压片式微喷带水力特性试验研究

水力特性是衡量灌溉设备灌溉质量的重要技术指标。在参照微喷带水力特性检测方法的基础上,从流量变异系数,流量压力关系,水量分布均匀系数等角度对新型压片式微喷带水力特性进行试验研究,从而为压片式微喷带的推广利用提供理论基础。试验结果表明:压边热合和打孔工艺可以保证压片式微喷带产品质量均一;压片式微喷带流量变异系数较小,低于5%,流量变异系数随着压力的增大先减小后增大;压力和流量之间具有良好的幂函数关系;水量分布均匀系数为50%～62%,与市场上普通微喷带相比,处于中等以上水平,工作压力的增加可以提高水量分布均匀度。     

新型插入式灌水器水力特性研究

为了探究插入式灌水器的水力特性,为其结构优化提供理论指导,通过室内出流试验,研究了灌水器间距S、供水压力H对插入式灌水器灌水均匀度和出流量的影响。结果表明,在间距20～60 cm、压力6～16 m条件下,插入式灌水器的灌水均匀度均大于80%,灌溉效果满足滴灌工程技术规范的要求;灌水均匀度随供水压力的增大略有提高,但提高幅度较小,因此通过增大供水压力来提高灌水均匀度的做法是不经济的;随着灌水器间距的增大,支管敷设长度增加,管路水流沿程水头损失增大,灌水均匀度逐渐下降;在供水压力6～16 m范围内,插入式灌水器的出流量和供水压力关系符合q=k H~x,当灌水器间隔S=20～60 cm时,流量系数k=0.394～0.429,流态指数x=0.671～0.711,流态指数均大于0.5,灌水器属非压力补偿器。     

土壤质地对地下滴灌灌水器水力要素的影

为研究不同质地土壤中灌水器水力要素的变化规律及其差异,选取灌水器工作压力、土壤容重和土壤初始含水率为因素,分别在粘土、壤土和砂土中采用混合水平均匀设计安排试验.试验结果表明,不同土壤中的灌水器出流规律一致:即当工作压力不变时,灌水器流量在灌水初期略大,而后减小并趋于恒定,这个变化过程仅1～2min;在相同压力下,地下滴灌灌水器流量比地表滴灌小5%～20%,压力越大,二者越接近;灌水器流量随工作压力的增加而增大;土壤因素对灌水器流量有微弱的制约作用,使流量减小.相同条件下,土壤质地越轻,灌水器流量越大;但随着土壤容重和土壤初始含水率的增加,土壤质地越轻,流量减小程度越大.     

再生水对园林升降式喷头水力性能的影响

选取园林喷灌中常用的3种升降式旋转喷头:DPX-HP型喷头、具有记忆功能的DPX-TS型喷头和托罗V-1550型喷头,分别在地下水和再生水条件下运行447 h,测定运行前、后的流量-压力关系、喷头水量分布和转动均匀性,并利用单喷头水量分布资料模拟计算组合喷灌均匀系数,以评价再生水对升降式喷头水力性能的影响.结果表明,再生水运行447 h后喷头流量降低3.4%～4.7%、射程降低2.7%～9.0%,而地下水分别降低了0.03%～0.09%和2.5%～3.9%,再生水降幅明显大于地下水.再生水运行使喷头各象限转动时间的最大偏差率增加4.2%～4.4%,水质变化对喷头转动均匀性影响不明显.再生水运行不会对喷头的均匀系数产生明显影响,能够满足高灌水均匀度的要求.     

基于灌水小区的射流三通灌水均匀度试验研究

为探究支、毛管射流三通组合的水力特性,用支管射流三通、普通支管三通与毛管射流三通、普通毛管三通组成了4组灌水小区,对不同总进口压力水头(9.5、12、14、15.5 m水头)和不同滴灌带长度(60、70、80 m)下的射流三通组合进行水力性能研究。试验结果表明:总进口压力相同时,连接射流三通的滴灌灌水器的平均流量要小于普通三通;进口压力和滴灌带长度相同时,Ⅰ号灌水小区灌水均匀度最高,Ⅳ号灌水小区灌水均匀度最低,且Ⅰ号灌水小区灌水均匀系数比Ⅳ号提高了2.56%～3.32%,流量偏差率降低了5.06%～8.20%;滴灌带长度相同时,4种灌水小区灌水均匀系数随进口压力的增大整体呈上升趋势;进口压力相同时,灌水均匀系数随滴灌带长度的增加而减小。该研究结果为新型灌水小区的开发与应用提供理论基础。     

