌必须面对的问题。
微灌设备的技术含量高于其他节水灌溉设备，高的技术会计师集中在灌水器上。这是因为微灌设备均是微量出流，流道细小，加工技术要求高；另外微灌属精确灌溉，对灌水器的性能要求也高。就总体而言，我国生产的微灌灌水器与国外先进产品相比，在品种、规模、性能、质量、耐久性等方面均有明显差距。降低微灌材料设备的价格无疑有利于大面积推广微灌，但低价格不应以牺牲产品性能和质量为代价。据悉，中国灌排技术开发公司正在开发经济型内镶式滴灌管，它是通过减薄壁厚（由目前的0.6～0.8mm减至0.2～0.4mm），增加科技含量，实现降低成本的，这种思路值得提倡。
4.自动控制设备
实现精确灌溉自动控制设备是必不可少的，这类设备我国虽有研制，但并没有形成产品，今后应引导这方面的工作，以提高我国微灌设备的配套能力和总体水平。
（三）渠道防渗新材料和施工机械
1.防渗膜料
膜料防渗具有防渗性能好，适应变形能力强、施工简便、造价低等优点，应用广泛，我国在60年代中期已将膜料用于渠道防渗，但当时没有专用的防渗膜料。目前我国生产的防渗膜料在抗穿刺、抗老化、增加与土的磨擦系数方面均有改进，特别是近几年生产的宽幅高密度线性低密度以及高充填合金聚乙烯膜料，其抗拉、抗撕裂性能均有大幅度提高。还开发出一布一膜、二布一膜等复合型土工膜料，但价格稍高。例如泰山塑料股份有限公司生产的防渗膜料幅宽3～10cm,厚度0.1～1.5mm，年生产土工膜料的能力达到500万平方米。膜料防渗前景广阔，今后应加强跨行业合作，进一步开发新型膜料，以适应渠道防渗因条件不同而提出的不同要求。
2.渠道防渗施工机械
U型防渗渠道施工机械的生产制造和应用已有一定的规模，保证了U形防渗渠道的大面积推广。目前生产的成套设备包括KU系列基槽开挖机、D系列小型U形渠道浇筑机、QJ系列可变断面（U形、矩形、梯形）混凝土渠道浇筑机等等。山东省高密市亚盛大水利机械厂开发的LZY系列混凝土构件成型机和WS型全自动砌块成型机，以普通材料拌合的干硬性混凝土，快速成型生产各种断面的混凝土防渗砌块，实现了工厂化批量生产，提高了衬砌质量，降低了施工成本。从产业化发展渠道防渗的角度看，中、小型渠道的混凝土防渗衬砌应选择“标准化设计、工厂化预制、现场装配”的方向。
（四）低压管道输水设备
“七五”期间原国家科委和水利部针对井灌区节水的需要组织了低压管道输水技术的攻关研究，带动了相关产业的发展。目前生产和应用的管材主要有薄壁PVC管、双壁波纹管、素混凝土预制管以及现浇管等。其中薄壁PVC管的生产已广泛扩散，产品供应充分，但质量参差不齐。有一些地区出现了生产并使用再生塑料管的极不规范的作法，产生的后果不难想象，规范低压管材的市场已成为当务之急。双壁波纹管的公称压力有0.2MPa和0.4MPa两档次，作为井灌区输水之用，耐压能力无法充分发挥，而价格又嫌太贵，作为喷灌之用，耐压能力尚不够，因此目前在节水灌溉中应用不多，有些生产企业的加工设备已停机。今后随着渠灌区大规模管道输水技术的应用，双壁波纹管当有一席之地。素混凝土预制管的主要生产技术在于制管机的开发，目前小批量生产的制机技术上已有很大改进，预制管的生产没有太大的问题。但是混凝土管不便长距离运输、生产的技术含量又不高，难以形成大规模生产的格局，基本上是就地使用就地生产。混凝土现场浇注成形技术，在大口径管道制造上有明显优势，在小口径管道制造上优势不明显，而且管道质量也难以保证，但在低压管道输出水技术发展初期，因价格便宜，种类现浇管道曾发挥了不小的作用。
出水口是井灌区农民从低压管道输水系统向地里放水的装置，因技术含量不高，产品定位偏低，尚不具备大批量产业化生产的条件，目前大多由县水利局或乡水管站结合自身建设节水灌溉工程的需要，自行组织加工或委托加工。
闸管系统是低压管道输水工程的田间配套设施，国外有硬闸管和软闸管两类产品。目前软闸管系统已通过“94.8”项目，引进国外技术在国内组织试生产，希望能对完善低压管道输水系统发挥作用。
管道输水是提高输水效率，合理利用自然水头，减少占地、减少水体被污染的有效措施，在国外普遍应用（有管道化的提法），而且配套完整，相关产业也很发达。我国低压管道输水技术是在80年代初节水灌溉任务紧迫，但投入又严重不足的情况下，在井灌区发展起来的，因此，技术定位偏低，系统定位靠下，难以带动相关产业的全面发展，反过来也制约了管道输水技术的发展和应用领域的扩大。今后随着水资源统一管理，灌区供水多元化的实现，管道输水技术及相关产业应有一个大的发展。 二、节水灌溉材料设备生产企业的现状
