文丘里施肥器性能数值模拟研究

文丘里施肥器以其结构简单、操作方便、无需动力等优点而被广泛应用，现今国内产品大多仿照国外制造，由于方法、技术等原因，其性能不是很理想。该文采用计算流体动力学(CFD)的数值计算方法，通过各结构参数(喉管直径、收缩段长度、凹槽直径、凹槽位置)对性能影响的单因素、二因素和全因素的数值模拟研究，得到文丘里施肥器结构参数与性能之间的影响关系以及性能优化的结构参数。研究结果表明：在进口压力和凹槽位置一定的情况下，减小喉管直径和收缩段长度以及增加凹槽直径均能使文丘里施肥器的吸肥量增加；在其他结构参数不变的条件下，随着凹槽右移数值的增加，吸肥量减小；随着进口压力的增加，吸肥量增大。该研究结果可为国内文丘里施肥器的优化设计与研制提供一定的理论依据。     

温室分层土壤条件下滴头流量和间距对湿润体的影响

基于温室田间土壤大多容重分层和不均匀的特点,进行了原状分层、分层筛分均质和筛分均质3种土壤对湿润体影响的对比研究。试验地土壤为粉土(中国制分类),原状分层和分层筛分均质土壤0~20 cm容重为1.44 g/cm3,20~40 cm为1.63 g/cm3,40~60 cm为1.55 g/cm3,筛分均质土壤采用0~60 cm平均容重1.54 g/cm3。滴头流量设2.7 L/h和1.4 L/h二种,滴头间距有30,50,70,100 cm四种,采用剖面法观测土壤含水率和湿润体发展。试验结果表明:①湿润体在现场原状分层土壤、分层均质和均质土壤中有很大的区别,分层筛分均质和筛分均质土壤中均为碗状原状,而分层土壤的湿润体形状在灌水量较小时为碗状,随灌水时间的延长,其形状逐渐变为椭柱体;②土壤容重分层情况对湿润锋的运移影响很大,分层土壤由于20~40 cm容重较大纵向湿润锋发展缓慢,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋分别为27 cm和25 cm,且原状分层土壤灌水量较大时出现0 cm深度处横向湿润锋小于-7~-13 cm深度处湿润锋现象;而筛分均质土壤中纵向湿润锋明显大于分层土壤,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋为32 cm;③原状分层土壤湿润体内平均含水率高于分层筛分均质和筛分均质土壤,但各组均高于田持,土壤含水率均匀度均在82%以上。基于这种结果,建议设计湿润比应根据温室土壤特点和设计灌水量进行现场测试确定,这样更符合实际情况。     

地下滴灌抗负压堵塞的试验研究

通过室内试验,研究地下滴灌滴头负压堵塞与滴头出水口形式、滴头流量间的关系,发现滴头出水口形式对滴头抗堵塞性能影响显著。在窄缝、舌片、圆孔3种出水口形式中,窄缝式抗负压堵塞性能最好,但相同出水口形式时,小流量(小流道)滴头对抗负压堵塞有一定的优势。     

种植密度和滴头间距 对民勤春玉米产量及土壤水氮影响

探究种植密度和滴头间距对膜下滴灌春玉米生长的影响。以玉米"先玉335"在甘肃省民勤地区进行大田试验。玉米膜下滴灌设置3种种植密度(A1:97 500株/hm~2、A2:105 000株/hm~2、A3:112 500株/hm~2)和3种滴灌带滴头间距(B1:20 cm、B2:30 cm、B3:40 cm)9种组合试验处理,分析玉米不同处理的土壤水氮分布、产量及水分利用效率等,得到适宜的灌水技术参数。玉米种植密度对土壤水氮分布规律影响并不显著,但玉米产量随着密度增加呈先增大后减小的趋势,"先玉335"最佳种植密度在105 000株/hm~2左右,A2玉米产量最高,达到14 585.8 kg/hm~2,比A1、A3的产量分别大4.8%、3%。滴头间距对土壤水氮分布影响显著,不同滴头间距为玉米生长提供的土壤水氮环境有所差异,进而影响春玉米的耗水规律、产量。在本试验条件下,滴灌带滴头间距大,土壤水和硝态氮呈窄深型分布;滴头间距小,土壤水和硝态氮呈宽浅型分布。滴头间距B3的玉米产量最高为15 615.0 kg/hm~2,比B1、B2产量分别大17.8%、11.6%。A2B3在各处理中玉米产量和水分利用效率最大。玉米"先玉335"种植密度105 000株/hm~2和滴头间距40 cm组合效果最佳,更适宜在甘肃民勤地区推广应用。     

