抗旱用轻型滴灌系统的投资与效益分析

【目的】解决常规固定式滴灌溉系统的单位投资成本相对较高、配套设备的重复利用率偏低、维护管理不便等实际问题。【方法】采用定型化设计、标准化配套和通用化操作的结构设计,研制了具有设备集成度高、成本投资少、功能实用、操作简单、易于推广应用等特点的抗旱用轻型滴灌系统。根据轻型滴灌系统的组成和应用特点,结合农业生产实际需求,研究和优化了系统的总体结构,并进行了成套系统的直接投资、间接投资和年运行费、折旧费等计算,比较分析系统应用后的节本、减灾、增收等效益,并运用投资静态评价指标的计算方法,分析了抗旱用轻型滴灌系统的投资回收年限和益本比。【结果】轻型滴灌系统的最大控制灌溉面积为0.67 hm~2,总投资1 730元/套,年均运行总费用537.50元/hm~2,比常规固定式滴灌系统节约成本45.3%,促进作物产量提高8%~13%,用户整体经济效益提高约25%~30%,投资回收年限为0.71 a,益本比高达1.40。【结论】从经济上充分说明轻型滴灌系统投资合理,能够满足普通农户的实际接受能力,并具有较好的经济效益。     

基于遗传算法的滴灌支管轮灌小区管网优化布置研究

田间灌水小区是滴灌系统的最小单元,该部分的设计是否合理,将直接影响到系统的工程投资、运行费和安全可靠性。【目的】优化滴灌支管轮灌小区管网布置。【方法】将田间支管轮灌小区作为一个整体,分别以单位面积投资最低和控制面积最大为目标建立数学模型,应用遗传算法对管网进行了优化计算。【结果】实例表明,双向毛管单位面积投资较单向毛管降低了4.31%,控制面积增加了28.41%;在水源供应允许的条件下,支管管径由32 mm增大到75 mm时,控制面积增加了393.78%,当支管管径由75 mm减小到32 mm时,最低投资降低了11.50%。【结论】在双向毛管布置方案控制面积和单位面积投资均优于单向毛管;增大支管管径有利于增加灌水小区控制面积,减小支管管径有利于降低单位面积投资。     

基于萤火虫算法的滴灌管网优化设计研究

传统滴灌工程设计过度依赖设计人员经验,同时管网系统投资较大。【目的】探索滴灌管网的优化设计方法,节约工程投资。【方法】以投资最小为目标函数、工作压力及管内流速为主要约束条件建立滴灌管网优化模型,并利用萤火虫算法进行求解,优化不同管网布置形式下的各级管道的管径及投资。选取约87 hm2旱田(玉米)滴灌工程为实例研究对象,针对骨干管道的3种布置方案(梳型、丰型、π型)优化研究,综合附属工程投资额得出最优方案。【结果】方案一"梳"型布置投资额为12 443.08元/hm2;方案二"丰"型布置投资额为12 263.17元/hm2;方案三"π"型布置投资额为13 698.20元/hm2;方案二投资最小,分别较方案一与方案三节约投资1.45%与10.48%。【结论】基于萤火虫算法求解的滴灌管网优化模型可以对管径及管网布置模式进行优化,能够应用到滴灌管网的优化设计当中,是一种可行方法。将附属工程投资独立考虑,并纳入滴灌系统总投资可简化问题。骨干管道"丰"型布置为最优方案。     

虚拟节点有限元法解析滴灌毛管水力特

滴灌毛管水力学计算是滴灌系统设计的重要组成部分。利用有限元法和虚拟节点有限元法对滴灌毛管进行了水力学解析。结果表明,与有限元法相比,随着虚拟节点数的减少,虚拟节点有限元法和虚拟节点平均水头损失有限元法计算结果误差增大,但通过合理选择虚拟单元个数,可达到与多口系数法相同的计算精度,在满足实际滴灌工程设计需要的同时可以显著减少单元数量,从而减少计算量,其中虚拟节点法减少95%,虚拟节点平均水头损失法减少     

滴灌条播作物毛管水力设计方法探讨

研究毛管水力设计历来为人们所重视,但从目前资料来看,正确运用水力学原理,探讨改进设计方法,对提高设计精度,充分发挥滴灌效益,仍有实际意义。毛管以下滴灌设备件小、用量大,其投资占全系统的40％～50％。尤其是滴灌条播作物(如葡萄,黄瓜等),因种植密度大,毛管设计优劣与系统运行,灌溉质量,费用高低等关系尤为密切。考虑到采用微管滴头,按等量出流设计的毛管计算比较繁锁,故本文将通过对实际计算方案讨论,阐明多孔出流条件下的一些设计参数取值、算法、给出简化水力计算公式及其设计应用方法,供设计者参考。     

虚拟节点有限元法解析滴灌毛管水力特性

滴灌毛管水力学计算是滴灌系统设计的重要组成部分.利用有限元法和虚拟节点有限元法对滴灌毛管进行了水力学解析.结果表明,与有限元法相比,随着虚拟节点数的减少,虚拟节点有限元法和虚拟节点平均水头损失有限元法计算结果误差增大,但通过合理选择虚拟单元个数,可达到与多口系数法相同的计算精度,在满足实际滴灌工程设计需要的同时可以显著减少单元数量,从而减少计算量,其中虚拟节点法减少95%,虚拟节点平均水头损失法减少98%.     

