張之斌 李守棟 盧 靜

小型一級(jí)抽水站自動(dòng)控制在水稻控制灌溉中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

張之斌 李守棟 盧 靜

一、項(xiàng)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(diǎn)。但在實(shí)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(lái)控制稻田的水層深度而實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際操作中較難掌握，且農(nóng)村泵站管理人員，大多知識(shí)水平偏低，認(rèn)為操作起來(lái)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(xiàng)新技術(shù)的推廣，在應(yīng)用過(guò)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(shí)現(xiàn)，以大大降低此項(xiàng)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(jiàn)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(chǔ)存起來(lái)，管理人員只需點(diǎn)擊水稻所處的生長(zhǎng)期按鈕，就可實(shí)現(xiàn)水稻按控制灌溉指示所需的水量進(jìn)行灌溉。

二、項(xiàng)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(chǔ)水層深度定為實(shí)驗(yàn)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(hào)，與田間水層深度檢測(cè)裝置檢測(cè)到的水深電信號(hào)進(jìn)行比較，由比較后的電信號(hào)控制水泵機(jī)組的開(kāi)機(jī)時(shí)間或抽水量來(lái)實(shí)現(xiàn)水稻的控制灌溉。這就是該實(shí)驗(yàn)裝置的總體構(gòu)思，見(jiàn)圖1。

實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)思的可行性：首先利用水的可導(dǎo)電性來(lái)實(shí)現(xiàn)水層深度數(shù)據(jù)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，此項(xiàng)技術(shù)多年來(lái)一直被各行業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)所采用。電信號(hào)經(jīng)晶體管放大電路或集成運(yùn)算放大電路放大后推動(dòng)由晶體管或集成電路構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路，為確保電信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，可用數(shù)字電路將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)作為晶體管開(kāi)關(guān)電路的控制信號(hào)，再由開(kāi)關(guān)電路直接控制水泵機(jī)組的起動(dòng)、運(yùn)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(dòng)控制裝置中。實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)思可行，且元器件易購(gòu)。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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主要環(huán)節(jié)

1.數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換必須穩(wěn)定可靠。

2.輸入信號(hào)與檢測(cè)裝置檢測(cè)到的信號(hào)及比較后的信號(hào)輸出可靠。

3.檢測(cè)裝置應(yīng)能可靠地反映田間水位變化的實(shí)際情況。

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

5.實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)便于安裝、耗電少等。

四、該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的局限性

目前該縣共有水稻面積近40萬(wàn)畝，小型抽水站995座，用于一級(jí)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(wàn)畝。由于該實(shí)驗(yàn)裝置是直接控制泵站水泵機(jī)組，而非控制各進(jìn)水口門(mén)，因此只適用于一站灌溉一個(gè)連片地的泵站。對(duì)一站灌溉多片水田地的，應(yīng)控制地塊進(jìn)水口門(mén)，而不能控制水泵機(jī)組。

五、效益分析

1.經(jīng)濟(jì)效益分析

該實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用后，可使沛縣水稻真正意義上實(shí)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(wàn)畝，其中約有15萬(wàn)畝可直接適用該實(shí)驗(yàn)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(wàn)畝水稻可節(jié)水大約6750萬(wàn)m3。每方水耗電量以0.03度計(jì)，電費(fèi)以0.5元每度計(jì)，則可節(jié)約用電202.5萬(wàn)度，節(jié)約資金101萬(wàn)元。以上計(jì)算分析僅為抽水電費(fèi)節(jié)約，不包括其他費(fèi)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(wàn)畝水稻可增產(chǎn)600萬(wàn)kg，增收400萬(wàn)元。

2.社會(huì)效益分析

該實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用，其意義不僅僅在其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)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(jì)社會(huì)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）