水利项目申书风力气压自控扬水灌溉技术在岩溶山区的应用研究

项目名称名 学地性隶协项博士/总投资项目名称名 学地性隶协项博士/总投资科技经费自其00 项目起止时201307201506项目研究的目的意义和选题依据2011年一《 关于加快水利发展的决定》[1]，明中农业灌溉设施建设居于重要地位，要大兴农田水利建设，力争通过5年至10年的努据统计，我国耕地总数18.268.752%旱涝保收的只有2亿多亩[2]。全球气候变暖，环境质量，能源耗竭等一系列紧迫的现实问题，促使世界识[3]。风能作为一种无污染、无排放、可再生的清洁能源资源，不仅在能源生产过程中价值的新能源资源。与能、生物质能等其他可再生能源相比，风能资源的开发价值的新能源资源。与能、生物质能等其他可再生能源相比，风能资源的开发主要是以风力发电为主，对于风能扬水节灌的研究较少[4]。风能扬水节灌是人类利用风 较丰富的水资源。因此,利用风能提水灌溉在我国有着广阔的发展前景。 属风能资源较丰富区[5]。气象 桂西北岩溶地区自然条件恶劣，干旱频繁，严重制约着当地经济发展和农民生特殊的自然条件和气候特点，桂西北岩溶地区农业干旱缺水十分突出。从全面、协调、可持续发展的高度对广西岩溶地区节水灌溉工作重新定位和调整，研究探索适应西北岩溶地区节水灌溉措施已成为一项十分紧迫的任务[6]。因此在传统能源利用 国内外同类研究发国内外同类研究发展现状及趋1、风力提水技术的发展历程, 人就利垂直轴风碾米,十世纪 人用风车来提水,到了十世纪,风车在东地区得了广泛应用十三世纪风车传至了欧洲,十四世纪已成为洲不可缺少的原 。在荷兰风车先用于莱茵河三角洲湖地和低湿地的排水,以后又用于榨油和锯木。到了十八世纪二十年代,在 洲风车被用来灌溉农田和发电;我国是世界上最早利用风能的国家之一,早在公元前我国劳动人民就利用风能进行提水灌溉、磨面、舂米, 是国风能利的鼎盛时期, 著的《物理小识》记载到：风帆六幅,车水灌,淮阳海皆为之”描述了当时人们利用风帆驱动水车提水灌田的情景,我国沿海地区用风提水灌溉制盐的做法,一直延续到了上世纪五十年代,仅江苏沿海的风力提水设备曾高达二十万台,风力机械是力械的一大支柱,模及电获,各种曾经被广泛使用的风车,使用不方便等原因,无法与蒸汽机、内燃机和电 等相竞争逐渐被淘汰。直到上世纪七十年代世界发生石油 以来,在常规能源急和全球生态环境 的双重压力下,风能利用才又被世人重新重视。从上世纪八十年 始,我国广大科技作者在吸传统风力提水技术的诸多优点并借鉴国外先进技术的基础上,经过多年的不懈努力,终于完成了由传统的低速低效多叶片风力直接提水到现代高速高效风力发电提水这一历史性转变,从而使国的风力水技术平得到迅速提高7。2、风力提水技术简介 程小流量型、中扬程大流量型和低扬程大流量型[8]。 立轴风力机与活塞水泵相匹配组成的。这类机组的风轮直径一般都在6m以下，扬程为 水。这类提水机是通过曲柄连杆机构 m3h。这类风力提水机一般为现代流线型桨叶，效率较高，性能先进，适用性强，但其m3h。这类风力提水机一般为现代流线型桨叶，效率较高，性能先进，适用性强，但其造价高于传统式风力机。0.5-3m50-100m3/h，机组的风轮直径为5-7m，风轮轴动力是通过锥齿轮传递给水车或螺旋泵的，一般都采用自动迎它由风力空压机、管道和气压扬水机三部分，是一种不用电和油,利用风能进行扬水的新型、节能、绿色环保的高科技产品三级风力即可启动使用。