长度和水压对微喷带沿程水肥均匀性的影响

针对水肥一体化实践中微喷带沿程喷水量和肥液浓度均匀性差的现状,研究了长度、水压对3孔和5孔微喷带沿程喷水量和肥液浓度均匀性的影响。结果表明,30m和60m长度3孔和5孔微喷带的沿程水出量均匀性较好,但在长度达90m时,不同水压下2种微喷带首端与末端喷水量差异均较大,均匀性差。施肥均匀性试验表明,无论是3孔还是5孔微喷带,30m长度的沿程肥液浓度均匀性最好,60m长度在合适的水压下沿程肥液浓度也有较好的均匀性,而90m长度的肥液浓度均匀性最差。因此,拟开展喷滴灌或水肥一体的微喷带长度一般不宜超过60m。在试验水压范围内,水压与水肥均匀性之间无显著关系。此外,为了给定量灌溉提供基础数据,试验还分析了微喷带类型、长度、水压与单位时间总流量之间的关系。当水压为0.04 MPa时,单位时间内灌溉至田间的总流量各处理间差异不显著,与微喷带长度和孔数之间无明显关系。     

压力对微喷带水量分布的影响研究

微喷带水量分布均匀性是影响微喷灌灌溉质量的重要因素,工作压力是控制微喷带喷洒均匀度的主要参数。以国内常见的一种机械打孔、内径为32 mm和28 mm的微喷带为研究对象,通过压力调节,分析压力对微喷带喷洒均匀度的影响,由垂直微喷带方向和沿微喷带方向上的水量分布情况得到喷洒均匀性最优时的压力值。结果表明,垂直微喷带方向上,Φ32微喷带Φ28微喷带都在压力23 k Pa处水量分布情况最好。沿微喷带方向,压力是逐渐减小的,水量分布情况决定于此处的压力值,使整条微喷带保持良好喷洒均匀度的条件就是让压力值保持在最优均匀度压力值附近。     

滴灌系统压差式施肥罐施肥性能研究

压差式施肥罐是使用最为广泛的一种施肥设备,由于其出口浓度随压力和施肥量等因素而变化,直接影响施肥质量和系统运行的稳定性。通过控制不同施肥量和压差条件,对施肥罐出肥口的肥料浓度随时间的变化过程进行了试验研究,施肥量采用1.0、1.5、2.0 kg三个水平,施肥罐作用压差采用0.03、0.06、0.09、0.12、0.15 MPa五个水平。结果表明:通过施肥罐出口的流量随施肥罐作用压差呈幂函数关系增大;施肥罐出口肥液浓度随时间减小,施肥过程的前10 min浓度降低最为明显,20 min后趋于稳定。每次装入的施肥量的适宜范围为1.0~2.0 kg,过量时会造成施肥总历时过长且部分肥料在施肥结束时仍不能溶解。施肥历时的主要影响因素包括施肥量和作用压差,施肥历时与施肥量、压差呈幂函数关系。     

注入式水肥一体化装置研究

【目的】为实现固体肥的水肥一体化,设计运行稳定、施肥均匀性高的水肥一体化装置并在设计的样机上进行试验,对注入式水肥一体化装置结构及加肥部分进行设计,分析装置运行过程参数。【方法】对装置的运行参数进行了试验测定,并采用控制变量法探究了装置的工作参数对肥液浓度均匀性的影响。通过试验探究了装置的施肥性能,并与压差施肥罐进行了对比。【结果】注入式水肥一体化装置能正常工作运行,样机的注肥流量为300L/h,加肥流量与步进电机转速成正比;本装置的搅拌速度越快、加肥流量越小、供水流量越大,肥液质量浓度均匀性就越高,且本装置施用5 kg复合肥时的最优搅拌速度为400 rpm;本装置在供水流量分别为1.5、1.0 m³/h和0.5 m³/h时,施完10 kg复合肥的施肥质量浓度偏差分别为51.67%、55.07%和52.75%,与压差施肥罐相比,本装置施完10 kg复合肥施肥质量浓度偏差总体小50%,出口肥液质量浓度的稳定性和均匀性远高于压差施肥罐。【结论】注入式水肥一体化装置能有效实现固体肥的水肥一体化,并将溶解的肥液持续注入到管道中;与同类型施肥设备相比本...     

