CN105613220A

CN105613220A - 定量灌溉控制***

Info

Publication number: CN105613220A
Application number: CN201511007253.2A
Authority: CN
Inventors: 刘宏斌; 杨虎德; 李崇晓; 马彦; 冯丹妮
Original assignee: INSTITUTE OF SOIL FERTILIZER AND WATER-SAVING AGRICULTURE GANSU ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES; Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Current assignee: INSTITUTE OF SOIL FERTILIZER AND WATER-SAVING AGRICULTURE GANSU ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES; Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2016-06-01

Abstract

本发明公开了定量灌溉控制***，采用智能IC卡水表，通过IC卡读写器在计算机上建立用户，写入每次灌溉的水量，在进行灌溉时，将IC卡***水表的插卡槽，开启水泵，对土地进行灌水；当通过水表的水量达到IC卡的标定量时，水表自行关闭控制阀，此时，计算机终端会收到完成灌溉的提示随即关闭水泵开关。本发明的有益效果为：本发明提供的定量灌溉控制***，作用于试验田以提高种植试验的精度和灌溉效率，节省项目资金、减少灌溉水体的浪费并达到控制的自动化，通过定量水表，电脑控制定时定量灌溉，代替人力淹灌等传统的灌溉方式，在满足作物生长需求的条件下，有效利用水资源，同时，灌溉***运行稳定高效。

Description

定量灌溉控制***

技术领域

本发明涉及定量灌溉控制***。

背景技术

甘肃省农科院张掖节水农业试验站位于张掖市九公里园艺试验场，试验站位于东经100度26分，北纬38度56分，海拔1570m，年均降水量129mm，年蒸发量2048mm，距张掖市13公里，属于没有灌溉就没有农业的干旱区，灌溉区属于黑河流域大满灌区。其试验田距离试验站100m处，是试验站进行各种作物种植及节水实验的基地。以往试验田的灌溉采用水渠引水，整田淹灌的方式，无法按作物生长需求进行灌溉，影响作物生长和试验的精确度；长期雇用人力进行灌溉花费巨大，并且具有很大的随意性；大水量淹灌易对土地平整造成破坏，在当前水资源严重匮乏的情况下，不能充分利用水资源造成浪费。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术中的缺陷，提供了一种定量灌溉控制***。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：定量灌溉控制***，所述定量灌溉***采用智能IC卡水表，通过IC卡读写器在计算机上建立用户，写入每次灌溉的水量，在进行灌溉时，将IC卡***水表的插卡槽，开启水泵，通过水泵扬水的压力为水体提供动量对土地进行灌水；当通过水表的水量达到IC卡的标定量时，水表自行关闭控制阀，此时，计算机终端会收到完成灌溉的提示随即关闭水泵开关，通过水泵转轮的反向转动吸水，管道内余水即可通过水泵吸力回流至储水池。

进一步的，上述的定量灌溉控制***，所述灌溉用水为去除固体颗粒物和泥沙的水体。

进一步的，上述的定量灌溉控制***，所述智能IC卡水表设置于喷头与管道之间的连接管道上。

进一步的，上述的定量灌溉控制***，所述储水池规格为6×2×2m³。

进一步的，上述的定量灌溉控制***，所述水泵采用流量为4～20m³/h，扬程H为4.6～12m的单级双吸离心电泵。

进一步的，上述的定量灌溉控制***，所述管道***中，主管道采用聚乙烯管PE40，公称压力≤1.6MPa，DN=11cm；支管道采用聚乙烯管PE32，DN=3cm，与主管道以法兰连接，高出地埂20cm。

本发明的有益效果为：本发明提供的定量灌溉控制***，作用于试验田以提高种植试验的精度和灌溉效率，节省项目资金、减少灌溉水体的浪费并达到控制的自动化，通过定量水表，电脑控制定时定量灌溉，代替人力淹灌等传统的灌溉方式，在满足作物生长需求的条件下，有效利用水资源，同时，灌溉***的材料应选用抗老化程度高，耐磨耐压，防冻系数高等特点，便于维修和及时清淤清渣，使后期运行稳定高效。

对照2002年的准确数据，采用定量灌溉***控制灌溉下的试验地7-3、7-4两块田地和去年人工控制灌溉下实验地13-1、13-2的灌水量、产量进行对照与分析如表1所示；

