國外智能節(jié)水灌溉控制技術(shù)
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國外灌溉用水管理正在向信息化、自動化、高效化的方向發(fā)展。智能技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)、氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用于灌區(qū)信息管理和運行決策。與此同時,國外還十分重視灌溉用水管理軟件的開發(fā)和應(yīng)用,灌溉用水管理基本上已經(jīng)達到了信息化、自動化、多功能化的水平。目前,國外智能節(jié)水灌溉控制技術(shù)主要能實現(xiàn)以下功能。
根據(jù)實時氣象數(shù)據(jù)按需灌水
由于氣象條件的波動及植株的不斷生長,作物的蒸散量每天都會有所不同。灌溉中央控制管理系統(tǒng)根據(jù)采集的氣象數(shù)據(jù)計算參考作物的蒸散量ETo值,再根據(jù)喬木、灌木和地被等不同園林景觀植物的作物系數(shù)Kc,確定不同植物的需水量,根據(jù)不同植物的需水量自動調(diào)整不同閥門的開關(guān)時間,達到按需灌水的目的。采用ET值精度較高,一個標準氣象站一般能控制30平方公里的參考數(shù)據(jù)。目前采用控制器灌溉沒有季節(jié)調(diào)節(jié)和中控有季節(jié)調(diào)節(jié)灌溉量可以節(jié)水20%-25{bf}。例如以北京市海淀區(qū)草坪為例,ETo=762毫米/年(260天生長期),對暖季草Kc=0.6,那草坪灌溉量W=ETo*Kc/0.8=571毫米,相當(dāng)于一平方米每年灌溉0.57立方米水,而如果是控制器沒有季節(jié)調(diào)節(jié),ET=826毫米,灌溉量=826/0.8=1032毫米,相當(dāng)于每年一平方米灌溉1立方米,節(jié)約44.6{bf}。一般控制器設(shè)置管理得當(dāng),中控智能也可以節(jié)約20{bf}以上。與手動噴灌比較,目前從國外應(yīng)用智能中控節(jié)水效果達20%-45{bf}。
避免過量灌溉
目前,大多數(shù)灌溉水都不可能被完全利用,有的是因為灌水強度大形成徑流而損失,有的是因為蒸發(fā)而損失,但最大浪費來自于過量灌溉。土壤對水的保持能力是有限的,灌溉時最多使土壤含水量達到這個上限,超過此上限的灌溉水在植物根區(qū)以下通過深度滲透而流失,不能被土壤保持,也就不能被植物利用,所以在使用灌溉系統(tǒng)時,灌溉深度不宜超過植物主要根系活動深度。智能控制可以根據(jù)最小ET值設(shè)置,實現(xiàn)植物根系不同灌溉深度的目標。
實現(xiàn)間歇灌溉
在坡度大和土壤滲透能力差的地方,需將灌水時間分成若干時間段進行,以免產(chǎn)生徑流損失,實現(xiàn)“間歇灌溉”。
系統(tǒng)流量管理和分區(qū)灌溉
為了降低投資造價和運行工作壓力正常,灌溉設(shè)計師設(shè)計經(jīng)濟合理的管道和灌溉設(shè)備,如果人工管理不能實現(xiàn)設(shè)計師的目的,開啟閥門流量過大,管道的水力損失增加,或超過水泵額定流量產(chǎn)生壓力過低。只有采用流量管理,才能根據(jù)每個主管或干管的流量設(shè)定,自動開啟一定數(shù)量的閥門,其流量不超過設(shè)定流量,以保持正常工作壓力和泵站的高效運行。根據(jù)不同植物的需水量適量灌水,避免浪費。不同植物的需水量也不同,只要我們根據(jù)植物的不同類型將灌溉系統(tǒng)分為若干區(qū)域,每個區(qū)域單獨設(shè)置運行時間就可以確保每種植物獲得需要的水量。比如相對地被植物、灌木或樹木,草坪的根系更淺,對水的需求更大也更頻繁,在灌溉系統(tǒng)中就最好不要把它們分在同一區(qū)域。對于不同的灌溉設(shè)備,工作壓力不同和灌溉強度不同,也需分不同的灌溉區(qū)域。
合理利用天然降水
灌溉中央控制系統(tǒng)可根據(jù)季節(jié)和氣候變化調(diào)整灌溉制度,系統(tǒng)中雨量傳感器可以充分利用天然降雨,使入滲到土壤中的有效降雨充分利用。當(dāng)降雨量達到一定值后,傳感器感應(yīng)到這一數(shù)值并將信號傳到控制器,灌溉系統(tǒng)將自動暫停或中斷,從而充分利用雨水資源。