南达科塔州西部布莱克山以北的半干旱地区有大片具有农业潜力的高原。由于不同的需求,仔细监测灌溉是这个地区繁荣发展的必要条件。Belle Fourche河以北的土地主要由粘滞的秋葵土组成,可以保持水分。如果没有适当的排水,多余的水就会渗入底土,盐分就会上升到地表,这个地区就再也不能灌溉了。另一方面,Belle Fourche河以南的土地有口渴的沙壤土,需要经常浇水。

认识到该地区复杂的灌溉需求,复垦局建立了Belle Fourche灌溉区(BFID)。BFID负责照管、运行和维护一个灌溉系统,该系统向202公里以外的地区输送水2(5万英亩)农田,使用94英里的主运河,450英里的露天侧沟和几个水坝。

由于该地区面临反复发生的干旱,节水对于确保整个地区有足够的可用灌溉供应至关重要。BFID希望减少管道水位的波动,从而减少失水并提高输送效率。为了实现这一目标,BFID的管道检查结构必须实现自动化。

BFID与一家综合咨询和服务公司RESPEC签订了合同,以协助项目协调、安装、咨询、系统配置和故障排除。2006年,RESPEC开始自动化BFID管道检查结构。RESPEC与Campbell Scientific的数据记录器(CR1000、CR850和CR200X型号)结合安装了水位传感器、闸门高度传感器和闸门执行器。在过去10年里,RESPEC为BFID促进了几次自动化运动。RESPEC于2008年与Intermountain Environmental (IEI)合作,安装了目前约一半的自动化站点和中继站。RESPEC继续维护和更新自动化系统。

自动检查闸门在整个运河系统保持恒定的上游水位。所期望的水位由自动闸门随水位波动而上下移动来维持。由此产生的恒定水位促进更有效的水输送到农民的出入口和横向水头闸门。如果某一特定检查结构的水位超出闸门控制范围,坎贝尔科学公司的LoggerNet软件就会通过文本信息向灌溉人员的手机发送警报通知。

几个自动水头闸门结合一个流量测量结构工作。当使用LoggerNet将所需的横向流动写入数据记录器时,横向水头闸门会自动调整以输出该流量。流量测量或上游或下游的闸门,使用帕尔肖尔水槽,长喉水槽,或恒定水头孔结构。水槽上的水位传感器将信息反馈给坎贝尔科学公司的数据记录器。

RESPEC使用RF450扩频无线电建立并协调了一个横跨BFID的广泛无线电通信网络。通过该网络,可以从位于南达科他州纽维尔市的BFID总部,或在BFID的任何地方使用车载移动基站对选定的站点进行实时监控和控制。

为了评估和量化实施自动闸门的效益,RESPEC对淡水河谷侧井(Vale Lateral)进行了分析,这是南运河的一个主要侧井。2005年,检查闸门自动化实施之前,上游管水平显示波动大于1.0英尺。2006年淡水河谷门自动化后,运河水平显示波动在±0.05英尺。基于供水记录,检查闸门自动化导致了供水效率提高84%。2007年,在Vale Lateral水槽上安装了一个实时自动闸门和传感器。该装置提供了精确的、编程量的水,可以沿着侧井输送,没有任何浪费。估计每年减少损失为3460英亩英尺,为整个灌溉系统或水库的娱乐目的提供更多的水。

没有被输送到灌溉器的多余管道水通过该系统并通过排泄管道从管道末端流出。在这个过程中,水从运河中带走沉积物,然后从灌溉土地中回流。通过减少多余的水量,泥沙的数量也减少了。随着流入邻近的贝尔富什河的沉积物减少,水质和渔业得到改善。Belle Fourche水库(Belle Fourche National Wildlife Refuge和Rocky Point recreation Area的所在地)的娱乐潜力也在增加。

自2006年以来,RESPEC已经使用各种Campbell Scientific数据记录器和广泛的RF450无线电网络实现了50多个运河检查结构的自动化。对运河检查结构的升级帮助BFID提高了他们的供水效率,继续满足他们地区的灌溉需求,并为每年成千上万的游客保护了一个娱乐资源。

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案例研究总结

应用程序

自动灌溉检查结构

位置

纽维尔,南达科他,美国

产品使用

CR850 CR200X LOGGERNET RF450 CR1000

贡献者

Eric Krantz和Jared Oswald, RESPEC

参与组织

Belle Fourche灌溉区(BFID)

测量参数

水位和流量,闸门高度,空气温度,湿度,太阳辐射,风速和方向,气压,降水

控制设备

检查闸门,水头闸门,固定水头孔

参与顾问/集成商

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