灌區(qū)灌溉制度自動(dòng)化設(shè)計(jì)

錢貴伍 陸飛 游黎

摘要以國內(nèi)外常用的水量平衡法為基礎(chǔ)，研究并掌握作物與水的關(guān)系及在不同生育過程中的作用，針對不同作物的需水特點(diǎn)及各生態(tài)類型區(qū)的供水條件，結(jié)合前人研究經(jīng)驗(yàn)與農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)習(xí)慣，對制定灌溉制度的方法和所需參數(shù)進(jìn)行研究。利用access建立數(shù)據(jù)庫，通過 Net Framework平臺(tái)上的Visual Basic.NET編程語言進(jìn)行程序化設(shè)計(jì)；通過更新、調(diào)用數(shù)據(jù)庫，結(jié)合灌區(qū)蒸發(fā)、入滲等參數(shù)，利用程序按照不同生長期進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算；將計(jì)算結(jié)果自動(dòng)繪制整個(gè)生長期內(nèi)的灌水圖，簡化運(yùn)算過程，實(shí)現(xiàn)灌溉制度的自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞灌溉制度；作物；Visual Basic.NET；自動(dòng)化

中圖分類號S274.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）09-0208-03

Automation Design of Irrigation System in Irrigation Area

QIAN Guiwu1，LU Fei2，YOU Li3

（1.Water Resources Bureau of Pengze County，Pengze，Jiangxi 411400； 2.Nanchang Institute of Technology，Nanchang，Jiangxi 330029； 3.Water Resources Bureau of Jiujiang City，Jiujiang，Jiangxi 332000）

AbstractBased on water balance method commonly used at home and abroad，the relationship between crop and water and effect in different process were studied，according to different crop water demand characteristics and water supply conditions in various ecological types，combined with the design experience of scholars and habits of agricultural irrigation designers，the methods for formulating irrigation system and the required parameters were studied.Using access to establish database，Visual Basic.NET on the platform of Net Framework was adopted to conduct program design； by updating and calling the database，combined with evaporation，infiltration parameters in the irrigation area，automatic calculation was conducted by the program according to different growth stages； the irrigation map of the whole growth period was drew by calculation results，the process was simplified，and automation of irrigation system was realized.

Key wordsIrrigation system；Crop；Visual Basic.NET；Automation

西方發(fā)達(dá)國家對灌溉制度的研究較早[1-3]，而我國是1949年以后，農(nóng)業(yè)水利才開始有了較大發(fā)展。20世紀(jì)50年代，我國在各地新建了很多站點(diǎn)，用于灌溉試驗(yàn)研究，為開展灌溉制度的研究提供了技術(shù)保障[4]。近年來，我國很多學(xué)者致力于節(jié)水灌溉的研究，王博欣等[5]

在中國科學(xué)院欒城農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站，采用3種不同的降雨年份進(jìn)行農(nóng)田灌水試驗(yàn)，研究華北地區(qū)冬小麥在不同供水條件下根系分布情況及作物產(chǎn)量和對水分利用效率的影響，以優(yōu)化小麥灌溉制度，提高灌水利用率，為達(dá)到節(jié)約用水、增加產(chǎn)量提供理論依據(jù)。黃冠華等[6]利用最小二乘法，擬合冬小麥的水分生產(chǎn)函數(shù)，研究冬小麥水分效應(yīng)和耗水規(guī)律，為小麥最優(yōu)灌溉制度建立動(dòng)態(tài)模型。王峰等[7]通過田間試驗(yàn)灌水效率和灌水定額的方法考察其對棉花生長、品質(zhì)以及水分利用的影響，發(fā)現(xiàn)灌水定額在很大程度上影響棉花的產(chǎn)量。

制訂灌溉制度是節(jié)水灌溉中非常重要的環(huán)節(jié)，通過灌溉制度控制輸水量，既可避免作物因水分不足而減產(chǎn)，又可減少田間不必要的灌水量，達(dá)到節(jié)水的目的。由于經(jīng)濟(jì)因素以及施工工藝等的影響，農(nóng)業(yè)用水在灌溉過程中損失量很大，在實(shí)際應(yīng)用過程中，灌溉制度的節(jié)水作用很微小，因而往往被忽視。隨著我國對農(nóng)業(yè)投入的增加，各灌區(qū)修建混凝土渠道，大大減少了輸水損失，灌溉制度的重要性逐漸得到體現(xiàn)。筆者對灌溉制度進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可有效地降低制訂過程中的計(jì)算量，為設(shè)計(jì)人員提供便捷。