迷宫型灌水器流道结构与水力性能的模拟研究

为研究迷宫流道结构对灌水器水力性能的影响,利用有限元分析软件Femlab建立了不同流道断面面积和流道单元数模型,通过模拟得出灌水器流量压力关系和灌水器流速分布.分析表明:应用数值模拟的方法可以直观地反映灌水器内部水流运动规律;采用统计回归分析,灌水器的流量系数与断面面积呈正相关关系,与流道长度呈负相关关系;灌水器的流态指数变化不大;当流道长度和压力相同时,流量与流道断面面积呈正相关关系;当流道断面面积和压力相同时,流量随单元数的增加而逐渐减小,呈负相关关系.结果表明,采用有限元方法可以揭示迷宫型灌水器流道结构与水力性能之间的关系,对灌水器流道的结构设计具有一定的指导意义.     

不同工况对喷灌水量分布的影响

为了探究不同工况对射流式喷头喷灌水量的影响,通过对射流式喷头在不同组合间距和工作压力下的水量分布数据进行分析,拟合出了喷头在不同工作压力及组合间距下的降水强度,采用克里斯琴森均匀系数和分布均匀性系数计算了相应的喷灌均匀度.结果发现喷头组合间距在1.0R~1.4R变化时正方形组合喷灌的CU值随喷头间距的增大呈下降趋势,CU值均大于70%;1.0R和1.2R组合间距下正方形组合喷灌低值区域的占比比三角形组合高,而1.4R的组合间距则与上述相反;当压力由0.1 MPa升至0.3 MPa时三角形组合喷灌区域的灌水峰值随着压力的增大呈先减小后增大的趋势;在正方形组合形式下增大工作压力有利于提高喷洒区域内的均匀性;压力损失并不总是降低喷灌的均匀性,0.2~0.3 MPa压力下,10%的压力损失对喷头喷灌均匀性几乎没影响;射流式喷头1.4 m安装高度、0.25 MPa压力下宜采用1.4R间距的三角形组合.     

变隙式压力补偿灌水器水力特性实验研究

对自行研制的变隙式压力补偿灌水器的水力性能进行了实验研究,旨在揭示其水力特性,为改进和应用提供依据。为便于性能比较,同时测试了3种市售灌水器,包括NETAFIM、奥特普和丰霸灌水器。结果表明,变隙式灌水器的压力补偿范围为0.006~0.500MPa,额定流量为3.989L/h,流态指数为-0.002 6;0.1MPa压力点变异系数为4.64%;压力补偿范围内各压力点25个灌水器的平均流量与额定流量的平均偏差为2.81%,可用于微压滴灌和高差较大的山地滴灌系统。然而,0.1 MPa压力点的流量偏差过大,为6.14%,有待改进。     

微喷头水力性能及喷灌组合均匀性试验研究

为了解不同因素对微喷头水力性能及喷灌组合均匀性的影响,分别研究了喷嘴直径1.2和1.4 mm的微喷头在工作压力为250,300和350 k Pa下流量、射程、水量分布和喷灌组合均匀性系数变化规律.结果表明:喷嘴直径为1.2 mm的喷头,流量系数为0.005 9;喷嘴直径为1.4mm的喷头,流量系数为0.005 2;工作压力分别为250,300和350 k Pa下,1.4 mm喷嘴直径相比1.2 mm喷嘴直径流量分别增加5.0%,2.4%和3.0%,射程分别增加11%,8%和14%.距喷头距离近处,喷灌强度随着工作压力增大而增大;分别得到喷嘴直径为1.2和1.4 mm的微喷头喷灌强度、距喷头距离和工作压力之间的关系多项式;对于工作范围较小的微喷头,喷嘴直径对于射程影响较大;在相同工作压力下,组合喷灌均匀系数随喷头间距增加而减小,通过计算组合均匀系数发现喷嘴直径1.4 mm的微喷头在300 k Pa下,组合间距为1.0R时,喷灌均匀度最高.     

