摘要：农业节水灌溉中发展最快的是滴灌和微喷灌等微灌技术，为此微灌相关技术及理论的研究也成为解决水资源紧缺问题的关键。因此本文也就国内外微流道的研究与开发情况进行了阐述。
关键词：微型流道；滴头；节水灌溉
引言
我国是世界上13个贫水国之一，水资源总量不足而且分布很不均匀，不仅如此，淡水污染日益严重，水荒的蔓延给水资源紧缺问题雪上加霜。农业是用水大户，占总用水量的70%以上，而灌溉用水又占农业用水的90%。随着现代化进程的加快，工业用水量大幅度提高，水资源“农转非”问题严重，使农业的灌溉用水量一降再降。
1、目的和意义
从50年代起，我国就相继开展了很多节水灌溉技术的研究，较成熟地应用了喷、微灌等先进灌水技术。为此，节水灌溉技术的推广不容忽视。根据国家水利部（中国灌溉农业节水规划）预测，到2010年我国节水灌溉工程面积达2933万hm2，到2020年全部灌溉面积均应达到现阶段节水灌溉工程的标准，可见我国今后节水灌溉将有大规模的发展。目前，农业节水灌溉中发展最快的是滴灌和微喷灌等微灌技术。为此微灌相关技术及理论的研究也成为解决水资源紧缺问题的关键。微灌是利用专门设备，将有压水流变成细小的水流和水滴，湿润作物根部附近土壤的灌水方法。微灌作为一项现代灌溉技术，以其省水、增产、省工、省地，对地形和土壤适应性强，能结合施肥且肥效高，减少平地除草田间管理工作量，易于实现自动化，灌水均匀度高，对污水、中水灌溉适应性强等多方面的优点。
目前可以实现精准农业灌溉的设施按灌水出流方式，一般可分为四种形式：滴灌、渗灌、微喷灌、脉冲灌溉，其主要特点都是在植物的株行距之间放置安装了灌水聚乙烯软管及相应的管道系统，通过灌水器以缓慢而精准的流量向植物的根部直接供水及养料，其应用范围涉及蔬菜水果、瓜类、谷物、花卉、棉花、甘蔗、葡萄和许多其他作物，新的农业精准灌溉技术应在此基础上按照技术集成和机械化程度，增加作物苗情等的检测、测量和监控，利用GIS进行查询和辅助决策，用精准的灌溉设施及技术实现全自动化控制。实践证明一个设计完善、安装正确和管理科学的精准灌溉系统将会带来可观的经济效益。
2、农业节水灌溉系统的组成
精确农业灌溉技术是以大田耕作为基础，按照作物生长过程的要求，通过现代化的监测手段进行灌溉。精准农业灌溉的设施按灌水出流方式的不同为滴灌、渗灌、微喷灌、脉冲灌溉四种方式，其主要特点都是在植物的株行距之间放置安装了灌水器的聚乙烯软管以及相应的管道系统组成的网络，通过灌水器以缓慢而精准的流量，向植物的根部直接供水及养料。新的农业精准灌溉技术在此基础上按照技术集成和机械化程度，增加涉及土壤情况、肥力、病虫害、作物苗情等的检测测量和监控利用，进行查询和辅助决策。
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3、农田信息采集与处理
精准灌溉技术实际上是一种以信息为基础的农业水管理系统在精准灌溉系统中需要在较精细的空间尺度上获取与农作物生长有关的空间分布信息包括利用不同的传感技术采集数据，采用适当的方法对数据进行处理，转变为易理解和可利用的可视化空间分布图信息等和GIS系统地理信息系统主要作用于土地管理、土壤成份、土层厚度土壤中氮磷钾及有机肥含量，当地历年来的气温、降雨、雷雨及大风风速等以及作物苗情病虫害的发展趋势，作物产量的空间分布等方面的信息处理，全球定位系统，应用于农田土壤墒情，苗情，病虫害的信息采集。
4、国内外节水灌溉目前发展现状
