节水灌溉综合自动化监控系统的设计与实现

为节约农田灌溉用水,避免灌溉的盲目性,提高水资源利用效率,利用计算机、通信和自动化等先进科学技术,以宁夏回族自治区中卫市沙坡头区2014年度迎水桥高效节水灌溉项目为依托,建成一套集信号采集、数据测量、远程控制、信息共享、运行管理、远程通信于一体的智能化、自动化、精准化节水灌溉综合自动化监控系统,系统包括调度中心控制系统、首部微灌区自动化系统、田间自动化控制系统、田间墒情信息化采集系统四部分。初步试验表明,系统稳定可靠,能准确采集土壤墒情信息,进行节水灌溉控制,为农田灌溉提供了一套全新、精准、适时的灌溉设备。     

基于模糊控制技术的智能节水灌溉系统设计

针对引黄灌区仍沿用传统灌溉模式、造成严重水资源浪费的情况,利用ZigBee无线传感器网络实现土壤墒情信息无线实时采集,通过GPRS模块将数据信息远程传输至PC机中的数据库,结合作物各个生长时期灌溉策略的不同,基于模糊控制技术设计出节水灌溉专家决策系统。试验表明:该系统能准确计算出作物的灌溉时长,达到适时适量的智能化灌溉目的,保证作物在生长周期中各个阶段始终处于最优的生长环境。     

自动化控制灌溉在滴灌工程中的应用

自动化控制灌溉的建设在新疆兵团的节水工作中可根据实际情况适当进行改动,在不能完全实现由土壤墒情、田间气象、作物生长因素等进行决策的自动化控制灌溉的情况下,根据项目管网铺设形式来确定人工参与控制自动化系统的程度是该项技术发展的一个必然过程。     

河套灌区解放闸灌域土壤墒情及地下水变化规律研究

文章通过在解放闸灌域布设墒情监测点网,开展作物土壤墒情监测,以及地下水动态观测,及时掌握区域内水资源状况、农作物生长情况、田间用水需求等动态信息;在此基础上,结合当地天气预报,对灌溉需水进行科学研判,及时为区域灌溉计划提供指导和服务。     

基于土壤墒情的精准自动化灌溉系统研究

灌溉系统自动化程度的提高对提高水资源利用效率、增加作物产量和降低农产品投入成本有重要意义.然而,我国的自动化灌溉水平较低,严重限制了我国高效农业的快速发展.为了解决我国自动化灌溉水平较低的突出问题,基于土壤墒情和作物需水特性研制了一种精准自动化灌溉系统.该系统由中央控制系统、无线数据传输网络、现场气象环境监测系统、远程...     

灌溉节水监测技术在青狮潭灌区水情自动化系统中的应用

以（广西）灌溉节水自动监测系统（水利部“948”计划项目）为例，从立题背景和必要性、系统集成、灌溉软件等方面，通过对引进、消化、吸收国外先进的灌溉自动监测技术与设备的应用设计，对灌溉节水增产自动监测技术进行了应用研究。完成了灌区的干渠水情、雨情、气象及田间水层深度、墒情、作物长势等的自动监测，综合运用渠系水情测报、田间水位监测、墒情监测、农田气象、农作物生长参数监测、灌溉节水生长决策支持系统等技术，建立灌区配水决策支持系统，提高灌区用水管理水平，使灌区用水管理监测自动化、数据定量化、决策科学化；通过灌溉节水监测技术在灌区水情自动化系统中应用的研究，促进粮食稳产，高产。     

ISAREG模型在灌区土壤墒情预报中的应用研究

土壤墒情预报是农田土壤水分调控的基础和前提。针对当前灌区土壤墒情监测工作量大且预报精度不高的问题,采用数值模拟和农田实测数据相结合的方法,应用以水量平衡法为基本原理的ISAREG灌溉模型进行灌区土壤墒情预报,并利用内蒙古河套灌区沙区灌溉试验站的大田实测数据对ISAREG模型的模拟精度进行验证,结果表明:ISAREG模型能较好地模拟作物土壤含水率的动态变化,模型输出的模拟值与实测值对比,回归系数约为1.02,决定系数在0.6以上,误差在10%以内,表明该模型参数经过校准和验证后,可以用来进行土壤墒情预报。该模型还具有识别作物是否处于水分胁迫状态,并对作物灌溉制度进行评价和优化的功能,可进行灌区灌溉预报。     

大连市墒情监测系统的设计

本文分析了大连市土壤墒情采集手段落后的原因,详细论述了大连市墒情系统的设计、 开发、 建设过程.该系统实现了大连地区土壤墒情监测、 信息传输的自动化,可以实时掌握全区的土壤墒情状况,为抗旱工作提供准确的依据;该系统的设计理念及建设经验可以供相关地区参考.     