表1

从表1可以看出,在相同作物品种,不同的灌溉方式、灌次与灌量,其子棉单产有明显差异,按照定量灌溉***控制灌溉的试验地7-3、7-4两块试验田的子棉产量明显高于人工控制灌溉实验地13-1和13-2,产量提高了21%左右。灌水总量前者比后者还节省约17%,节能与增产效益都非常明显。定量控制灌溉的优势明显。

具体实施方式

实施例1：

1、***建立：

1.1田间信息采集：

详细测量试验田有效灌溉土地和各分割小区的面积，测量连接各小区所需的管道长度，了解试验田周边环境，并绘制图纸。

灌溉用水的引进处理：

灌溉用水对水质的要求不高，只需将水体中体积和比重较大的固体颗粒物及泥沙去除，以免水体中残渣进入农田污染土壤，影响作物生长以及防止杂质堵塞管道，影响灌溉的整体运行。综合试验田周边环境和工程施工的简易程度，此处引用试验田附近灌溉水渠中的水作为定量灌溉用水，采用污水处理过程中的一级处理方式，设计网格、过滤池等水处理设施。为避免旱季或进行灌溉时水渠缺水，应建造一定规模的储水池，并做好冬季时设备的保护和管道内余水的清理。

定量灌溉控制***：

此处定量灌溉***采用精准灌溉的设计要求，在了解了试验田土壤信息和当地气候等条件下，综合种植的试验作物性质如抗旱程度，在每个小区地埂处安装喷头及相应的管道***，喷头与管道之间采用定量水表连接，由计算机通过特定的仪器（IC卡读写器）对定量水表读写程序，定量水表通过所读入的程序对水量进行调控与监测。由于水表价格及人工操作计算机控制的简易程度等因素，无法为每一小区安装定量水表，所以对同一试验作物种植地，其灌溉所需水量一致，可在连接该田地主管处安装DN较大的定量水表来控制该田地内诸多小分区的灌溉，保证灌溉效率的同时节约建造成本。

、主要设备及构件标准：

2.1过滤池与沉砂池：

因水渠本身是一种露天的集输水设施，水体多杂质。试验田灌溉水渠为U型水泥混凝槽，需在水渠槽靠试验田一侧开口设置过滤池，根据网格大小设置，内壁采用砖砌水泥混凝，壁厚20cm（池壁模式均相同，下文略）。并安装网格，网格的作用是去除面积较大的悬浮物，网格采用1x1cm²网孔，设置2层，间隔20cm竖直平行固定在过滤池内，并设置活动栓，活动栓为不锈钢制，大小与网格边框一致，便于及时抽出网格清渣。

沉砂池用以去除泥沙等比重较大的固体颗粒物，设置在过滤池之后储水池之前，采用平流沉砂模式。设计沉砂池时，水体自流入池进入沉砂池，设计流量为0.15m/s～0.3m/s，水在池内的停留时间不少于30s，设计有效水深≤1.2m。

水流部分的长度：L=vt

水流断面积：A=Qmax/v

池总宽度：B=A/h₂

清渣工作台面深度：H>h₁+h₂+h₃+清渣小车高度。

（其中：v-最大流速，m/s；t-最大设计流量时的水力停留时间，s；Qmax-最大设计流量，m³/s；h₂-设计有效水深，m；h₁-过滤池超出地面的高度，一般不小于0.3m；h₃-沉砂斗的有效深度。）

因从水渠引水，取v=0.15m/s,t=30s,h₂=1m，h₁取0.3m。

可以计算出L=4.5m；B=1m。综合试验田有效灌溉土地面积，沉砂池设计为5x2x2m³（长x宽x高）。清渣工作台面深2.5m，宽1m，无需内壁，清渣工作台平行沉砂池，长度为5m。

排砂采用重力排砂方式。

储水池及水泵：

储水池可以储存进处理的水体，方便检测水体是否达到灌溉标准。其容积不应小于过滤池的有效容积，即V≥LBh₂=4.5m³。储水池大小采用6x2x2m³，建在过滤池之后。

水泵的选择需确定流量与扬程。水泵的流量（m³/h）可根据农田灌溉面积（亩）、每亩需水量（m³）、灌水时间以及渠道有效利用系数等条件来确定。计算公式为：流量Q=（每亩灌水定额×灌溉面积）/（轮灌天数×水泵每天工作时间×灌溉渠道有效利用系数），灌溉渠道有效利用系数一般取0.7～0.95。

