不同类型滴灌带灌水均匀度的田间测试分析

以4种不同类型滴灌带为材料,在田间测定不同压力条件下滴灌带管末压力损耗变化和单孔出水量变化,不同压力、滴孔间距和管壁厚度对滴灌带灌水均匀度的影响。结果表明:随管入口压力增强,滴灌带压力损耗均增大,以D型滴灌带损耗最大;单孔流量随压力增强也增大,在相同压力条件下D型滴灌带单孔流量明显高于其他3种滴灌带;灌水均匀度随入口压力增强而升高,随滴孔间距增大先升高后降低,随管壁厚度增加而升高。4种滴灌带灌水均匀度以C型最高(Eu98%),受入口压力变化影响小;B型居中,A型和D型较低;在生产实际中应根据田间实际情况,确定适宜的滴灌系统工作压力,选择适宜滴孔间距和管壁厚度的滴灌带,提高灌水均匀度,降低运行成本。     

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。     

薄壁内镶贴片式滴灌带有限元水力计算方法及设计

为了提高滴灌系统水力设计的准确性,基于有限元原理,提出一种计算薄壁内镶贴片式滴灌带能量损失和灌水均匀度的方法,局部水头损失根据贴片式滴头结构、管内压力和管道壁厚确定,沿程水头损失通过改进Darcy-Weisbach公式编写计算机程序,分析了不同滴灌带的水头损失及均匀度变化规律,并与《微灌工程技术规范》中推荐计算方法的结果进行对比.结果表明：管道总水头损失h_w随入口压力的增大而增大.随着滴头间距的增大,相同管长和压力下滴头个数减少,毛管总水头损失h_w减小;滴头间距较大时,水头损失的规范值远低于本模型计算值,滴头间距较小时,规范推荐的计算结果才较为合理;工作压力较低时,毛管壁厚对灌水均匀度影响较明显,且随着壁厚增大,过水断面减小,均匀度降低;当滴头额定流量较小时,相对于工作压力,壁厚对毛管的极限铺设长度影响较小.     

水动式比例施肥泵大田性能影响因素试验研究

水力驱动式比例施肥泵具有运行稳定、精准施肥的优点,在微灌系统中应用广泛。滴灌系统中为了达到设计要求的灌水均匀度,滴灌管入口压力应不低于设计压力,在维持滴灌管入口压力稳定的基础上,结合大田膜下滴灌系统进行了水力驱动式比例施肥泵的性能试验,分析了施肥泵入口流量、吸肥比例、滴灌管入口压力对吸肥量及管道内肥液浓度的影响。结果表明:施肥泵入口流量随着滴灌管入口压力的增大而变大,吸肥比例对入口流量基本没有影响;吸肥比例设定在2%～4%时,实际所需的施肥时间与设定时间相比增加了近1/4,吸肥比例和滴灌管入口压力都较大时易发生堵塞,侧翼迷宫式滴灌管整体稳定性不如内镶贴片式滴灌管;在大田滴灌运行时较大毛管入口压力与较大吸肥比例配合施肥精度较低,不宜采用。     

低压条件下滴灌灌水均匀度试验研究

低压滴灌毛管进口工作压力、铺设长度、地面坡度及毛管管径是影响滴灌灌水均匀度的重要参数。试验研究结果表明,低压条件下毛管进口压力的变化对灌水均匀度的影响并不明显;灌水均匀度随着毛管铺设长度的增大呈降低趋势,管径越小,降低越显著,但在一定管长范围内,毛管铺设长度对灌水均匀度的影响并不明显;逆坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大而减小,顺坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大呈先增大而后减小的趋势,在2‰的坡度时达到峰值;灌水均匀度随着管径的增大而增大,当管径增大到一定程度后,灌水均匀度随管径增大的幅度减缓。     

