王诗冬，羊 咪，陈 治，王俊清，翟银章 ，王友宏

(1.盐城生物工程高等职业技术学校，江苏 盐城 224000；2.盐城玉欣电动科技有限公司，江苏 盐城 224000)

0 引言

新疆是我国面积较大的省区，水量仅占全国的3%，而且相对集中，也是个明显缺水的地区，随着社会的发展进步，水污染情况已经越来越严重，成为影响农业生产的重要因素。而在新疆地区的农业生产中，绝大部分生产用水都是靠灌溉完成，近些年来国家不断加大水利工程建设，完善农田水利基本建设，通过灌溉保证了农业生产的顺利进行，但在实际灌溉过程中，灌溉用水主要是高山雪融水及地下水，这些水资源在利用率上并不高，大部分都流失于盆地沙漠之中，也有一部分积水成为咸水湖，浪费十分严重，所以节约水资源，合理开发，充分利用,保证灌溉是水利工作及农业生产中的重点[1]。

1 节水灌溉技术概述

节水灌溉就是指采用相关技术手段，达到充分利用水资源，提高生产效率的目的，主要体现在节水和高效两方面。新技术的主要手段有工程、生物、农艺、化学及管理等方面。各地区要合理结合当地的实际情况，因地制宜采取适合本地特点的技术，实现节水的目的。主要节水技术有渠道防渗技术、低压管道输水技术、沟灌技术、喷灌技术、滴灌技术。

目前，滴灌技术是最先进的节水灌溉技术，也是投资比较高的一种节水方式。滴灌系统由水源工程、首部枢纽(包括水泵、动力机、过滤器、肥液注入装置、测量控制仪表等)、各级输配水管道和喷头等四部分组成，在灌溉时水量通过配水管道直达作物根部，使水量能充分被吸收，在水量的控制上，由于现代机械自动化的智能控制，可以做到精确用水，有效避免浪费，这也是未来农业发展中必然采用的一种灌溉技术[2-5]。

灌溉农田中的出水桩是整个滴灌系统的重要一环，承担着向各田块输送水分和肥液的作用。目前，水肥一体化在全国范围内推广，推动了人们对滴灌作业各相关装置的研究进度。出水桩是整个水肥一体化滴灌体系中的重要组成部分，当今出水桩在农田滴灌系统中应用非常普及，但目前使用的出水桩存在两个问题：

1)在用大型农业机械进行耕种作业时，需要将出水桩拆除，拆除时消耗大量人力物力，还要用堵头堵住管网各出水口，拆下来的出水桩还要保管；

2)在需要使用灌溉系统时，先要花工夫寻找出水桩分布点，找到后，还要消耗人力物力挖开泥土，将出水桩安装好，因经常折装，必有一部分出水桩损坏，并且在安装过程中还会损坏农作物。

2 高伸缩比全工况密封型灌溉出水桩设计

本设计包括底部固定管、顶部伸缩管、顶部出水咀、过渡伸缩管、伸缩内芯、底部固定管和顶部伸缩管之间连接多个端对端伸缩连接的过渡伸缩管；顶部出水咀安装在顶部伸缩管的上端；底部固定管、过渡伸缩管、顶部伸缩管内部设有贯通的连接槽；伸缩内芯安装在连接槽内；伸缩内芯包括底部定位环、伸缩组件、顶部定位环；底部定位环安装在底部固定管的内部四周；顶部定位环安装在顶部伸缩管的上端内部四周；伸缩组件上下两端分别连接在顶部定位环和底部定位环之间。该设计的密封性好、伸缩长度可调、连接稳固、安装拆 卸便利、可调节出水速度[6]。出水桩全部伸出实物图如图1所示，缩回实物图如图2所示，过渡伸缩管和滑动锁定螺杆的俯视图如图3所示。

图1 出水桩全部伸出实物图

图2 出水桩缩回实物图

1.滑动锁定螺杆；2.驱动环体；3.锁定螺母图3 过渡伸缩管和滑动锁定螺杆的俯视图

3 工作原理

该出水桩是滴灌系统中地下管网和地表滴灌带的重要连接装置，农作物需要灌溉时，打开滴灌系统供水泵，以适当的水压(0.3～0.5 MPa)维持几分钟，出水桩在水压作用下自动升出地面，连接滴灌带进行灌溉，当耕种时将出水桩使用工具缩回地下，如图4所示可缩回地下50 cm以下不影响农机耕种。

图4 出水桩收缩状态

如图5出水桩工作过程图：①出水桩缩回地下50 cm以下；②在水压作用下出水桩自动升出地面；③出水桩连接地下管网和滴灌带进行滴灌。

图5 出水桩工作过程图

4 结构特点分析

该出水桩涉及节水灌溉条件下的灌水方式装置,尤其是一种用于农田灌溉的半自动化伸缩式出水桩,主要包括固定套管、滑动套管、防护套、紧固套、自洗端盖。滑动套管插入固定套管内部,紧固套套在固定套管外,通过螺纹与固定套管上部连接,滑动套管上下滑动时,紧固套的内环台卡住滑动套管的限位环台,使得滑动套管不能滑出固定套管,防护套下部插入紧固套的环形凸沿内,且套在滑动套管外围,自洗端盖与滑动套管的上端螺纹连接。与现有技术相比,该设计结构合理,操作简便,可免拆卸,自清洗,节省人力和物力,是一种可有效防止泥土阻塞、经济实用、用于农田灌溉的半自动化伸缩式出水桩。

5 实验验证

项目目前已完成中试，已按照技术要求生产出实验产品，图6、图7是正在安装的出水桩，图6在全部升出地面的出水桩，图7为缩回地面的出水桩。

图6 全部升出地面的出水桩

图7 缩回地面的出水桩

5.1 成熟性分析

1)稳定性。中试阶段在不同的气候条件下，其收缩率、成品率变化很小，产品在测试装置上，所测得的数据变化也很小，产品的整体和各部分尺寸都在允许误差范围内。

2)收缩率。在小试阶段达86%以上，中试阶段达91%。

3)成品率。在小试阶段达92%以上，中试阶段达96%。

4)可靠性、耐久性、安全性。 产品已进入小试、中试和完成中试阶段，进入小批量生产，在小试、中试阶段的产品，已全部用于示范推广，部分产品已达三年，所有用户反映出水桩性能可靠，功能表现优异，耐候性强，土壤亲和性好。

5.2 项目产品的技术检测、分析化验

2016年8月公司产品灌溉伸缩式出水桩送到盐城市产品质量监督检验所作产品性能检测，检测结果如下。

1)密封性能。技术要求为产品在1.0 MPa水压下保压10 h，无破损、无渗漏现象。检验结果为合格，单项评价为合格。

2)伸缩性能。技术要求为产品在0.3 MPa水压下，其第一活动管必须开始伸出。检验结果为合格，单项评价为合格。

3)纵向回缩率。技术要求小于等于5%。检验结果为合格，单项评价为合格。

4)产品密度。技术要求1 350～1 460 kg·m-3。检验结果为1 377 kg·m-3，单项评价为合格。

6 结语

产品将向全结构尺寸、多系列智能化方向发展，扩大产品外延，不断拓展出水桩在种植业方面的使用范围，深入研究，挖掘出水桩在其他非农业产业方面的应用可能；另外，在出水桩的后市场研究开发配套的用于出水桩安装、出水桩定位、出水桩无水状态下的准确寻找，以便进一步延长产业链，提升整体产业链的竞争力。