發(fā)布時(shí)間：2023-09-25 11:21:26
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的農(nóng)田灌溉自動(dòng)化樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
[關(guān)鍵詞]計(jì)量設(shè)施 用水監(jiān)測(cè) 管理水平 成效
中圖分類號(hào)：TP 274. 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）45-0400-01
引言：豐南區(qū)人均水資源量334.6立方米，在唐山市各縣區(qū)中居末位，僅為全國(guó)平均水平的1/7，是嚴(yán)重缺水縣區(qū)。農(nóng)業(yè)是用水大戶，多年平均農(nóng)業(yè)用水2.6億m，占全區(qū)總供水量的70%。為緩解水資源供需矛盾，使有限的水資源得到有效地利用，豐南區(qū)以農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程建設(shè)為基礎(chǔ)，突出抓好農(nóng)田灌溉智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，以此推動(dòng)全區(qū)工程節(jié)水與管理節(jié)水的平衡發(fā)展。2010年、2013年，豐南區(qū)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)立項(xiàng)，分別列入第二批、第五批中央小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目區(qū)。以此為契機(jī)，豐南區(qū)著力抓好農(nóng)田灌溉智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，并取得了顯著成效。
一、以機(jī)井智能控制柜為載體，全面提升用水計(jì)量設(shè)施
2009年由唐山市水務(wù)局、唐山海森電子有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制出水電雙控機(jī)井智能控制柜，以此替代傳統(tǒng)井房、簡(jiǎn)易IC卡表等，并在全市推廣應(yīng)用。以機(jī)井智能控制柜替代傳統(tǒng)井房是建設(shè)灌溉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的突破口，智能控制柜與傳統(tǒng)井房相比具有占地少、投資小、快速安裝、使用簡(jiǎn)便且安全可靠、計(jì)量收費(fèi)公平準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。2009年以來(lái)，共安裝智能控制柜2700多套。通過(guò)這些年的運(yùn)用，達(dá)到了如下目標(biāo)：一是工程形象面貌煥然一新。整齊劃一、新穎別致的機(jī)井智能控制柜替代了破舊的老式井房，使整個(gè)工程的可視性大幅度提升；二是實(shí)現(xiàn)了單一用電計(jì)量向水電雙控計(jì)量的轉(zhuǎn)型。改變了過(guò)去IC卡單一計(jì)量電量的方式，使農(nóng)民可以直觀地看到用水情況，增加農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)；三是操控方便。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，農(nóng)民就可以熟練掌握使用方法。根據(jù)灌溉周期及個(gè)人時(shí)間要求，隨時(shí)可以進(jìn)行澆地，改變了過(guò)去排隊(duì)澆地，爭(zhēng)水、搶水的現(xiàn)象。四是提高強(qiáng)制管理手段，實(shí)現(xiàn)用水、繳費(fèi)自動(dòng)結(jié)算，解決長(zhǎng)期存在的農(nóng)業(yè)灌溉收費(fèi)難的問(wèn)題，也為開(kāi)征農(nóng)業(yè)水資源費(fèi)打下了基礎(chǔ)。五是大面積推廣機(jī)井智能控制柜，為全面建設(shè)灌溉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
二、以灌溉監(jiān)測(cè)中心為平臺(tái)，全面實(shí)現(xiàn)灌溉用水監(jiān)測(cè)
農(nóng)田灌溉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中建立灌溉監(jiān)測(cè)中心是關(guān)鍵，是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中樞。為此，豐南區(qū)設(shè)立了2個(gè)監(jiān)測(cè)中心，一個(gè)在豐南區(qū)水務(wù)局，一個(gè)在唐山海森電子公司（企業(yè)自建），兩個(gè)監(jiān)測(cè)中心并行，同時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)共享。通過(guò)這些年的運(yùn)用，達(dá)到了如下目標(biāo)：一是建成了全省第一個(gè)縣級(jí)農(nóng)業(yè)灌溉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。以監(jiān)測(cè)中心為中樞，智能控制柜為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，形成了灌溉監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。二是實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉的適時(shí)監(jiān)測(cè)。目前，監(jiān)測(cè)中心可同時(shí)監(jiān)控2700多眼機(jī)井，控制灌溉面積18萬(wàn)多畝，隨時(shí)掌握每眼機(jī)井、每個(gè)農(nóng)戶的灌溉情況，并記錄下各種數(shù)據(jù)。
三、以數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，逐步完善功能，提升管理水平
灌溉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，是在適時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累和分析，為農(nóng)業(yè)灌溉提出指導(dǎo)意見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)管理節(jié)水的目標(biāo)。為切實(shí)發(fā)揮灌溉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，我們主要做了以下工作：一是完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，區(qū)水務(wù)局與海森公司安排專業(yè)人員加強(qiáng)基礎(chǔ)信息的采集，包括機(jī)井GPS坐標(biāo)、成井時(shí)間、管轄區(qū)域、灌溉面積、水泵型號(hào)、下泵深度、灌溉方式、種植作物等基礎(chǔ)信息。二是通過(guò)幾年來(lái)的運(yùn)用，積累了大量原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括灌溉水量、灌水總量、灌水時(shí)間、用電量等等，為推行總量控制、定額管理的灌溉制度提供了可靠的數(shù)據(jù)。三是不斷完善功能。隨著硬件、軟件設(shè)施的升級(jí)、完善，如防盜保護(hù)功能、地下水監(jiān)測(cè)、墑情監(jiān)測(cè)、手機(jī)控制的運(yùn)用，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐步成型，管理功能強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化、智能肥管理。
四、整體技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)，取得顯著成效
唐山市豐南區(qū)建立的農(nóng)業(yè)灌溉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集中體現(xiàn)了現(xiàn)代先進(jìn)的成熟的科學(xué)技術(shù)，通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、微電子技術(shù)、GIS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉的自動(dòng)化、智能化管理，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)粗放管水農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化精準(zhǔn)用水農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①利用無(wú)線通訊技術(shù)配合GPRS通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌溉取水?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，具備以單個(gè)水泵和每個(gè)用戶為單位的數(shù)據(jù)采集選擇功能；②利用特種信號(hào)處理技術(shù)配合GPRS通訊技術(shù)，有效對(duì)農(nóng)田灌溉設(shè)施進(jìn)行防盜保護(hù)，系統(tǒng)報(bào)警功能齊全；③采用IC卡預(yù)付費(fèi)控制功能，實(shí)現(xiàn)先購(gòu)水后用水的管理模式，自動(dòng)灌溉和自動(dòng)結(jié)算，可減少管理者和用水戶的勞動(dòng)強(qiáng)度；④采用SMC材料通過(guò)模壓技術(shù)制造的測(cè)控終端柜體，取代傳統(tǒng)的磚砌井房，具有水源井口完全封閉，減少占地80%，減少投資50%；⑤利用水泵的電流、電壓、功率因數(shù)、揚(yáng)程等數(shù)據(jù)核算水量的方式取代傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)水表，具有免維護(hù)、計(jì)量穩(wěn)定、防破壞的特點(diǎn)；⑥專業(yè)管理軟件對(duì)用水信息進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析，可直觀監(jiān)控灌溉情況，準(zhǔn)確掌握灌溉用水信息及地區(qū)水資源狀況，為管理者制定和執(zhí)行用水計(jì)劃提供可靠載體。
（新疆伊犁州新源縣水電局新疆新源835800）
【摘要】闡述了新疆新源縣高效節(jié)水和有效利用水資源的措施與技術(shù)，介紹了節(jié)水技術(shù)在新源縣應(yīng)用的狀況，分析了節(jié)水技術(shù)的發(fā)展方向，指出新型灌溉技術(shù)的進(jìn)步以及科學(xué)管理與精準(zhǔn)灌溉相結(jié)合必將促進(jìn)高效節(jié)水的進(jìn)一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞 高效節(jié)水技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展
Xinyuan County, Xinjiang efficient water-saving technology application and development
Deng Yue-yu
(XinjiangYili state Xinyuan County Water AuthorityXinyuanXinjiang835800)
【Abstract】Xinyuan County, Xinjiang elaborated efficient water-saving measures and effective use of water resources and technology, describes the situation of water-saving technologies applied in Xinyuan County, analyzed the development direction of water-saving technologies, noting that new advances in irrigation technology and scientific management combine with precision irrigation will promote the further development of efficient water conservation.
