简要信息

    【获奖类型】应用特等奖
    【任务来源】国家“十五”重大科技专项（863计划）
    【课题编号】节010931、节010934、节010935等
    【课题起止时间】2002年6月～2005年12月
    【完成单位】水利所
    【主要完成人】许  迪、龚时宏、李益农、李久生、谢崇宝、刘  钰、刘群昌、高占义、王少丽、程先军、黄  斌、白美健、蔡甲冰、杨继富、李福祥

    立项背景

    通过“九五”期间国家节水农业重点科技攻关计划项目实施，我国在灌溉水管理技术产品研发方面取得一定成效。在灌区输配水系统方面，对渠系动态配水和用水决策支持系统等关键技术开展研究，围绕灌区农田系统，开展高含沙水滴灌和地下滴灌、波涌灌溉和水平畦田灌溉、节水高效灌溉制度等关键技术研究，研发出一批喷微灌、地面灌和灌溉量水产品与设备。然而，与当代科技水平和未来发展趋势相比，我国灌溉水管理技术产品的研发现状及其科技创新能力尚存在较大差距和问题，首先对智能化灌溉用水管理和精量控制灌溉等现代灌溉水管理核心技术的研究还较为薄弱，已获得的相关成果缺乏创新性；其次对灌溉水管理新产品和新设备的研发还较为欠缺，较少拥有自主知识产权的产品和设备；再者对灌溉水管理技术与产品的有机组合还较为缺乏，严重制约了相关技术与产品组合应用所应发挥的整体效应。为此，有必要在“十五”期间，以现代高新技术和方法为手段，深入系统地开展精量高效灌溉水管理技术与产品研发。
    针对我国灌区水情信息监测手段与设备落后、水管理信息数据交换传输方式单一、输配水建筑物配套程度差且控制能力薄弱等问题和现状，以及灌区田间节水灌溉技术相对落后、作物施灌过程难以精量控制、灌溉预报决策能力较差等状况，本项目从推动灌区现代化与信息化建设总体思路出发，以提高灌溉水利用率和利用效率为核心，以灌溉水管理科技进步促进节水、降耗、增效、减少环境负效应影响为综合目标，以“灌溉用水智能化管理、灌溉预报智能化决策、灌溉实施过程精量控制”作为精量高效灌溉水管理关键技术与产品研发创新的出发点，强调突出技术与产品的有机密切结合，力图构建集技术产品知识产权化、知识产权标准化、科技成果实用化为一体的适合我国国情的现代灌溉水管理技术体系。

    研究内容

    本项目从我国灌溉水管理灌区输配水和农田系统两个层面入手，围绕智能化灌溉用水管理和精量控制灌溉两大核心技术，对渠系水量监控与水管理、管网输配水调（量）控、精量灌溉预报决策、喷灌水分高效利用、低压高效微灌、精细地面灌溉等六类灌溉水管理关键技术与产品开展研究与开发。着重应用高新技术对传统关键技术与方法进行升级改造，形成相应的主导技术与方法；重点借助高新技术和先进制作工艺与新材料对传统产品设备实施更新改造，形成具有自主知识产权的产品与设备；强调技术与产品以及软件与硬件的紧密结合，形成实用化的技术产品组合应用模式；关注成果研发与推广应用的有效衔接，在加大科技成果推广应用与转化力度的同时，重视知识产权的标准化。

    通过大量室内外实（试）验和田间监测工作，借助现代科学分析方法与高新技术手段以及先进制作工艺与新材料，对六类灌溉水管理关键技术与产品开展研发，共形成23项主导技术与方法及其配套的18种产品与设备，获得38件知识产权，其中发明专利授权9件、实用新型专利授权22件、计算机软件著作权登记7件，在国内外学术期刊和会议发表102篇论文，其中被三大检索（SCI、EI、ISTP）收录论文56篇，出版1部学术专著。