滴灌带间距和滴头间距对黄瓜产量的影响及经济效益分析

滴灌带的选择和布设方式是灌溉系统设计的重要参数,同时也决定了系统的投资效益.通过田间试验研究,分析了滴灌带间距和滴头间距对黄瓜产量和经济效益的影响.结果表明:在灌水条件相同的情况下,滴灌带间距和滴头间距耦合作用对黄瓜没有显著影响.但是从系统投资效益考虑,滴灌带间距为60 cm,滴头间距为50 cm时,系统投资效益最高.     

简化计算均匀坡毛管水头损失

节水灌溉工程设计是推广节水灌溉技术的关键环节,毛管的水头损失计算是滴灌工程设计与运行的重要技术参数之一。目前的设计手册无直接推求毛管水头损失的计算公式,传统方法需要计算多口系数、按经验给定局部损失扩大系数等,计算过程复杂,且对经验性要求较高。通过对毛管整个管段进行微分,并采用数学变换,逐步优化拟合原理,得到均匀坡毛管水头损失的直接计算公式,该式不需给定孔口扩大系数、推求多口系数,而且适用范围广泛,精度评价满足工程需求,且物理概念清晰明确。实例工程应用及误差分析表明:在实例工程中误差仅为0.57%,在工程应用范围内误差集中分布在1%内,为滴灌工程设计手册的编制和设计人员提供有益的参考。     

滴灌管道的规划设计分析

一、基本资料及小区设计原则一个好的滴灌设计必须是既能满足滴灌作物的高产用水要求,又能使滴灌系统投资和运行费用最少的设计。我们以新疆吐鲁番盆地葡萄滴灌为例,对滴灌管道的规划设计进行一些分析。吐鲁番盆地葡萄栽培一般为沟植沟灌,单面双柱小棚架半扇形整枝,株行距为1×6     

滴灌系统控制面积规模的探讨

滴灌控制面积对滴灌系统的投资成本和运行费用有明显的决定作用,是滴灌系统设计中必须考虑的问题。本文根据滴灌系统设计理论分析了滴灌控制面积对首部工作流量、工作压力、运行电费和对田间轮灌管理及农田灌溉安全的影响。结果表明,随着滴灌控制面积的扩大,首部工作流量和压力提高,导致运行电费增大;而且引起田间轮灌时间紧张,管理困难;同时还使灌溉安全性降低。     

微灌田间管网布置优化及参数分析

微灌工程是推进农业节水灌溉的重要手段,合理的田间管网参数设计是水利计算中的重要环节.为此,探索了田间灌水单元小区内满足灌溉管道运行安全的田间管网优化布置方案,建立以单位面积管道投入最低为目标函数且满足管道安全运行要求的双向布置田间管网优化设计数学模型,并应用遗传算法对永舒榆灌区典型区域进行优化计算.与原设计相比,单位面...     

Whitefringed weevils Naupactus leucoloma (Boheman), (Coleoptera: Curculionidae) damage sub-surface drip irrigation tape

Holes in sub-surface drip irrigation systems under lucerne are costly to the grower in terms of repairs and yield loss and are an impediment to future investment in this technology. The activity of whitefringed weevil Naupactus leucoloma larvae in relation to sub-soil drip irrigation tape (pipe) was monitored using glass plate observation chambers. Larvae were observed attacking the irrigation tape, and the resulting damage, in the form of grooves and holes, was comparable with the damage seen on tapes collected from the field. The grooves were measured and compared with the size and shape of the mouthparts of the larvae. This work positively identifies whitefringed weevil larvae as a cause of significant damage to 0.34-mm-walled sub-soil irrigation tape in Australian lucerne crops.     

3种滴灌带流道滴头抗堵塞性能对比试验

对3种不同灌水器流道抗堵塞性能进行了测试,试验结果表明,新流道结构内镶贴片式滴灌带的抗堵塞性能比边缝式滴灌带提高了30%以上,比常规内镶贴片式滴灌带提高1倍以上。新流道结构的贴片式滴灌带既解决了边缝式滴灌带灌水均匀性差,又弥补了常规内镶贴片式滴灌带容易堵塞的缺点,推广应用前景广阔。      

不同过滤方式下沉积在滴灌带中的颗粒粒度分布研究

水源中的固体颗粒在灌溉过程中随着水流沉积在滴灌管(带)中并引起滴灌系统的堵塞。利用田间灌溉用过的滴灌带作为研究对象.选用了堵塞明显的与堵塞不明显的两类滴灌带,每一种滴灌带从进口分为5段,取出每一段的泥沙颗粒利用激光粒度分布仪对沉积在滴灌带中的颗粒粒度进行分析。分析结果得出:不管滴灌带是否堵塞,较大颗粒都沉积在第2~4段,第1、5段的颗粒粒径相对较小。由于挟沙能力随水流流速迅速减小,在第2、3段的滴头被堵塞的可能性较大。从不同的过滤方式对比分析得出:单独的网式过滤器不能作为滴灌系统的过滤设备,两级网式过滤器可有效减小滤后水中颗粒的粒径。     

