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灌区盐碱地灌排协同节水控盐系统

成果类型:: 发明专利,软件著作权

发布时间: 2025-02-20 10:58:46

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 赵爱琴 | 2025-02-20 10:58:47

宁夏大学研发了灌排协同节水控盐系统,解决干旱半干旱地域灌区长期以来地下水位高,灌排不协同,造成的农田次生盐渍化严重、产能不高等问题。该系统技术构成要素:(1)水联网灌排协同渠沟水闭环利用(2)水盐智能精准监测(3)灌排协同精准控盐智能自动控制(4)高盐尾水无害化处理(5)低碳动力单元(6)多水源灌排协同联合调用模型。各要素内涵与作用:(1)水联网灌排协同渠沟水闭环利用:基于“水联网”理念构建的渠道、沟道、输水管道、地下暗管互联通道,承担黄河水、沟水与净化水等多水源的输送和排放。(2)水盐智能精准监测:利用先进的传感技术搭载无线网络通信技术对土壤温、湿、盐,灌溉水量及水质,地下水埋深以及工况进行实时动态监测。(3)灌排协同精准控盐智能自动控制:采用自动化控制技术搭载无线网络通信功能,集成全系统Web与App双路控制,做到无人值守;实现了对灌溉和排水过程中阀门、水泵、低碳动力单元以及微咸水净化单元等设备的自动控制,确保精量灌排的准确性、及时性、高效性。(4)高盐尾水无害化处理:以反渗透技术为核心的水淡化处理,实现高盐尾水资源化利用,高效率农田洗盐。(5)低碳动力单元:以风、光、电、储组建供能微网,采用光储直交柔技术与风光储多组态运行,确保源网荷储柔性互动,多能耦合互补利用,为其他技术要素供给电能。(6)多水源灌排协同联合调用模型:综合考虑渠水、沟水、净化水等多水源供给条件,根据水盐智能精准监测体系反馈的基础上,进行灌排协同控盐决策,有效整合多水源,最大限度地提高水资源利用效率,调控土壤盐分。

 创新性灌排协同体系,破解盐渍化难题 智能精准监测,构建水盐动态感知网络 智能自动化控盐,保障高效灌排 高盐尾水资源化利用,破解农田盐害 低碳供能系统,推动绿色节能发展 多水源协同调度,优化水资源利用效率

本研究提出的灌排协同节水控盐系统,为干旱半干旱灌区水盐调控提供了一套智能化、精准化、低碳化的系统解决方案,具有广阔的应用前景。该系统能够有效应对灌区长期地下水位高、灌排失衡导致的土壤次生盐渍化问题,助力盐碱地治理与高标准农田建设,提升农业可持续生产能力。通过构建水联网闭环利用体系,实现黄河水、沟水、净化水等多水源的高效调度,优化水资源配置,推动节水农业发展。系统集成智能监测、自动化控制及Web+App远程管理,实现无人值守智能调控,为现代智慧灌区建设提供关键支撑。同时,依托风光储多能互补技术,建立绿色低碳供能系统,减少传统灌排对化石能源的依赖,助力国家“双碳”战略实施。此外,该系统可在干旱地区推广应用,为农业水资源管理提供高效解决方案。本系统的推广将有助于提升水资源利用效率,改善土壤环境,推动智慧水利与绿色农业发展,具有重要的科学价值和广泛的社会经济效益。

团队带头人冯克鹏,教授,博士,博士生导师,宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心主任,中国遥感应用协会黄土高原遥感分会副秘书长,中国遥感应用协会定标委员会委员,《灌溉排水学报》编委,《排灌机械工程学报》期刊优秀青年编委,宁夏水力发电工程学会执行秘书长,国家公派美国俄克拉荷马大学访问学者。主要从事智慧水利、数智农业等方面的科学研究工作。团队目前研发人员11人,其中博士研究生3名,硕士研究生8名。拥有GPU深度计算,农业表型等科研设备35台套。本成果的核心研发人员包括冯克鹏教授,马国荣、马永成、张传颂、冯雄、宋宇航等硕士研究生。

为了研发灌排协同节水控盐系统,团队在水盐监测、智能控制、模型优化及设备集成等方面投入了大量人力和物力。研发过程中,累计投入经费约270余万元,其中包括传感器与监测设备采购、自动控制系统开发、数据采集与分析、以及系统测试与优化等费用。此外,为了确保该系统能够在实际灌区环境中稳定运行,团队进行了多轮现场实验,优化水盐监测模型的精准度,提高自动控制系统的响应速度,并基于无线通信与智能算法提升系统的协同调控能力。目前,该系统已在宁夏月牙湖灌区开展试点应用,在宁夏惠农灌区开展中试应用,在内蒙古五原县灌区盐碱地开展熟化应用,显著提升了灌排管理的智能化水平,降低了人工运维成本,并有效改善了土壤盐分状况。根据当前应用情况,该系统可减少农田盐渍化程度20-50%,在现代智慧灌区建设及盐碱地治理领域形成了显著的经济和生态效益。

本成果面向盐碱地综合利用产业进行转化,转化方式为技术转让或技术许可,转让金额双方协商。