“硅藻土-过滤器”型土壤墒情传感器研制及应用

为降低土壤墒情监测成本,提高农业灌溉效率,结合土壤水分特性和农业灌溉特点,借鉴张力计结构及测量原理,研发了电阻式"硅藻土-过滤器"型低成本土壤墒情传感器;并通过理论分析及试验研究,得到探头结构的优化配比,用干密度为0.5 g/cm³的硅藻土和孔隙度为2μm的过滤器,可提高测量精度。在此基础上,设计完成了一体化土壤剖面墒情监测仪,无外置组件,集成度高,便于安装维护。同时引入低功耗数据自动回传技术,采用锂电池供电,可保证监测仪在野外连续稳定运行3～5 a。结合物联网传输技术及云平台组成的土壤墒情自动监测系统,可实现广阔面积土壤墒情的自动采集、无线组网及远程实时监控等功能。系统在甘肃、宁夏、青海三地进行了实地应用,监测数据表明系统运行效果良好。     

小灌区旱情监测资料分析

对全国旱情监测预测系统——旱情地面验证的山西太谷小灌区2003年度旱情监测资料进行分析,结果表明：旱情监测既需监测气象要素、土壤墒情,更需监测作物生长情况。作物生长情况是旱情和田间管理信息的综合反映。只有在监测气象要素、土壤墒情的同时密切监测作物生长情况,才能准确预测预报旱情、充分发挥农田水利设施的作用．使干旱对作物的影响降到最低度。     

北方干旱地区土壤墒情预测模型

为满足农业生产的需求,利用邢台市土壤墒情监测资料,对墒情预报模型参数进行分析计算,建立了适合于该区域的土壤墒情预报模型,最后用实测数据来检验模型的准确性.该模型可对土壤含水量、灌溉时间和灌溉定额进行预报,通过实际检验,模型能满足本区域土壤墒情预报的需要.     

滴灌湿润体内土壤墒情监测点位置的试验研究

为了快速精确地监测土壤水分,通过田间试验观测了滴灌带一个湿润体内不同位置的7个中子仪监测点0～120cm深度土壤剖面的水分分布,分析了膜下滴灌湿润体内土壤水分随监测点位置的变化情况。结果表明:土壤含水率的差异,只与监测点与滴灌带的距离有关,距滴头5 cm处的监测点与距滴灌带30 cm处的土壤含水率垂直分布无显著性差异,与距滴灌带55、70 cm处的土壤含水率垂直分布有显著性差异。因此,墒情监测点应布置于距滴灌带0～30 cm范围内,不宜超过此范围。     

基于极化雷达的裸露地表土壤水分反演研究

为准确、快速提取大范围裸露地表土壤水分空间分布,以河套平原巴彦淖尔市杭锦后旗陕坝镇灌区土壤水分四极化精细模式雷达监测为例,研究基于RADARSAT-2数据土壤水分提取的技术与方法,选择AIEM模型作为研究区裸露地表土壤水分反演模型的基础,建立适合河套灌区裸露地表土壤水分微波散射的经验模型。应用经验模型对河套灌区地表水分进行反演研究并与实测数据进行相关性分析。结果表明极化组合VV-VH的相关程度高达0.931 1,经验模型能够满足土壤水分监测的需要,优于传统土壤水分分类方法,促进了极化微波遥感在土壤水分监测中的开拓应用。     

作物需水量与灌溉制度模拟

从作物需水量的基本概念出发，以水量平衡原理为基础，建立了模拟农田根层土壤水循环的计算机模型-ISAREG.这一模型具有多种功能，可模拟根层土壤水分变化，评价给定的灌溉制度，计算作物需水量和灌溉需水量，也可用以制订多种供水限制条件下的优化灌溉制度．用望都灌溉试验站的小麦、玉米、棉花3种作物两年的试验观测资料对上述模型进行了验证．     