【Key words】Efficient water-saving technologies;Applications;Development
資料表明，世界上糧食增產(chǎn)中25%歸功于擴(kuò)大耕地面積，75%歸功于提高單產(chǎn)。雖然單產(chǎn)的提高是綜合措施的結(jié)果，但灌溉卻是其中重要措施之一。隨著世界性水資源日益緊缺，水資源不足已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，要進(jìn)一步發(fā)展灌溉面積就必須節(jié)約灌溉用水，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。
1. 農(nóng)業(yè)節(jié)水的主要措施
1.1發(fā)展渠道襯砌與管道輸水技術(shù)。輸水配水渠道的滲漏損失是農(nóng)田灌溉水量損失的重要組成部分。一般未襯砌的渠道輸水損失達(dá)40%～50%，開(kāi)展渠道防滲是農(nóng)田灌溉節(jié)水的重要環(huán)節(jié)。為了提高灌溉輸水的利用率，世界許多國(guó)家都在致力于發(fā)展渠系襯砌、管道化工程。
1.2改進(jìn)傳統(tǒng)地面灌溉技術(shù)。傳統(tǒng)灌溉方式由于灌水歷時(shí)長(zhǎng)、用水量大、灌水不均勻等影響作物產(chǎn)量。所以，長(zhǎng)期以來(lái)各國(guó)都在積極致力于對(duì)傳統(tǒng)地面灌溉技術(shù)的研究與改進(jìn)，并創(chuàng)造了許多全新的方法。其中波涌灌（間歇灌）和激光控制平地畦田灌就是兩種影響較大、效果較好的方法。
1.3推廣噴灌、微灌技術(shù)。噴灌、微灌技術(shù)可在傳統(tǒng)的溝、畦灌等地面灌溉基礎(chǔ)上節(jié)水30%～50%，節(jié)省勞力20%～90%。在節(jié)約用水量的同時(shí)改變了傳統(tǒng)的灌溉概念，能夠把含有肥料的水一滴滴地輸入作物根層的土壤中，使土壤中的水、肥、氣、熱保持協(xié)調(diào)關(guān)系，達(dá)到作物高產(chǎn)目的。
1.4充分利用咸水、廢水灌溉農(nóng)田。目前采用的方法能夠在空間和時(shí)間上預(yù)報(bào)出灌溉后的土壤溶液成分和土壤基質(zhì)，據(jù)此判定土壤狀態(tài)，并在一定的氣候條件下，參照土壤狀況選擇適宜種植的作物。耕作方式通常采用輪作制，即耐鹽和不耐鹽作物輪作，咸水、廢水與淡水輪灌，以避免土壤過(guò)度積鹽。
2. 有效利用水資源的新技術(shù)
2.1選育耐旱作物和節(jié)水品種。選育耐旱作物品種，是充分利用生物適應(yīng)環(huán)境，以生物機(jī)能提高作物水分利用效率的重要途徑。耐旱作物一般在生長(zhǎng)關(guān)鍵期能避開(kāi)干旱季節(jié)，抗逆性強(qiáng)，生長(zhǎng)期能和當(dāng)?shù)氐挠昙鞠辔呛?，在雨季快速生長(zhǎng)，以充分利用有限的降水。
2.2改進(jìn)耕作方法與栽培技術(shù)。因地制宜，由多耕趨向于少耕、免耕；由淺耕趨向于深耕；由耕翻趨向于深松；由單一作物連作趨向于糧草輪作或適度休閑；重視水土保持，納雨蓄墑，合理施肥，以肥調(diào)水。
2.3推廣地面覆蓋技術(shù)。地面覆蓋具有抑制土壤蒸發(fā)、蓄存降水、保持土壤水分、提高土溫的優(yōu)點(diǎn)，分為有機(jī)物覆蓋、地膜覆蓋和化學(xué)覆蓋。有機(jī)物覆蓋就是利用農(nóng)作物秸稈、糠皮等材料進(jìn)行地面覆蓋，有明顯的保墑節(jié)水效能；地膜覆蓋是一種用薄膜覆蓋的農(nóng)田技術(shù)，能夠提高地溫，抑制蒸發(fā)；此外，保水劑、抗蒸騰劑等化學(xué)覆蓋技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。
3. 節(jié)水灌溉技術(shù)在新疆新源縣的應(yīng)用
3.1膜下滴灌技術(shù)的推廣。膜下滴灌是將覆膜種植技術(shù)與滴灌技術(shù)兩者互相結(jié)合的新型灌溉技術(shù)。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，膜下滴灌技術(shù)比常規(guī)灌溉節(jié)水30%以上，土地利用率提高5%～7%，單產(chǎn)提高20%左右，大幅度降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了經(jīng)濟(jì)效益。由于這種先進(jìn)生產(chǎn)方式的實(shí)施，帶來(lái)了農(nóng)業(yè)體制和組織形式的創(chuàng)新，出現(xiàn)了一大批家庭農(nóng)場(chǎng)，不僅有效節(jié)約了農(nóng)業(yè)用水，促進(jìn)了地區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善；還為低成本高產(chǎn)出的農(nóng)牧產(chǎn)品提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。大田膜下滴灌技術(shù)是近幾年來(lái)推廣應(yīng)用節(jié)水灌溉項(xiàng)目中經(jīng)濟(jì)效益最高、生態(tài)效應(yīng)最好的灌溉新技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景。
3.2滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用。滴灌自動(dòng)化技術(shù)把新疆節(jié)水灌溉推上了一個(gè)省水、省工、增產(chǎn)、增效的新局面，實(shí)現(xiàn)了高層次決策控制，是膜下滴灌技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，實(shí)現(xiàn)通過(guò)田間土壤溫度傳感器、風(fēng)向、風(fēng)速、光照、降雨量和蒸騰傳感器進(jìn)行自動(dòng)化灌溉。隨后，各地也建立了灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)示范區(qū)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)農(nóng)田各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行科學(xué)節(jié)水灌溉，“自動(dòng)化滴灌技術(shù)”推廣試驗(yàn)成功，達(dá)到了作物長(zhǎng)勢(shì)室內(nèi)可視化，土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)化，灌溉自動(dòng)化。
4. 節(jié)水技術(shù)的發(fā)展方向
4.1灌溉工程節(jié)水技術(shù)發(fā)展方向。輸水節(jié)水技術(shù)的發(fā)展方向是：為解決混凝土襯砌延伸性差、易開(kāi)裂等缺點(diǎn)，試驗(yàn)用鋼絲網(wǎng)等加筋混凝土替代常規(guī)混凝土襯砌。另外，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和機(jī)械化施工技術(shù)的日益進(jìn)步，膜料襯砌在渠系襯砌中的比重逐年增大，將有可能成為未來(lái)渠系襯砌材料發(fā)展的主方向。
噴、微灌技術(shù)的發(fā)展方向是：噴、微灌相互配合共同發(fā)展，發(fā)揚(yáng)噴灌射程遠(yuǎn)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，克服噴灌能耗大、噴頭易堵塞等缺點(diǎn)；開(kāi)發(fā)和研制新型灌溉設(shè)備，提高灌溉均勻度，克服滴灌系統(tǒng)易堵塞的缺點(diǎn)，并向低壓、節(jié)能型方向發(fā)展，減少傳動(dòng)裝置能耗；灌溉設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
4.2科學(xué)管理與精準(zhǔn)灌溉相結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，通過(guò)地理信息技術(shù)實(shí)行灌溉管理自動(dòng)化，成為農(nóng)業(yè)節(jié)水管理技術(shù)的發(fā)展方向。地理信息技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程中對(duì)農(nóng)作物、土地、植保從宏觀到微觀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ψ魑锷L(zhǎng)發(fā)育狀況、病蟲(chóng)害、水肥狀況以及相應(yīng)的環(huán)境改善進(jìn)行定期信息獲取和動(dòng)態(tài)分析，通過(guò)系統(tǒng)的診斷和決策，制定實(shí)施計(jì)劃，使農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。地理信息技術(shù)的快速發(fā)展為農(nóng)業(yè)數(shù)字化建設(shè)和自動(dòng)化、智能化管理提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，并逐漸成為以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的核心技術(shù)。
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關(guān)鍵詞：靖會(huì)灌區(qū)白塬干渠；現(xiàn)狀；運(yùn)行管理優(yōu)化；建議；初探
1工程概況
1.1靖會(huì)灌區(qū)
靖會(huì)灌區(qū)是全國(guó)大型灌區(qū)之一，始建于20世紀(jì)70年代，地處靖遠(yuǎn)縣南部、會(huì)寧縣北部，在靖遠(yuǎn)縣城西2km的黃河右岸取水。灌區(qū)南北長(zhǎng)約110km，東西寬約60km，海拔在1400～1950m之間，地形大體分為祖厲河二、三級(jí)階地(川臺(tái)地)和塬地兩大類型，河川區(qū)南高北低，川塬地勢(shì)平坦。灌區(qū)建成大中型泵站38座，小型泵站102座，裝機(jī)容量63567kw，總干渠1條,干渠5條，總長(zhǎng)度178.85km，設(shè)計(jì)流量12m3/s，加大流量14.40m3/s，總揚(yáng)程529m，平均提水高度360m，設(shè)計(jì)灌溉面積2.03萬(wàn)hm2，灌溉二川二塬(即祖厲河川、關(guān)川、三場(chǎng)塬、白草塬)。
1.2白塬干渠
白塬干渠是靖會(huì)灌區(qū)最大的干渠，主要灌溉會(huì)寧縣白草塬鄉(xiāng)8個(gè)行政村，約2.25萬(wàn)人，干渠在靖會(huì)總干九泵前方寨社取水，干渠長(zhǎng)13.80km，建成大中型泵站9座，小提灌泵站28座，總裝機(jī)容量1.57萬(wàn)kw，設(shè)計(jì)灌溉面積0.40萬(wàn)hm2，實(shí)際灌溉面積0.43萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)提水流量2.87m3/s，總揚(yáng)程387.70m。
2現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
2.1泵站設(shè)備老化嚴(yán)重,運(yùn)行管理費(fèi)用高白塬干渠泵站在建設(shè)時(shí)受當(dāng)時(shí)歷史條件、技術(shù)、資金的制約，存在著設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，設(shè)備落后等先天的缺陷，加之在近三十多年的運(yùn)行中，缺乏足夠的維修資金，水泵老化、汽蝕、磨損嚴(yán)重，主機(jī)組、電氣設(shè)備落后，絕緣老化損壞嚴(yán)重，泵站效益急劇下降，水量、能源浪費(fèi)嚴(yán)重，運(yùn)行管理費(fèi)用高。
