风力提水在山区水土保持中的应用

李彦德

（山东省枣庄市台儿庄区水务局，277400，枣庄）

将风能转换为能够利用的能量最普通的方法是发电和提水，风力提水比发电更容易实现，因为风力提水是依靠天然风资源完成向上提水作业，机械结构简单、成本低廉、操纵和维护方便。风力提水作为一种节能无污染的可再生能源的提水方式，已越来越受到欢迎和重视。山东省枣庄市台儿庄区九星山庄利用风能资源引水上山，保持水土，改善生态环境，发展生态旅游，收到了较好效果。

一、概 况

台儿庄区位于枣庄市最南部，地处韩庄运河、伊家河两岸。九星山庄位于台儿庄区泥沟镇西北10 km处的白山东侧，地势西高东低，北高南低，该村现有人口708人，平原耕地100 hm2，坡耕地 140 hm2，土地比较贫瘠，干旱季节，农村饮用水和农作物灌溉依靠山脚下的佟庄小（2）型水库，多年来受干旱的影响，农民生产、生活没有多大的改善。该地区年内主导风向为东北风，一般风力为3～4级，最大风力可达11级，夏、冬季常发生5～6级西北风，年平均3级以上风的天数可达190天。利用风能优势在山区丘陵发展风力提水灌溉非常适宜；针对这种情况，该村借助“民办公助”项目实施的机遇，依靠村西北的佟庄水库和三面环山的自然优势，投资投劳74万元，修建了梯田、拦水坝、蓄水池；在佟庄水库北岸修建风力提水工程，引水上山，栽植水保生态林、经济林，农业生产结构有了较大的调整，粮经比例达到4∶6。同时，借助自然环境优势，对风力提水设备中的动力设备——风车进行科学布局，为当地发展生态旅游增添了一道靓丽的风景线，工程建设取得了一举两得的效果。目前，丘陵坡耕地的果园是该村发展致富的主导产业，生产的苹果、桃子远销省外。昔日光秃秃的穷山变成了花果山。观光农业日渐繁荣，农业产值和农民收入有了较大提高。风力提水和生态旅游业的紧密结合取得了较大的经济效益和社会效益。

二、工程规划建设情况

九星山庄风力提水工程于2007年5月开工，当年10月建成。工程结合当地自然地理环境和农业生产发展规划及生态旅游规划实施，以引水上山为目的，以风车布局为亮点，科学布置拦水坝，蓄水池采用梯级布设的地下结构，表面采用仿真岩体技术，水从岩体中自然喷涌，涓涓细流汇成小溪，使群山充满生机和活力。该工程项目共包括新建小型风力扬水站8处，设计总扬程50 m，从水库的北岸到山坡建50 m3蓄水池3处，150 m3蓄水池5处；控制灌溉面积80 hm2，果园灌溉采取分级轮灌的运行管理方式，铺设输水管道5.8 km，新建小型拦水坝5处，漫水桥6处，共完成土石方 1.1万 m3， 砌石1 870 m3，混凝土101 m3。完成投资74万元。

三、工程原理

该工程采用QZY—F4型风力气压自控扬水设备。该装置由风力空压机与气压机自控扬水机两部分组成，其工作过程是由风车转动直接带动空气压缩机，产生压动力，通过气管传导动力给水源中的气压自控扬水机直接扬水。该装置利用双体气压自控扬水机和风力机分开安装，便于风车和周围景点结合。设备塔高 9 m，启动风速 2.2～3 m／s，工作风速3～15 m/s，扬程一般在 20 m左右。以风速5m/s时计算，其出水量在7 m3/h左右。设计压力0.2～0.6 Pa，风速 4～13 m/s，扬程 10～60 m。

四、工程实施效果

该工程不用油不用电，利用风力使水库水上高山，栽植了80 hm2果园，治理水土流失面积50 hm2。同时，风力提水工程也带动了当地旅游业的发展。风力提水彻底改善了山边80 hm2果园的灌溉条件，该工程当年实施当年见效，年增产 12.5万 kg，人均年增收353元。

五、结 语

风力提水是一个汇集空气动力学、结构力学和材料科学等综合性学科的技术。它可以广泛运用在边远缺水地区解决农村饮水问题，进行天然草场灌溉；也可以和微滴灌系统配套，发展节水灌溉；在沙地荒漠腹地运用风力提水，建立综合防护林，可防止沙漠对绿洲的吞噬，有效地促进沙区生态环境的建设；在地下水水位较高的地区，利用风力提水可以及时排除土壤中多余有害的水，使地下水水位降低到一定的深度，从而改良土壤，控制土壤的盐碱化，让作物在适宜的土壤含水量中生长。还可以利用风力提水进行活水养鱼、海水晒盐等。展望未来，随着燃料的逐步减少及其开采成本的增加，风力提水设备将以其造价低廉、安装方便渐具市场竞争力，并有广阔的发展前景。