节水灌溉材料设备来源于生产它们的企业，企业的现状在一定程度上反映了产品的状况。
1.生产规模小
据对46家节水灌溉专用材料设备生产企业的表明，固定资产没有超过亿元的，年产值达到亿元的仅3家，一般均为几千万元，少的为几百万元。实际上不少企业的产品中节水灌溉专用材料设备仅占一部分或少部分。生产规模小制约了企业的发展，也严重制约了节水灌溉材料设备产品的更新和质量的提高。
2.专业化程度低
我国的节水灌溉专用材料设备生产企业不少是在原有生产领域的基础上，部分转产节水灌溉材料设备的，故绝大多数不是专业厂，产品结构复杂，关联性不强。这种状况决定了生产组织形式是以通用设备、普通工艺实现的小批量生产，产品质量难以保证，生产成本难降低。
3.生产技术装备落后
走进节水灌溉生产企业，往往看到的是70年代、60年代、甚至50年代的生产设备，这些设备有的是当年建厂时的设备，有有是从大企业淘汰设备中低价转让来的，生产技术装备的落后也往往决定了生产工艺的落后。
4.缺乏行业龙头企业的作用
在现代工业中，小而分散的加工生产并不一定意味着落后，关键是要有龙头企业发挥主机厂的作用，小企业应围绕龙头企业进行专业化生产。近期中国灌排技术开发公司收购江苏七州集团，控股中冠灌溉设备有限责任公司应该说是我国节水灌溉材料设备生产企业向规模化、产业化生产改组迈出的第一步。
三、节水灌溉材料设备的发展方向
节水灌溉所需材料设备涉及的范围很大，有不少是通用的建筑材料和机电设备，也有一定的专用材料设备，其发展方向主要取向于节水灌溉技术的发展和市场需求的变化。本文在节水灌溉材料设备现状综述中已对各主要设备的改进方向提出了一些粗浅的看法，不再赘述，现仅就其共性的东西补充几点意见。
1.节水灌溉材料设备需求的多元化
随着各项节水灌溉技术在我国的开发和应用，节水灌溉材料设备市场需求多元化的趋势明显，这不仅表现在产品的种类上，而且表现在同类产品的不同档次上。这种状况同我国地域广阔，各地自然条件和经济条件差异大有关。以往评价哪类地区应采用哪种节水灌溉技术时，往往并不太区分经济因素的作用，甚至将经济因素的作用看成是一种特例。如在80年代对北京推广半固定式喷灌的意义颇有分歧，而今天人们考虑的则是在经济较发达地区，半固定式喷灌溉今后的替代方式是什么？节水灌溉技术的多元化需求为材料设备产业发展提供了更为广阔的发展空间。建议主管部门对我国节水灌溉材料设备需求多元化发展的趋势组织调查分析和预测，加强对相关产业发展的宏观指导。
2.降低产品成本要走增加科技含量，实现规模化生产的路
一项节水灌溉技术的大面积推广，建设成本和运行成本是重要的制约因素。我国节水灌溉是在国民经济不发展的条件下起步的，“小花钱、多办事”有时成了唯一的准则。我国不少节水灌溉工程是提前报废的，原因很多，但片面追求低成本发展是重要的原因之一。在材料设备方面，不能以牺牲必要的性能和质量为代价来换取低成本。据悉，劲硕新型管材公司正在开发加筋PE塑料管，通过两种材料的复合使新材料在性能价格比上有明显提高。工艺难度大了，但材料消耗降低了，这种通过增加产品的科技含量，提高产品性能，降低产品成本的思路是可取的。
3.企业应主动与科研单位联合，实行技术经济一体化
我国节水灌溉材料设备生产企业的不少产品是70年代末、80年代初国家有关部门组织全国联合设计的成果，但在市场经济体制下，单纯依靠国家的科技投入已远远不够，企业应主动与科研单位联姻，并成为投入的主要承担者和成果的所有者。国家科技部已决定启动农业高效用水科技产业示范工程，并组建国家节水灌溉工程技术研究中心，目的都是为了推动节水灌溉相关产业的发展，实现技术经济一体化。我国的企业既要抓住当前节水灌溉市场发展的契机，也要抓住国家推动技术经济一体化的契机，实现产业的发展。
4.行业自律和质量认证亟待完善
针对我国节水灌溉材料设备生产企业小而分散的格局，建立行业自律机制和质量认证机制极为重要。目前的市场不规范，不公平竞争造成低劣产品充斥市场，优质不能优价，用户身受其害，正规企业也身受其害。在要求生产企业通过加强行业管理（据悉中国水利企协灌排设备分会已经组建），严格自律的同时，主管部门应健全有关的质量认证工作。
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