2.2壓力管道沉降變形，安全隱患大白塬干渠泵站梯級(jí)多、揚(yáng)程高、出水壓力管道長(zhǎng)，由于塬區(qū)黃土特性，加之管道漏水，鎮(zhèn)、支墩大部分沉陷，壓力管道逐年沉降變形，南北偏移呈S形，上下起伏呈波浪形，壓力管道銹蝕嚴(yán)重，承插口脫節(jié)長(zhǎng)期漏水，一泵站、三泵站壓力管道，每年每季檢修，伸縮節(jié)還是問(wèn)題頻發(fā)，二泵站壓力管道由于2號(hào)鎮(zhèn)墩沉陷嚴(yán)重，伸縮節(jié)頂死，管道變形打成死折，其它泵站不同程度的都存在類似問(wèn)題，雖然一直在勉強(qiáng)運(yùn)行，但壓力管道震動(dòng)大，危險(xiǎn)程度高，安全生產(chǎn)無(wú)法保證，一旦發(fā)生事故，將會(huì)淹沒(méi)泵房，損壞設(shè)備，甚至危及人身安全。
2.3泵站廠房、管理房漏水嚴(yán)重，無(wú)法滿足正常生產(chǎn)、生活需求長(zhǎng)期以來(lái)，由于灌區(qū)管理單位資金短缺，泵站廠房、管理房等生活設(shè)施得不到改造，原木屋架結(jié)構(gòu)廠房屋面腐朽，長(zhǎng)期漏水，電機(jī)和配電設(shè)施安全運(yùn)行得不到保障，77間管理房，漏水嚴(yán)重的有30間，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)、生活。
2.4各泵站壓閘回流嚴(yán)重，能耗高白塬干渠一、四、五、六各泵站，設(shè)計(jì)安裝時(shí)均安裝了兩種不同型號(hào)的水泵設(shè)備，而二、三、七、八、九各泵站設(shè)計(jì)安裝的是同一型號(hào)的機(jī)組，各泵站前三年的運(yùn)行記錄顯示，在運(yùn)行中，不同時(shí)期存在著大小不同的壓閘回流現(xiàn)象，回流時(shí)間最長(zhǎng)的七、八、九泵站年壓閘時(shí)間占年總運(yùn)行時(shí)間的70%，四泵站年回流時(shí)間占年運(yùn)行總時(shí)間的50%，其它各泵站的年回流時(shí)間占年總運(yùn)行時(shí)間的8%～30%，既浪費(fèi)了能源，又降低了閘閥的使用壽命。
2.5支斗渠老化失修，輸水能力降低白塬干渠的支斗渠，大部分是上世紀(jì)70、80年代加援項(xiàng)目投資建設(shè)的，經(jīng)過(guò)三十多年的運(yùn)行，地形沉陷變形，沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)劃維修，加之70%的支斗渠所控制的面積大、用戶多，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，各用戶的維修僅限于自身目前的灌溉，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，地形沉陷加盲目維修使輸水能力逐年下降，已調(diào)查的白塬干渠26條支斗渠從1998年到2011年輸水能力普遍下降了13%，最小的下降了8%，最大的下降了27%。
2.6種植結(jié)構(gòu)與方式的變化，對(duì)灌溉管理造成新的壓力白塬干渠上世紀(jì)80、90年代的作物種植基本上是單一的三大類，小麥、豌豆、玉米，灌水次數(shù)是夏灌3次，秋冬灌各1次。進(jìn)入21世紀(jì)，由于農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)供需的變化及農(nóng)業(yè)效益的提高，農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)的變化，從種植的品種、方式及灌溉模式都呈多樣性，種植品種增加了經(jīng)濟(jì)作物大豆、葵花和小熟洋芋等，方式上從原來(lái)傳統(tǒng)的單一種植發(fā)展為套種，增加的經(jīng)濟(jì)作物灌溉需求次數(shù)多、灌溉期長(zhǎng)，灌溉模式從原來(lái)的大水間歇灌溉，變成了現(xiàn)在的小水長(zhǎng)期灌溉，總用水量增加了，灌區(qū)水管單位的調(diào)度運(yùn)行記錄顯示，白塬干渠從1998年年灌水次數(shù)是5次，年總用水量是1420萬(wàn)m3,發(fā)展到2011年年灌溉次數(shù)是8次，年總用水量1820萬(wàn)m3。用水量逐年增加，給灌溉管理造成了新的壓力。
2.7農(nóng)田灌溉面積逐年增加，泵站提水能力有待提高在國(guó)家重視“三農(nóng)”，大力扶貧的情況下，會(huì)寧縣在白塬干渠末端增設(shè)了延長(zhǎng)段，平田整地增加灌溉農(nóng)田約0.04萬(wàn)hm2；隨著農(nóng)民對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田灌溉重視程度的提高，恢復(fù)了大部分已棄灌的農(nóng)田，并將有條件灌溉，投資又少的旱地發(fā)展成水地，灌區(qū)水管單位統(tǒng)計(jì)的白塬干渠灌溉農(nóng)田數(shù)據(jù)是2001年為0.39萬(wàn)hm2，2011為0.43萬(wàn)hm2，隨著農(nóng)田灌溉面積擴(kuò)大，泵站提水能力有待提高。
3運(yùn)行管理優(yōu)化對(duì)策
3.1加快實(shí)施大型泵站更新改造工程，解決灌區(qū)泵站系統(tǒng)設(shè)備靖會(huì)灌區(qū)大型泵站更新改造項(xiàng)目，已由政府部門(mén)批復(fù)，白塬干渠泵站的更型改造正在初步設(shè)計(jì)階段，灌區(qū)管理單位將按設(shè)計(jì)方案實(shí)施。泵站更新改造后，泵站設(shè)備老化、壓力管道沉降變形、泵站廠房漏水等問(wèn)題將會(huì)全部解決；自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)施、測(cè)流設(shè)施、現(xiàn)代化管理設(shè)施將會(huì)得到應(yīng)用。
3.2優(yōu)化泵站機(jī)組運(yùn)行方案，節(jié)能降耗充分了解泵站所有機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)各級(jí)間需水量及前池水位情況，對(duì)各泵站需開(kāi)啟的水泵臺(tái)號(hào)和運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化組合，確定幾種運(yùn)行方案，再應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，選擇泵站機(jī)組最佳運(yùn)行方案，減少泵站壓閘回流，節(jié)能降耗。
3.3運(yùn)用計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化裝置，降低管理費(fèi)用運(yùn)用計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化裝置對(duì)泵站機(jī)組和電器設(shè)備、壓力管道的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一方面能準(zhǔn)確迅速采集運(yùn)行參數(shù)、準(zhǔn)確報(bào)警異常情況、捕捉事故管段，以便做好預(yù)防，保證動(dòng)作及時(shí)準(zhǔn)確，減少人工，延長(zhǎng)設(shè)備壽命；另一方面運(yùn)行管理人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)記錄存儲(chǔ)功能，對(duì)所有設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)準(zhǔn)確了解，制定方便合理的應(yīng)急預(yù)案，以便及時(shí)調(diào)節(jié)運(yùn)行不良的機(jī)組和日常維修，使所有設(shè)備處于良好的技術(shù)狀態(tài)，降低管理費(fèi)用。
3.4應(yīng)用科學(xué)的灌溉管理技術(shù)，優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方案
調(diào)度運(yùn)行方案的主要內(nèi)容是調(diào)、配水計(jì)劃，調(diào)、配計(jì)劃的優(yōu)化是灌溉管理的中心環(huán)節(jié)，其原則是在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的管理費(fèi)用最小化，且程序簡(jiǎn)單，操作方便，用戶容易接受。調(diào)、配水計(jì)劃受氣象因素、作物因素及渠系工作狀態(tài)的影響，大部分預(yù)先編好的計(jì)劃與實(shí)際灌溉需求不相符，在運(yùn)行過(guò)程中隨時(shí)要利用計(jì)算機(jī)根據(jù)灌溉需求和氣象信息，進(jìn)行分析處理，優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方案。
3.5加大支斗渠改造投資，提高輸水能力白塬干渠支斗渠總長(zhǎng)412kg，近年來(lái)政府一直投資改造，但進(jìn)度緩慢，到2011年才改造了不足20%，由于灌區(qū)用戶缺乏維修改造資金，農(nóng)民收入低，投入改造和建設(shè)的資金十分有限，迫切需要國(guó)家和各級(jí)政府給予大力扶持改造，提高輸水能力。
3.6宣傳引導(dǎo)用戶連片種植，提高用戶每次灌溉的承載力水管單位、政府部門(mén)和用水協(xié)會(huì)積極合作，大力宣傳引導(dǎo)用水戶，以各支斗渠為單位，將灌水次數(shù)與用水量相近的作物盡可能的連片種植，即可以減少水量損失，加快輪灌時(shí)間，又可以提高用戶每次灌溉的承載力。
關(guān)鍵詞：農(nóng)田灌溉；灌溉水有效利用系數(shù)；測(cè)算分析
1灌區(qū)概況
1.1農(nóng)田灌溉概況
安吉縣地處浙江西北部，北依天目山，面向滬寧杭，下轄15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，總面積1886km2。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料顯示：2015年安吉縣耕地有效灌溉面積23017hm2，實(shí)際灌溉面積20253hm2。農(nóng)作物播種面積總計(jì)40311hm2，其中糧食作物面積25458hm2，占播種總面積63.15%?，F(xiàn)有灌區(qū)932處，無(wú)大型灌區(qū)，全縣中型灌區(qū)：667hm2（1萬(wàn)畝）~3333hm2（5萬(wàn)畝）的中型灌區(qū)4個(gè)，有效灌溉面積5497hm2，3333hm2（5萬(wàn)畝）~10000hm2（15萬(wàn)畝）的中型灌區(qū)1個(gè)，有效灌溉面積6733hm2，667hm2以下的小型灌區(qū)有927個(gè)，有效灌溉面積10786hm2[1]（見(jiàn)表1）。全縣主要耗水農(nóng)作物為單季稻，其他還有油菜、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物種類，全縣農(nóng)田灌溉用水量為9973.75萬(wàn)m3。
1.2不同規(guī)模與水源類型灌區(qū)情況
按灌區(qū)規(guī)模分，安吉縣無(wú)大型灌區(qū)，全縣中型灌區(qū)共5個(gè)其中4個(gè)為自流引水灌區(qū)，1個(gè)為提水灌區(qū)，其中667hm2≤A中型＜3333hm2檔次的自流灌區(qū)3個(gè)，提水灌區(qū)1個(gè)；3333hm2≤A中型＜10000hm2檔次的自流灌區(qū)1個(gè)，全縣小型灌區(qū)共927個(gè)，其中小型提水灌區(qū)126個(gè)，小型自流灌區(qū)801個(gè)。安吉縣不同規(guī)模與水源類型灌區(qū)情況見(jiàn)表2。
2樣點(diǎn)灌區(qū)選擇及代表性分析
2.1樣點(diǎn)灌區(qū)選擇
