我国和国外农业节水灌溉控制系统设计研究..doc

我国和国外农业节水灌溉控制系统设计研究 水资源是人类赖以生存的生命线，是经济发展和社会迸步的重要物质基础。节约用水是关系人口、资源、环境可持续发展的长远战略。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量仅为2300m3，只有世界人均水平的1，4，居世界第109位。水资源紧缺的矛盾已成为阻碍我国经济社会发展的重要瓶颈。我国果树面积约865万hm2，蔬菜面积1129万hm2，南方茶园面积108万hm2，以上3项合计面积为2012万hm2；我国的花木发展也十分迅速，据统计，2003年，全国花卉生产面积为43万hm2，全国园林花卉业国内生产总值达11694亿元，且生产日益趋向专业化，建立了具有特色的生产基地，都适宜发展节水灌溉技术。根据我国《节水灌溉“十五”发展计划及2015年发展规划》，计划到2005年底，我国的喷微灌面积将达到480．35万hm2，占总灌溉面积的8．8％。发展规划中，2006 2015年新增喷灌面积481．67万hm2，微灌104．44万hm2，两者合计586．1万hm2，亦即到2015年底，全国的喷微灌面积将达到1066．45万hm2，占全国总灌溉面积的19．5％：从绝对面积来估计，将名列世界第一。14】 。 微水灌溉(简称微灌，包括滴灌、微喷灌等)是节水灌溉的一种，利用节水灌溉系统设备按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在尾部(末级管道上)的特制灌水器(滴头、微喷头等)，将作物生长所需的水和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中，使作物根部的土壤经常保持在最佳水、肥、气状态的灌水方法。 低功耗节水灌溉控制系统可以根据作物不同生长期对水、肥的需求，适时、适量地进行科学合理灌溉，节能节水省肥，具有灌水均匀、土壤不板结，保土保肥、调节田间小气候，提高地温等特点。同时对提高农作物产量，改善农副产品质量，实现增产、增收有重要作用。与传统的灌溉相比，增产可达10～40％，节水可达40～70％，经济效益和生态效益显著。 随着我国农业结构调整和农业可持续发展战略的实施，推广节水灌溉技术迫在眉睫，同时农民对该项技术的需求也越来越迫切。节水灌溉技术必然得到飞速发展，对节水灌溉技术设备的要求也必将会提高到一个新的层次。应该加大开发力度，提高科研水平，加速研制出符合我国国情的、先进适用的节水灌溉产品。国家有关部门一直大力支持节水灌溉技术开发和技术改造，加快技术应用理论研究；开发适合我国不同地区，适宜各种作物、土壤、水情、气候、地貌、经济能力的灌溉产品；重点解决节水灌溉技术中的共性和关键技术问题，不断提高技术水平。节水灌溉在世界各国的农业中都占有重要地位，其技术设备的研制开发也是一项长期艰巨、复杂的任务。从我国现阶段的国情出发，研究制定出一套合适的节水灌溉技术灌溉模式，满足我国现阶段需求尤为重要。另外我国需灌溉地区能源相对缺乏，因此开发研制低功耗节水灌溉控制系统成了科研单位的当务之急。 国内外研究现状 目前，以色列、美国、澳大利可巨、法国、日本、韩国等为节水灌溉技术先进国家，技术研究较为深入，理论研究透彻，设计的灌溉产品与作物、种植模式、应用环境相结合，产品成系列，加工工艺和手段较先进，产品性能和质量好。通过采用一些先进的灌溉技术，水的利用率最高可达95％，而国内水的平均利用率只有50％。 低功耗节水灌溉控制系统主要包括滴头、微喷头、施肥器、过滤器、控制器等设备部件。国外滴头产品种类很多，有管上式滴头、可拆卸滴头、压力补偿滴头。开发的系列化缝隙式、折射式、旋转式微喷头及连接件产品，材质好、耐磨损、喷洒效果好、外观精美。每个微喷头的流量大约在30L／h～300L／h之间，喷洒半径1m～6m。利用滴灌进行施肥，肥液可直接进入植物根部附近土壤中，利于植物吸收，也大大节约了肥料。施肥方式主要有泵注入式、文丘里式、压差式、水驱动混合注入式等。法国、美国生产的肥料农药混合器属于水驱动混合注入式，代表了当今国际领先水平，其特点是只需水压驱动，能精度调节浓度，浓度范围为O．2％～lO％。过滤器主要产品有网式、叠片式、离心式、砂石式过滤器，有多种规格，成系列，通过组合能对各种水源进行有效过滤。新型叠片过滤器的特点一是叠片流道设计采用曲面形式提高了过滤面积，扩大了水流量，减少了水头损失；二是设计了反冲洗流道，在正常工作状态下无需打开，仅旋转外壳一定角度就可方便地实现反冲洗污物，十分方便。厂家根据用户需要可提供几个到几十个过滤器组成的过滤站，专门用于处理水源，且自动化程度高，采用了电磁阀、压差传感器控制开关和反冲洗。 节水灌溉普遍采用自动控制技术，主要控制参数有时间、空气湿度、土壤湿度、雨量、土壤盐分等。有的传感系统能通过检测植物的茎和果实的直径变化，来决定对植物的灌溉间隔。控制规模和方式灵活多样，从小面积的温室到数千亩的