基于AMESim的大田水肥一体化微喷灌系统建模与试验研究

研究大田水肥一体化微喷灌系统喷水性能,针对微喷带沿程喷水均匀性差异问题,采用工程系统仿真软件AMESim对单条微喷带及微喷灌整体系统进行建模仿真,分析典型型号微喷带的管径、孔径及布放坡度对喷水均匀性的影响,以及微喷带分组灌溉的效率问题,结果表明:N63型微喷带沿程压力损失小于N45和N50型微喷带;N45型0.5mm孔径微喷带沿程压力损失小于0.9mm和1.2mm的微喷带;坡度布放时应采取首端高于末端的铺设方式,且布放坡度为12°时沿程喷水均匀性最优;在不超过干管额定压力情况下,N45型微喷带采用7条一组的分组灌溉方式效率最优。此外,特别针对性价比较高的N45型0.5mm孔径微喷带开展了大田微喷灌试验,结果表明N45型0.5mm孔径的微喷带有较好的均匀性,从而验证了仿真实验结论的有效性。     

水力驱动式比例施肥器性能影响因素试验研究

水力驱动式比例施肥器具有施肥精度高,运行稳定的优点,在滴灌系统中使用越来越普遍。为了达到设计要求的灌溉均匀度,滴灌系统毛管首部压力应不低于设计压力,在保持滴灌带首部压力不变的前提下,进行了水力驱动式比例施肥器的性能试验,分析了吸肥泵作用压差、施肥比例、吸肥比例对吸肥量及管道内肥液浓度的影响。结果表明:在设计流量范围内,施肥泵入口流量随作用压差的增大呈现先增后减的趋势,施肥比例对入口流量基本没有影响,在压差0.02~0.035 MPa时运行性能较稳定;同一压差下,吸肥比例的实测值与设定值的偏差随着吸肥比例的增加而增大,同一吸肥比例的条件下,施肥泵出口和汇入干管后肥液的质量百分浓度基本不随时间变化,随着施肥桶中的肥液浓度的增加而增加,反映出比例施肥泵均匀性高的特点。为了提高施肥精度,在运行时不要使用较大压差与较小施肥比例配合以及较小压差与较大施肥比例配合。     

作物遮挡下不同微喷带灌溉关键参数研究

以国内外6种常见类型的微喷带(带宽35、45、60、80mm和带有侧翼带宽55mm和65mm)为研究对象,研究了冬小麦遮挡条件下各种类型微喷带压力流量关系、有效喷洒宽度、水量分布均匀系数Cu等的变化规律。结果表明,60mm和80mm带宽的微喷带流量对压力敏感程度大、流量变动大,且水力性能较差,而其他4种微喷带的水力性能优良;不同类型微喷带有效喷洒宽度和水量分布均匀系数都随叶面积增大明显降低,喷洒的水量大部分都被紧挨微喷带的作物遮挡。相对而言,微喷带双翼N65水量分布均匀性较高且有效喷洒宽度大。     

运用激光雨滴谱仪分析微喷带水量分布特性

微喷带水量分布均匀性直接影响微喷带灌溉质量,激光雨滴谱仪能够测量降雨强度、雨滴粒径大小和雨滴降落速度,以国内常见的机械打孔、内径为32 mm的微喷带为研究对象,通过调节工作压力和喷射角度,运用激光雨滴谱仪测取降雨强度,分析压力和喷射角度对微喷带单孔降雨强度的影响,并运用水量分布均匀系数通用公式计算Cu。结果表明,随着喷射角度的增大,灌水强度先减小后增大;压力越大,微喷带单孔喷洒降雨强度越小;垂直微喷带距离0.3、0.6、1.5、1.8、2.1 m处,压力越大,降雨强度越小,降雨强度峰值位置在1.2 m处的水量分布均匀系数Cu值较大。     

胶囊式施肥罐简介

胶囊式施肥罐是利用压差将肥料挤入滴灌系统的一种施肥设施。当施肥罐的进出口产生压差时(进口压力>出口压力),罐中胶囊②受到外侧水压力的挤压,迫使胶囊体积缩小。囊中溶液从出水口⑥挤出后汇入干管,起到了施肥的目的。罐中的胶囊一方面起到隔水作用,避免水肥混合而改变溶液浓度;另一方面,将肥液和金属壳体严格隔开,防止锈水进入滴灌系统。按图1所示将施肥罐并联在滴灌系统的干管上,即可获得施肥罐进出口所需的压差。     

压力对微喷带水量分布均匀性影响试验研究

试验探究不同压力下微喷带水量分布均匀系数的变化规律,通过公式计算了垂直于微喷带、沿微喷带方向和总面积的水量分布均匀系数,分析不同水头工作压力对不同类型微喷带在水量分布均匀性上的影响。试验对常见的机械打孔的Ф28,Ф32和Ф40微喷带,通过改变微喷带的工作压力值,设置6种不同的微喷带首部工作压力,探究不同结构类型的微喷带在不同的首部工作压力下的水量分布均匀系数。微喷带的水量分布均匀系数与首部工作水头及管径均匀性密切相关,在一定的工作压力范围内,微喷带的灌溉效果能达到最好;随着工作压力的变化,Ф28与Ф40微喷带的水量分布均匀系数变化较平缓,而Ф32微喷带的水量分布均匀系数变化波动大,3种结构类型微喷带的水量分布均匀系数均在工作压力值为32～36 kPa的范围内出现最大值。为保证较好的灌溉均匀度,一定作用压力条件下微喷带存在极限铺设长度;实际使用中,应根据微喷带的具体结构形式设定铺设长度与首部工作压力。     

