基于Zigbee的灌区灌溉预报研究

针对大尺度灌区进行准确灌溉预报过程中存在的土壤水分空间变异性和预报实时性的问题，设计了通过对灌区合理划分基本单元及优化布置土墒采集节点，应用Zigbee无线传感网络分区域采集土壤墒情，由水量平衡方程对各单元实测数据进行预报，并逐层汇总、分析得到灌区总预报。通过GPRS无线网络实现远程PC机与区域Zigbee网络的数据连接，不仅实时监控灌区土壤墒情而且可执行远程灌溉控制，提高了灌区灌溉管理效率，对于灌区灌溉管理的数字化、实时性发展具有重要意义。     

基于水量平衡下的灌区用水计划编制方法综述

为了精准指导农田灌溉,合理优化渠系输配水,提高水资源的利用率、灌区的管理水平和总效益,对灌区用水计划的编制方法展开了理论研究.将用水计划的编制过程概括为实时灌溉预报和渠系配水两部分,分别进行归纳整理和分析.在对国内灌区用水计划的编制方式进行了解的基础上,着重介绍了利用土壤水分平衡方程进行实时灌溉预报的方法,总结各参数预测值和计算修正值的获取方法,分析对比各方法的适用范围,提炼普遍灌区实时灌溉预报中适用的方法.为了优化田间渠系配水次序和配水量,以保证作物得到及时有效灌溉,归纳总结了国内灌区常用的渠系配水模型,论述了常见的目标函数及相关约束的选取原则,并指出其局限性和可能的发展趋势.研究结果可为各灌区进行实时灌溉预报和建立优化配水模型提供借鉴与参考.     

土壤水分监测与灌溉预报系统设计

土壤水分监测与灌溉预报是实现作物适时适量灌溉的基础。提出了一种新的土壤水分监测与灌溉预报系统,依据实时采集的数据信息,判断作物用水情况,采用智能方法,建立高准确度土壤墒情与灌溉预报的模型,实现作物用水信息实时管理。     

棉花耗水量实时预报研究

棉花耗水量实时预报是棉田实时灌溉预报的关键，也是棉田土壤水分动态模拟的基础。根据理论探讨和对湖北省天门市棉花灌溉试验成果的模拟分析，提出了适合湖北省的参考作物需水量及棉花耗水量逐日预报数学模型。实例研究表明，提出的方法和模型理论上严密，实用上方便，预测精度能够满足要求。     

水库灌区动态用水计划拟定方法研究

结合漳河灌区灌溉用水微机管理的初步尝试，提出了进行实时灌溉预报和编制渠系动态用不计划的原理、方法和主要模型。从我国灌溉水管理体制和设备条件的现状出发，对实时信息的处理和工作步骤进行了详细讨论。     

用土壤剖面水分动态模拟法建立灌区作物灌溉制度

介绍了用土壤剖面水分动态模拟法建立灌区作物灌溉制度的数学模型，土壤水分运动参数的确定和计算程序的主要流程，此法既实用于工程设计中确定作物灌溉制度，在管理中也可利用其预报土壤含水量，并据此对灌区进行配水，对灌区现代化管理具有重要意义。     

水库灌区动态用水计划拟定方法研究

结合漳河灌区灌溉用水微机管理的初步尝试，提出了进行实时灌溉预报和编制渠系动态用水计划的原理、方法和主要模型。从我国灌溉水管理体制和设备条件的现状出发．对实时信息的处理和工作步骤进行了详细讨论。     

大型灌区智慧灌溉系统开发与应用

为解决大型灌区信息共享能力差、用水决策智能化水平不高等问题,基于灌区实时信息采集布点优化技术、实时信息监测技术、实时灌溉预报模型、渠系动态配水模型、互联网技术、闸门监测控制技术,构建基于B/S架构的大型灌区通用化智慧灌溉系统。系统包括实时信息监测子系统、信息通讯子系统、历史及实时数据管理子系统、实时灌溉预报及渠系动态配水子系统、闸门监测控制子系统、文件管理子系统共6大功能模块。系统在2017年应用于赣抚平原灌区,实现了灌区用水信息全面实时监测、配水优化管理及闸门监测控制,较传统管理模式节水15.3%,提高了灌区用水管理水平。     

