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呼伦贝尔农垦管理局辖属耕地面积600万亩、草场面积1000万亩,分布于陈巴尔虎旗、鄂温克旗、额尔古纳旗、牙克石市、新巴尔虎左旗、阿荣旗、扎兰屯市、鄂伦春旗等地共24个农牧场。24个农牧场分别位于大兴安岭南北两麓,主要种植作物为大豆、玉米、小麦、油菜、苜蓿、饲草。农垦耕地草场连片,实行以农场为组织单位、生产队为生产单元、农场统一配置人、财、物、资源等生产要素、统一粮食销售的机械化、规模化、集约化的集中统一耕种模式,生产力水平高,代表了现代农业的方向。

    时针式喷灌机(也称中心支轴或圆形喷灌机,农民也称为“喷灌圈”)是装有喷头的管道支承在可自动行走的支架上,围绕备有供水系统的中心点边旋转边喷灌的大型喷灌机械。时针式大型喷灌机在该地区大田作物灌溉中的应用技术是为了扩大单机控制面积,解决大块农田和草场所存在的生产效率低、劳动强度大、单位面积投资成本高的问题。近几年大型喷灌机在垦区大量运用,目前已实施80万亩节水灌溉项目90%均使用的式指针式喷灌机。

    一、时针式大型喷灌机优点

根据各地的实践,应用时针式大型喷灌机灌溉大田作物有以下优点:

(1)提高农作物产量。喷灌时灌溉水以水滴的形式像降雨一样湿润土壤,不破坏土壤结构,为作物生长创造良好的水分状况;由于灌溉水通过各种喷灌设备输送、分配到田间,都是在有控制的状态下工作的,可以根据供水条件和作物需水规律进行精确供水。此外,喷灌还能够调节田间小气候,在干热风季节用喷灌增加空气湿度,降低气温,可以收到良好效果;在早春可以用喷灌防霜。实践表明,喷灌比地面灌可提高产量15%~25%。

(2)节约用水量。因为喷灌系统输水损失极小,能够很好地控制灌水强度和灌水量,灌水均匀,水的利用率高。喷灌的灌水均匀度一般可达到80%~85%,水的有效利用率为80%以上,用水量比地面灌溉节省30%一50%。

(3)具有很强的适应性。喷灌一个突出的优点是可用于各种类型的土壤和作物,受地形条件的限制小。例如,在砂土地或地形坡度达到5%、地面灌溉有困难的地方都可采用喷灌。在地下水位高的地区,地面灌溉使土壤过湿,易引起土壤盐碱化,用喷灌来调节上层土壤的水分状况,可避免盐碱化的发生。由于喷灌对地形要求低,可以节省大量农田地面平整的工程量。

(4)节省劳动力。由于喷灌系统的机械化程度高,不需要人工打埂、修渠,可以大大降低灌水劳动强度,节省大量的劳动力。比地面灌溉方式可以提高效率20—30 倍。

(5)提高耕地利用率。采用喷灌可以大大减少田间内部沟渠、田埂的占地,增加了实际播种面积,可提高耕地利用率7%~15%。

    二、时针式大型喷灌机的结构组成

(1)中心支轴轴座

是喷灌机的转动支轴,安装在灌溉面积的中心,可固定在钢筋混凝土基础上。支轴座中心的坚管,下端与井泵出水管或压力管道相连,上端通过旋转机构与旋转弯管连接。

(2)喷洒系统

喷洒系统由喷洒支管和安装在其上的喷头组成。喷洒支管一般采用直径125~200mm 的薄壁镀锌钢管,长度一般为400m 左右,用柔性接头与旋转弯头连接。支管上装有若干喷头,喷头种类可采用摇臂式或折射式;喷头的工作压力可采用高压或低压;喷头的流量随安装位置距中心支轴越远则越大。

(3)桁架

是组成喷灌机的基本单元,每个桁架的长度为25~40m,喷洒支管是桁架的组成部分。其中,水动时针式喷灌机采用钢索悬吊喷洒支管;电动时针式喷灌机则采用空间拱架支承喷洒支管。

(4)塔车

由塔架、行走轮和驱动系统等组成,既是桁架的支座,也是喷灌机的驱动部件。

(5)驱动装置

驱动装置有水动和电动两种,水动驱动装置是用水压缸产生的推力通过传动杠杆推动轮缘上的抓泥条使行走轮移动的;电动驱动装置是采用有过流过载保护的三相异步电动机,通过蜗轮蜗杆减速器或链轮,带动行走轮移动的。

(6)调节控制机构

包括速度调节机构和同步控制机构。速度调节机构的主要部件是安装在末端塔车上的速度调节阀(水动式喷灌机采用)或安装在喷灌机中心处主控箱内的百分率定时器(电动式喷灌机采用)。通过控制未端塔车的行走速度,从而控制整机的运行速度。同步控制机构安装在除未端塔车外的的其它各塔车上。当未端塔车前进后,即形成了它和相邻塔车不在一条直线上的状态,这时同步控制机构动作,使相邻塔车同时向前移动,使各个塔车保持成一条直线向前缓慢移动。

(7)安全保护装置

有机械式和电气式两种。安全保护装置包括同步保护、过水量保护、刹车装置等。

    三、时针式大型喷灌机的工作原理和特点

时针式喷灌机工作时喷灌机像钟表针一样围绕中心支轴旋转,沿管道布设的喷头同时喷洒,旋转一周可以灌溉一个半径略大于喷灌机长度的圆形面积。

常用的喷灌机长度400-500m,运行一周需2-20 天,可灌溉面积800-1000亩。喷灌管道一般由桁架支承在塔架上,高出地面2-3m,塔架间距一般25-70m,塔架安装在电机或水力驱动的滚轮上。喷头按一定设计间距安装在喷洒支管上,早期多为摇臂式喷头。为了降低工作压力、节约能源,近年普遍采用折射式喷头,并降低安装高度,以减少风对喷洒的影响。

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