a值法自动灌溉系统研究

a值法自动灌溉系统研究

冯永斌

a值法自动灌溉系统研究ValueMethodAutomaticIrrigationSystem冯永斌FENGYong-bin曰张兴旺ZHANGXing-wang（兰州资源环境职业技术学院，兰州730021）（LanzhouResources&EnvironmentVoc-techCollege，Lanzhou730021，China）

Abstract:Aimingatthesituationofshortcomingsofthetraditionalartificialirrigationsystem,andthelowefficiencyofirrigationwater,thepaperdiscussestheapplicationof琢valuemethodautomaticirrigationsystem.Thissystemistakingthesuitablesoilmoisturecontentofthecropasupperandlowerlimit,byevaporatingdishwaterlevelmonitoringsoilmoisturecontentchanges,regulateselectricbutterflyvalveswitchtosupplywatertoirrigatedarea,takesirrigationtimely,andimprovesirrigationefficiency.关键词院琢值法；灌溉系统；自动控制Keywords:琢valuemethod；irrigationsystem；automaticcontrol中图分类号院TP273文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）01-0081-021研究背景与意义1.1我国农业灌溉用水现状我国是一个严重缺水的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，水资源人均占有量将继续下降，加之水资源污染严重、水质恶化的同时，而农业是用水大户，近年来农业用水约占全国用水总量的62%，部分地区高达90%以上，但是农业用水浪费相当严重，灌溉水和自然降水利用率低，农业用水效率不高，区域缺水问题已经显现出来。

目前，传统的灌溉模式已不再适合我国国情的发展，农业节水灌溉普及较好，我国有效灌溉面积为9.25亿亩，节水灌溉工程面积4.38亿亩，其中高效节水灌溉工程面积1.87亿亩，虽然节水灌溉发展成效明显，但总体滞后于现代农业发展和推进农业现代化的需要，缺乏自动化灌溉，仍然存在灌溉水利用率低、田间渗漏量大，灌溉不及时等问题。发展适时灌溉，自动化节水灌溉农业已是国家可持续战略的重大举措之一。

1.2研究的国内外发展趋势随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施，国外灌溉自动控制系统已逐步趋于成熟、系列化。在国内，近30年间，农业还是依靠传统灌溉技术，自动化灌溉未能应用到灌溉工程中。国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段。能实际投入应用，且应用较广的系统还不多见，我国研制自动灌溉系统技术还处在初级阶段，任然停留在理论的探讨以及小规模的试验；另外市场上的自动灌溉系统造价高，农户操作不方便，投资较大，这限制了一定灌区的普及。

1.3研究的意义与目的现代自动化灌溉系统与传统人工灌溉控制系统相比，具有节水、节省人工量等优点，而且可以避免灌溉中的人为因素，所造成的不利影响，能够准确性操作，利于灌区的科学管理。此外，通过自动灌溉系统可以适时、适量进行灌水，提高农作物产量，同时，也是现代农业发展的需要。本论文研究的目的在于：淤琢值法自动灌溉系统的研究是按照作物土壤适宜含水率为上、下限变化参考值，确定灌溉时间，适时灌溉，提高灌水的及时性。于通过时间控制器，控制灌溉水量，定量灌溉，减少深层渗滤量，提高灌水的利用率，节约水资源，并有效的防止灌溉造成的土壤结构的破坏。盂通过利用太阳能对灌溉水加热，提高土壤温度，促进作物生长发育。

2研究内容该自动灌溉系统是利用在充分灌溉条件下按照某时段内作物需水量ET和与ET同时段的水面蒸发量E0之间的关系式，即：ET=琢E0，按照该时段作物土壤适宜含水率为上、下限，通过蒸发皿的水位变化监控土壤含水率变化，调控电动蝶阀适时开关给灌溉区供水，适时灌溉，提高灌水的及时性。如：某地区棉花幼苗期需水模系数琢=0.65，棉花幼苗期土壤计划湿润层为35cm，土壤适宜含水率为55%~70%（以田间持水率的百分率计），土壤田间持水率为30%（以占土壤体积百分率计），则田间适宜最大含水量为7.35mm，适宜最小含水量为5.8mm，在无降雨的情况下采用适时灌溉，则棉花幼苗期的灌水定额为1.55mm，当蒸发皿（80cm口径）水位差为2.38mm，则蒸腾量：ET=琢E0=0.65伊2.38=1.55mm，此时该地达到适宜最小含水率，水源水箱开始给灌区灌水，灌水量为1.55mm，蒸发皿补给水箱为蒸发皿供水至上立柱点，到下一次再开始灌溉。