决策支持系统及其在灌溉实时调度中的应用

根据实时灌溉预报原理和渠系动态配水的方法,以山西省霍泉灌区为背景,运用计算机决策支持系统预测作物短期需水和土壤水分状况,进行渠道配水的动态模拟。欲使灌溉预报得以实现,较好的人机界面是系统运行决策一反馈－再决策过程的基础。该决策支持系统,程序操作简便,可扩充性好,便于系统的校正和功能的进一步完善。     

江西省水稻需水量预报与网络发布系统开发

为了促进江西省灌区技术现代化及灌溉用水管理现代化的发展，为实时灌溉决策提供较为精确和及时的作物需水量预报数据支持，开发了江西省逐日水稻需水量预报与网络发布系统。系统通过关系型数据管理系统MySQL来获取水稻需水量预报模型计算所需的参数及基本信息，分别使用率定了的Hargreaves-Samani(HS)模型、Blaney-Criddle(BC)模型、McCloud(MC)模型和作物系数来预测江西省未来7天26个气象站点的作物腾发量ETc值。用户可登陆网址查询任意站点、任意水稻生长阶段、任意模型预报的ETc数值，页面简洁，易于操作。总体而言，率定后的4种模型均具有较高的预报精度，可用于全省的水稻需水量预报，为灌溉决策和节约灌溉用水提供科学依据。     

甘肃景泰提水灌区田间灌水技术评价与改进

通过田间灌溉试验和计算机模拟，对景泰提水灌区现行地面灌水技术进行了评价，研究对比了地面灌溉田间灌水效率的2种计算方法，用模拟地面灌水流运动的计算机模型模拟灌溉试验，得到平均灌水均匀度和田间灌水效率，并针对灌区田间灌水技术存在的问题，提出了改进建议。     

石津灌区储水灌溉制度研究

储水灌溉是一种利用土壤水库 ,采用较大灌水定额、减少了灌水次数的一种灌溉方法。结合石津灌区现状 ,通过对灌区典型地块土壤质地的分析 ,提出了灌区适宜的储水灌溉制度。田间试验结果表明 ,利用这种储水灌溉模式 ,实现了节水、高产、增效     

河套灌区灌溉制度研究

根据河套灌区的气象、土壤、灌水等资料,利用ISAREG模型模拟了4种主要作物充分灌溉和非充分灌溉2种灌溉制度方案。根据模型的优化模拟结果分析,在作物产量比率仅略有下降的情况下,作物实施非充分灌溉将减少灌水次数和灌溉定额(平均下降45 mm),建议灌区把作物实施非充分灌溉作为一种节水措施之一。     

不同灌水方式的辣椒灌溉制度设计

将模拟灌溉制度的ISAREG模型与灌水方式相结合研究辣椒常规沟灌和隔沟灌条件下的灌溉制度。对不同灌水方式条件下灌溉制度模拟所需的各项参数进行了预处理和验证,分析评价了辣椒2个试验处理的实际灌溉制度,在此基础上根据辣椒的需水特性进行了多组合灌水方案设计,分别得到了现状供水状况下和不受灌水日期约束时的优选灌溉制度。     

温室膜下滴灌条件下黄瓜经济灌溉制度及其下限值的研究

以温室黄瓜为试验材料,采用膜下滴灌,对最适宜作物生长的温度、水分胁迫指数和干物质转化因子3个作物生长模型参数进行了率定,并以此为依据分析确定了膜下滴灌黄瓜的经济灌溉制度。结果表明:采用经济灌溉制度比实际灌水有显著的增产增收效果,产量和效益分别增加2.54t/hm~2和2.36万元/hm~2,节约灌溉水量7.59%;在经济灌溉条件下灌水前土壤含水率(0~60cm)随时间的变化幅度较作物生长期土壤含水率的变化幅度小得多,取各次灌水前土壤含水率的平均值作为作物经济灌溉的灌水下限值,对于本研究中的黄瓜,其值为0.240。按照该灌水下限值灌水,可使温室膜下滴灌黄瓜单位面积的灌溉效益最大。     

单井膜下滴灌灌溉制度优化

根据单井膜下滴灌系统运行中 ,机井出流量均匀无调蓄能力、灌水定额小、周期短的特点 ,提出单井出流量一定条件下作物各生长阶段水量分配及单井控制面积优化方法 ,建立了与膜下滴灌系统相适应以周为时段的灌溉制度优化模型 ,并结合实例进行了计算与分析。     