Φ40压片式微喷带单孔水量分布特性试验研究

单孔水量分布特性是微喷带设计的基础,为了获得最优的微喷带水力性能,试验研究了不同工作压力(0.08、0.10和0.16MPa)、不同喷射角度(35°~85°)和不同喷孔直径(0.9、0.8、0.7、0.65mm)对Φ40压片式微喷带单孔水量分布的影响。试验结果表明:单孔流量和湿润区面积随着工作压力的增加而增大,同时湿润区到微喷带距离随着工作压力的增大而增大,工作压力0.16 MPa时,流量达到6.53L/h;孔径的减小,雾化效果越好,微喷带射程和干燥区宽度也就越小,即湿润区距离微喷带越近,当孔径为0.65mm时,相同条件下微喷带射程和湿润面积仅为0.9mm孔径下的55%和89%;射程和湿润区面积随单孔喷射角度增大先增大后减小,45°时射程和湿润区面积达到最大,射程4.8m,湿润区达到0.48m2。     

微润灌溉技术在大棚娃娃菜种植中的应用

微润灌水器是一种新型的微灌设备,为了更好的推广应用这一设备,本文将微润灌溉技术在大棚中进行应用。试验通过对比微润灌与滴灌两种灌水器、灌水器地表和地下两种应用形式对娃娃菜生长、耗水及产量等的影响,结果表明：在娃娃菜生长期内,各处理灌水量、株高和日耗水量均随着生育期的进行先增大后减小;不同处理之间,微润灌溉娃娃菜全生育期灌水量、株高、展开外叶片数、根面积、根长、日耗水量、全生育期总耗水量和产量高于滴灌灌溉,且同一种灌水器,除灌水量、日耗水量和全生育期总耗水量外,地下灌溉各指标均高于地表灌溉;水分利用效率从大到小依次为地下滴灌>地下微润灌>地表微润灌>地表滴灌。由此可见,微润灌溉尤其是地下微润灌溉适宜用于温室作物灌溉。     

过滤后黄河水对滴灌系统的影响

为探明黄河水经孔径为0.05 mm(300目)过滤器过滤后进行滴灌的可能性,模拟大田滴灌研究了黄河水滴灌条件下4种滴灌带(Nf0.72,Nf1.60,Nf2.20,Dy1.38)不同位置流量变化规律,滴灌系统平均相对流量Q_r与流量变异系数C_v、系统均匀度C_u变化规律及相关关系.结果表明:黄河水对滴头的堵塞早期呈快速发育状态,不同类型引黄滴灌系统平均相对流量随灌水次数的增加呈平缓下降—快速下降—平缓下降的规律,均在相对流量75%附近快速下降;滴头流量变异系数在系统运行初期线性增大,之后平缓变化,且与系统平均相对流量具有很好的线性关系(p<0.001);当系统平均相对流量Q_r大于75%时,滴灌系统克里斯琴森均匀度系数C_u与Ln Q_r呈线性关系(R²=0.790 9),因此,引黄滴灌系统可通过系统平均相对流量Q_r来判断系统均匀度C_u,以方便及时快速了解系统堵塞状况,以便对其运行管理进行决策.     

基于样本流量偏差率的微灌灌水均匀度评价方法

为了探索一种简便有效评价大田微灌系统灌水均匀度的新方法,定义了样本流量偏差率.基于灌水器流量服从正态分布的假设,建立了样本流量偏差率与现有灌水均匀度评价指标之间的关系,推导了抽样误差的计算公式,提出了合理的样本容量和样本分组数.建立了基于样本流量偏差率的灌水均匀度评价标准,最终提出了基于样本流量偏差率评价大田微灌灌水均匀度的新方法.案例应用表明:相比图解法,新方法根据数值计算结果评价灌水均匀度,可避免人为画线误差,提高评价结果的可靠度;相比传统数值法,新方法计算量少,可作为快速评价大田微灌系统灌水均匀度的有效方法.     

自压滴灌支管灌水单元设计方法

为了解决山地自压滴灌支管灌水单元水力设计问题,以滴头制造偏差、水力偏差和微地形偏差产生的综合流量偏差率作为灌水均匀度衡量标准,计算出支管灌水单元不同压力区允许水压力偏差和最大水压力,根据不同压力区支管水压力递推关系,确定出支管压力偏差分配系数,将支管单元设计转变为支管设计和毛管设计;支管设计采用两阶段设计法,计算出支管各节点水压力,根据该水压力和不同压力区允许最大水压力,对支管进行压力单元的划分,在不同压力区选择不同类型的滴头,使滴头额定工作压力与地形高差提供的工作压力相匹配．研究结果可直接用于山地支管灌水单元设计,计算可在Excel表格中完成,设计方法简单实用．     

