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1、毕 业 设 计 开 题 报 告题目： 节水灌溉系统的设计 学生姓名： 邹粮徽 学 号： 11L0851339 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 孟凡华 2015 年 4 月 2 日毕业设计开题报告1文献综述：1.1 本课题的意义到 2030 年，我国人口将达到 16 亿，需要粮食 7 亿吨左右，为保证粮食与其他农产品的供给，灌溉面积必须达到 6000 万吨左右，否则指标难从实现。然而，我国是缺水国家，尤其北方广大地区水资源供给已严重不足，在未来 30 年内，随着人口的增加，农业供水只能维持在目前的 4000 亿 m水平上，唯一的出路只能是节水灌溉，提高水的利用率，把灌溉水利用率从目前的
2、 0.45 左右提高到 0.65。在我国，由于独特的地理环境及气候，降雨时空分布不均，农业生产对水的依赖性很强，有水才能做到稳产高产。目前，我国灌溉用水量的比例在经历明显的下降过程后，呈稳定态势，但从长远看，随着工业，城市，生活，生态用水的不断增加，由于新增加水资源的开发潜力越来越小，开发代价越来越大，因此乃将有一部分灌溉用水转为其他行业用水。目前，农业用水占全国总有用水量的 70，由于受工程配套状况和管理水平所限，灌溉用水效率仅有水资源短缺的主要对策之一。如何通过各种节水措施，有效地提高灌溉水资源的使用效率是发展农业节水的根本任务。 近年来，随着人口增加，经济发展和城市化水平的提高，水资源供
3、需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水与水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干早缺水 358 亿 m，其中农业灌溉缺水 300 亿 m。20 世纪 90 年代以来，我国农业年均受旱面积大 2000h万以上，全国 600 多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达 8.2k。随着经济的发展，工业、城镇、农业用水矛盾日益尖锐。在这一矛盾斗争中，农业用水逐渐被工业和城镇用水挤占。全国 80%的水库，近十年来都不同程度地调整了供水
4、的范围，不断地转向工业和城市！据专家统计，我国农业用水量从 80 年代的年用水3912 亿 m，下降到 1993 年的 3850 亿 m，减少了 62 亿 m。而同期工业用却从每年523 亿 m，增加到 1400 亿 m，增加了 1.7 倍。农业用从占总量的 85%下降到 72%，今后还将继续下降，农业用水总量不但不可能增加，还可能减少。 因此发展农业的根本出路在于节水。节水灌溉已不仅仅是技术问题，而是直接关系到农业发展的根本是毕业设计开题报告实现水资源的可持续利用战略和实现从粗放到集约经营战略的具体体现。目前，我国农业用水比重已从 1980 年的 88下降到目前的 70左右，今后还会继续下降
5、，农业干旱缺水的局面不可逆转。我国农业灌溉用水量大，灌溉效率底下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为 43，单方水粮食生产率只有 1.0kg 左右，大大低于发达国家灌溉水利用率 7080，单方水浪费生产率2.0kg 以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时量的“精细灌溉”，真有重要的现实意义和深远的历史意义。1.2 国内外发展状况节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法，措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收、形成产量，主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施，组成一个完整的
6、节水灌溉技术体系，包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。 节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面：（1）灌溉水资源优化调配技术。主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。（2）节水灌溉工程技术 。主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失，提高灌溉效率。（3）农艺及生物节水技术 。包括耕作保墒技术、覆盖保墒技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术。（4）节水灌溉管理技术。包括灌溉
7、用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术，土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等发达国家节水灌溉技术的基本特点是高技术、高投入和管理现代化，高效益则是维系节水灌溉能否持续发展的基础。 自 20 世纪 60 年代“红火”以来，喷灌技术一直被作为机械化大面积解决灌溉问题的最主要技术。随着这项技术在生产中的广泛应用和各类喷灌机在技术、经济、适应性等多方面的考核，目前世界上已趋于将软管卷盘式自动喷灌机、平移式自动喷灌机及人工移管式喷灌机作为受欢迎的三大类机型大面积推广。 近年毕业设计开题报告来喷灌技术又在喷洒农药、降低能耗、施水方式等多用途利用方面取得了很大突破。如美国林赛公司在平移式喷灌机上对喷