施肥浓度对摇臂式喷头喷灌施肥均匀性的影响

为了研究施肥浓度对喷灌施肥均匀性的影响规律,选用摇臂式喷头10PY₂H,测量其喷灌施肥时肥液体积、施肥浓度、施肥量3种参数的径向分布.试验中,氯化钾溶液质量浓度(即母液浓度)分别为0,20,35,50,65,80 g/L.采用叠加法计算组合喷洒时3种施肥参数的均匀度CU、分布均匀度DU和统计均匀度U_s.分析表明施肥浓度对摇臂式喷头的灌水施肥影响呈现非线性特点.增加母液浓度对肥液体积分布和施肥浓度分布均匀性的影响相对较小,但对施肥量分布均匀性的影响十分显著.组合喷灌加剧了不同测点的数值差异.随着母液浓度增大,施肥量径向分布变化增大,当母液质量浓度增大到80 g/L时,施肥量主要集中在20%~60%射程处,导致施肥均匀性急剧下降;当母液质量浓度小于等于35 g/L时,远端90%~100%射程处的施肥浓度相对更高,与前人得出的滴灌施肥系统施肥浓度沿管道方向递减的规律相反.3个评价指标中,均匀度CU数值最高,分布均匀度DU总体数值最低、变化最大,且以DU变化最为明显,这说明了DU能反映低值区的施肥情况.喷灌施肥等值线图表明肥液与施肥量的分布规律相似,但施肥浓度的分布情况则相反,这可能与射程远端施肥浓度更大有关.     

小麦不同生育期微喷带水量分布均匀性

试验以常用的机械打孔的Ф32微喷带为研究对象,通过调节微喷带的工作压力,研究2种长度微喷带(20,40 m)下春小麦不同生育期水量分布均匀系数的变化规律,通过对不同高度春小麦遮挡下水量分布均匀系数的分析,探究大田试验中微喷带的水量分布均匀性.试验结果表明:作物遮挡会降低微喷带的水量分布均匀性,改变水量空间分布特征,不同作物高度截留的喷射水量不同,通过改变工作压力能改变喷射角度,进而减少作物遮挡对微喷带水量分布的影响,在文中的试验设置条件下,2种铺设长度下的最佳工作压力范围为40~45 kPa;为保证较好的灌溉均匀度,作用压力与微喷带极限铺设长度应合理设置.     

渐缩式比例施肥器的设计与试验

【目的】解决压差施肥罐施肥质量浓度随时间衰减的问题。【方法】采用在压力罐中设置可变形的肥袋,压力罐、肥袋与主管连接点中间设置减压阀的方法,研制了一种通过压力罐向管道注肥的渐缩式比例施肥器,实现了比例施肥。理论分析了其并联特性,在此基础上试制了样机,开展了性能试验,测试了4种管道工况下施肥质量浓度变化。【结果】可变形肥袋起到了水肥分隔、水肥等量置换作用,其水力系统为并联管道系统,当结构形式一定时,施肥比例是常数,其仅与2个支路管径以及局部损失系数有关,不受来水管道压力、流量变化影响,同一工况、不同时刻出水管道肥液质量浓度最大偏差为4.7%,来水管道工况变化时平均质量浓度最大偏差为3.5%,属于均匀施肥,施肥器的最大水头损失为0.47 m,施肥比例可在0～10%范围内调节。【结论】研制的渐缩式比例施肥具有施肥质量浓度稳定、水头损失小,适合各种管道压力的特点,可应用于设施农业喷灌、滴灌系统加药、施肥。     

肥液种类及浓度对滴灌施肥系统水力性能的影响

为探索肥料因素对滴灌施肥系统水力性能的影响,通过试验研究了肥液种类和浓度对滴灌带滴头流量和均匀度等水力特性的影响.结果表明:滴灌出流特性受肥料溶解性能影响,溶解性能越好,影响越小;水溶肥因其全溶于水的特性,对出流基本无影响,是滴灌施肥的首选肥料种类;复合肥随浓度增大,滴头平均相对流量Dra和灌水均匀度系数CU减小,且浓度越大,Dra、CU减小越大,堵塞率增大,滴灌带堵塞风险加大;不同温度复合肥加肥浓度阈值不同,10℃、20℃、30℃、40℃时其浓度阈值分别为4.0 g/L、5.0 g/L、7.0 g/L和8.0 g/L.实际应用中滴灌施肥系统根据温度等环境条件选取相应肥液浓度可控制系统堵塞风险.     

