灌区灌溉制度自动化设计

钱贵伍 陆飞 游黎

摘要以国内外常用的水量平衡法为基础，研究并掌握作物与水的关系及在不同生育过程中的作用，针对不同作物的需水特点及各生态类型区的供水条件，结合前人研究经验与农业灌溉设计人员的设计习惯，对制定灌溉制度的方法和所需参数进行研究。利用access建立数据库，通过 Net Framework平台上的Visual Basic.NET编程语言进行程序化设计；通过更新、调用数据库，结合灌区蒸发、入渗等参数，利用程序按照不同生长期进行自动计算；将计算结果自动绘制整个生长期内的灌水图，简化运算过程，实现灌溉制度的自动化。

关键词灌溉制度；作物；Visual Basic.NET；自动化

中图分类号S274.1文献标识码A文章编号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

西方發達国家对灌溉制度的研究较早[1-3]，而我国是1949年以后，农业水利才开始有了较大发展。20世纪50年代，我国在各地新建了很多站点，用于灌溉试验研究，为开展灌溉制度的研究提供了技术保障[4]。近年来，我国很多学者致力于节水灌溉的研究，王博欣等[5]

在中国科学院栾城农业生态试验站，采用3种不同的降雨年份进行农田灌水试验，研究华北地区冬小麦在不同供水条件下根系分布情况及作物产量和对水分利用效率的影响，以优化小麦灌溉制度，提高灌水利用率，为达到节约用水、增加产量提供理论依据。黄冠华等[6]利用最小二乘法，拟合冬小麦的水分生产函数，研究冬小麦水分效应和耗水规律，为小麦最优灌溉制度建立动态模型。王峰等[7]通过田间试验灌水效率和灌水定额的方法考察其对棉花生长、品质以及水分利用的影响，发现灌水定额在很大程度上影响棉花的产量。

制订灌溉制度是节水灌溉中非常重要的环节，通过灌溉制度控制输水量，既可避免作物因水分不足而减产，又可减少田间不必要的灌水量，达到节水的目的。由于经济因素以及施工工艺等的影响，农业用水在灌溉过程中损失量很大，在实际应用过程中，灌溉制度的节水作用很微小，因而往往被忽视。随着我国对农业投入的增加，各灌区修建混凝土渠道，大大减少了输水损失，灌溉制度的重要性逐渐得到体现。笔者对灌溉制度进行自动化设计，可有效地降低制订过程中的计算量，为设计人员提供便捷。

1软件框架

该研究所设计的程序是关于制订灌区灌溉制度的自动化软件，主要有作物模块、数据库更新模块、自动制图模块。作物模块主要是将数据库中资料、作物需水量、土壤参数等进行计算；数据库更新模块主要是用于添加城市降雨资料以及储存数据计算结果；自动绘图模块主要是将计算得到的数据绘制灌水图。3个模块程序有各自的功能又紧密联系，相互关系见图1。

2软件模块

2.1作物模块

作物模块主要有作物种类选择、水平年选择、苗期生长期选择、苗期降雨资料调用、数据计算以及保存等方面（图2）。该模块也是此软件最核心的部分，涵盖手算灌溉制度的全部内容。

2.2数据库更新模块

考虑到该软件的实用性，该软件除了可以将数据计算结果保存到数据库中，数据库资料本身也可进行更新，通过添加地区名称（图3），并将该地区历年降雨资料上传到数据库中，再根据该地区的其他参数便可计算作物的灌溉量，从而制订灌溉制度，操作简单。

2.3制图模块

制订灌溉制度最重要的部分就是确定灌水量，数据计算中得到作物生长期内每天的灌水量以及排水量，新建Chart图表，链接数据库中灌水量和日期，以时间为横坐标，灌水量为纵坐标，设置Series的绘图类型为柱状图（图4）。根据灌水量以及分布情况，结合地区渠道输水能力以及灌水利用系数，最终确定灌溉定额，从而确定作物灌溉制度。

3工程实例

项目区位于重庆市武隆县龙坝乡，项目区涉及到9个行政村，灌区面积854 hm2，道路状况良好。项目区以低山丘陵

为主，丘陵河谷地形，海拔最低640 m，最高1 010 m。根据当地气象部门统计资料显示，1951—2014年项目区属亚热带湿润季风气候区。区内多年平均气温17.6 ℃，无霜期296 d，相对湿度为78%，多年平均降雨量为1 094.4 mm，年均蒸发量為1 170.3 mm。主要自然灾害有旱灾、涝灾，其中以春旱最为严重。项目区内年内降雨量通常为1 235.0 mm，6月雨量最多达到219.7 mm，最少的月份仅有14.8 mm；春季360.7 mm，夏季509.4 mm，秋季303.9 mm，冬季61.7 mm。

安徽农业科学2017年

对武隆县中稻各生育阶段分别进行计算，程序计算过程及运算结果如图5、6所示。

4结论

（1）参考灌溉与排水工程设计规范以及节水灌溉技术规范，研究作物与水分关系，测定作物需水量以及蒸腾量的计算方法，利用Visual Basic.NET程序语言将计算水稻以及旱作物灌水量的水量平衡法进行程序化。

（2）利用Access建立数据库，数据计算结果的保存、设置查询以及重复计算功能，即使发生运算错误，也无需退回起点重新计算，只需改写当前错误参数。

（3）程序自动绘制时间与灌水量柱状图，可以直观地看到整个生长期的亏水情况，有利于确定灌水量、灌水时间以及灌水次数。

参考文献

[1]

HATFIELD J L，ALLEN R G.Evapotranspiration estimates under deficient water supplies [J].Journal of irrigation & drainage engineering，1996，122（5）：301-308.

[2] ALLEN R G，PEREIRA L S，RAES D，et al.Crop evapotranspiration：Guidelines for computing crop water requirements[M].Rome：Food and Agriculture Organization of the United Nations，1998.

[3] OHAYON S.Automatic adjustable sprinkler for precision irrigation：US，6079637[P].2000-06-27.

[4] 張会茹.农业节水灌溉现状及发展趋势[J].河北农业科学，2009，13（9）：44-45，53.

[5] 王博欣，刘钰，蔡甲冰，等.不同供水条件对冬小麦光合特性及水分利用效率的影响[J].灌溉排水学报，2012，31（2）：69-72.

[6] 黄冠华，查贵锋，冯绍元，等.冬小麦再生水灌溉时水分与氮素利用效率的研究[J].农业工程学报，2004，20（1）：65-68.

[7] 王峰，孙景生，刘祖贵，等.灌溉制度对机采棉生长、产量及品质的影响[J].棉花学报，2014，26（1）：41-48.