引黄灌区畦田灌水技术试验研究

在华北引黄灌区内,大田作物的主要灌溉方式依然是畦灌。由于畦田规格过长过宽,导致灌溉水浪费严重,灌水效率低下。在平原县张庄管道灌溉示范区进行畦田灌溉试验,研究了黄河下游引黄灌区不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。利用地面灌溉水流运动的计算机模拟软件WinSRFR4.1,对不同规格畦田的灌水过程进行模拟,得出畦田灌溉的田间灌水效率和灌水均匀度,研究不同灌水技术参数组合对灌水质量的影响。综合考虑管道灌溉出水口规格与当地耕作农具尺寸等因素,模拟了多种畦长、畦宽、坡度和单宽流量下灌溉方案的灌水效果,结果表明,畦宽1.5m,畦长50~60m,坡度为0.3%畦田灌溉技术改进方案的灌水效率和灌水均匀度均提高到80%以上,灌水性能较优,建议在黄河下游引黄灌区内推广使用。     

基于土壤湿润体特征值的无压灌溉灌水定额模型研究

根据无压灌溉土壤湿润体形状为球冠的特点及湿润体内含水率分布规律,推导出了湿润体特征值模型.该模型表明湿润体特征值仅是灌溉水量的函数,因此可以用该模型计算无压灌溉灌水定额.通过微灌灌水定额计算方程和湿润体特征值模型的比较和联立求解,分别推导出了当湿润体半径(即根据作物根系分布规律来确定湿润体半径大小)为已知条件和湿润比为已知条件时的灌水定额计算方程,并用实例进行了验证.通过求湿润体内平均含水率的方法,解决了大田试验中用张力计监测土壤水分动态变化,从而实现适时精确灌水时张力计具体埋设位置的问题.结果表明,与微灌灌水定额计算方法相比,基于土壤湿润体特征值的灌水定额模型简单,操作性强,误差小,且同时扩大了微灌灌水定额计算方法在无压灌溉技术中的推广和应用范围.     

石津灌区储水灌溉条件下土壤水分动态及灌水适宜阈值研究

从土壤水分能态角度,研究储水灌溉条件下土壤水分的动态变化及空间分布,探求适宜储水灌溉定额阈值范围。研究结果表明,灌水定额大于200 mm时,2 m以下土层出现水分深层渗漏,灌水定额300、2502、00 mm时,深层渗漏量分别达到587.63、236.32、152.05 m3/hm2;灌水定额75～150 mm,2 m以下土层无水分渗漏。因此,储水灌溉灌水定额阈值范围控制在750～1 500 m3/hm2,可以把灌溉水储存于深层土体内,以供作物生长期使用;储水灌溉模式在石津灌区可有效解决灌区来水与灌溉用水的错位矛盾,满足作物正常生长对水分的需求。     

河套灌区畦灌灌水质量评价与优化

针对河套灌区农田规格不合理问题,为探求变化环境下适宜的畦灌灌水技术要素,在不同畦田宽度下进行田间灌水试验,采用模型模拟与回归分析方法,分析了畦灌水流运动状态及灌水质量变化情况。结果表明:畦田宽度为18～23 m时灌水质量不佳,灌水效率、灌水均匀度仅分别为59. 78%～77. 40%和84. 61%～87. 02%,尽管此时储水效率为100%,但其灌水效果仍然较差;畦田宽度缩小到10～15 m时,灌水效率为70. 20%～87. 00%,灌水均匀度为86. 77%～90. 80%,灌水质量最好;当缩小畦田宽度到5 m时,灌水质量反而降低。在此基础上,结合田间实测资料,通过模型模拟、均匀试验设计以及多元回归分析相结合的方法,构建了包含灌水效率、灌水均匀度以及储水效率的单目标优化模型(Single objective optimization model),将单宽流量和灌水时间作为决策变量,采用冒泡排序法(Bubble sort method)对模型进行求解,得到畦灌适宜的单宽流量和灌水时间组合,根据示范区实际入田流量,初步确定最优畦田宽度为10. 7～14. 2 m。研究结果为灌区节水改造设计、水资源高效利用和农业可持续发展提供了理论依据。