1軟件框架

該研究所設(shè)計(jì)的程序是關(guān)于制訂灌區(qū)灌溉制度的自動(dòng)化軟件，主要有作物模塊、數(shù)據(jù)庫更新模塊、自動(dòng)制圖模塊。作物模塊主要是將數(shù)據(jù)庫中資料、作物需水量、土壤參數(shù)等進(jìn)行計(jì)算；數(shù)據(jù)庫更新模塊主要是用于添加城市降雨資料以及儲(chǔ)存數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果；自動(dòng)繪圖模塊主要是將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)繪制灌水圖。3個(gè)模塊程序有各自的功能又緊密聯(lián)系，相互關(guān)系見圖1。

2軟件模塊

2.1作物模塊

作物模塊主要有作物種類選擇、水平年選擇、苗期生長期選擇、苗期降雨資料調(diào)用、數(shù)據(jù)計(jì)算以及保存等方面（圖2）。該模塊也是此軟件最核心的部分，涵蓋手算灌溉制度的全部內(nèi)容。

2.2數(shù)據(jù)庫更新模塊

考慮到該軟件的實(shí)用性，該軟件除了可以將數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫資料本身也可進(jìn)行更新，通過添加地區(qū)名稱（圖3），并將該地區(qū)歷年降雨資料上傳到數(shù)據(jù)庫中，再根據(jù)該地區(qū)的其他參數(shù)便可計(jì)算作物的灌溉量，從而制訂灌溉制度，操作簡單。

2.3制圖模塊

制訂灌溉制度最重要的部分就是確定灌水量，數(shù)據(jù)計(jì)算中得到作物生長期內(nèi)每天的灌水量以及排水量，新建Chart圖表，鏈接數(shù)據(jù)庫中灌水量和日期，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，灌水量為縱坐標(biāo)，設(shè)置Series的繪圖類型為柱狀圖（圖4）。根據(jù)灌水量以及分布情況，結(jié)合地區(qū)渠道輸水能力以及灌水利用系數(shù)，最終確定灌溉定額，從而確定作物灌溉制度。

3工程實(shí)例

項(xiàng)目區(qū)位于重慶市武隆縣龍壩鄉(xiāng)，項(xiàng)目區(qū)涉及到9個(gè)行政村，灌區(qū)面積854 hm2，道路狀況良好。項(xiàng)目區(qū)以低山丘陵

為主，丘陵河谷地形，海拔最低640 m，最高1 010 m。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T統(tǒng)計(jì)資料顯示，1951—2014年項(xiàng)目區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫17.6 ℃，無霜期296 d，相對濕度為78%，多年平均降雨量為1 094.4 mm，年均蒸發(fā)量為1 170.3 mm。主要自然災(zāi)害有旱災(zāi)、澇災(zāi)，其中以春旱最為嚴(yán)重。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)年內(nèi)降雨量通常為1 235.0 mm，6月雨量最多達(dá)到219.7 mm，最少的月份僅有14.8 mm；春季360.7 mm，夏季509.4 mm，秋季303.9 mm，冬季61.7 mm。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年

對武隆縣中稻各生育階段分別進(jìn)行計(jì)算，程序計(jì)算過程及運(yùn)算結(jié)果如圖5、6所示。

4結(jié)論

（1）參考灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范以及節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范，研究作物與水分關(guān)系，測定作物需水量以及蒸騰量的計(jì)算方法，利用Visual Basic.NET程序語言將計(jì)算水稻以及旱作物灌水量的水量平衡法進(jìn)行程序化。

（2）利用Access建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果的保存、設(shè)置查詢以及重復(fù)計(jì)算功能，即使發(fā)生運(yùn)算錯(cuò)誤，也無需退回起點(diǎn)重新計(jì)算，只需改寫當(dāng)前錯(cuò)誤參數(shù)。

（3）程序自動(dòng)繪制時(shí)間與灌水量柱狀圖，可以直觀地看到整個(gè)生長期的虧水情況，有利于確定灌水量、灌水時(shí)間以及灌水次數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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