其工作原理是,利用自然风力带动空气压缩机产生气动力,用导气管传导动力,使水源中的气压自控扬设备原理图3、风力提水技术的特点工程、农田用水、果园等,它克服了架电难、投资大等难点,能充分利用小水源工程、农田用水、果园等,它克服了架电难、投资大等难点,能充分利用小水源,低水高扬、零存整取、贮用结合。特别值得是,它非常适合山地果园灌溉[9]。布置方便灵活。可实现远距离扬水,风力空压机与扬水机分离,不受环境条件的自动保护、自动关机,但要防止强风破坏;扬水机可放置在各类水源处,以适应各种水力资源。气压自控扬水机使用水井口径150～1000mm,还可以用于大口井、河道、水库、等水源,但必须达到一定水深。安装扬水机必须垂直于水面竖立,水面高出扬水机0.5～1.5m。针对不同的提水高度和用水量可多台并联使用,布置方便灵活。 为多见,母池设在最 置处,子池位置要比母池低,依靠水流重力作用,自流使母池定。根据经验数据,一台风力机扬程10m,可建40～200m3的水池;扬程20m,可建30-150m3的水池;扬程30m,可建20～100m3的水池;扬程40m,可建10-80m3的风速4m/s、扬水机扬程在20m的情况下,每台风力扬水机可供1.33hm2农田灌溉或供5.33hm2点播用水。水型技术,从山下扬水到山上,山上建蓄水池再进行灌溉,就可使以前的坡耕地改修梯田,使以前的田地由跑水、跑土、跑肥,变成为现在的保水、保土、保肥。工程管理养护简单,每三个月向风机中加注一次机油,风机就可正常运转;500个小时更换一次根据已有资料统计,4500元左右,1.33hm2山地的灌溉,不到一年即可收回成本[11]。根据现有资料统计,与电力提灌相比,4次计,风力提水无需人工看管120个/hm2.a;风力扬水不用电,与电力提水灌溉相比,1800kwh/hm2.a,风力扬水灌溉省水,450m3/hm2,较大水漫灌次灌溉3000m3/hm2,省水2550m3/hm2,省水达85%;且风力提水灌溉及时,能够根据作物需要适时灌溉,由于灌溉充分,作物的产量、品质均有所提高,1860/hm2.a。据已有资料综合统计,5880元/hm2.a,农业生产成本农业生产成本[12]同时,由于用水有保证,将进一步促进农业产业结构和种植结构的优化调整,使原来的“两低田”变为“两高田”,即低产低效田变为高产高效田,极大地促进农民增收,如我区山区农民以前都种玉米,现在改种蔬菜、水果,4倍以上。另外,利用该项技术还能解决部分村庄的吃水难问题[13]。4、风力提水技术存在80年代以来，在科技工作者的不懈努力下，我国风力提水技术的水平得 在我区桂西北岩溶地区，供电和电价太高等问题，给风力提水技术应用创造了当地使用，能够解决能源。因此，加强节水灌溉技术应用的研究，尤其是风申请者与项目组主要成员，项目组成员在我区桂西北岩溶地区，供电和电价太高等问题，给风力提水技术应用创造了当地使用，能够解决能源。因此，加强节水灌溉技术应用的研究，尤其是风申请者与项目组主要成员，项目组成员既有长期从事节水灌溉研究的高校、水10多年来一灌溉》和《中国农村水利水电》等杂志上了30多篇高水平的学术；至今已获1375项，取得了丰硕成果。本课参考文献： .关于加快水 发展的决定[J].中国水利.2011, .转变观念与时俱进开创节水灌溉新局面[J].城乡饮用水水源安全问题与发展汇总.2009. .中国风能资源空间分布的估算[J].地球信息科学.2008,10(5):551-556. .光电,风电提水灌溉在我国北方地区应用推广条件及前景的分析[J].农村能源.1997,(5):13-15. .广西风能资源评价工作探讨[J].广西气象2005,26(455- .岩溶地区水资源承载力与经济社会的可持续发展[J].