低压滴灌条件下提高系统灌水均匀度的途径探讨

低压滴灌是一种高效节能型灌水技术,采用低压滴灌不仅可以减少灌溉系统建设成本,而且可以降低系统运行成本,因此低压滴灌将是今后滴灌技术发展的一个重要方向。然而在灌水器工作压力小于5 m的低压条件下,采用现有的滴灌设备将会由于水力环境的变化引起毛管输水量和滴灌管(带)的有效铺设长度减小,降低滴灌系统的灌水均匀度和灌水质量等问题,为了不以牺牲灌水质量换取成本降低,通过分析低压滴灌的工作特点,提出了改进和提高低压滴灌灌水均匀度的方法和途径。     

含沙水滴灌条件下灌水器抗堵塞试验研究

对4种不同滴灌管(带)在含沙水滴灌条件下灌水器的出流量变化及淤积堵塞情况进行了田间试验研究。经过多次灌水试验,结果表明,4种滴灌管(带)灌水器出流量均随灌水次数的增加和距离毛管进水口长度的增加呈减小趋势,最后完全堵塞的灌水器均发生在毛管的末端;在相同水质和灌水压力下,大流量灌水器抗堵塞性能较好,即大流道灌水器的抗堵塞性能优于小流道灌水器;随着灌水次数的增加在滴灌管(带)的管腔内有细小泥沙淤积,小流量滴灌管(带)在70～80 m处泥沙淤积量骤然增加,大流量滴灌管(带)在80～90 m处骤然增加,管内泥沙的沉积大大增加了灌水器的堵塞几率,因此定期对滴灌带进行冲洗可以有效减小堵塞。     

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。     

2种滴灌带灌水均匀度对铺设长度和进水压力的响应

【目的】探究滴灌带进水压力和铺设长度对灌水均匀度的影响。【方法】以内嵌式滴灌带和薄壁式滴灌带为研究对象,比较了4种滴灌带铺设长度和4种进水压力交互作用下的灌水均匀度。【结果】内嵌式滴灌带的灌水均匀度较薄壁式滴灌带表现更好,且更适合于较长距离铺设使用。建立了2种滴灌带灌水均匀度与滴灌带铺设长度和进水压力的数学回归模型,并利用回归方程寻优发现内嵌式滴灌带滴灌均匀度达到0.95以上的优化铺设长度和进水压力的组合为:铺设长度60.02~109.94 m,进水压力0.09~0.2 MPa;薄壁式滴灌带的优化铺设长度和进水压力的组合为:铺设长度60.05~92.67 m,进水压力0.05~0.2 MPa。【结论】在设计田间滴灌系统时2种滴灌带的铺设长度和进水压力应在上述范围内选取,以保证灌水均匀度满足要求。     

射流脉冲三通毛管灌水均匀性试验研究

为了提高低压滴灌系统灌水均匀性,基于附壁与切换原理发明了射流脉冲三通发生器,试验研究了不同压力工况下脉冲频率、脉冲振幅2种因素对灌水均匀系数、流量偏差率的影响,并分析了脉冲条件下毛管铺设长度和进口压力对灌水均匀性的影响.结果表明:在毛管铺设长度相同时,不同低压下射流脉冲三通灌水均匀系数的平均值比普通三通提高了0.65%,流量偏差率明显低于普通三通,平均降幅为3.62%;低压条件下产生脉冲频率高于200次/min,脉冲振幅高于2.5 m;相同压力条件下,灌水均匀系数随毛管铺设长度的增大而降低,流量偏差率随毛管铺设长度的增大而显著增大;毛管铺设长度相同时,灌水器流量随进口压力增大而增大,进口流量也会随之增大.     

不同类型滴头抗盐堵对比试验研究

将含盐水作为灌溉水源,以3种滴头(内镶贴片式滴灌管、内镶圆柱式滴灌管、内镶贴条式滴灌管)作为试验对象,研究了滴头的流量、出流均匀度变化过程,分析了滴头堵塞的主要原因。研究结果显示:在常规物理过滤有效保障条件下,随着灌溉时间的增加,滴头流量出现下降并发生堵塞,按流量下降程度由大到小排序依次为内镶贴片式滴灌管、内镶贴条式滴灌管、内镶圆柱式滴灌管。同时,3种滴头出流均匀度变化整体呈降低趋势,其中内镶贴片式滴灌管变化明显,内镶圆柱式滴灌管和内镶贴条式滴灌管变化平缓。水质检测结果和滴头堵塞物质成分分析显示,滴头堵塞以化学堵塞为主,主要成分为CaCO3和MgCO3。可为类似水质的滴灌工程设计及运行管理提供一定参考。     