根據(jù)浙江省農(nóng)田灌溉用水有效利用系數(shù)分析技術(shù)指南（以下簡(jiǎn)稱技術(shù)指南）及有關(guān)規(guī)范，采用配額抽樣法按照不同的灌溉規(guī)模、灌溉水源、工程設(shè)施狀況與管理水平等因素進(jìn)行選擇。為了測(cè)算分析得到的灌溉水有效利用系數(shù)具有可比性，2015年度的測(cè)算選擇樣點(diǎn)灌區(qū)延續(xù)2014年，且樣點(diǎn)灌區(qū)未發(fā)生變化，選用的樣點(diǎn)灌區(qū)6個(gè)，其中中型灌區(qū)2個(gè)：賦石水庫(kù)灌區(qū)、大河口水庫(kù)灌區(qū)；小型灌區(qū)4個(gè)：黃水塘水庫(kù)灌區(qū)、大堰沖水庫(kù)灌區(qū)、紅衛(wèi)機(jī)埠灌區(qū)和虎尾灌區(qū)。
2.2數(shù)量分布代表性分析
安吉縣樣點(diǎn)灌區(qū)共6個(gè)，占全縣灌區(qū)數(shù)量總數(shù)的0.64%。其中大型灌區(qū)0個(gè)，中型灌區(qū)2個(gè)，占相應(yīng)檔次灌區(qū)數(shù)量的40.00%，滿足省級(jí)對(duì)各個(gè)中型檔次樣點(diǎn)灌區(qū)的數(shù)量不應(yīng)少于該區(qū)域相應(yīng)檔次灌區(qū)總數(shù)的5.00%；小型灌區(qū)4個(gè)，其中提水灌區(qū)2個(gè)，自流灌區(qū)2個(gè)，占全縣小型灌區(qū)數(shù)量的0.43%。
2.3空間分布代表性分析
選取的6個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)，有效灌溉面積7823hm2，占全縣有效灌溉面積的41.53%，中型667hm2≤A中型＜3333hm2樣點(diǎn)灌區(qū)1個(gè)，有效灌溉面積939hm2，占全縣中型灌區(qū)有效灌溉面積的7.67%。中型3333hm2≤A中型＜10000hm2樣點(diǎn)灌區(qū)1個(gè)，有效灌溉面積673hm2，占全縣中型灌區(qū)有效灌溉面積的55.05%；小型灌區(qū)4個(gè)，有效灌溉面積151hm2，占全縣小型灌區(qū)有效灌溉面積1.40%，滿足規(guī)定1.00%需求。全縣地形地貌以山地丘陵和平原為主，樣點(diǎn)灌區(qū)的地形地貌也有山區(qū)、丘陵和平原，其規(guī)模及區(qū)域上分布比較均勻，具有一定的代表性，為灌溉水利用系數(shù)測(cè)算工作的有效開(kāi)展提高了保障。
2.4合理性分析
樣點(diǎn)灌區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施基本能保障測(cè)算分析工作的開(kāi)展，同時(shí)配備了專門(mén)的量水設(shè)施，保證及時(shí)方便、可靠的獲取測(cè)算分析基本數(shù)據(jù)；水源條件多樣，選取的樣點(diǎn)灌區(qū)也代表了不同的水源情況，如單一水源的大河口灌區(qū)、大堰沖灌區(qū)，有水源情況復(fù)雜的賦石灌區(qū)；管理水平高低不一，如大河口水庫(kù)灌區(qū)屬于縣水利局管理，賦石灌區(qū)由賦石渠道管理處負(fù)責(zé)管理，其他小型灌區(qū)由所在行政村管理；地形地貌也基本上代表了安吉縣以山地丘陵以及平原為主的地形地貌特點(diǎn)，從以上4個(gè)方面分析選取的樣點(diǎn)灌區(qū)是合理的。
2.5灌溉水代表年分析
根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，一般4—10月為安吉縣農(nóng)作物的主要灌溉期，全縣灌溉期多年平均降雨量為1059.6mm，2015年全縣灌溉期降雨量為1130.5mm，根據(jù)多年水位頻率分析，安吉縣水文頻率為45%左右，屬于平水年偏豐。2015年降雨主要集中在5—9月，屬于農(nóng)作物的主要灌溉期（4—10月），對(duì)今年灌溉產(chǎn)生較大影響（灌溉用水量較少）。
3典型田塊選擇及量水方案選定
典型田塊選擇需滿足作物單一、進(jìn)出水口單一、作物種類、灌溉方式、畦田規(guī)格、地形、土地平整程度、土壤類型、灌溉制度與方法、地下水埋深等方面的代表性，并且滿足不同類型樣點(diǎn)灌區(qū)田塊數(shù)量和面積要求。樣點(diǎn)作物確定：根據(jù)6個(gè)樣點(diǎn)灌區(qū)當(dāng)年實(shí)際作物種植情況統(tǒng)計(jì)，確定作物種植面積比重較大（10%）的作物為該樣點(diǎn)灌區(qū)主要耗水作物，考慮在湖州市全市典型田塊測(cè)量資料共享原則，根據(jù)安吉縣種植結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及作物耗水情況，選擇4種樣點(diǎn)作物，分別是單季水稻、油菜、果用瓜和蔬菜。量水方案選定：安吉縣選定的典型田塊6個(gè)，2015年主要對(duì)已選定的6處典型田塊工程設(shè)施進(jìn)行維護(hù)。根據(jù)安吉縣灌區(qū)情況，典型田塊對(duì)應(yīng)的末級(jí)渠道相對(duì)規(guī)整，有一定的直線段，且有跌坎，保證修建設(shè)施后不出現(xiàn)淹沒(méi)流，采用修建量水檻進(jìn)行量水，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考察情況，最終確定安吉縣典型田塊量水方案。典型田塊及配套量水設(shè)施選定情況見(jiàn)表3。
4樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析
采用“首尾測(cè)算分析法”測(cè)算灌溉水有效利用系數(shù)。即直接用灌入田間可被作物吸收利用的水利（凈灌溉用水量）與灌區(qū)從水源取用的灌溉總水量（毛灌溉用水量）的比值來(lái)計(jì)算灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)，
4.1典型田塊年平均凈灌溉用水量確定
典型田塊凈灌溉用水量的確定方法主要有：直接量測(cè)法和觀測(cè)分析法2種方法。直接量測(cè)法影響因素多不容易掌握，需要的人力物力也較多，考慮實(shí)際推薦使用觀測(cè)分析法確定典型田塊年平均灌溉用水量。（1）典型田塊年平均灌溉用水量w田的測(cè)算：采用在典型田塊的末級(jí)渠道安裝量水設(shè)施，通過(guò)觀測(cè)得到田間的實(shí)際灌溉水量（1）式中：w田為典型田塊某種作物年平均灌溉用水量，m3/hm2；W毛i為年內(nèi)某次典型末級(jí)渠道灌溉用水量觀測(cè)值，m3；W渠損i為年內(nèi)某次末級(jí)渠道量水處至田間進(jìn)水口渠道損失水量，m；A田為典型田塊灌溉面積，hm2。（2）典型田塊年凈灌溉定額M的確定：主要是依據(jù)水量平衡原理計(jì)算典型田塊某種作物當(dāng)年凈灌溉定額M，部分根據(jù)當(dāng)年灌區(qū)水文年型采用《浙江省農(nóng)業(yè)用水定額》標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)作物經(jīng)灌溉定額內(nèi)插得到作物凈灌溉定額M。（3）典型田塊畝均凈灌溉用水量w田凈的確定：在獲得典型田塊的凈灌溉定額M和年平均灌溉用水量w田后，將二者進(jìn)行比較。當(dāng)k×w田≥M時(shí)，灌水充分，w田=M；當(dāng)k×w田＜M時(shí)，灌水不充分，w田=k×w田，其中k為折算系數(shù)，主要反映灌溉管理情況和量水精度等，根據(jù)安吉縣具體情況，對(duì)于旱作物，k可以取0.80~0.90；對(duì)于水稻，k可取0.80~0.95。樣點(diǎn)灌區(qū)典型田塊量水情況見(jiàn)表4．
4.2樣點(diǎn)灌區(qū)凈灌溉用水量確定
根據(jù)觀測(cè)和分析得出作物年畝均凈灌溉用水量w田凈k，計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)年凈灌溉用水量，計(jì)算公式：
4.3樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量確定
測(cè)算各樣點(diǎn)灌區(qū)的毛灌溉用水量，在全面調(diào)查安吉縣各樣點(diǎn)灌區(qū)的不同水源情況和數(shù)量基礎(chǔ)上，依照主要水源的灌溉水量以樣點(diǎn)灌區(qū)渠首安裝量水設(shè)施量測(cè)，其他水源根據(jù)徑流系數(shù)法、復(fù)蓄次數(shù)法、其他水源灌溉水量比例法來(lái)確定，綜合主要水源和其他灌溉水量得到樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉用水量。
4.4樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算
2015年安吉縣樣點(diǎn)灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算方法采用“首尾測(cè)算法”。通過(guò)優(yōu)化比選，基本完成了全縣樣點(diǎn)灌區(qū)毛灌溉水量和典型田塊用水量的量水方案以及相關(guān)設(shè)施的建設(shè)，并進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)樣點(diǎn)灌區(qū)確定的凈灌溉用水量和毛灌溉用水量計(jì)算樣點(diǎn)灌區(qū)水利用系數(shù)。
5全縣灌溉水有效利用系數(shù)測(cè)算分析
全縣灌溉水有效利用系數(shù)是指全縣年凈灌溉用水量與年毛灌溉用水量的比值。在已知各規(guī)模與類型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)和年毛灌溉用水量的情況下，全縣灌溉水有效利用系數(shù)按式（5）計(jì)算6結(jié)論和建議（1）通過(guò)測(cè)算分析，安吉縣2015年灌溉水有效利用系數(shù)為0.6240，較2014年0.6130提升了0.0110，主要是2015年建立健全了系數(shù)測(cè)算網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)了灌區(qū)灌溉用水管理，提高了灌溉水的利用率。（2）2015年度繼續(xù)加大了節(jié)水灌溉投資力度，全縣農(nóng)建系統(tǒng)完成投資比2014年增加了16.7%，提升了全縣節(jié)水灌溉面積，固定式噴微灌設(shè)施的灌溉水平，進(jìn)一步改善了水利工程基礎(chǔ)設(shè)施，在農(nóng)田灌溉方面發(fā)揮了一定的效益。（3）加強(qiáng)樣點(diǎn)灌區(qū)和典型田塊設(shè)施建設(shè)，嚴(yán)格控制進(jìn)出水口，避免未經(jīng)計(jì)量的水源進(jìn)入測(cè)點(diǎn)，避免出現(xiàn)邊灌邊排現(xiàn)象；加強(qiáng)群眾對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)的保護(hù)意識(shí)，避免對(duì)觀測(cè)設(shè)施造成人為破壞；加強(qiáng)觀測(cè)人員培訓(xùn)工作，規(guī)范觀測(cè)臺(tái)賬，確保數(shù)據(jù)完整、可靠和準(zhǔn)確。（4）逐步升級(jí)優(yōu)化量水設(shè)施，提高測(cè)算精度，普及便捷、準(zhǔn)確的量測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。改善觀測(cè)設(shè)施與條件，實(shí)現(xiàn)灌溉水有效利用系數(shù)觀測(cè)的信息化和自動(dòng)化。
參考文獻(xiàn)：
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[2]胡榮祥，鄭世宗．2016版浙江省農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)分析(培訓(xùn)教材)[R]．杭州：浙江省水利河口研究院，2016(4)：55-59．
關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利工程；高效節(jié)水灌溉；存在問(wèn)題；發(fā)展思路
中圖分類號(hào)：S274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