地下滴灌系统设计应用相关问题探讨

通过近年来国内外试验、示范、推广应用地下滴灌技术的实践经验,对地下滴灌系统规划设计、运行管理有关问题进行了总结和阐述,对滴灌管线的选取、适宜埋设深度的确定、灌水小区的冲洗、真空阀的设置、水质处理等地下滴灌系统设计应用常见问题逐一进行了说明,可为地下滴灌技术在我国的进一步推广应用提供参考。     

痕灌带地埋下水力特性

为了获得痕灌带在田间应用的设计参数及其水力性能,通过室内与室外试验相结合的方法,针对流量规格为900 mL/h的痕灌带在自由出流时的制造偏差系数、流量与压力关系及其地埋后的水力特性以及痕灌毛管的地埋极限铺设距离进行了计算与评估.试验结果表明,试验痕灌带制造偏差系数为0.04,制造精度较高,且痕量灌水器压力-流量关系符合微灌灌水器幂函数关系式;痕量灌水器在地埋条件下,流量对压力变化的敏感性要高于自由出流.痕灌带(900 mL/h)在地埋后其流量减小幅度不明显,与室内自由出流相比,在额定工作压力条件下(10 m),地埋后痕量灌水器平均流量减少3%~8%;此外,在满足系统流量偏差系数(q_v)不大于20%条件下,并结合田间土壤含水率空间变异性的研究验证,试验痕灌带(900 mL/h)在平坡铺设、砂壤土中的地埋铺设极限距离为150 m左右.     

单翼迷宫式滴灌带的关键参数与灌水均匀度的响应关系

为探究单翼迷宫式滴灌带坡度、进水压力和铺设长度对灌水均匀度的影响,以3种单翼迷宫式滴灌带为研究对象,以灌水均匀度作为评价指标,采用UL₉(3⁴)均匀正交设计试验,比较了3种不同流量的单翼迷宫滴灌带在进水压力、铺设长度和坡度作用下的灌水均匀度的变化规律。经直观分析、方差分析和多重比较进行综合评价,再由SPSS和PPR对试验数据进行数学建模。结果显示,3种单翼迷宫式滴灌带灌水均匀度的外界因素排序均为压力>坡度>长度,相比于SPSS、PPR所建立的模型具有更高的精度。研究成果不仅为灌水均匀度计算与预测提供了理论依据,还对各学科试验优化设计、高维数据建模分析提供了有效的解决方案。     

地下滴灌技术在紫花苜蓿种植上的应用研究

试验研究了不同滴灌带布设方式对紫花苜蓿的植株高度、茎粗、分枝数、根系生长、根系密度和产量等指标的影响,以期为滴灌在人工牧草种植中应用提供理论依据.结果表明:滴管带埋设深度和间距不同对苜蓿各个生育期生长特性指标影响不同.在苗期,埋设深度为10 cm间距为90 cm的处理,有利于苜蓿生长.从分枝期起,埋设深度为30 cm、间距为90 cm的处理优于其他处理.     

无机吸附剂处理黄河水滴灌抗堵塞试验研究

为了解决黄河水滴灌中泥沙处理的问题,利用黄河泥沙配置出高、中、低3种含沙量水质的试验组,采用“水梦”无机吸附剂泥沙分离装置过滤3种水质进行滴灌堵塞模拟试验,监测水质变化情况并进行滴灌的抗堵性试验;观测2种滴灌带沿程流量变化规律、滴灌系统均匀度以及系统相对平均流量变化规律.结果表明:经“水梦”无机吸附剂泥沙分离装置处理后,不同含沙量下水体中的浊度及各类污染物指标得到明显降低,其中总氮、总磷、COD,BOD、浊度平均降低了23.9%,40.3%,47.0%,38.3%,97.8%.模拟大田滴灌进行8次灌水试验,依据2种滴灌带试验过程中灌水均匀度及灌水相对平均流量的变化情况可知,在实际使用过程中应采用流量更大、滴头类型为内镶贴片式的滴灌带.     

基于CAD的滴灌系统水力自动计算模型

针对滴灌CAD系统中水力计算与管网布置的耦合问题,研究了管网图形识别及有效性判定,并基于AutoCAD二次开发思想,应用步进法水力学解析原理,建立了滴灌系统计算机辅助设计水力计算模型,有效地将管网图形与水力计算耦合,使水力计算结果及时反馈到管网图形中,为实际工程管网水力性能的优化提供了技术手段.通过算例对该模型进行了验证,结果表明,应用该模型计算出的流量和水头偏差率均在允许范围内,管网识别及水力计算过程可在10min内完成.