美国早在20世纪90年代就开发出第一套灌溉控制器，以土壤中水分作为整个控制系统的控制对象，以判断灌水管道上阀门是否需要打开。1990年，Fangmeier等人在总结红外线热电偶在其它工程中的应用特征后，成功将其引入到自动化灌溉控制领域，形成了以红外线热电偶测灌区土壤温度，并与空气湿度计、土壤湿度传感器等相互配合，构筑了一整套完善的自动化灌溉控制系统。在美国一些管理水平较高的灌区中，已经做到了将土壤墒情与灌区灌水、降雨等因素相结合，实现了取水、输水、配水、用水等过程的统一调度、优化配水的灌溉全过程自动化管理，大大减少了输配水管道水损失和渠道弃水量，有效提高了灌溉水资源的利用效率。日本几乎所有灌区管理均实现了全过程自动化动态管理，整个节水灌溉系统采用分层分布式结构，以计算机为核心设置对应中央管理站，并通过无线通讯功能单元构筑了集遥测、遥控、遥信等功能为一体的节水灌溉自动化管理系统，实现对灌区水资源的分散检测和集中控制调度等功能，有效提高了灌区水资源的综合利用效率。以色列是微灌技术发展最为典型的国家，以色列农业工作人员在家里就可以通过电脑实现对农场的全程监督管理，不仅可以通过操作家用电脑上相关“电子软按钮”实现对灌溉间隔时间、灌溉水量等的远程调控，同时还可以根据历史灌溉数据分析，获得较为灵活、准确、实时快捷的灌溉方案，整个操作相当方便，而且水资源利用效率也相当高。
我国在节水灌溉自动化方面的研究起步相对较晚，目前几乎处于起步阶段，灌区基础自动化设备普遍短缺、综合自动化管理水平较低等。我国现代灌区中所拥有的节水灌溉自动化系统基本都是在引进和消化外来技术的基础上形成的。中国农业大学自主研发的自动化灌溉系统主要以8031单片机作为控制核心，通过多通道动态采集土壤中的水分，并结合DSP数据处理单元完成了对数据的动态采集和实时分析。韶山灌区于1997年投入运行一套以水位闸位为控制对象的灌区水自动管理控制系统，不仅有效地提高了灌区防汛抗洪综合能力，同时还有效地提高了灌区综合自动化水平，有效提高了灌区水资源的综合利用效率，能够根据农田用水实时情况进行动态水资源调度分配管理。北京奥特斯达科技有限公司研发的WT-02型微喷灌定时自动控制系统是国内应用较为优越的节水灌溉系统之一，它是一种满足农业、园林、温室大棚等灌溉领域的电子灌溉[自动化控制系统，但该系统主要以定时、定量、定周期为控制对象，没有结合灌区的实际时变因素，不能根据农作物所需水分进行动态水量调节分配。就目前我国所拥有的节水灌溉控制系统设备而言，大多数均是独立控制单元，其控制规模较小和控制对象较单一，局限于实验和理论的探讨，加上各类系统设备价格较高，一次性投资较大，无法实现有效普及和大面积推广应用。
5、结束语
随着计算机技术、无线通讯技术、传感器技术、神经网络技术等的迅猛发展，各种电力电子器件价格也日益降低，可靠性也在提高，用先进的信息技术构筑完善的节水灌溉监测控制管理系统是农业灌溉水资源优化分配调度必须的也是必然的发展方向。用高新技术改造传统农业产业模式，实施节水灌溉自动化系统建设和改造，已成为我国农业乃至国民经济可持续发展的重要的基础保障，同时也是战略性水资源利用的必要措施之一。
参考文献
[1]刘爱民，封志明，徐丽明．现代精准农业及我国精准农业的发展方向[J]．中国农业大学学报，2015，5(2)：20—25．
[2]龚明川，周昭程，季宜龙．浅谈农业精准灌溉技术与设施[J]。节水灌溉，2016.
论文作者:国际岩1,常博2,张楠3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/17
标签：灌区论文; 节水灌溉论文; 农业论文; 精准论文; 水资源论文; 技术论文; 土壤论文; 《基层建设》2018年第28期论文;