農(nóng)田水利在我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有非常重要的作用，而高效節(jié)水灌溉則是農(nóng)田水利工程建設(shè)的重要內(nèi)容，但目前，節(jié)水灌溉工程還存在著這樣或那樣的問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了高效節(jié)水灌溉的有效開(kāi)展。因此，要理清農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉發(fā)展思路，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速健康發(fā)展。
1 節(jié)水灌溉工程中存在的各種問(wèn)題
設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)節(jié)水灌溉工程時(shí)，沒(méi)有對(duì)工程項(xiàng)目?jī)?nèi)的土壤、種植結(jié)構(gòu)、水質(zhì)情況等進(jìn)行認(rèn)真的勘察，主要是依賴以往的資料和自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)中有很多不合理的地方。而節(jié)水灌溉工程一旦建成并投入使用，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有相關(guān)人員進(jìn)行管理和維護(hù)，以至于很多節(jié)水灌溉工程不能正常使用，造成資源的極大浪費(fèi)，主要原因是節(jié)水灌溉工程沒(méi)有明確的產(chǎn)權(quán)歸屬，缺乏足夠的配套資金和有效的管理方法。節(jié)水灌溉工程內(nèi)的種植結(jié)構(gòu)也存在著嚴(yán)重不合理現(xiàn)象，主要還是以春種玉米秋種小麥的傳統(tǒng)種植方式為主，缺乏相應(yīng)的高效農(nóng)業(yè)，即使有，覆蓋面積也比較少，使農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，不利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)的增長(zhǎng)和農(nóng)民的增收，進(jìn)而影響了整個(gè)灌溉區(qū)的經(jīng)濟(jì)收入。
2 農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉具體發(fā)展思路
2.1 合理優(yōu)化水資源配置，促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展
我國(guó)水資源相對(duì)來(lái)說(shuō)比較貧乏，所以，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行水利工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，要了解當(dāng)?shù)氐乃Y源分布情況，合理優(yōu)化水資源配置，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。在建設(shè)高效節(jié)水灌溉工程時(shí)，要特別注意保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，樹(shù)立農(nóng)田水利可持續(xù)發(fā)展的基本建設(shè)思路，促使生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水這樣才能得到合理、科學(xué)地統(tǒng)籌，這就需要相關(guān)部門(mén)在建設(shè)水利工程時(shí)要積極進(jìn)行有效的環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境評(píng)估。在水資源的具體分配上，要始終堅(jiān)持對(duì)總量進(jìn)行有效控制，對(duì)配額進(jìn)行有效管理的主要原則，使每一個(gè)用水單位的農(nóng)田灌溉用水量和每一個(gè)灌區(qū)的農(nóng)田灌溉用水量非常明確和具體。并努力讓各用水單位和各灌溉區(qū)進(jìn)行有效的管理，讓他們樹(shù)立節(jié)約用水的意識(shí)，將有限的水資源科學(xué)地運(yùn)用到每一個(gè)最需要利用的地方，實(shí)現(xiàn)高效用水的最終目的，促進(jìn)農(nóng)業(yè)快速、健康和可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。
2.2 建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范工程
建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范工程，有利于帶動(dòng)整體水利工程項(xiàng)目建設(shè)的健康發(fā)展。在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中，要特別突出高效節(jié)水灌溉的主要特點(diǎn)，對(duì)各項(xiàng)主要指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，實(shí)行農(nóng)業(yè)連片或分區(qū)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的完美結(jié)合，成為現(xiàn)代化的高效節(jié)水灌溉示范工程。這就需要在建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范工程時(shí)，要進(jìn)行合理、科學(xué)地選址，主要遵循以下比較重要的原則：對(duì)不能進(jìn)行自流灌溉的地面高低不平并且嚴(yán)重缺水的地區(qū)，對(duì)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，并且種植的農(nóng)作物一般是經(jīng)濟(jì)作物的地區(qū)，對(duì)當(dāng)?shù)馗刹亢腿罕姷乃枷胂鄬?duì)來(lái)說(shuō)比較先進(jìn)、對(duì)高效節(jié)水灌溉工程建設(shè)積極支持的地區(qū)，對(duì)社會(huì)治安整體狀況較好的地區(qū)等有優(yōu)勢(shì)的地對(duì)進(jìn)行優(yōu)先選擇。在這些地區(qū)建設(shè)高效節(jié)水灌溉示范工程能夠加快建設(shè)速度，提高建設(shè)的整體效果，對(duì)周邊地區(qū)起到積極的帶動(dòng)作用。
2.3 積極引進(jìn)先進(jìn)的高效節(jié)水灌溉技術(shù)
實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉，技術(shù)是關(guān)鍵。因此，要積極引進(jìn)先進(jìn)的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，有效提高高效節(jié)水灌溉效率。要努力加強(qiáng)節(jié)約用水的灌溉工程技術(shù)、灌溉用水資源的優(yōu)化調(diào)配技術(shù)等傳統(tǒng)的高效節(jié)水灌溉技術(shù)，還要積極引入先進(jìn)的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。目前，新型的高效節(jié)水灌溉技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，主要有以下幾種形式：
2.3.1 根據(jù)生物技術(shù)研究而成的比較方便的調(diào)控灌溉技術(shù)
這個(gè)技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)農(nóng)作物生理特征的認(rèn)真研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物的主要生理周期，讓農(nóng)作物逐步適應(yīng)在特定的生理期內(nèi)進(jìn)行虧水生長(zhǎng)，進(jìn)而控制農(nóng)作物的瘋漲，改良農(nóng)作物的品質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水和增加經(jīng)濟(jì)效益的最終目的。
2.3.2 利用3S技術(shù)研究而成的高效節(jié)水灌溉技術(shù)
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS、地理信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GIS、遙感技術(shù)，簡(jiǎn)稱RS，也就是通常所說(shuō)的3S技術(shù)，利用這些現(xiàn)代技術(shù)研究而成的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。利用3S技術(shù)，可以對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的各種信息進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握，并利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過(guò)分析得出農(nóng)作物在某個(gè)階段最適合進(jìn)行灌溉，從而實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水的目的。
2.3.3 結(jié)合微電子及信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)和生物學(xué)
將微電子及信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)和生物學(xué)進(jìn)行有效的結(jié)合，建立的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。通過(guò)全程控制植物的生長(zhǎng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物內(nèi)的水分，以及土壤水分，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的精密分析，實(shí)施變量灌溉，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水的目的。
2.3.4 重視并加強(qiáng)對(duì)高效節(jié)水灌溉工程的管理
這就要求建立健全高效節(jié)水灌溉工程管理制度，村組和鄉(xiāng)鎮(zhèn)協(xié)助進(jìn)行管理，將高效節(jié)水灌溉工程的管理切實(shí)落實(shí)到實(shí)處，落實(shí)到相關(guān)的責(zé)任人。只有這樣，才能使高效節(jié)水灌溉工程發(fā)揮其最大的作用，并促使其長(zhǎng)期發(fā)揮積極作用。
3 結(jié)語(yǔ)
