雨水资源自养坡耕地及其灌排控制系统的研究与开发

发布时间：2020-06-05 07:38

【摘要】：水是人类赖以生存的基本条件,是社会经济发展的命脉,21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源,因此采用节水、节能以及提高雨水资源利用率的灌溉方法已成为全世界灌溉技术发展的总趋势。另外据统计显示,我国现有农田耕地的1/5为坡耕地,而坡耕地的生产能力整体不高,所以在对坡耕地的开发改造利用过程中,提高坡耕地的综合生产能力对保证我国耕地面积和粮食安全有至关重要作用。在此背景下,开展雨水资源自养坡耕地及其灌排系统的研究具有重要意义。本研究分析了国内外的雨水资源利用以及坡耕地改造的技术现状,提出并建立了雨水资源自养坡耕地灌排控制系统。该系统通过“降水—田面集水—蓄水池蓄水—灌溉供水”过程实现雨水资源的高效循环利用,从根本上解决了改造坡耕地与其它远离灌溉水源的分散农田的灌溉问题,也为坡耕地生产能力提供了很好的途径。提出了坡耕地改造雨水资源自养坡耕地灌排系统中灌溉保证率与最小蓄水池容积优化方法及模型,建立了蓄水池结构优化设计方法及模型,提出了蓄水池结构优化设计结果,为雨水资源自养坡耕地灌排系统设计提供了依据。探明了田块填土厚度及其结构对土壤水运动及蒸发蒸腾量的影响规律。阐述了雨水资源自养坡耕地灌排控制系统的开发过程,从系统需求分析开始,按系统提出的功能要求进行系统整体方案构架。在整体方案中,设计各子系统构建方案,通过硬件采集系统统一进行数据采集与无线通信。利用服务器构建系统数据库与数据处理平台,针对不同信息与应用进行不同类型的操作构件,并统一通过Internet进行网络发布,使整个系统实现了网络化实时监控与自动控制。通过在试点工程的应用发现雨水资源自养坡耕地灌排系统具有良好的粮食生产能力和节水能力,具备自给自足的灌水能力,在合理配建下可以取得可观的经济效益,有较高的推广价值。
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通过查阅文献可知现有雨水集蓄利用工程占地面积大、投资大、降雨利逡逑用率低、雨水集蓄效率受雨强影响大等问题，为解决以上存在的问题，本研逡逑究特开发设计了雨水资源自养坡耕地灌排系统，工程示意如图２－１。逡逑图２－１雨水资源自养坡耕地灌排系统三维立体示意图逡逑如图２－１至图２－３所示，雨水资源自养坡耕地灌排系统改造的坡耕地主逡逑要由种植区（耕作层，也是集雨面）、蓄水池、沉砂池以及灌概排水系统构逡逑成［４２］。逡逑１０逡逑

硕士学位论文逡逑（１）当发生降水时，扣除蒸发蒸腾外，主要分为三个部分，即地表出逡逑流、土壤出流和蓄存在耕作田的水量，如图２－２和图２－３所示。逡逑（２）当天然降水较大时，田间水位超过作物各生育阶段允许最高蓄水逡逑深度且徶到地表水汇入口（溢水口）高程时，产生地表出流，并通过出水管逡逑ＩＩ流入蓄水池。逡逑（３）当天然降水较大时，田间水位超过作物各生育阶段允许最高蓄水逡逑位深度、但并未达到地表水汇入口（溢水口）高程时，，水分可以通过砂层中逡逑的多孔排水管Ｉ进入蓄水池，即产生土X坛隽鳎�水分可通过土壤入渗和空心逡逑砖通道两种途径进入砂层中的多孔排水管排出耕作层。水分运输途径如图逡逑２－４所示。逡逑＼邋＼邋＼邋＼邋＼逡逑＼邋＼邋＼邋＼逡逑＼邋＼邋＼邋＼邋＼逡逑防渗腹水层逡逑空心砖层＼邋ｒＴｌ＾＝Ｓ＝ｎ＝Ｓ＝＾邋／邋土层逡逑多孔排水管邋＼逦厂逦‘１逦ｚ邋防渗填逡逑图２－４多孔排水管排水过程示意图逡逑（４）蓄存在田间的水量（指天然降水和谨微水量，扣除蒸发蒸腾和地逡逑表出流之后的水量）在重力作用下向下层土壤中按照入渗强度缓慢入渗，并逡逑引起土壤含水层蓄水量的变化。当下层土X瘫ズ褪

本文编号：2697723