土壤水分监测传感器的分类与应用

通过调研,收集了国内外主流的土壤水分监测仪器资料,分析了仪器测量原理、主要性能和技术参数,进行了类型划分,根据《土壤墒情监测规范》的要求和墒情监测系统建设需求,在类比分析的基础上,提出了适合国内实际情况的土壤水分自动化监测仪器的产品型式,为国内墒情自动测报系统仪器的选型提供参考依据。     

砾石土质条件下葡萄滴灌生育期土壤含水率变化规律研究

为探究酿酒葡萄在砾石土质条件下的土壤含水率变化规律及合理灌溉制度,选取贺兰山东麓砾石土典型试验区,以五年生赤霞珠品种为研究对象,设计2 550、2 850、3 225、3 600 m3/hm24个不同定额的灌水处理,应用TDR土壤水分剖面仪和土壤水势仪,监测生育期滴灌前后不同土层含水率与水势变化,针对监测数据从灌水处理整体与单个生育期不同角度进行分析,研究酿酒葡萄在砾石土条件下不同滴灌定额土壤含水率变化规律,最终提出生育期适宜灌溉制度。研究结果表明:随着灌溉定额的增加,土壤含水率在0~40cm土层范围内变化较明显;不同深度土层土壤水势变化规律与灌溉定额的大小有关;1m深土壤水分蓄存比并不是随着灌水量的增加而增大,而是当灌水量达到某一定额时,随着灌水量的增加,土壤水分蓄存比减小,砾石土单次灌水量高于300 m3/hm2时,土壤水分蓄存比较低,易产生深层渗漏。     

基于干旱区的大豆高效节水灌溉制度制定

大豆属于需水较多的旱作物,对土壤水分的要求比较严格,土壤水分充足与否,对大豆各生育阶段的发育及产量形成,都有较大的影响。文章对大豆不同生育期的土壤水分,制定出干旱区大豆的节水灌溉制度。     

基于作物水分生产函数下的限额灌溉制度优化研究

通过对小麦、玉米、棉花等主要农作物的分阶段受旱试验，获得了三年的限额灌溉试验观测数据；采用非充分灌溉条件下的土壤水分运动理论分析试验数据，建立了限额灌溉条件下的作物蒸发蒸腾模型。结合试验数据分析水分亏缺对作物产量的影响，采用多元回归分析法求解水分生产函数模型参数。采用动态规划法研究了水资源不足条件下的限额灌溉制度的多阶段优化法。研究成果表明，在产量能达到充分灌溉条件下产量的90％的情况下，可节约灌溉用水40％，能为水资源极其短缺地区的农业高效用水提供有力的技术支撑。     

葡萄痕量灌溉技术试验研究

引进北京普泉公司痕量灌溉技术,建立葡萄井水痕量灌溉试验区,开展葡萄痕量灌溉试验研究。监测土壤湿润范围、土壤含水率变化、作物生长状况,并与大田葡萄沟灌进行试验对比。试验结果表明：痕量灌溉节水效果优越,作物根系层土壤长期处于适宜含水率范围,能够为作物生长创造良好的水环境,灌溉均匀度高于滴灌均匀度,研究提出了葡萄痕量灌溉制度。     

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究II:模型验证与应用

根据北京永乐店试验站的田间试验资料，得出冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移耦合的WheatSPAC模型计算需要的土壤参数与冬小麦遗传参数。将模型的计算值与实测值进行比较，表明模型能够较好地模拟叶面积指数、干物质重、土壤水分温度等。利用WheatSPAC模型对不同灌溉条件下的田间水热状况与作物产量进行分析，得到结论：对于北京地区的气候条件，返青后作物蒸腾消耗占净辐射的50%以上；如果返青后墒情较好，在拔节期进行灌溉对冬小麦的最终产量最为有利；如果在拔节之后进行一次灌溉，则灌溉进行得越早对产量越有利；三水以后，随灌溉量的增加，产量的边际效益递减；返青后，降雨与灌溉的总量约240mm对冬小麦的生长比较适宜。