總之，農(nóng)田水利工程在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有非常重要的作用，加強(qiáng)農(nóng)田水利工程高效節(jié)水灌溉，有利于節(jié)約有效的水資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民征收，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速、健康、可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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中國(guó)的水資源總量占全球的6％，而人口卻占全球的23％，因人口眾多，中國(guó)人均水資源量?jī)H有2200m，只有世界平均值的1／4，在聯(lián)合園可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)統(tǒng)計(jì)的153個(gè)國(guó)家和地區(qū)中，排在第121位。并且還被列為世界13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。目前中國(guó)正常年份缺水量近400億立方米，其中農(nóng)業(yè)缺水約300億立方米。另一方面，水的利用率還有很大潛力，中國(guó)方水的糧食生產(chǎn)能力只有0．87kg，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家2kg以上的水平，農(nóng)業(yè)又是用水大戶，用水量約占全國(guó)用水總量的70％。因此，為應(yīng)對(duì)日趨嚴(yán)重的缺水形勢(shì)，發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水特別是發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉是一種必然選擇。節(jié)水灌溉是指在農(nóng)田灌溉中，掌握科學(xué)的灌溉技術(shù)，采用先進(jìn)的灌溉方法，以取得省水、增產(chǎn)的效果。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，水利是農(nóng)業(yè)發(fā)展的命脈。
2水灌溉的工作模式簡(jiǎn)析
(1)渠道防滲技術(shù)。渠道是我國(guó)農(nóng)田灌溉的主要輸水方式。但傳統(tǒng)的土渠輸水滲漏損失約占水量的5O％～6O％，因此，渠道防滲一直是我國(guó)發(fā)展節(jié)水灌溉的主要技術(shù)措施。按防滲材料可分為土料壓實(shí)、三合土護(hù)面、磚有襯砌、混凝土襯砌、塑料薄膜防滲和瀝青護(hù)面防滲等。渠道防滲技術(shù)的節(jié)水特點(diǎn)是：減少渠系輸水過(guò)程中的水量滲漏損失，提高渠系水利用系數(shù)，提高渠道輸水安全保證率，提高渠道抗沖能力，增加輸水能力。
(2)噴灌技術(shù)。噴灌是噴灑灌溉的簡(jiǎn)稱，它是利用專門(mén)的設(shè)備(動(dòng)力機(jī)、水泵、管道等)把水加，或利用水的自然落差將有水送到灌溉地段，通過(guò)噴灑器(噴頭)噴射到空中散成細(xì)小的水滴，均勻地散布進(jìn)行灌溉。噴灌系統(tǒng)，一般包括水源工程、動(dòng)力機(jī)、水泵、各種管道、噴頭及控制設(shè)備等。噴灌系統(tǒng)分為同定式、半同定式和移動(dòng)式三種：固定式噴灌系統(tǒng)各組成部分或者都固定不動(dòng)，或者除噴頭外，其它部分固定不動(dòng)；半固定式噴灌系統(tǒng)除噴和裝有噴頭的支管可在地面移動(dòng)外，其余部分固定不動(dòng)，管片與水栓連接；移動(dòng)式噴灌系統(tǒng)除水源(塘、井、道等)固定外，動(dòng)力機(jī)、水泵、管道、噴頭都可以移動(dòng)。
(3)低壓管道輸水灌溉技術(shù)。簡(jiǎn)稱“管灌”，是利用低壓輸水管道代替輸水士渠將水送到田間灌溉作物，減少水在輸送過(guò)程中的滲漏和蒸發(fā)損失的技術(shù)措施。低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)一般由水源、水泵及動(dòng)力機(jī)、連接保護(hù)裝置、輸水管道給配水裝置及其他附屬設(shè)備(如量水設(shè)備、排水閥、逆止閥和田間灌水設(shè)施)組成。一般可分為移動(dòng)式、固定式和半固定式。移動(dòng)式是除水源外，機(jī)泵和輸配水管道都是可移動(dòng)的，特別適合與小水源、小機(jī)組和小管徑的塑料軟管配套使用。固定式是包括機(jī)泵、輸配水管道、給配水裝置等建筑物都是固定的，水從管道系統(tǒng)直接進(jìn)入溝畦進(jìn)行灌溉。半固定式的機(jī)泵、支管和給水裝置都地埋固定，而地面灌溉管是可移動(dòng)的．通過(guò)埋設(shè)于地下的同定管道將水輸送到計(jì)劃灌溉的地塊，再通過(guò)給水栓供水給地面移動(dòng)管進(jìn)行灌溉。
3綜合節(jié)水技術(shù)措施研究
(1)工程節(jié)水措施。包括灌溉工程配套、渠道襯砌、低壓管道輸水、機(jī)電井建設(shè)、地面灌溉設(shè)施改善、噴灌和滴灌系統(tǒng)，此類措施的基本作用是提高灌溉水的利用率和灌溉保證率。
(2)農(nóng)業(yè)節(jié)水措施。包括土地平整、深翻深松、免耕少耕，平衡施肥、秸稈還田和增施有機(jī)肥，提高土壤肥力。推廣塑料薄膜覆蓋及保護(hù)地栽培，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，普及良種和使用抗旱保水劑改進(jìn)種植結(jié)構(gòu)和耕作技術(shù)，以及防風(fēng)林建設(shè)和水土保持，此類措施的基本作用是提高農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，降低農(nóng)田水分蒸發(fā)耗水量。
(3)覆蓋保墑技術(shù)。在耕地表面覆蓋塑料薄膜、秸稈或其他材料抑制土壤蒸發(fā)，減少地表徑流，蓄水保墑，提高地溫改善土壤物理性狀。起到蓄水保墑、提高水的利用率，促進(jìn)作物增產(chǎn)的良好效果。秸稈覆蓋一般可節(jié)水15～20％，增產(chǎn)10％～20％．覆蓋塑料薄膜可增加耕層土壤水分l％～4％，節(jié)水20％～30％，增產(chǎn)30％～40％。
(4)管理節(jié)水措施。①土壤墑情監(jiān)測(cè)與灌溉預(yù)報(bào)技術(shù)。用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，如張力計(jì)、中子法、電阻法等監(jiān)測(cè)土壤墑情，數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后配合天氣預(yù)報(bào)，對(duì)適宜灌水時(shí)間、灌水量進(jìn)行預(yù)報(bào)適時(shí)適量灌溉，有效地控制土壤含水量，節(jié)水、增產(chǎn)。②節(jié)水高效灌水制度。是把有限的灌溉水量在作物生育期內(nèi)進(jìn)行最優(yōu)分配，以提高灌溉水向作物可吸收的根層儲(chǔ)水的轉(zhuǎn)化，以及光合產(chǎn)物向經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化的效率。③灌區(qū)優(yōu)化配水技術(shù)。根據(jù)灌區(qū)各級(jí)輸配水渠道的技術(shù)參數(shù)和灌溉農(nóng)田及作物分布情況，按照水源可供水量和作物某生育階段需水量及水分生產(chǎn)函數(shù)，以輸配水過(guò)程中水量損失較小，而增產(chǎn)值較大為目標(biāo)，應(yīng)用系統(tǒng)工程手段，編制灌區(qū)水量?jī)?yōu)化調(diào)度方案，合理調(diào)配灌溉水量。④灌溉自動(dòng)信息系統(tǒng)管理技術(shù)。采用電子技術(shù)對(duì)河流水庫(kù)、渠道的水位、流量、含沙量、抽水灌區(qū)的水泵運(yùn)行情況等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行采集，利用自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，按照最優(yōu)方案，控制各個(gè)閘門(mén)的開(kāi)啟度或調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化川水管理。
(5)考慮農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)。節(jié)水灌溉的目的是提高水的利用率和水分生產(chǎn)率，但僅靠節(jié)水灌溉工程提高水分生產(chǎn)率是很有限的，灌溉和農(nóng)業(yè)措施的結(jié)合，不儀是提高水分生產(chǎn)率的需要，也是農(nóng)民增收增效的需要。除滴灌和地下灌溉形式外，其余節(jié)水灌溉形式都難以減少作物的棵問(wèn)蒸發(fā)，特別在作物生產(chǎn)前期，作物的遮蔭率低，棵問(wèn)蒸發(fā)量大。據(jù)已有的資料，山東省冬小麥生育期間水分蒸發(fā)約為2250m。，夏玉米2700m。，通過(guò)農(nóng)業(yè)節(jié)水措施減少這部分水分蒸發(fā)，在相同產(chǎn)量水平下水分生產(chǎn)率會(huì)大有提高。通常推廣的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)有：耕作保墑技術(shù)，如“虛實(shí)并存”耕作技術(shù)；秸稈、地膜覆蓋技術(shù)：噴灑抗旱劑如旱地龍；使用保水劑；采用抗旱新品種等。LLl東省在曲阜市吳村建立的農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水技術(shù)范區(qū)，就進(jìn)行了果樹(shù)的秸稈覆蓋試驗(yàn)，獲得成功。
(6)加強(qiáng)節(jié)水工程管理。節(jié)水灌溉重建輕管的問(wèn)題，已經(jīng)引起人們的高度重視，特別是社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下和現(xiàn)有的生產(chǎn)方式下顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)外的有關(guān)專家認(rèn)為，節(jié)水灌溉工程的管理占總效益的50％，由此可見(jiàn)管理工作的重要。事實(shí)，工程建設(shè)好，因管理不善使工程效益難以發(fā)揮的例子并鮮見(jiàn)，哪里工程管理好，其效益就高。東營(yíng)廣饒、肥城潮泉等地成立的灌溉服務(wù)公司，以及各地成贏的節(jié)水抗旱服務(wù)組織，在工程的管理運(yùn)行方面積累了一一些經(jīng)驗(yàn)。各地推廣的小型農(nóng)田水利工程的租賃、拍賣、承包等形式，對(duì)于明晰產(chǎn)權(quán)，國(guó)有資產(chǎn)保值增值，調(diào)動(dòng)農(nóng)民的積極性部有重要作用。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化控制；滴灌工程；應(yīng)用；推廣
一、前言
作為一向?qū)嶋H應(yīng)用效果良好的控制技術(shù)，自動(dòng)化控制技術(shù)在近期得到了廣泛的應(yīng)用。研究其在滴灌工程中的應(yīng)用與推廣，能夠更好地將其理想效果發(fā)揮出來(lái)，從而有效優(yōu)化滴灌工程的效果。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。
二、概述
滴灌指的是滴水灌溉，利用低壓管道系統(tǒng)，使水點(diǎn)滴緩慢均勻的對(duì)作物進(jìn)行浸潤(rùn)，達(dá)到灌溉的效果，保證作物根系始終處于最佳含水狀態(tài)。和傳統(tǒng)灌溉方式相比，滴灌能夠有效的節(jié)約水資源，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量，所以是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要技術(shù)之一。隨著新技術(shù)的不斷應(yīng)用與推廣，滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也得到了廣泛的應(yīng)用，使作物產(chǎn)量大幅提升。在工程運(yùn)行中，很多單位在作物的管理與栽培中對(duì)滴灌工程技術(shù)方案沒(méi)有正確的應(yīng)用，人工操作的變化性較大，導(dǎo)致滴灌效果不佳。所以，自動(dòng)化控制系統(tǒng)引入到滴灌工程中，是提高滴灌工程技術(shù)應(yīng)用效果的必然。灌溉農(nóng)業(yè)管理水平隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用得到進(jìn)一步的提高，以往滴灌系統(tǒng)盡管對(duì)作物的產(chǎn)量提升具有促進(jìn)作用，但是由于需要人工操作，使工程的合理性難以提升，而自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)多因素進(jìn)行采集，如天氣、土壤、作物等，通過(guò)控制閥進(jìn)行控制，并執(zhí)行信息指令，降低了人工操作的不足。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在干旱地區(qū)采用滴灌自動(dòng)化系統(tǒng)是促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措。