桂林工学院学报.2004,32- .我国风力提水技术的回顾和展望[J].新能源199517(1):6- .风力提水与风力发电提水技术[J].可再生能源2005,359- .风力提水技术的现状与展望[J].2009中国可持 (下册). .风力气压自控扬水技术在泰安市山丘区的推广应用[J].山东水利.2009,(011):25-26. .风力气压自控扬水技术在山丘区中的应用 ,苏江平 .QZY-F4型风力气压自控扬水机[J].农业知识.2001,12: 等.风力扬水机的推广与应用[J].山东水利2004,(132- .提水灌溉农业存 和对策[J].水利经济.2000,18(6):22-项目研究的主要内容及总体目1、主要研究内容： 2）2）对我区风力扬水技术应用所存在进行深入剖析。通过对比分析,对风力扬水风技术推广应用过程中存在的技术、政策等方面所存在进行深入系统的探讨,并对其他一些影响风力扬水技术应用的加以分析。针对风力扬水风技术推广应用过程中所，提出加快推广力度，促进农根据通过新型风力扬水技术在国内外发展的特点及研究现状,分析各种风力扬水技术的优缺点,新型风力气压自控扬水灌溉技术在目前发展过程中存在,分析项目的技术关键及创新点1、项目的技术关键2、主要创新点：1）本课题主要从哲学高度对节水灌溉问题进行，提出了节水灌溉可持续发展观； 3）将风力气压自控扬水灌溉技术应用西北岩溶地区，作为新型的抗旱节水灌溉，在石灰岩地区灌溉技术的研究中尚属首次，所以在新技术上的应用较新颖，具项目技术方案和实施计划1、项目技术方案：62、项目的实施计划：①201307201312月：在现有工作基础上，进一步明确研究思路和制定②201401②201401201406月：通过文献阅读及对桂西北岩溶地区实地，收③201407月至201412月：提出桂西北岩溶地区推广风力提水节水灌溉技术④20150120153月：课题组成员将根据所获取的各种相关数据资行研究课题最终成果的撰写工作，，并邀请该领域对研究成果进行评⑤201604月至201606月：按期完成预定研究任务，向学院教务科研处和项目规模和预期达到的技术、经济指标 社会与经济效益（以FS4.4-QZY-L型风力扬水设备为例）备功率达到2.9千瓦，有效风速内每小时产生电能按1.5度计算则:期设备产生电能：3000小时×1.5度×15年＝6.75万度0.16元，期单台设备可控制灌溉面积300～450亩，按每300元效益计算，则单台设备期可增加收入9万～13.5万元。根据已有资料统计,4500元左右,1.33hm2山地的灌溉,不到一年即可收回成本。在能源日益紧张的今天,作为措施的绿色环保节能新技术越来越受到重效益高等特点，值得在我区推广应用。本项目的实施与推广，山区现行的提水灌溉模式，大力推广风力扬水灌溉模式,增强这一区域农业综合生产能力，稳定和提高老区乃至完成项目所需条件1、科研经费：（万元2435 完成项目所需条件1、科研经费：（万元2435 8风力扬水设备、风速测试仪、仪器设备、配件、现场资料的数码设备、计算机输出设备等仪器设备的购置、、加工、安装和。4 2 1有关资料和书籍、资料，订阅学术、成果印刷、文献查新费用以及入网等对流沟通信息1 302、已具备的实验条件：申请者协作2、已具备的实验条件：申请者协作山东省新泰市风龙王设备是专业生产风力扬水设备的企年生产能力达上万套，是我国最大的生产风力扬水设备的厂家，公司坚持精品与技术创新，率先通过了ISO9001质量体系认证.2008年公司被山东省“2007年度山东省优秀节能成果企业”；风力扬水设备被山东省经济贸易“优秀新产品”；同年该项目被列入“国家水利部先进实用技术推广”与“山东省农业机械推广目在“广西水利电力学院”可以提供有关地理信息系统（包括图象分析）的软3、资料准备情况：2008500所搜集的资料均进行了认真细致的研读和思考，对重要内容均进行了较详细记载和编目。