微灌毛管环状和树状布置对灌水均匀性的影响

为了提高微灌灌水质量,通过试验分别研究了毛管进口压力、长度、管径和滴头流量对毛管环状管网和树状管网灌水均匀度及其流量偏差率的影响。结果表明:两种管网结构下灌水均匀度均随毛管进口压力和毛管管径的增大而增大,随毛管长度和滴头流量的增大而减小,且相同条件下环状管网的灌水均匀度比树状管网高1%～2%;本试验条件下环状管网流量偏差率基本保持在20%以内,而树状管网流量偏差率则大于20%;环状管网灌水均匀度、流量偏差率随各因素变化的幅度小于树状管网。通过方差分析可得,毛管管径对两种管网灌水均匀度、流量偏差率影响均显著,滴头流量仅对树状管网灌水均匀度影响显著。所以,在微灌工程设计中可考虑采用毛管管网环状布置形式。     

滴灌管水头损失影响因素试验研究

滴灌管的水力性能直接影响到灌水均匀度,是滴灌系统设计和运行过程中的重要指标。通过室内测压试验,研究了滴灌管管长、滴头间距、首部压力以及滴头接入等因素对滴灌管局部水头损失系数和沿程压力分布的影响。结果表明,滴灌管总水头损失随管长的增大、滴头间距的减小而增大,首部压力增大在使得损失增大的同时也使得管路沿线压力分布更为均匀。通过分析每种工况下的水头损失构成,得出局部损失系数ζ在0.137~0.767之间变化,表明有些情况下局部损失在总损失中占有不可忽略的比重。局部损失系数随入口雷诺数的变化不明显,但与滴头间距s和滴头所在位置处过水断面的收缩比ε呈明显的负相关关系,通过回归得到了以ε和s表示的ζ的经验公式,决定系数R2为0.915,并结合经验能坡曲线给出了确定滴灌管沿程任意位置压力大小的方法,计算与试验实测结果拟合效果较好。     

温室滴灌系统支管水力性能影响因素试验研究

通过室内试验研究分析了入口压力、支管长度、毛管间距3个因素对滴灌系统中支管水头损失及沿程压力分布的影响。结果表明:支管上的水头损失随着支管长度和入口压力的增大而增大,随毛管间距的增大而减小,但入口压力增大也同时使得支管沿线压力分布更为均匀。毛管间距0.6、0.9和1.2m条件下,满足水力偏差要求的支管最大铺设长度分别为20、40和60m。支管沿程压力分布曲线服从三次多项式关系,R2均在0.99以上。对支管上水头损失的构成进行了分析,表明局部与沿程水头损失之比fc随支管长度的增加、毛管间距的减小而增加,部分工况下fc会超过1;fc随首部压力的变化较为复杂,与具体的管网铺设s条件相关。多孔系数与来流条件有关,利用克里斯钦森公式计算出的多孔系数比实际值略微偏大,入口雷诺数从22 707增加至50 846时,克里斯钦森公式计算值与实测值之比从1.107降至1.068,表明入口雷诺数越大,克里斯钦森公式的计算精度越高。     

