基于现场总线的节水灌溉系统设计与研究

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1、华南理工火学硕士学位论文AbstractHumannowadaysjsfacingamoreandmoreseriouswatercrjsiswiththedevelopmentofsocietyandeconomy．Atthesametime，thewaterusedinagriculturejrrigationtakesverylarg"x第一章绪论第一章绪论本章任务是引出研究课题和论文内容的安排：首先介绍了全球以及我国淡水资源的利用情况和农业用水情况，指出农业节水灌溉的重要性，继而介绍农田灌溉自动化方面的现状，从而引出本研

2、究课题的内容一一将现场总线技术(cAN总线)应用到农田的灌溉自动化中。§1．1水资源的使用概况与农业用水1．1．1世界淡水资源利用概况与农业用水概况人类对水的需求可以从生产和生活两方面考虑，对水资源的使用主要分为三大部分：生活用水、工业用水和农业用水。表1．1为世界淡水资源的利用概况。表1．1世界淡水资源与利用概况Thblel．1FreshwateronEarthandItsUtilization1990年年提取量各部门用水比资源总量人均占有例％(km3／yr)总量占水资源人均生丁农(103m3)(km3)百分比(％)(m3)活

3、业世界406737．693296866082369非洲41486．4614432447588南美洲1037734．96133l476182359北美洲和中美洲694516．2669710169294249亚洲104853．371531155266886欧洲23214．6635915726135433大洋州201175．96231907181676资料来源：世界资源研究所等；世界资源报告，1990—1991从表1．1可以看出：从世界范围上看，需水量最大、对供水量最为敏感的部门乃是农业，占用水总量的2／3以上。尽管农业用水所占比重很

4、大，但迄今全世界水浇地面积只占全部耕地的18％，其余82％仍为旱作农业。由此可见，目前世界范围内的农业灌溉普及度还远远未够。而且在可以预见的未来，这种情况不会有重大的改变。这意味着全人类仍在很大程度上处于“靠天吃饭”的状况，全球性天气波动将继续对人类的粮食供应起着重大影响。华南理工大学硕士学位论文1．1．2我国淡水资源利用概况与农业用水概况【6J我国水概况，用水结构以及发展趋势，概括起来，大致有以下三个特点：(1)近期我国年供水量将基本维持在5600亿m3，不会有过大的增长。(2)我国农业的年用水量将基本控制在4000亿m3左右

5、，但必须满足16亿人口的食物安全问题；农业用水主要包括农田、林业、牧业的灌溉用水及水产养殖业、农村工副业等用水：农田灌溉用水是农业的主要用水和耗水现象，农田灌溉用水占农业用水量的比例始终保持在90％以上。(3)农业、工业、生活用水比重在近期内将基本维持在7：2：1的水平，见表1．3。表1．2近期我国用水构成Tablel—2TheStructureOfWaterUseinChinainRecentYears年份用水总量／亿m3用水量比倒(％)农业工业生活用水总量农业工业生活199739201121525556670．520．19．

6、4199837661126543543569．320．7】0．019993869115756S559169．220．710．1资料来源：中国水资源公报而从表1．3又可以看出，跟发达国家相比，我国无论是在农业用水的利用率上或是在用水效率上的差距都非常巨大：无论是用水系数还是用水效率都不到发达国家的一半!我国的农业用水系数仅有0．4，其中约60％的农业用水在使用过程中部被浪费掉了。而在用水效率上，一立方米的水也仅能产出0．84公斤左右的粮食，与发达国家的每立方水约产出2．O公斤粮食的用水效率相比，也是非常非常的低。这表明，我国(尤其

7、农业)离高效用水的目标还有很长一段路要走!表1．3农业用水比较}2】【7】f8lTabIel—3TheCOmparisonOfAgricuItureWaterUtiIization美国以色列一般发达国家我国农业用水系数0．80．90．7～0．80．4农业用水效率2．0kg，m。2．32kg，m3接近2kg，m30．84kg／m’注：用水效率指每立方米农业用水的粮食生产能力。§1．2节水灌溉的紧迫·

8、生灌溉对于农业增产与稳产的作用毋庸置疑，但是由于其耗水量巨大又限制了其发展。目前大多数灌溉方法比较落后，效率低，浪费大。从表1—1可

9、以看到，第一章绪论在全世界范围内，灌溉水的平均有效率仅及37％，其余的63％都浪费了。这不仅浪费了水源，增加了成本，而且还造成养分的流失，更严重的是引起土壤盐渍化和水涝，造成地下水污染，以及引起某些疾病(如疟疾和血吸虫病)的传播等问题，这些均需予以足够的重视。而