扬程是表示水泵能够扬水的高度。水泵铭牌上注明的扬程，是指水泵理论上能够扬水的高度，又叫总扬程，它由实际扬程和损失扬程两部分组成。实际扬程指水面到出水口中心的垂直高度，可以实地测量。损失扬程指水通过输水管路和管路附件时，受到摩擦阻力的作用而损失的扬程。一般情况下，在实际扬程的10%～20%范围内估算。因此，水泵的扬程决不能只根据实际扬程去选定，要大于或等于实际扬程和损失扬程两部分之和。

综合流量与扬程，试验田灌溉选用流量为4～20m3/h，扬程H为4.6～12m的单级双吸（轴向吸入）离心电泵。

管道***：

主管道选用地埋聚乙烯(PE)管PE40，公称压力≤1.6MPa，DN=11cm，PE管具有光滑的内表面，其曼宁系数为0.009，光滑的表面和非粘附特性保证了管道具有较传统管材更高的输送能力，同时也降低了管路的压力损失和输水能耗。PE管材具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能也非常突出，并且使用年限较长，可达到50年。（曼宁系数，是综合反映管渠壁面粗糙情况对水流影响的一个系数。）安装输水管道时沿地埂先浅后深埋入地40～60cm，避免耕作时对管道的破坏及冻裂磨损。

连接各小区的支管同样采用PE管PE32，DN=3cm，与主管法兰连接，高出地埂20cm。支管末端须设计支座，采用砖砌鞍式支座，以控制喷头与管道的稳定，同时方便为不同种作物种植小区安装定量水表。

定量水表：

定量水表是定量灌溉的关键。采用智能IC卡水表，通过IC卡读写器在计算机上建立用户，写入每次灌溉的水量，在进行灌溉时人工将IC卡***水表的插卡槽，开启水泵，通过水泵扬水的压力为水体提供动量对土地进行灌水。当通过水表的水量达到IC卡标定的量时，水表便自行关闭控制阀，此时，计算机终端会收到完成灌溉的提示随即关闭水泵开关，通过水泵转轮的反向转动吸水，管道内余水可通过水泵吸力回流至储水池。

试验田定量灌溉***选用（LXS—15）IC卡智能水表，其主要属性参考如表2所示：

表2

2.5灌水器：

喷头组合间距选择，决定***灌水均匀度。应当根据不同条件，严格依规范布置。喷头的工作压力及喷嘴的合理选择不只影响***流量及喷洒距离，还影响雾化程度。雾化程度其实是一个很重要的指标，如果太高，漂移损失及蒸发损失太大，会浪费很多水。要保持一个灌溉***各点上的压力完全一样十分困难。带压力调节功能的喷头通常用PRS表示。此外，还可在电磁阀上安装压力调节器，将压力限制在合理范围内。此处选用的灌水器为压力补偿喷头。其出水量非常均匀，雾化程度适中。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.定量灌溉控制***，其特征在于，所述定量灌溉***采用智能IC卡水表，通过IC卡读写器在计算机上建立用户，写入每次灌溉的水量，在进行灌溉时，将IC卡***水表的插卡槽，开启水泵，通过水泵扬水的压力为水体提供动量对土地进行灌水；当通过水表的水量达到IC卡的标定量时，水表自行关闭控制阀，此时，计算机终端会收到完成灌溉的提示随即关闭水泵开关，通过水泵转轮的反向转动吸水，管道内余水即可通过水泵吸力回流至储水池。

2.根据权利要求1所述的定量灌溉控制***，其特征在于，所述灌溉用水为去除固体颗粒物和泥沙的水体。

3.根据权利要求2所述的定量灌溉控制***，其特征在于，所述智能IC卡水表设置于喷头与管道之间的连接管道上。

4.根据权利要求3所述的定量灌溉控制***，其特征在于，所述储水池规格为6×2×2m³。

5.根据权利要求4所述的定量灌溉控制***，其特征在于，所述水泵采用流量为4～20m³/h，扬程H为4.6～12m的单级双吸离心电泵。

6.根据权利要求5所述的定量灌溉控制***，其特征在于，所述管道***中，主管道采用聚乙烯管PE40，公称压力≤1.6MPa，DN=11cm；支管道采用聚乙烯管PE32，DN=3cm，与主管道以法兰连接，高出地埂20cm。