滴头制造偏差对灌水均匀度及毛管造价的影响

为了阐明滴头制造偏差系数、灌水均匀度、毛管直径及毛管造价的内在联系,降低滴灌系统造价、提高灌水均匀度,通过理论推导结合实证计算的方法,系统分析了不同均匀度条件下滴头制造偏差系数极限值,以及滴头制造偏差系数、毛管直径、允许均匀度等三者的关系,并推导出毛管造价计算公式.结果表明：对于长度为100 m的毛管,当Keller均匀系数（EEU）为0.80时,制造偏差系数从0.05增大到0.07和0.11时,毛管造价分别增大8.7%和37.1%;当滴头制造偏差系数为0.03,EEU由0.80增大到0.85,0.90和0.95时,毛管直径分别增大20%,23.5%和56.5%,毛管造价也相应增大20%,53.8%和207.7%;当滴头制造偏差系数为0.05,EEU由0.80增大到0.85和0.90时,毛管直径则分别增大19.3%和32.8%,毛管造价也分别增大17.1%和71.4%;对于EEU为0.95时,毛管允许最小流量大于平均流量,管径计算无解.在限定值范围内,滴头制造偏差系数和Keller均匀系数的微小增大将直接导致毛管直径和造价急剧增大;滴灌系统设计应选择制造偏差系数小的滴头及合理的灌水均匀度,以达到降低工程造价的目的.     

蓄流灌水器灌水均匀度试验分析

蓄流灌水器水头压力、管径、灌水器长度、孔径、孔数是影响滴灌灌水均匀度的重要参数。室内试验研究结果表明,低压条件下压力水头的变化对灌水均匀度的影响并不明显,只要管径选择适宜,降低压力并不会对灌水均匀度产生很大影响;灌水器管径的变化对灌水均匀度的影响较为明显,灌水均匀度随着管径的增大而增大,但当管径增大到一定程度后,灌水均匀度随管径增大反而呈现减小趋势;灌水均匀度随着灌水器长度的增大呈降低趋势;灌水器孔径越大,灌水均匀度越好;灌水均匀度随着灌水器孔数的增加反而减小。     

坡地滴灌顺逆坡双向布置毛管出水规律研究

滴灌能够高效利用水资源,在国内得到广泛应用。在不同坡度地形条件下,沿坡布置的滴灌毛管滴孔受高程变化影响,出水规律与平地滴灌存在明显差异。选择地面坡度、顺坡管长和逆坡管长为试验因素,分别设定为3个水平、5个水平和5个水平进行全因素试验,测定毛管滴孔出水量并分析计算各组合的灌水均匀度。结果表明,上述因素均对毛管灌水均匀度有明显影响,其中顺坡管长影响最为显著。逆坡管较短的顺逆坡双向布置毛管更适应有坡地形,随坡度增加灌水均匀度逐渐提高;顺坡管越短,灌水均匀度越高,实践中应根据坡度选择适宜的顺坡管长;对于不同长度的顺坡管,逆坡管存在最佳长度,低于或高于该值均会降低灌水均匀度。从各组合滴孔出水量分布规律来看,毛管入水口处出水量最高,随顺坡管长减短毛管出水量峰值降低而低值提高,出水量趋于均匀;地形坡度会对顺坡管内水流产生压力补偿,坡度足够大时会使顺坡管出水量最低点向入水口处前移;逆坡管的设置会降低毛管各滴孔出水量,入水口近端滴孔下降较多,末端下降较少,在一定长度范围内,逆坡管越长该现象越明显,但超过一定长度后逆坡管末端会出现出水量陡降现象。     

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。     

滴灌双向有坡毛管出水规律试验研究

由于地面坡度影响,双向布置滴灌管道在坡地出水量差异较大,合理的灌水均匀度难以保证,限制了其在丘陵漫岗地带的应用。通过试验分析单根毛管在不同坡度情形下出水量及均匀度变化规律,结论表明:双向布置比全顺坡布置更有利于提高灌水均匀度;存在使得毛管出水均匀度最高的最优逆坡毛管长度,不同地形坡度下该最优长度随坡度增加而减少。试验结论对确定坡地滴灌管道布置最优方案提供了参考。     

滴灌带设计参数优化研究

为测定不同铺设长度、入口压力下的滴头沿滴灌带的流量分布,计算出不同情况下滴灌带的设计参数。通过室内实验的方式分析了在正常工作压力下要达到该滴灌带滴头设计流量的最佳铺设长度以及采取低压小流量设计时要达到毛管滴头设计流量的最佳铺设长度。结果表明：当滴灌带铺设长度100m时,滴头流量在8～10m水头的工作压力下为2,4L／h;铺设长度低于70m时,滴头流量为2．5L／h。