4、尚缺少的实验条件：现具备的条件和工作基础申请者与项目组主要成员，10余年来一直从事节水灌溉以及其风力提水设备与技问题及其解决的方案比较清楚。主持或参与了国家重点基础研究发展规划（973计划）划）专项课题《作物水分信息与精量控制用水技术研究与开发》划”；2003年列入国家科技部中小型企业创新基金立项；成果为本项研究的开展积累了一定的基础数据和资料。本课题是申请者及主研在风力提水设备与技术及节水灌溉 共14人，其中高级 8人，中级 6人。项 划”；2003年列入国家科技部中小型企业创新基金立项；成果为本项研究的开展积累了一定的基础数据和资料。本课题是申请者及主研在风力提水设备与技术及节水灌溉 共14人，其中高级 8人，中级 6人。项 仪器设备，并已经完成或开始了与本项目有关的许多科研工作；近10年来，申请者及 40多篇与本项目有关的高水平学术 项 简介项 ，男，48岁，博士，教授，2008年度“广西高等学校优秀资助计划1986年07月毕业于广西大学土木水利水电建筑工程专业，主要从事水利工程的教学和科研工作，具有丰富的水利水电工程实践经验、较高学术水平和丰富的科研经验以及较强的分析、解决技术难题的能力。近年来，参加了18项相关课题的研究，在专业期刊上学术70余篇，其中期刊56项目研究团队：职务男博教 学男教授博 学男山东省新泰市风龙王女 学陈男女 学女 学道男 学男 学 女 学女 学女 学道男 学男 学 女 学男讲 学王女讲 学徐男讲 学男 学女 学附：申请者和主 近 的与本项目有关的主要论 .基于 农业科学,2010,(22) .SOM神经网络在农业基本旱情综合评价中的应用[J].人民 ， .基于信息熵大型灌区农业旱情的TOPSIS综合评价[J].中国农村水利水电 , .基于突变理论 农业科学,2011,(03) .基于熵权的TOPSIS模型在右江灌区节水改造效益综合评价中的应用[J].节水灌溉 .基于人工鱼群算法的南宁市内河水质综合评价的投影寻踪回归分析[J].中国农村水利水电,2010,(02) .蚁群投影寻踪回归模型在大型灌区节水改造效益综合评价中的应用[J].中国农村水利水电,2010,(03) .南宁市内河水质的投影寻踪回归分析[J].人民长江 .基于遗传算法湖泊水质富营养化的投影寻踪分析[J].水生态学杂志, .蚁群投影寻踪回归在湖泊水质富营养化评价中的应用[J].环境工程, .基于模拟退火算法对灌溉用 水水质评价的投影寻踪分析[J].江苏农业科学, .基于SOM神经网络的 水灌溉水质综合评价[J].江苏农业科学, .应用突变理论综合评价膜下滴灌模式[J].节水灌溉 .基于熵权的TOPSIS模型在烤烟节水灌溉制度优选中的应用[J]. 学,2010,(23) .基于粒子群算法湖泊富营养化评价的投影寻踪方法[J]. .基于 科学,2010,(10)[17]. 道 .湖泊水质富营养化综合评价的遗传投影寻踪分析[J].江苏农业科学 . .广西罗城卡马水库防洪险情与抢险技术措施[J].中国水利 .基于投影寻踪和粒子群优化算法的南宁市内河水质综合评价研究[J].安徽农业科学,2009,(26) .基于人工鱼群算法的投影寻踪评价方法研究[J]. 农业科学,2009,(23) .蚁群投影寻踪回归在农