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第1章　农业高效用水技术发展趋势与需求及技术进步障碍1

1.1　农业高效用水技术发展趋势与研究重点1

1.1.1　研究进展2

1.1.2　发展趋势与主要特征5

1.1.3　科技创新成效7

1.1.4　研究重点与内容12

1.2　农业高效用水技术发展目标与需求15

1.2.1　科技发展目标15

1.2.2　技术发展目标18

1.2.3　节水潜力19

1.2.4　分区发展目标与重点22

1.2.5　技术与产品市场需求27

1.3　农业高效用水技术进步障碍37

1.3.1　政策与机制37

1.3.2　技术创新与标准化41

1.3.3　研发平台与基础设施建设46

1.3.4　技术成果转化与服务体系48

第2章　灌溉发展与粮食安全需求预测51

2.1　概述51

2.1.1　研究背景与目的51

2.1.2　国内外研究概况55

2.1.3　研究内容58

2.2　研究方法与模拟模型58

2.2.1　粮食与灌溉发展需求预测模型58

2.2.2　水与粮食生产决策支持模型60

2.3　粮食与灌溉发展需求预测分析62

2.3.1　粮食增长需求预测63

2.3.2　灌溉用水供需平衡预测67

2.3.3　灌溉与粮食发展需求关系70

2.3.4　结论84

2.4　水与粮食生产决策支持预测分析84

2.4.1　研究区域概况84

2.4.2　模型校验88

2.4.3　模型应用90

2.4.4　结果分析92

2.4.5　结论98

2.5　不同尺度灌溉水利用率的关系99

2.5.1　灌溉水利用率99

2.5.2　灌溉水利用率间的关系100

2.5.3　提高灌溉水利用率的途径与措施106

第3章　污水灌溉土地处理复合系统110

3.1　概述110

3.1.1　研究现状与发展趋势111

3.1.2　研发必要性113

3.2　污水灌溉土地处理系统去污效果的土柱实验113

3.2.1　实验装置114

3.2.2　实验过程及观测内容114

3.2.3　实验结果分析116

3.2.4　结论120

3.3　污水灌溉土地处理复合系统的田间试验120

3.3.1　复合系统结构120

3.3.2　试验区布设与系统运行121

3.3.3　试验结果分析124

3.3.4　结论132

3.4　污水灌溉土地处理复合系统的应用效果133

3.4.1　温室大棚灌溉133

3.4.2　城镇生活污水处理138

3.4.3　公厕污水处理148

第4章　灌排条件下农田氮污染预测与控制技术156

4.1　概述157

4.1.1　研究现状及发展趋势157

4.1.2　研究必要性162

4.2　农田氮转化运移模型164

4.2.1　模型研究综述164

4.2.2　有机或无机肥料氮转化运移模型169

4.2.3　无机肥料氮转化运移模型180

4.2.4　氮转化运移模型参数185

4.3　有机或无机肥料氮转化运移模型参数的敏感性191

4.3.1　有机氮的净矿化192

4.3.2　NH3的挥发193

4.3.3　NH+4—N的硝化193

4.3.4　NO-3—N的反硝化194

4.3.5　地表径流氮损失194

4.3.6　地下排水NO-3—N　损失195

4.3.7　作物的氮吸收196

4.3.8　根区20cm内的NO-3—N动态196

4.4　一维与准二维农田氮转化运移模拟结果197

4.4.1　土壤水热动态197

4.4.2　模拟结果对比198

4.5　农田氮流失量模拟预测与控制措施199

4.5.1　地下水位控制方式、耕作措施和作物种植模式对氮流失影响的预测199

4.5.2　不同施肥类型下的氮流失量预测评价209

4.5.3　控制农田氮流失量的水土管理措施218

第5章　灌区渠系水量监控与水管理技术及产品231

5.1　概述231

5.1.1　研究现状与发展趋势232

5.1.2　研发必要性235

5.1.3　技术与产品构成235

5.2　渠系水位（量）监控技术与产品237

5.2.1　压力式水位计238

5.2.2　浮子式水位计240

5.2.3　智能型量水计243

5.2.4　水位计安装方式245

5.3　渠系闸门控制技术与产品247

5.3.1 自记式闸门开度仪248

5.3.2　渠系闸门太阳能自控系统250

5.4　灌区用水管理信息传输技术与产品254

5.4.1　信息采集需求254

5.4.2　动态信息点类别255

5.4.3　智能IC卡信息转储技术与设备256

5.4.4　无线移动网GSM信息传输技术与设备258

5.5　渠系水管理模拟技术与软件262

5.5.1　灌溉渠系用户可视化搭建系统263

5.5.2　灌区渠系水流模拟仿真系统274

5.6　灌区水管理信息系统284

5.6.1　系统架构与程序设计284

5.6.2　系统模块功能286

5.7　灌区渠系水量监控与水管理技术及产品应用293

5.7.1　甘肃景泰川电力提灌灌区293

5.7.2　甘肃张掖西浚灌区294

5.7.3　甘肃黑河草滩庄水利枢纽296

5.7.4　山东簸箕李引黄灌区297

5.7.5 四川都江堰人民渠二处灌区298

5.7.6　经济、社会和环境效益299

第6章　灌溉管网输配水调（量）控技术与产品301

6.1　概述301

6.1.1　研究现状与发展趋势301

6.1.2　研发必要性303

6.2　灌溉管网输配水系统运行安全性与模拟仿真303

6.2.1　管网输配水系统安全性水力评价304

6.2.2　管道进口空气吸入临界水深试验309

6.2.3　管网输配水系统模拟仿真313