An assessment of hydraulic design of micro-irrigation systems

The hydraulic design of micro-irrigation systems to achieve high system uniformity has led design engineers to over-design irrigation systems arbitrarily. Commonly used emitter flow variations of 10–20% are equivalent to a uniformity coefficient of about 98-95%, or a coefficient of variation of emitter flow of only 3–7%. The uniformity of a micro-irrigation system is affected by not only hydraulic design but also manufacturer's variation, grouping of emitters, plugging, soil hydraulic characteristics and emitter spacings. Among all the factors affecting the uniformity, the hydraulic design, with an emitter flow variation of 10–20%, produces only a few percent change in uniformity. The manufacturer's variation of micro-irrigation emitters ranges from 2% to 20%. The hydraulic variation will be less significant when an emitter with 10% or more manufacturer's variation is selected. The grouping effect will reduce the coefficient of variation to half or more if four or more emitters can be grouped together. The effect of hydraulic design is also less significant with plugging situations. When there is no plugging, the emitter flow variation from 10% to 20% in hydraulic design will reduce spatial uniformity only about 8% from 93% to 85% when the emitter spacing is designed as half of the wetting diameter in the field. The hydraulic design criterion can be relaxed to 30%v of emitter flow variation, q_var(H), which can still achieve less than 20%v in coefficient of variation, or over 80% of uniformity coefficient in spatial uniformity of a micro-irrigation system     

涌泉根灌灌水器抗堵性能试验研究

为了研究大流道涌泉根灌灌水器的水力性能及抗堵性能,在微灌产品测试平台上对其进行了水力性能和短周期抗堵测试,并与常规迷宫流道灌水器进行比较。结果表明,涌泉根灌灌水器流态指数为0.517,制造偏差为3.5%,属优等产品;在含沙水条件下,其出水均匀性高于95%;经强制加沙试验验证,涌泉根灌灌水器与常规迷宫流道灌水器相比,具有较强的抗堵塞能力,并且该灌水器流量大,适合旱地经济林灌溉。     

低压条件下滴灌带灌水均匀系数试验研究

对常压滴灌系统中使用较多的6种国产单翼迷宫和内镶片式滴灌带,在低压条件下进行了滴灌带铺设长度、压力水头、地形坡度3个因素对滴灌带灌水均匀系数影响规律的试验研究,试验结果表明,0坡低压条件下,在试验的滴灌带铺设长度范围内(60～120 m),滴灌带长度较短时,影响滴灌带均匀系数的主要因素为制造偏差,随着滴灌带长度的增加,滴灌带流量大小成为影响滴灌带灌水均匀系数的主要因素,而制造偏差变为次要因素;随着滴灌带进口压力的增大,各规格滴灌带均匀系数也有所增加,当滴灌带铺设长度较大时,滴灌带的规格类型对滴灌带的灌水均匀系数存在显著影响;试验结果还表明,当滴灌带铺设坡度从逆坡-1%到顺坡1%变化时,灌水均匀系数呈逐渐增加的趋势,低压条件下逆坡对滴灌带灌水均匀系数影响尤为显著。     

安装高度和工作压力对育苗喷头水力性能影响的试验研究

[目的]探究安装高度及工作压力对育苗喷头水力性能的影响,得到育苗喷头适宜工作条件,优化育苗喷头喷洒水力性能.[方法]选取育苗喷头的安装高度为0.5、0.6、0.7 m,分别测试其在200、250、300、350 kPa工作压力下单喷头的水量分布.基于水量平衡原理,建立移动喷洒水量分布计算模型,将单喷头定喷水量分布转换为...     

滚移式喷灌机压力对喷灌均匀性影响

为解决喷灌机械的喷灌均匀性差、移动不方便等问题,研制一种操控简单、适应性强的大型滚移式喷灌机,对其水量分布均匀系数和喷灌强度进行试验.试验采用单因素多重比较设计方法,选取距进水端距离分别为40,150,260 m处为测试处,喷灌压力分别为0.20,0.25,0.30,0.35,0.40 MPa,并运用Design-expert软件进行分析,研究各喷灌压力在各测试处对水量分布均匀系数和喷灌强度的影响.结果表明,各测试处的压力对水量分布均匀系数的影响均为显著性差异,且随喷灌压力上升,水量分布均匀系数升高.对喷灌强度的影响呈正相关性,但喷灌压力高于0.30 MPa时影响不显著.喷灌压力在0.40 MPa时,水量分布均匀系数平均可达88.75%,喷灌强度为12.3 mm/h,各处的水量分布均匀系数和喷灌强度能够保持均匀一致,并能够稳定作业,达到最优状态,完全满足大型滚移式喷灌机的性能要求.该项研究对于促进滚移式喷灌机推广和应用具有重要意义,为其深入研究提供了参考依据.