小型一級抽水站自動控制在水稻控制灌溉中的應(yīng)用實驗

張之斌 李守棟 盧 靜

小型一級抽水站自動控制在水稻控制灌溉中的應(yīng)用實驗

張之斌 李守棟 盧 靜

一、項目提出的背景

水稻控制灌溉技術(shù)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉新技術(shù)，具有明顯的節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的特點。但在實際應(yīng)用和推廣中有一定的難度，水稻控制灌溉是以水稻各生育期需水量的不同來控制稻田的水層深度而實現(xiàn)，在實際操作中較難掌握，且農(nóng)村泵站管理人員，大多知識水平偏低，認(rèn)為操作起來太麻煩，距指標(biāo)要求偏差較大，因此一定程度上影響了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

為做好此項新技術(shù)的推廣，在應(yīng)用過程中盡可能地接近控制指標(biāo)，作為一般泵站管理人員便可以輕松實現(xiàn)，以大大降低此項技術(shù)推廣和應(yīng)用的難度，并做好真正意義上的水稻控制灌溉，為此在廣泛征求種植戶和泵站管理人員意見的基礎(chǔ)上，設(shè)想有一種設(shè)備或裝置將水稻各生育期所需田間水層深度要求儲存起來，管理人員只需點擊水稻所處的生長期按鈕，就可實現(xiàn)水稻按控制灌溉指示所需的水量進(jìn)行灌溉。

二、項目的總體構(gòu)思與可行性

按照水稻控制灌溉技術(shù)指標(biāo)要求，將水稻各生育期所需田間儲水層深度定為實驗裝置的控制數(shù)據(jù)，再將這些不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號，與田間水層深度檢測裝置檢測到的水深電信號進(jìn)行比較，由比較后的電信號控制水泵機組的開機時間或抽水量來實現(xiàn)水稻的控制灌溉。這就是該實驗裝置的總體構(gòu)思，見圖1。

實驗裝置構(gòu)思的可行性：首先利用水的可導(dǎo)電性來實現(xiàn)水層深度數(shù)據(jù)與電信號的轉(zhuǎn)換，此項技術(shù)多年來一直被各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)所采用。電信號經(jīng)晶體管放大電路或集成運算放大電路放大后推動由晶體管或集成電路構(gòu)成的開關(guān)電路，為確保電信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力，可用數(shù)字電路將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號作為晶體管開關(guān)電路的控制信號，再由開關(guān)電路直接控制水泵機組的起動、運行和停止，此技術(shù)在1979年被應(yīng)用在沛縣西關(guān)閘的自動控制裝置中。實驗裝置構(gòu)思可行，且元器件易購。水稻各生育期所需田間水層深度可在《節(jié)水高產(chǎn)水稻控制技術(shù)》等資料中查到或由徐州市水利局水科所提供。

三、實驗項目的主要環(huán)節(jié)

1.數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換必須穩(wěn)定可靠。

2.輸入信號與檢測裝置檢測到的信號及比較后的信號輸出可靠。

3.檢測裝置應(yīng)能可靠地反映田間水位變化的實際情況。

4.放大電路、數(shù)據(jù)電路和開關(guān)電路工作穩(wěn)定，要有較好的抗干擾能力。

5.實驗裝置應(yīng)便于安裝、耗電少等。

四、該實驗項目的局限性

目前該縣共有水稻面積近40萬畝，小型抽水站995座，用于一級灌溉的約600多座，一座站控制連片地的泵站約200多座，控制水稻面積約15萬畝。由于該實驗裝置是直接控制泵站水泵機組，而非控制各進(jìn)水口門，因此只適用于一站灌溉一個連片地的泵站。對一站灌溉多片水田地的，應(yīng)控制地塊進(jìn)水口門，而不能控制水泵機組。

五、效益分析

1.經(jīng)濟效益分析

該實驗裝置應(yīng)用后，可使沛縣水稻真正意義上實現(xiàn)節(jié)水控制灌溉，做到灌溉節(jié)水、節(jié)能，水稻優(yōu)質(zhì)、增產(chǎn)，達(dá)到農(nóng)民減負(fù)和農(nóng)業(yè)增收的雙重目的。

（1）節(jié)水、節(jié)能效益

沛縣目前水稻面積約40萬畝，其中約有15萬畝可直接適用該實驗裝置。傳統(tǒng)的水稻灌水方式畝灌溉用水量約為750m3，控制灌溉后的水稻畝用水量約為300m3，一畝地可節(jié)約用水450m3，則15萬畝水稻可節(jié)水大約6750萬m3。每方水耗電量以0.03度計，電費以0.5元每度計，則可節(jié)約用電202.5萬度，節(jié)約資金101萬元。以上計算分析僅為抽水電費節(jié)約，不包括其他費用。

（2）水稻增產(chǎn)效益

傳統(tǒng)的灌溉方式水稻畝產(chǎn)量約為580kg，節(jié)水灌溉后的水稻畝產(chǎn)量可達(dá)到620kg（增產(chǎn)比例按有關(guān)資料提供），每畝可增產(chǎn)40kg，則15萬畝水稻可增產(chǎn)600萬kg，增收400萬元。

2.社會效益分析

該實驗裝置的應(yīng)用，其意義不僅僅在其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，更重要的是它給傳統(tǒng)的灌溉方式注入了新鮮的活力，加快了傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代化水利的轉(zhuǎn)變，為今后的用水管理提供了新模式，具有良好的示范推廣效益。另外農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉節(jié)約了大量水資源，將為以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)

（專欄編輯：王 適）

江蘇省沛縣水利局 221600）