6.3　灌溉管网输水量控技术与产品325

6.3.1　管道灌溉用水管理信息系统325

6.3.2　管道波涌灌溉控制系统333

6.3.3　多功能调压分水控制装置337

6.4　新型低压灌溉输水管材（道）与管件340

6.4.1　竹—塑高分子复合管材（道）341

6.4.2　地埋管道附件346

6.4.3　复合管卡349

第7章　喷灌水分高效利用技术与产品352

7.1　概述352

7.1.1　研究现状与发展趋势352

7.1.2　研发必要性354

7.2　喷灌水利用率355

7.2.1　试验方法与设计356

7.2.2　喷洒水利用系数在灌溉季节内的变化趋势356

7.2.3　喷洒水利用系数与环境因子的关系357

7.2.4　作物灌溉季节的平均喷洒水利用系数358

7.2.5　结论360

7.3　喷灌均匀系数360

7.3.1　试验方法与设计361

7.3.2　喷灌均匀性对土壤水分布特性的影响363

7.3.3　喷灌均匀系数与喷灌分布均匀系数的关系369

7.3.4　喷灌均匀系数对作物产量的影响371

7.3.5　结论374

7.4　异形喷嘴喷头375

7.4.1　异形喷嘴喷体与喷嘴尺寸376

7.4.2　方形喷嘴设计原理及方法376

7.4.3　双长方形喷嘴设计原理及方法382

7.4.4　三角形喷嘴设计原理及方法391

7.4.5　异形喷嘴喷头水力性能比较393

7.5　短流道喷头394

7.5.1　喷头结构特点394

7.5.2　压力流量关系395

7.5.3　能量转化率397

7.5.4　转动均匀性398

7.5.5　单喷头水量分布399

7.5.6　耐久性试验401

7.6　地埋升降式喷灌装置402

7.6.1　喷头结构参数设计402

7.6.2　散射升降式喷头水力性能404

7.6.3　齿轮传动升降式喷头水力性能405

7.6.4　涡轮驱动升降式喷头水力性能414

第8章　低压高效微灌技术与产品418

8.1　概述418

8.1.1　研究现状与发展趋势418

8.1.2　研发必要性421

8.2　低压微灌灌水器423

8.2.1　流道结构形式对滴头水力性能的影响423

8.2.2　流道结构参数对滴头水力和抗堵塞性能的影响427

8.2.3　低压灌水器流道结构设计与性能指标434

8.2.4　应用效果437

8.3 内镶片式滴灌管生产线439

8.3.1　生产线构成与工艺流程439

8.3.2　设备的引进、研发及配套440

8.3.3　主要性能特点449

8.4　低压压力调节器449

8.4.1　影响压力调节器性能的结构参数450

8.4.2　结构参数对压力调节器性能的影响452

8.4.3　低压压力调节器结构设计与性能指标465

8.4.4　应用效果467

8.5　微灌施肥装置469

8.5.1　压差式施肥罐水力性能试验471

8.5.2　文丘里式施肥器水力性能试验477

8.5.3　可调比例式施肥泵水力性能试验484

8.5.4　水动式施肥泵结构与性能的改进及完善491

第9章　精细地面灌溉技术与产品500

9.1　概述500

9.1.1　精细地面灌溉技术体系构成500

9.1.2　研究现状与发展趋势503

9.2　激光控制土地精细平整技术512

9.2.1　基于三维GPS设备的地面高程测量技术与方法513

9.2.2　土地精平施工适宜高程测量网格间距519

9.2.3　土地精细平整工程优化设计与评价软件525

9.2.4　土地精细平整铲运设备及液压伺服控制装置531

9.2.5　激光控制土地精细平整技术规模化应用536

9.3　地面灌溉过程精量控制技术544

9.3.1　基于SGA和SRFR的畦灌入渗参数与糙率系数优化反演模型545

9.3.2　地面灌溉水深测量仪557

9.3.3　田间闸管灌溉系列化产品563

9.4　畦面微地形和土壤入渗时空变异性568

9.4.1 田间试验与分析方法568

9.4.2　畦面相对高程空间分布相关结构571

9.4.3　畦面微地形时空变异性578

9.4.4　土壤入渗参数时空变异性584

9.5　微地形空间变异性对畦灌性能影响的数值模拟588

9.5.1　随机模拟畦面微地形的方法588

9.5.2　微地形起伏位置空间分布差异对畦灌性能的影响592

9.5.3　随机生成的畦面相对高程最小样本容量595

9.5.4　微地形空间变异性对畦灌系统影响的数值模拟601

9.6　考虑微地形和入渗时空变异的畦灌系统模拟效果田间验证609

9.6.1　田间试验与模拟方法609

9.6.2　畦灌过程614

9.6.3　畦灌性能624

9.6.4　结论625

第10章　精量控制灌溉预报与决策支持系统631

10.1　概述631

10.1.1　研究现状与发展趋势631

10.1.2　研发必要性639

10.2　作物缺水诊断指标640

10.2.1　试验设计与观测方法641

10.2.2　冬小麦缺水诊断指标645

10.2.3　春玉米和夏大豆缺水诊断指标670

10.3　作物需水量预报模型683

10.3.1　参照腾发量实时预报模型683

10.3.2　作物系数计算模型695

10.3.3　作物需水量预报模型检验700

10.4　智能化灌溉预报与决策支持系统701

10.4.1　系统框架结构702

10.4.2　系统支撑平台704

10.4.3　灌溉预报与决策支持方法705

10.4.4　控制界面与运行719

10.5　作物水分信息采集与精量控制灌溉系统722

10.5.1　总体结构722

10.5.2　作物水分信息采集系统723

10.5.3　精量控制灌溉系统724

10.5.4　应用效果727