三、自動(dòng)化控制技術(shù)在滴灌工程中的應(yīng)用效果
1.自動(dòng)化控制技術(shù)在滴灌工程中應(yīng)用的成效
滴灌工程中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)能夠在現(xiàn)有的滴灌系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將人工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛勺詣?dòng)化控制系統(tǒng)完成，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)等途徑實(shí)現(xiàn)滴灌作業(yè)的遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)化控制。例如將球閥更換為電磁閥，可以由中央監(jiān)控器控制灌溉，避免隨意開(kāi)啟、關(guān)閉閥門(mén)的現(xiàn)象，有利于農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的管理。自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠保證灌溉時(shí)間、灌溉水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能的目標(biāo)，提高設(shè)備、能源、灌溉用水的利用率，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省勞力，并保證了滴灌系統(tǒng)的均勻度和合理性，為作物需水量等農(nóng)藝技術(shù)的進(jìn)一步研究提供了有效、準(zhǔn)確、豐富的科研資料。
2.自動(dòng)化控制技術(shù)在滴灌工程中應(yīng)用的問(wèn)題及對(duì)策
目前，自動(dòng)化控制技術(shù)在滴灌工程中的應(yīng)用還面臨著成本問(wèn)題、操作性問(wèn)題和數(shù)據(jù)庫(kù)問(wèn)題。成本問(wèn)題方面，控制站、電纜等設(shè)施、設(shè)備、材料在自控系統(tǒng)的投資中占據(jù)70%左右的比例，需要盡量降低控制站建設(shè)的數(shù)量，努力提高單站的性能和控制面積，暫時(shí)忽略田間管理的不便而加強(qiáng)分干管的數(shù)量，降低管道直徑，以提高整個(gè)系統(tǒng)的利用效率，控制管網(wǎng)成本；操作性問(wèn)題方面，應(yīng)在確保控制系統(tǒng)性能良好的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化操作，產(chǎn)品盡量模塊化，以減少維護(hù)。
四、自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
1.自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)
自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)的操作人員可以在首部控制里面，全面綜合地分析收集回來(lái)的氣象資料以及田間濕度等各種數(shù)據(jù)信息資料，通過(guò)使用自動(dòng)或者自動(dòng)的操作手段，就可以進(jìn)行足不出戶的對(duì)自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)落實(shí)輪灌灌溉。與此同時(shí)，操作人員還可以通過(guò)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)以及打印系統(tǒng)，及時(shí)查詢、記錄、打印整個(gè)自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)區(qū)域的氣象資料、灌溉設(shè)置、灌水歷史記錄等數(shù)據(jù)資料信息。操作人員應(yīng)該緊密結(jié)合作物在不同時(shí)期所需的具體灌溉水量以及作物的不同需水規(guī)律，貫徹落實(shí)自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)的自動(dòng)、準(zhǔn)時(shí)、適量的灌溉以及施肥操作。
2.自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
當(dāng)前的自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由三層控制中心組合而成，具體為：由以太網(wǎng)和電腦組合而成的第一層控制中心，GPSR無(wú)線控制器或者是UHF公共頻段形成的第二層控制中心，第三層控制中心是閥門(mén)控制器，閥門(mén)和DTU遠(yuǎn)程控制器連接，這里的DTU采用的是低耗能的工作部件，選用太陽(yáng)能供電，以此來(lái)有效地降低電纜的用量，進(jìn)而大幅度地減少成本費(fèi)用，而且還能切實(shí)可行地確保在田間工作人員的人身安全。
3.自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)的工作原理
自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)是由若干個(gè)控制單元組合而成的，每一個(gè)控制單元就是一個(gè)灌溉小區(qū)，每一個(gè)控制單元要控制1個(gè)到4個(gè)的電磁閥。操作人員通過(guò)GPRS、GSM網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放視頻，再由中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的管理操作。處理完成電信號(hào)之后，在微機(jī)處理器當(dāng)中，可以依據(jù)各種作物的不同所需，明確實(shí)際的灌溉量。輸出控制信號(hào)之后，再結(jié)合系統(tǒng)中央系統(tǒng)的指令，適時(shí)地控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。當(dāng)計(jì)算機(jī)設(shè)置灌溉參數(shù)的時(shí)候，工作人員可以利用中央控制系統(tǒng)進(jìn)行輪灌自動(dòng)控制編程、灌溉管理、系統(tǒng)運(yùn)作等操作，達(dá)到自動(dòng)灌溉的效果，落實(shí)田間監(jiān)控、異常報(bào)警、田間數(shù)據(jù)信息收集傳輸，準(zhǔn)確及時(shí)地統(tǒng)計(jì)灌溉情況，并且能夠利用專門(mén)的軟件將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)起來(lái)，顯示圖表和數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)人工進(jìn)行特殊操作，從互聯(lián)網(wǎng)中獲取天氣信息，然后有預(yù)見(jiàn)性地進(jìn)行灌溉操作。
五、自動(dòng)化控制技術(shù)在滴灌工程中的應(yīng)用方式
1.灌溉方式
自動(dòng)化控制技術(shù)在滴灌工程中的應(yīng)用主要有三類灌溉方式，分別是自動(dòng)化控制、人工參與控制和手動(dòng)控制灌溉方式。第一種方式受田間信息采集、分析水平的制約，目前還是按照節(jié)水工程設(shè)計(jì)中關(guān)于耗水定額、作物需肥、灌溉時(shí)間等規(guī)定進(jìn)行自動(dòng)化控制，通常有根據(jù)時(shí)間設(shè)定輪灌、根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果設(shè)定輪灌、根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行隨機(jī)設(shè)定輪灌三種。第二種方式根據(jù)土壤濕度、氣象信息等參數(shù)進(jìn)行人工參與控制灌溉，用戶可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果用手機(jī)等設(shè)備實(shí)施智能化控制灌溉。第三種方式主要用于系統(tǒng)出現(xiàn)意外時(shí)，通過(guò)人工手動(dòng)的方式控制電磁閥開(kāi)閉，以確保不耽誤灌溉、節(jié)水節(jié)能。
2.控制方法
自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用于滴灌工程中的主要有三種基本控制方法，分別根據(jù)時(shí)間、水量和反饋進(jìn)行控制。時(shí)間控制是按照設(shè)定好的時(shí)間進(jìn)行關(guān)放水，水量控制是按照設(shè)定好的配水量進(jìn)行關(guān)放水，反饋控制是根據(jù)濕度感受器反饋的信號(hào)進(jìn)行關(guān)放水。
3.制定灌溉計(jì)劃
首先，需要制定管理計(jì)劃來(lái)提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，降低用水量，提高用水效益。管理計(jì)劃的制定需要為用戶提供完善的作物生產(chǎn)管理系統(tǒng)，保證用戶能夠了解農(nóng)田土壤水分狀況，從而確定日水分利用量，做出科學(xué)的灌溉管理決策，根據(jù)農(nóng)田灌水量需求安排灌溉次序、調(diào)整灌溉計(jì)劃；其次，詳細(xì)制定灌溉計(jì)劃，確定灌溉的時(shí)機(jī)和灌水量，使用土壤水分測(cè)定等技術(shù)和相關(guān)處理軟件使灌溉計(jì)劃更加科學(xué)化、合理化、精細(xì)化，確保土壤水分保持在農(nóng)作物生長(zhǎng)需要的最佳狀態(tài)。
4.軟件系統(tǒng)
通常，軟件系統(tǒng)采用便于數(shù)據(jù)查詢、存儲(chǔ)、使用的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，管理人員能夠借助農(nóng)田中的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件進(jìn)行處理、顯示，為用戶提供農(nóng)作物種植所需的準(zhǔn)確、詳細(xì)資料。
六、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)自動(dòng)化控制在滴灌工程中應(yīng)用與推廣的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化控制的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)決定了其在滴灌工程中的應(yīng)用地位，有關(guān)人員應(yīng)該從自動(dòng)化控制的客觀實(shí)際要求出發(fā)，研究制定最為符合實(shí)際的自動(dòng)化控制應(yīng)用方案。
參考文獻(xiàn)
[1] 張婷，白安龍.自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)在新疆農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用前景[J].石河子科技.2010（01）：18-19.