8、头装置和喷洒方式进行了改进，水量损失大大减少，水的利用率可提高到 0.9 以上。法国等国在提高软管卷盘式的能量利用率上作了不少工作，使驱动旋转和过流损失减少了很多，很大程度上改善了这种机型耗能较多的“先天不足”弊病。在综合利用机型上，英国、美国等国将平移式喷灌机作为田间的综合作业机械，将所有的作物种植环节以此一机包办，其不仅可完成作物的所有老观念种植环节的耕、耙、播、收等，还可以完成其它许多新作业项目。 20 世纪 80 年代发展起来的微灌技术，近 10 余年来有了很大的进步，随着设施农业的发展，微灌技术和设备更是如虎添翼，已趋于完善的地步。微灌技术的发展最有典型性的应首推以色列，除了大田作物
9、很少应用外，他们几乎将微灌技术应用到有作物的各处，包括林园、阳台、花园，甚至于室内装饰植物。近几年微灌设备有很大突破，80 年代仅灌水器(滴头、微喷头等)有 100 余种，现在逐步淘汰，形式变少，品种系列化。滴灌多采用滴灌带。微喷头多采用旋转与折射相结合的形式，使出水孔口相对变大不易堵塞；射程相对增加使喷灌强度变小，均匀度提高；水滴直径绝大多数为细小水滴而不是雾状使能耗大大减少。世界各国如美国、日本、印度、前苏联、巴基斯坦、伊朗、加拿大等，由于渠道渗漏损失的水量很大，均非常重视并积极开展渠道防渗工程研究和建设工作。这些国家渠道防渗工程建设发展快、技术水平高、节水效果显著。如美国把渠道防渗作为水
10、利工程挖潜措施之一，早在 1946 年就开始研究，到 1990 年美国共建防渗渠道 9656km。目前已形成统一的设计和施工技术标准，施工机械化程度高，工程质量好。防渗材料多采用混凝土，约 1/3 采用压实土防渗，塑膜等新型材料目前正在发展推广中。日本也十分重视渠道防渗，现有干、支渠道已经全部防渗，田间渠道也基本防渗，它们大量使用工厂化生产的钢筋混凝土预制构件，现场施工以机械施工为主，渠道防渗工程标准高、质量好。近 10 余年来，世界上兴起了研究新型地下灌溉热潮，地下灌溉不仅在机理上、技术上、经济上而且在生态环境保护上、水资源保护上都被认为是最有发展前途的节水灌溉技术。这种技术主要用在草地、果
11、园、棉田、小麦、玉米、蔬菜、花卉等作物上。地下灌溉在意大利、美国、德国、法国、日本、俄罗斯及我国等研究较多，发展较快，面毕业设计开题报告积在稳定增加。截止到 2005 年底，全国灌溉面积达到 9.28 亿亩，有效灌溉面积 8.48 亿亩，非耕地上灌溉面积 0.80 亿亩。节水灌溉工程面积为 3.20 亿亩，其中耕地上节水灌溉工程面积 2.95 亿亩；非耕地上约为 0.25 亿亩，主要为林果草节水灌溉。在耕地上节水灌溉工程面积中，渠道防渗 14454 万亩，低压管灌 9933 万亩，喷灌 4184 万亩，微灌932 万亩。目前，全国有效灌溉面积上节水灌溉工程面积比例为 34.8%，全国灌溉水利用
12、率约为 45% 。根据水利部最近编制的全国节水灌溉规划，为高效利用我国的水资源，保障国家粮食安全、促进经济社会持续健康发展，“十一五”期间需发展耕地节水灌溉工程面积 1.5 亿亩、牧草节水灌溉面积 350 万亩、林果节水灌溉面积550 万亩、节水措施面积 2 亿亩。到 2020 年，发展耕地节水灌溉工程面积 4.7 亿亩、牧草节水灌溉面积 1300 万亩、林果节水灌溉面积 1700 万亩、节水措施面积 1.5 亿亩。近几年来围绕大中型灌区节水改造项目、农业综合开发水利骨干项目、国家级节水示范市、国家和省级节水增效重点县、国家节水增效示范项目建设等，建成了 400 多个不同规模的以节水灌溉技术为
13、支撑的农业科技示范园，这些科技示范园初步形成了从输水到灌水、从工程到管理、从微观到宏观的立体化、多样化、系统化农业节水格局。目前我国推广的节水灌溉技术有渠道防渗、管道输水、喷灌、滴灌、膜上灌、膜下灌等多种形式，不同的地区宜采用的节水灌溉技术也不同，大、中型灌区适宜推广渠道防渗技术，井灌区和小型灌区宜推广低压管道灌溉技术，经济条件好的地方提倡采用喷灌技术，在果园、菜园及其他经济作物种植区适合发展微、滴灌，西北干旱地区应推广雨水集流、水窖滴灌技术，南方水稻产区则应推广水稻节水灌溉技术，各地要根据其经济发展水平，合理确定技术方案。结合水利产权制度的改革，对建立适合市场经济要求和农村特点的“多元化”运
14、行管理机制作了尝试。其中节水灌溉工程产权制度改革和对灌区建设自主管理灌排区的探索都取得了成功经验。在井灌区推广应用射频卡控制灌溉，有力地促进了管理水平的提高。 目前国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化，并朝着大型分布式控制系统和小面积单机控制两个方向发展，产品一般都能与微机进行通信，并由微机对其施行控制。而在我国，虽然有多家研制灌溉控制器但多数是小规模、实验和理论的探讨，面且开发出来的产品价格昂贵，农民尽管知道能节能、节水、增产，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，所以根本无法普及应用。毕业设计开题报告参考文献：1 刘根深.GPS节水灌溉系统的研究.农业工程学报， 2006，1（2）：24
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