澳大利亚棉花地下滴灌技术

随着水资源的短缺以及人们对农业可持续发展的认识，地下滴灌(SDI)已经成为世界各国研究和应用的热点。目前，SDI在美国、法国、日本、澳大利亚等已有较大面积应用，在一些严重缺水的国家和地区，如中东地区的部分国家也得到应用，我国地下滴灌的研究刚刚起步。分别从地下滴灌的设计、安装、管理和经济效益角度，介绍了地下滴灌在澳大利亚棉花上应用情况。重点分析了滴灌带的布置方式、设计耗水强度、过滤器选择和出苗问题以及地下滴灌对棉花产量的影响。     

滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量的影响

以膜下滴灌(MDI)、地表滴灌(DI)和地下滴灌(SDI)3种滴灌模式与4种不同灌水下限组合,在我国西北地区进行了滴灌模式和灌水下限对甜瓜耗水量和产量影响的试验研究.结果表明:同一灌水下限下,MDI较DI平均增产16.0%,较SDI平均增产7.5%,SDI较DI平均增产7.9%,3种滴灌模式的单产均高于当地地面灌溉的单产(40.97 t/hm2);DI耗水量最大(平均239.3 mm),SDI次之(平均217.3 mm),MDI最小(平均193.0 mm).同一滴灌模式下:伸蔓期灌水下限为60%田间持水量的处理较灌水下限为40%田间持水量的处理平均增产21.0%,耗水量平均增加9.2%;果实膨大期灌水下限为80%田间持水量的处理较灌水下限为70%田间持水量的处理平均增产9.3%,耗水量平均增加6.7%.甜瓜各生育阶段适宜土壤含水率下限(占田间持水量的百分比)分别为:苗期65%,伸蔓和开花坐果期60%,果实膨大期80%,成熟期55%.     

世界微灌发展态势

2000年10月22日～27日在南非开普敦召开了第六次国际微灌大会，来自世界56个国家(地区或组织)的400余名代表参加了大会。     

中心支轴式喷灌机非设计工况对均匀性的影响评估

通过田间试验,评估了中心支轴式喷灌机非设计工况运行(行进速度和首部压力等)和配置(低压喷头、压力调节器和末端喷枪等)对喷灌机田间喷灌均匀性的影响。结果表明:设计工况下,赫尔曼-海恩均匀系数CUH和均匀分布系数DU均随行进速度提高而减小,当百分率计数器由30%提高到100%,采用低压喷头D3000时的CUH减小12.91%,DU减小6.35%;采用低压喷头R3000时的CUH减小10.50%,DU减小2.39%;首部压力大于设计入机压力0.16 MPa时,入口压力递增,CUH和DU基本保持不变;首部压力为0.08 MPa,采用D3000时,CUH减小14.04%,DU减小15.09%;采用R3000时,CUH减小13.37%,DU减小15.61%;末端喷枪全程开启,采用D3000时的CUH降低10.27%,DU减小14.13%;采用R3000时的CUH降低20.78%,DU降低23.15%;不配置压力调节器且平地条件下,在首部入机压力为0.12、0.16、0.20 MPa时,采用低压喷头D3000时的CUH分别减小1.23%、1.82%和6.51%,DU减小29.61%、14.87%和12.52%;采用R3000时的CUH分别减小9.26%、15.00%、17.19%,DU减小40.05%、32.45%和29.76%;这是由中心支轴喷灌机作业实际工况与设计工况不符引起的。     

迷宫滴头水力特性的计算流体动力学模拟

建立了迷宫滴头的CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模型，并对滴头的压力流量关系、流道内部的压力和流速分布进行了数值模拟计算。利用原型滴头和滴头放大模型实测值对模型和模拟计算结果进行了实验验证。结果表明，滴头流量压力关系模拟计算值与实测值之间的平均偏差小于5%；滴头放大模型内部压力分布的模拟值与实验值间的平均偏差小于3%。结果还表明，迷宫式滴头流道内压力沿流道长度呈线性变化，在滴头齿尖附近的主流区流速达1.6～2.8 m/s，而滴头齿根附近的旋流区的流速为0.1～0.4 m/s，在其它尺寸保持不变时，滴头齿距对滴头流态指数的影响不大。CFD数值模拟可以为滴头水力性能的进一步研究提供有效的研究手段。     

汾河灌区农业面源污染经验统计模型的构建与验证

以山西省汾河平原灌区为研究区,根据2004—2008年灌区小店桥和义棠2个水文控制站有限的、离散的径流量和污染物浓度月监测值,采用河流污染物时段通量法分别计算2站点河道断面的总氮(TN)和总磷(TP)年通量,得到灌区TN和TP年负荷量;采用传统输出系数法确定了同期灌区农业种植、农村人口和畜禽养殖等污染源的TN和TP输出量。由此确定了灌区TN和TP迁移过程中的流域损失系数,建立了流域损失系数和年径流模数的非线性关系;构建了包含各类污染源数量、输出系数和年径流模数的灌区农业面源污染经验统计模型;用该模型模拟了2009—2010年灌区的TN和TP负荷量,与实测值相比误差均小于40%,满足精度要求。所建模型适合用于我国平原灌区面源污染负荷的估算和预测。