灌區灌溉制度自動化設計

錢貴伍 陸飛 游黎

摘要以國內外常用的水量平衡法為基礎，研究并掌握作物與水的關系及在不同生育過程中的作用，針對不同作物的需水特點及各生態類型區的供水條件，結合前人研究經驗與農業灌溉設計人員的設計習慣，對制定灌溉制度的方法和所需參數進行研究。利用access建立數據庫，通過 Net Framework平臺上的Visual Basic.NET編程語言進行程序化設計；通過更新、調用數據庫，結合灌區蒸發、入滲等參數，利用程序按照不同生長期進行自動計算；將計算結果自動繪制整個生長期內的灌水圖，簡化運算過程，實現灌溉制度的自動化。

關鍵詞灌溉制度；作物；Visual Basic.NET；自動化

中圖分類號S274.1文獻標識碼A文章編號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

西方發達國家對灌溉制度的研究較早[1-3]，而我國是1949年以后，農業水利才開始有了較大發展。20世紀50年代，我國在各地新建了很多站點，用于灌溉試驗研究，為開展灌溉制度的研究提供了技術保障[4]。近年來，我國很多學者致力于節水灌溉的研究，王博欣等[5]

在中國科學院欒城農業生態試驗站，采用3種不同的降雨年份進行農田灌水試驗，研究華北地區冬小麥在不同供水條件下根系分布情況及作物產量和對水分利用效率的影響，以優化小麥灌溉制度，提高灌水利用率，為達到節約用水、增加產量提供理論依據。黃冠華等[6]利用最小二乘法，擬合冬小麥的水分生產函數，研究冬小麥水分效應和耗水規律，為小麥最優灌溉制度建立動態模型。王峰等[7]通過田間試驗灌水效率和灌水定額的方法考察其對棉花生長、品質以及水分利用的影響，發現灌水定額在很大程度上影響棉花的產量。

制訂灌溉制度是節水灌溉中非常重要的環節，通過灌溉制度控制輸水量，既可避免作物因水分不足而減產，又可減少田間不必要的灌水量，達到節水的目的。由于經濟因素以及施工工藝等的影響，農業用水在灌溉過程中損失量很大，在實際應用過程中，灌溉制度的節水作用很微小，因而往往被忽視。隨著我國對農業投入的增加，各灌區修建混凝土渠道，大大減少了輸水損失，灌溉制度的重要性逐漸得到體現。筆者對灌溉制度進行自動化設計，可有效地降低制訂過程中的計算量，為設計人員提供便捷。

1軟件框架

該研究所設計的程序是關于制訂灌區灌溉制度的自動化軟件，主要有作物模塊、數據庫更新模塊、自動制圖模塊。作物模塊主要是將數據庫中資料、作物需水量、土壤參數等進行計算；數據庫更新模塊主要是用于添加城市降雨資料以及儲存數據計算結果；自動繪圖模塊主要是將計算得到的數據繪制灌水圖。3個模塊程序有各自的功能又緊密聯系，相互關系見圖1。

2軟件模塊

2.1作物模塊

作物模塊主要有作物種類選擇、水平年選擇、苗期生長期選擇、苗期降雨資料調用、數據計算以及保存等方面（圖2）。該模塊也是此軟件最核心的部分，涵蓋手算灌溉制度的全部內容。

2.2數據庫更新模塊

考慮到該軟件的實用性，該軟件除了可以將數據計算結果保存到數據庫中，數據庫資料本身也可進行更新，通過添加地區名稱（圖3），并將該地區歷年降雨資料上傳到數據庫中，再根據該地區的其他參數便可計算作物的灌溉量，從而制訂灌溉制度，操作簡單。

2.3制圖模塊

制訂灌溉制度最重要的部分就是確定灌水量，數據計算中得到作物生長期內每天的灌水量以及排水量，新建Chart圖表，鏈接數據庫中灌水量和日期，以時間為橫坐標，灌水量為縱坐標，設置Series的繪圖類型為柱狀圖（圖4）。根據灌水量以及分布情況，結合地區渠道輸水能力以及灌水利用系數，最終確定灌溉定額，從而確定作物灌溉制度。

3工程實例

項目區位于重慶市武隆縣龍壩鄉，項目區涉及到9個行政村，灌區面積854 hm2，道路狀況良好。項目區以低山丘陵

為主，丘陵河谷地形，海拔最低640 m，最高1 010 m。根據當地氣象部門統計資料顯示，1951—2014年項目區屬亞熱帶濕潤季風氣候區。區內多年平均氣溫17.6 ℃，無霜期296 d，相對濕度為78%，多年平均降雨量為1 094.4 mm，年均蒸發量為1 170.3 mm。主要自然災害有旱災、澇災，其中以春旱最為嚴重。項目區內年內降雨量通常為1 235.0 mm，6月雨量最多達到219.7 mm，最少的月份僅有14.8 mm；春季360.7 mm，夏季509.4 mm，秋季303.9 mm，冬季61.7 mm。

安徽農業科學2017年

對武隆縣中稻各生育階段分別進行計算，程序計算過程及運算結果如圖5、6所示。

4結論

（1）參考灌溉與排水工程設計規范以及節水灌溉技術規范，研究作物與水分關系，測定作物需水量以及蒸騰量的計算方法，利用Visual Basic.NET程序語言將計算水稻以及旱作物灌水量的水量平衡法進行程序化。

（2）利用Access建立數據庫，數據計算結果的保存、設置查詢以及重復計算功能，即使發生運算錯誤，也無需退回起點重新計算，只需改寫當前錯誤參數。

（3）程序自動繪制時間與灌水量柱狀圖，可以直觀地看到整個生長期的虧水情況，有利于確定灌水量、灌水時間以及灌水次數。

參考文獻

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[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.

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[4] 張會茹.農業節水灌溉現狀及發展趨勢[J].河北農業科學，2009，13（9）：44-45，53.

[5] 王博欣，劉鈺，蔡甲冰，等.不同供水條件對冬小麥光合特性及水分利用效率的影響[J].灌溉排水學報，2012，31（2）：69-72.

[6] 黃冠華，查貴鋒，馮紹元，等.冬小麥再生水灌溉時水分與氮素利用效率的研究[J].農業工程學報，2004，20（1）：65-68.

[7] 王峰，孫景生，劉祖貴，等.灌溉制度對機采棉生長、產量及品質的影響[J].棉花學報，2014，26（1）：41-48.