基于awd灌溉技術的稻田污染物輸出控制系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，具體涉及一種基于AWD灌溉技術的稻田污染物輸出控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)田系統(tǒng)中，地表徑流排水氮磷含量通常超出WHO飲用水標準，甚至高于我國地表水環(huán)境質(zhì)量V類水標準，而且單純依靠水肥管理策略難以徹底解決該問題。而一般在一場降雨過程中，占總徑流量20%或25%的初期徑流，沖刷排放了徑流污染量的50%，更是農(nóng)業(yè)面源污染控制的關鍵。因此，開發(fā)一套既能充分利用初期徑流中的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，又能結合稻田養(yǎng)分管理系統(tǒng)的聯(lián)控裝置及方法，對減緩農(nóng)業(yè)面源污染起著不可替代作用。但是目前的現(xiàn)有技術中很少涉及到此類農(nóng)用控制系統(tǒng)，僅有的部分技術自動化程度也不高，起不到很好的削減農(nóng)業(yè)面源污染的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的問題，并提供一種基于AWD灌溉技術的稻田污染物輸出控制系統(tǒng)及方法。具體技術方案如下:
[0004]—種基于AWD灌溉技術的稻田污染物輸出控制系統(tǒng)，其特征在于，包括納水管道、第一閘閥、第一蓄水池、控制裝置、進水栗、稻田、控制閘門、第二蓄水池、回流栗、超越管道、出水閘門、第二閘閥、第三閘閥和污染物濃度檢測裝置，若干條用于收集初期徑流的納水管道匯集后連入第一蓄水池，進水栗通過管道一端與第一蓄水池相連，另一端與稻田進水口相連;稻田分割為若干塊長條形的子田塊，相連的子田塊之間的田埂上均設置控制閘門，控制閘門交錯設置使進水口流入的初期徑流需流經(jīng)最長距離才能從出水口排出；稻田的出水口與第二蓄水池相連，第二蓄水池通過回流栗與稻田的進水口相連;污染物濃度檢測裝置與納水管道的匯集處、第一蓄水池、稻田及第二蓄水池相連，用于測定各位置的徑流中污染物濃度;所述的納水管道與第一蓄水池之間還設有控制進水的第一閘閥，第一閘閥由控制裝置裝置;所述的第一閘閥前端的納水管道與超越管道相連，超越管道上設有由控制裝置控制的第二閘閥和第三閘閥，第二閘閥前端的超越管道與稻田進水口相連;第二閘閥和第三閘閥之間的超越管道與第二蓄水池相連;所述的控制裝置與雨量感應器相連;所述的第一蓄水池中設置有第一水位探測裝置，稻田中設置有第二水位探測裝置，第二蓄水池中設置有第三水位探測裝置，控制裝置與控制閘門、進水栗、回流栗、出水閘門第一水位探測裝置、第二水位探測裝置和第三水位探測裝置相連并控制其運行狀態(tài)。
[0005]作為優(yōu)選，所述的第一水位探測裝置上設有第一感應器、第二感應器和第三感應器，第一感應器、第二感應器和第三感應器所處的高度分別為第一蓄水池的上限水位、啟動水位和下限水位;所述的第二水位探測裝置采用U型管，第二水位探測裝置一側部分管壁上開孔并埋入稻田土壤中，另一側懸空于田埂之外，第二水位探測裝置懸空一側管體內(nèi)設有第四感應器、第五感應器、第六感應器、第七感應器;第四感應器設在地表以上5-8cm處，第五感應器設在地表以上3-8cm處，第六感應器設在地表以上2-4cm處，第七感應器設在地表以下13-15cm處;所述的第三水位探測裝置上設有第八感應器和第九感應器，分別設置于第二蓄水池的上限水位和下限水位處。
[0006]作為優(yōu)選，若干個控制閘門聯(lián)動開閉或單獨開閉。
[0007]作為優(yōu)選，所述的第一蓄水池和/或第二蓄水池采用天然池塘或河道。
[0008]一種利用所述裝置的基于AWD灌溉技術的稻田污染物輸出控制方法，具體為:將納水管道布設于初期徑流集水區(qū)域，使集水區(qū)域內(nèi)的徑流能匯流進入第一蓄水池內(nèi)；設定第一閘閥在初始狀態(tài)關閉且控制閘門均開啟，出水閘門關閉;在水稻的不同生長期，根據(jù)第一蓄水池和第二蓄水池中的水位高度、降雨量及AWD灌溉模式下水稻不同生長期需水情況，通過控制裝置調(diào)節(jié)徑流的流動方式，實現(xiàn)稻田污染物輸出的減量化。
[0009]作為優(yōu)選，水稻不同生長期下，控制裝置的控制方法如下:
[0010]秧苗移栽期，啟動模式一；
[0011]移栽后10天左右的分蘗中后期采用干濕交替模式，啟動模式二；
[0012]抽穗和楊花期，啟動模式三；
[0013]楊花期后，開啟模式二；
