基于大田自动控制的滴灌系统模式研究

【摘要】： 膜下滴灌起源于新疆生产建设兵团,至2006年底推广应用面积已发展到610万亩,根据新疆生产建设兵团“十一五”规划,到2010年将发展到1000万亩,稳居全世界节水灌溉面积之首,是推广应用膜下滴灌自动控制技术最大的市场,同时,新疆拥有全世界最大的节水灌溉器材生产企业—新疆天业集团公司,是控制阀研发、产业化、规模化强有力的后盾。立足于新疆滴灌自动化现状,借鉴膜下滴灌推广应用的成熟经验,基于自动化控制的基础进行滴灌系统模式的研究,对新疆以及全国节水灌溉自动化推广应用具有重要意义。 本文主要以现有、在建的滴灌自动控制工程实例为基础,以兵团大面积推广应用的棉花滴灌为主体,进行调查、分析,找出制约膜下滴灌自动化推广应用的“瓶颈”问题:自动控制系统成本过高,核心是控制阀和控制阀附件的成本高。围绕这一问题对膜下滴灌自动化的滴灌系统模式按照滴灌系统设计顺序(首部选择—灌水器和毛管—控制阀和支管—干管)为研究顺序,以滴灌系统管网(包括首部、干管、支管、毛管、灌水器等)为具体研究对象,结合自动控制系统的特点对滴灌自动化系统的滴灌系统布置、设计模式进行分析、研究,得出适用于自动控制的滴灌系统模式,具体组成、选配要求如下: 1、首部模式以渠水模式为主,单个系统经济规模一般在800-1200亩左右为宜,而当规模较大时可以分拆为两个或两个以上灌水系统,尽量使单个灌水系统的规模介于经济规模之内。 2、建议在滴灌自动化系统中,选择管径为12mm,滴头间距为0.3m小流量滴灌带为宜,滴头的工作压力范围应控制在0.05～0.1Mpa,滴头平均工作流量为1L/h左右,滴头流量应为工作压力范围的平均工作流量。 3、建议管网配置模式选择薄壁干管+薄壁支管+毛管模式,选择4〞控制阀作为滴灌自动控制系统的专用控制阀,单阀控制面积30-55亩,流量范围60-100m3/h,支管选用额定工作压力为0.25Mpa的薄壁PE支管。 4、干管选用工作压力等级为0.4Mpa的农用PVC管,采用地埋方式,在运行方案设计中,应采用多条分干同时运行的方式分散每一条分干管的流量,从而减小干管管径,降低干管部分造价。 建议生产企业将4〞控制阀作为滴灌自动化专用控制阀进行研发、规模化生产,预 计单阀造价可降低到现有造价的1/3～1/4以下,将有力促进膜下滴灌自动化的推广应用。 由于时间和精力有限,还有部分问题有待进一步研究: 1、首部自动化的配置需进一步研究; 2、控制阀的特性参数需深入研究; 3、膜下滴灌自动化的系统模式设计优化需进一步研究。