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；農(nóng)業(yè)；水利；應(yīng)用
引言
在科學(xué)技術(shù)全面發(fā)展的今天，各行各業(yè)都在利用科技手段和人工智能化手段來(lái)促進(jìn)生產(chǎn)和發(fā)展。我國(guó)既是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是一個(gè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)水利工程之中，能夠使得水利工程作業(yè)的效率得到全面性提升，讓農(nóng)業(yè)施工更加便捷。因此，加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利中的應(yīng)用是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)主流趨勢(shì)。但從目前的市場(chǎng)應(yīng)用趨勢(shì)來(lái)看，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)依舊有不夠成熟的之處，在廣泛應(yīng)用和廣泛推廣方面依舊存在諸多的不足。所以，想要使得電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效率得到明顯的提升，在應(yīng)用方法以及應(yīng)用形式上還需要結(jié)合其整體應(yīng)用的情況，因時(shí)因地進(jìn)行機(jī)電一體化技術(shù)的合理應(yīng)用。這樣。才能更加突出電氣自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利工程中的應(yīng)用效率。
1電氣自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉和蓄水上的應(yīng)用
1.1農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用
在進(jìn)行農(nóng)作物的整體應(yīng)用中，需要對(duì)很多植被進(jìn)行澆灌。尤其是水稻類的作物，如果澆灌的水不足或者是未能及時(shí)性的澆灌，很容易使得水稻的整體產(chǎn)量出現(xiàn)下降。而采用電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行全面澆灌就能十分合理的解決這個(gè)問(wèn)題?？梢越Y(jié)合灌溉的需求，對(duì)移動(dòng)灌溉樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)不同地采光成都以及種植區(qū)域的變化情況，對(duì)農(nóng)作物的整體蓄水量以及變化情況進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備的精準(zhǔn)性控制。[1]而且，可移動(dòng)灌溉樁采用散噴的方式，能夠根據(jù)農(nóng)田的整體灌溉和移動(dòng)實(shí)現(xiàn)突變。這樣，為了就能夠有效地提高其灌溉的及時(shí)性以及合理性。還在一定程度上充分地利用了水利資源?，F(xiàn)在很多農(nóng)田的灌溉已經(jīng)逐步開(kāi)始推廣電氣自動(dòng)化技術(shù)的使用，在使用方法上，其利用PLC編程自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)水力灌溉的速度、灌溉的密度都進(jìn)行了精準(zhǔn)性的控制。這樣，在機(jī)電一體化技術(shù)的全面應(yīng)用過(guò)程中，農(nóng)業(yè)水土的灌溉的便捷性和有效性也得到了顯著性增強(qiáng)。而且，對(duì)于農(nóng)田的整體豐收也具有顯著性的促進(jìn)作用。
1.2農(nóng)業(yè)蓄水中的應(yīng)用
對(duì)于大多數(shù)的農(nóng)作物而言，蓄水是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)地蓄水方式一般是采用修建水庫(kù)來(lái)進(jìn)行蓄水。但這種方式也存在很多的被動(dòng)性，尤其是遇見(jiàn)連續(xù)高溫、干旱的天氣，水庫(kù)中的水會(huì)不斷蒸發(fā)，其后將很難滿足農(nóng)業(yè)蓄水的需求。因此，為了能夠讓農(nóng)業(yè)蓄水的問(wèn)題得到良好的解決，可以利用電氣自動(dòng)化技術(shù)，采用南水北調(diào)等方式保證干旱區(qū)域的水量充足，同時(shí)部分地區(qū)也會(huì)嘗試?yán)米詣?dòng)化設(shè)備進(jìn)行冰蓄水等方式對(duì)冰雪進(jìn)行收集，然后利用PLC自動(dòng)化編程，設(shè)置一個(gè)峰值。這樣，就能使得農(nóng)業(yè)蓄水的優(yōu)勢(shì)得到全面性地發(fā)揮。[2]但在機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)力的不足最容易導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械性地故障。尤其是在傳送帶和三相異步電動(dòng)機(jī)的傳感中，其傳感的方式以及傳感器的形式都在逐漸地發(fā)生改變。同時(shí)，在傳感的結(jié)構(gòu)上，需要結(jié)合硬件以及軟件的需求。將傳感技術(shù)逐步地應(yīng)用到自動(dòng)化中來(lái)。這樣，在多層面的傳感信息中，其傳感的結(jié)構(gòu)性以及緊密性會(huì)大幅度的提升。而且其相應(yīng)地可靠性以及抗性也會(huì)更高。在不同的指標(biāo)數(shù)據(jù)中，其運(yùn)算器的微處理數(shù)據(jù)以及價(jià)值性的信息也會(huì)根據(jù)處理結(jié)果和的指令做出自動(dòng)性的修復(fù)。這也是單機(jī)片液壓傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然在利用單機(jī)片進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)時(shí)，也需要將其機(jī)動(dòng)性全面的發(fā)揮出來(lái)?？梢愿鶕?jù)傳感的需要，在多個(gè)位置和節(jié)點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的液壓傳動(dòng)機(jī)制，并利用PCL將傳動(dòng)的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。這樣，其機(jī)動(dòng)性價(jià)值也能逐漸地體現(xiàn)出來(lái)，其蓄水的效率也會(huì)因?yàn)闄C(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的全面應(yīng)用而得到顯著性的增強(qiáng)。
2電氣自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利檢測(cè)和無(wú)土栽培上的應(yīng)用
2.1農(nóng)業(yè)水利檢測(cè)上的應(yīng)用
近幾年以來(lái)，我國(guó)的水質(zhì)頻頻受到污染，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)酸雨。在很大程度上影響了農(nóng)業(yè)水利工程的檢測(cè)。而且部分水源在收到重金屬的污染以后，必然對(duì)農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)造成災(zāi)難性的影響。同時(shí)，水質(zhì)的不達(dá)標(biāo)在短時(shí)間內(nèi)沒(méi)有一個(gè)固定的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。很多農(nóng)民并不能意識(shí)，水質(zhì)有問(wèn)題，等到農(nóng)作物受到污染，產(chǎn)量過(guò)低時(shí)才能發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的問(wèn)題。在進(jìn)行機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用中，首先在機(jī)械硬件上需要做好外部設(shè)備的檢驗(yàn)和傳動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)查。同時(shí)，在外設(shè)I/O接口的過(guò)程中，需要做好硬件體系的對(duì)接，并根據(jù)傳感器的需要，將擴(kuò)展的接口進(jìn)行全面性的延伸，這樣其硬件設(shè)施體系在輸入傳感信號(hào)時(shí)，才能獲取更為明確以及精準(zhǔn)的指令。在自動(dòng)化技術(shù)方面，需要對(duì)微處理器以及PCL控制器進(jìn)行軟件系統(tǒng)的處理。這樣，在輸出口的端口中可以根據(jù)單元結(jié)構(gòu)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接。最終達(dá)到一個(gè)良好的技術(shù)結(jié)合效果。電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅能夠?qū)λ|(zhì)進(jìn)行快速的檢測(cè)，而且在一定程度上能夠給農(nóng)民的灌溉以及水質(zhì)的檢測(cè)提供相應(yīng)地便利性。通常情況下，電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠提供多項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)水質(zhì)不好，或者是不達(dá)標(biāo)的情況，就要停止進(jìn)行灌溉。在進(jìn)行水質(zhì)的整體檢測(cè)中，需要分析和對(duì)有問(wèn)題的水質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記。這樣，相關(guān)治理人員就能及時(shí)性對(duì)其進(jìn)行治理，也有利于相關(guān)工作人員快速的找到污染源，并進(jìn)行快速和準(zhǔn)確的切斷。這樣，不僅有利于提升當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)安全，也能從根本上找到水質(zhì)污染的問(wèn)題，從源頭進(jìn)行優(yōu)化和解決，最終使得自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)水利上的檢測(cè)應(yīng)用效率得到顯著性地提升。[3-5]
2.2無(wú)土栽培上的應(yīng)用
無(wú)土栽培是一種新型的技術(shù)，其不僅能夠節(jié)省土地資源。同時(shí)，在全面地栽培種，還能減少對(duì)水質(zhì)的需求量。因此，為了能夠使得無(wú)土栽培的負(fù)擔(dān)降低，在進(jìn)行自動(dòng)化水利工程的灌溉中，需要結(jié)合其栽培的形式以及栽培的方法，對(duì)很多荒蕪的地方或者是不具備栽培條件之處進(jìn)行多樣化的栽培。而引入電氣自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的狀況、控制營(yíng)養(yǎng)液的多少，及時(shí)的觀測(cè)農(nóng)作物的成長(zhǎng)情況。同時(shí)，在水力的灌溉和播種方面利用自動(dòng)化技術(shù)，能夠大大降低工作人員在整體工作中的難度。同時(shí)，還能讓農(nóng)民節(jié)省體力，并且少操心，卻多了收成。這對(duì)于很多農(nóng)作物種植者而言具有著不可忽略的意義和價(jià)值。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景十分良好，在進(jìn)行傳感技術(shù)的全面使用中，需要結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)以及需要，對(duì)單機(jī)片硬件機(jī)械設(shè)施進(jìn)行多層面的分析和加工，同時(shí)還要將液壓傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)越性全面的發(fā)揮出來(lái)，做到機(jī)械與電氣自動(dòng)化全面性的結(jié)合。這樣，在未來(lái)的機(jī)械自動(dòng)化體系的構(gòu)建中，其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用才能游刃有余，前景巨大。最后，電氣自動(dòng)化技術(shù)還可以協(xié)助科研人員開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境、提供實(shí)驗(yàn)方案，讓自動(dòng)化技術(shù)在水利農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用效果更加顯著。[6-8]