    创新点

    （1） 渠系水量监控与水管理技术及产品
    构建了集水情信息采集、闸门建筑物控制、渠系水流运动模拟仿真为一体的灌区用水管理系统，发明的低功耗智能型自记式量水仪表和自控闸门机械离合保护装置填补国内外空白，在水情信息采集与监控设备、闸门建筑物自控与保护装置、渠系水管理动态模拟等方面取得进展和突破。
    （2） 管网输配水调（量）控技术与产品
    建立了灌溉管网输配水系统安全运行评价方法和机井用水管理信息系统，创制了竹－塑复合高分子输水管材（道）产品，发明的MC尼龙活性料制备工艺和竹－塑复合管材成型方法填补国内外空白，在管网输配水系统运行安全评价、机井用水智能化管理、大口径管道输水灌溉管材开发等方面取得成果和突破。
    （3） 精量灌溉预报决策技术与方法
    建立了作物缺水诊断指标敏感性分析方法和参照腾发量实时预报方法，基于构建的智能化灌溉预报决策支持方法，研发了作物水分信息采集与精量控制灌溉系统，在作物水分亏缺诊断指标阈值、实时预报参照腾发量方法、智能化灌溉预报决策方法等方面取得进展和创新。
    （4） 喷灌水分高效利用技术与产品
    改进完善了喷洒水利用系数及喷灌均匀系数分析评价方法，研发了地埋升降式喷灌装置、短流道异形喷嘴喷头和异形喷嘴喷头，发明的摇臂式喷头耐久性能试验机填补国内外空白，在喷灌系统性能评价、新型农用喷头产品开发等方面取得进展和成果。
    （5） 低压高效微灌技术与产品
    创制了低压高效微灌系统产品，开发了内镶片式滴灌管国产化生产线设备，发明的水力驱动活塞式施肥泵、多钻头高速旋转打孔装置和微灌灌水器抗堵塞和水力性能综合测试装置填补国内外空白，在低压片式齿形迷宫流道灌水器、低压压力调节器、内镶片式滴灌管生产线设备等研发方面取得突破性进展。
    （6） 精细地面灌溉技术与产品
    建立了基于三维GPS田面高程信息自动采集系统的激光控制土地精平方法，创建了畦灌入渗参数与糙率系数优化反演算法和微地形空间变异性对畦灌性能影响的数值模拟方法，发明的地面灌溉水流运动测量仪填补国内外空白，在激光控制土地精平技术规模化应用、地面灌溉过程实时反馈控制、精细地面灌溉系统设计与评价等方面取得进展与创新。

    应用前景及社会经济效益

    项目在成果推广应用、产品设备销售、标准规范编写、科技成果转化等方面已取得明显成效，产生明显的经济社会效益以及成果转化效果，实现了技术产品创新的市场价值和社会价值，达到了知识产权标准化和科技成果实用化的目的，对我国灌溉农业生产力的提高起到重要推动作用，有力促进了灌溉水管理行业的蓬勃发展。
    （1）2004-2008年期间，项目技术成果已在新疆、甘肃、宁夏、河北、山东、黑龙江、湖北等7省区推广应用1296万亩，产生直接经济效益14.19亿元，其中新增产值12.66亿元，增收节支1.53亿元，使当地灌溉水利用率达到60%以上，作物水分生产效率达到1.5-1.7kg/m3。在取得显著节水、增产、节能效益的同时，还明显增加了当地农民收入，有效缓解了因地下水超采、土壤盐碱化、农田面源污染所带来的环境负效应问题。
    （2）2004-2008年期间，项目研发的产品设备多数已实现产业化，累计销售滴灌管38160万m、各类喷头211.8万只、输水管道16.9万m、微灌辅助产品6800（台、只）、激光控制土地精平铲运设备204台，获得销售收入1.67亿元，实现利税2132.1万元，产品设备配套节水灌溉面积270万亩。
    （3）项目取得的研究成果为水利部农村水利司主持编写的9个国家标准规范和2个行业标准规范提供了技术支撑，起到了推动我国灌溉水管理技术产品标准化建设的重要作用。
    （4）基于项目研发取得的科技成果，已申请获得国家各类科技成果转化与推广资助项目8个，成果转化与推广经费540万元，项目成果正在全国多个省区开展转化与推广应用，取得了显著的成果转化效应。