压差施肥罐施肥时间解析

压差施肥罐是灌溉施肥系统中最常用的施肥设备之一,因此,在生产实践中如何准确把握施肥时间无疑具有重要意义.试验研究了在采用压差施肥罐进行施肥条件下压差、流量以及肥料的品种、形态、用量等因素对施肥时间的影响.结果表明:对液体肥料而言,流量是施肥时间的直接影响因素;对于固体肥料而言,流量和肥料的溶解速度都是施肥时间的重要影响因素;压差则不是施肥时间的直接影响因素.     

圆形喷灌机施肥灌溉均匀性及蒸发漂移损失

为了评估圆形喷灌机施肥灌溉均匀性和蒸发漂移损失量,通过测试圆形喷灌机入机压力为0.15 MPa时,与喷灌机连接的计量隔膜泵吸肥流量与工作比例间的关系.分析了计量隔膜泵吸肥性能,并通过田间试验测试圆形喷灌机水力性能,评估了不同肥料类型和肥液浓度的施肥灌溉均匀系数及蒸发漂移损失量.结果表明:计量隔膜泵吸肥流量实测值和理论值的标准均方根误差为8.9%,且流量控制精度在工作比例为60%~100%时(相对误差|RE|≤5.6%)远高于工作比例为20%~40%时(|RE|≥13.3%).圆形喷灌机行走速度百分数为100%时,径向肥液水深与施肥量的修正赫尔曼-海因均匀系数基本相等,其变化分别为80%~85%和78%~86%,均小于径向肥液浓度的均匀系数96%~99%.不同肥料类型和肥液浓度处理间灌水、肥液浓度均匀系数差异不具有统计学意义.当风速小于2 m/s时,利用圆形喷灌机进行施肥灌溉产生的蒸发漂移损失量占灌水量的比例为1.5%~10.1%.     

薄壁微喷带沿程水头损失试验研究

【目的】研究薄壁型微喷带沿程水头损失的水力性能。【方法】采用控制变量法与L9(34)正交试验方案,对折径为N43、N45、N50、N64 mm的微喷带进行沿程水头损失水力性能试验,获取流量、长度、折径与水头损失等试验数据,分析流量、长度、折径三因素对沿程水头损失的影响程度以及水头损失相关水力性能参数,提出了沿程阻力系数,对沿程水头损失计算公式参数进行修改,得出了薄壁型微喷带水头损失计算参数。【结果】薄壁型微喷带沿程水头损失随着压力与铺设长度的增大而增大;折径、流量、长度的F值分别为90.314、26.056、19.041,表明对沿程水头损失影响依次减小。【结论】采用修改后的沿程水头损失计算参数计算薄壁型微喷带沿程水头损失值与试验值吻合较好。     

微喷带沿程水头损失的试验研究

研究了微喷带沿程水头损失的确定方法,研究中设计了一套测试微喷带流量与压力的试验装置,提出了相应的测试方法和适合评价微喷带沿程水头损失的指标,通过对试验数据的回归分析得出了更加科学的微喷带沿程水头损失的经验计算公式。     

薄壁微喷带组合均匀度及铺设间距试验研究

【目的】研究薄壁微喷带组合均匀度及最佳铺设间距。【方法】选取市场常用的N44 mm微喷带,开展不同压力下微喷带喷洒强度、均匀度和喷洒宽度试验,利用Surfer软件克里金插值法按照水量组合原理对数据进行网格化处理,在1.0~2.0 R(喷洒宽度)范围内,分析微喷带组合喷洒强度、组合均匀度,确定微喷带合理组合间距。【结果】发现单管微喷带喷洒强度随喷洒距离增大呈双峰或单峰分布,喷洒宽度也随压力的增大而增大。组合喷洒强度随铺设间距的增大而减小;组合均匀度随铺设间距增大呈"大-小-大-小"的趋势,当微喷带铺设间距为1.6 R时,组合均匀度达到峰值。【结论】针对市场上常用的折径44 mm微喷带,发现当铺设间距为1.8 R与1.9 R时,组合喷洒强度较小,组合均匀度较大,满足规范要求。     

工作压力及喷射角度对微喷带单孔喷水特性影响的试验研究

针对工作压力及喷射角度对微喷带单孔喷水特性的影响进行了试验,通过对微喷带单孔喷洒射程、湿润区宽度、干燥区宽度、水滴直径以及工作状态下微喷带直径的研究分析,发现:喷射角度为30°时,微喷带单孔喷洒射程达到最大值;湿润区宽度随着喷射角度和工作压力的增大而增大;工作压力为20 k Pa时,微喷带喷洒性能参数曲线波动明显,不宜在实际生产实践中应用;工作压力和喷射角度变化对水滴直径并没有明显影响;工作状态下微喷带直径的稳定程度反映了微喷带喷洒性能的稳定程度。