[0014]所述的模式一為:當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值、第一蓄水池水位未達到第一水位探測裝置上的第二感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度大于第一蓄水池徑流濃度時，控制裝置開啟第一閘閥，將納水管道中的初期徑流排入第一蓄水池內(nèi)進行存儲；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且第一蓄水池中水位已達到第一水位探測裝置上的第一感應器、稻田水位未達到第二水位探測裝置上的第六感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度大于稻田田面水濃度時，則控制裝置關閉第一閘閥并關閉第二閘閥，將納水管道中的初期徑流排入稻田；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且第一蓄水池中水位已達到第一水位探測裝置上的第一感應器、稻田水位達到第二水位探測裝置上的第六感應器、第二蓄水池中水位未達到第三水位探測裝置上的第八感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度大于第二蓄水池中水樣濃度時，則控制裝置關閉第一閘閥及第三閘閥、開啟第二閘閥，將納水管道中的初期徑流排入第二蓄水池；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且第一蓄水池中水位已達到第一水位探測裝置上的第一感應器、稻田水位達到第二水位探測裝置上的第六感應器且第二蓄水池中水位達到第三水位探測裝置上的第八感應器時，則控制裝置關閉第一閘閥、開啟第二閘閥與第三閘閥，將納水管道中的初期徑流直接通過超越管道排出；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度小于第二蓄水池中水樣濃度時，則控制裝置關閉第一閘閥、開啟第二閘閥與第三閘閥，將納水管道中的初期徑流直接通過超越管道排出；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設關閉值時，控制裝置關閉第一閘閥并開啟第二閘閥與第三閘閥，將納水管道中的初期徑流直接通過超越管道排出；
[0015]當?shù)谝恍钏厮贿_到第一水位探測裝置上的第二感應器、稻田水位未達到第二水位探測裝置上的第六感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到第一蓄水池徑流濃度大于稻田田面水濃度時，控制裝置啟動進水栗將第一蓄水池中的徑流排入稻田中；當污染物濃度檢測裝置檢測到第一蓄水池徑流濃度小于稻田田面水濃度時，控制裝置關閉進水栗；當?shù)谝恍钏厮坏陀诘谝凰惶綔y裝置上的第三感應器時，控制裝置關閉進水栗；
[0016]所述的模式二為:當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值、第一蓄水池水位未達到第一水位探測裝置上的第二感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度大于第一蓄水池徑流濃度時，控制裝置開啟第一閘閥，將納水管道中的初期徑流排入第一蓄水池內(nèi)進行存儲；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且第一蓄水池中水位已達到第一水位探測裝置上的第一感應器、稻田水位未達到第二水位探測裝置上的第四感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度大于稻田田面水濃度時，則控制裝置關閉第一閘閥并關閉第二閘閥，將納水管道中的初期徑流排入稻田，當?shù)咎锼坏竭_第二水位探測裝置上的第四感應器時，控制裝置開啟第二閘閥，當?shù)咎锼唤抵恋诙惶綔y裝置上的第七感應器時，控制裝置關閉第二閘閥，如此反復；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且第一蓄水池中水位已達到第一水位探測裝置上的第一感應器、稻田水位達到第二水位探測裝置上的第四感應器、第二蓄水池中水位未達到第三水位探測裝置上的第八感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度大于第二蓄水池中水樣濃度時，則控制裝置關閉第一閘閥及第三閘閥、開啟第二閘閥，將納水管道中的初期徑流排入第二蓄水池；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且第一蓄水池中水位已達到第一水位探測裝置上的第一感應器、稻田水位達到第二水位探測裝置上的第四感應器且第二蓄水池中水位達到第三水位探測裝置上的第八感應器時，則控制裝置關閉第一閘閥、開啟第二閘閥與第三閘閥，將納水管道中的初期徑流直接通過超越管道排出；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設啟動值且污染物濃度檢測裝置檢測到納水管道的匯集處徑流濃度小于第二蓄水池中水樣濃度時，則控制裝置關閉第一閘閥、開啟第二閘閥與第三閘閥，將納水管道中的初期徑流直接通過超越管道排出；當雨量感應器感應到本場降雨量達到預設關閉值時，控制裝置關閉第一閘閥并開啟第二閘閥與第三閘閥，將納水管道中的初期徑流直接通過超越管道排出；
[0017]當?shù)谝恍钏厮贿_到第一水位探測裝置上的第二感應器、稻田水位未達到第二水位探測裝置上的第四感應器且污染物濃度檢測裝置檢測到第一蓄水池徑流濃度大于稻田田面水濃度時，則控制裝置關閉第一閘閥并關閉第二閘閥，將納水管道中的初期徑流排入稻田，當?shù)咎锼坏竭_第二水位探測裝置上的第四感應器時，控制裝置開啟第二閘閥，當?shù)咎锼唤抵恋诙惶綔y裝置上的第七感應器時，控制裝置關閉第二閘閥，如此反復；當污染物濃度檢測裝置檢測到第一蓄水池徑流濃度小于稻田田面水濃度時，控制裝置關閉進水栗;當?shù)谝恍?