3研究基础3.1理论科学性传统的地面灌溉方式是按照土壤田间持水率为上限，作物允许土壤的最小含水率为下限，制定灌溉制度，确定灌水时间，灌溉制度制定后，遇到降雨和气象条件与设计典型年有变化时，灌水的及时性无法保证。本论文的研究的基础条件是充分灌溉制度下的灌溉，因为现行的灌溉制度大多是充分灌溉条件下的灌溉制度，这方面的研究资料比较完备。琢值法的自控适时灌溉系统是按照作物土壤适宜含水率为上、下限，通过蒸发皿的水位变化监控土壤含水率变化，调控电动蝶阀适时开关给灌溉区供水，适时灌溉，提高灌水的及时性。这为论文的研究运用奠定了理论科学基础。

3.2技术可行性本论文的理论基础是用琢值法计算作物需水量，该方法的理论研究、试验和生产运用都比较成熟，各地区灌溉试验站有大量的试验数据，为论文提供了充分的技术保障。在充分灌溉条件下，实现自控适时灌溉，该技术在模型设计中得到体现，并后期应用于试验田，通过试验统计说明，此技术能够使作物在最适宜的土壤水分状况下，达到丰产、高产的目的，而且该系统具有田间工程简单，需要的设备少，投资省，技术简单，操作方便，群众容易掌握，能耗少，节约水资源，节约灌溉时间，提高灌水利用率，能够推广使用是可行的。

3.3设计思路大量灌溉试验资料表明，气象因素（温度、日照、湿度、风速等）是影响作物需水量的主要因素，而当地的水面蒸发量又是各种气象因素综合影响的结果。

琢值法是作物需水量的直接计算方法，是利用水面蒸发这一参数估算作物需水量，其计算公式为：ET=琢E0；其中：ET———某时段的作物需水量，以水层深度计，mm；E0———与ET同时段的水面蒸发量，以水层深度计，mm；E0一般采用80cm口径蒸发皿的蒸发值；琢———农作物需水模系数，即同时期需水量与水面蒸发量之比值，一般由实验确定。测定土壤含水率，确定作物某生育期最优含水率的上限值和下限值，计算出在该含水率范围之间的土壤含水量，即确定了作物的需水量，利用琢值法的计算公式，推算出蒸发皿的蒸发量。

利用蒸发皿的水位变化，适时监控土壤水分变化，在充分灌溉条件下，通过电磁阀等自动装置，控制灌水时间和灌水量，实现以水面蒸发为参数的自控适时灌溉，使作物在最适宜的生长土壤环境下，达到丰产、高产的目的。

4系统实施淤系统参数确定。利用灌溉试验资料，确定作物不同生育期的需水模系数、土壤计划湿润层、土壤适宜含水率、土壤田间持水率，计算出作物不同生育期的一次灌溉用水量和蒸发皿的水位变化量。以甘肃省兰州市城关区某校农水实训基地试验田的棉花种植为例。

于灌溉系统制作。通过浮标、自动控制闸阀、时间控制器等设备把灌溉水源、蒸发皿、蒸发皿补充水箱、田间灌溉系统有机的结合起来，组装成一个完整的灌溉系统。

盂田间试验阶段。在完成灌溉水量和灌水系统制作后，在部分实验田里使用，完成灌溉系统性能测试。

榆产品开发利用。通过田间试验后，完善系统缺陷，逐步进行田间推广。如果该系统能够进行大面积的推广，该系统使用方便、维护简单、价格低廉、精度较高，具有良好的商品化开发及广阔的市场应用前景。

5结语琢值法自动灌溉系统，农户可以利用此系统控制大面积的作物灌溉用水，而且在水量充足地区，同样适用于充分灌溉条件下的畦灌、沟灌和喷灌，在提高水的有效利用率的同时，还能节省人力、物力，操作简单，造价低，实际应用普及程度高。

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