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.     

低压条件下滴灌带的水力特性及温度影响效应试验

通过比较低压滴灌系统与常压滴灌系统,对滴灌带的水力特性及与温度的关系做了一些试验研究。结果表明:在同一条件下,小流量的滴灌带沿程的流量变化不大,滴头的流态指数与常压比较会有不同的变化。此外试验中发现:低压条件下滴灌带滴头流量受温度变化影响显著。     

线源滴灌土壤湿润均匀性的影响因素试验研究

线源滴灌设计中,滴灌管出流均匀性与土壤湿润均匀性有本质不同,前者仅仅是后者必要的基础,但是要保证线源滴灌土壤湿润均匀性,还需要考虑滴头间距、滴头流量、滴水量和土壤质地的差别。对影响线源滴灌土壤湿润均匀性的主要因素进行了试验研究。试验中所用土壤为沙土和沙壤土;滴头间距为30 cm和50 cm;滴头流量为0.3~4 L/h;滴水量为10~25 L不等。试验表明,沿滴灌管方向的土壤湿润均匀度取决于湿润区的交汇程度,而湿润区的交汇程度又取决于土壤湿润区水平运移宽度和滴头间距。沙土沿滴灌管方向的土壤湿润均匀度随滴水量的增大而显著增大,沙壤土的相应指标则随滴头流量的增大而增大。土壤湿润均匀度随滴头间距的增大而减小。线源滴灌设计时,粘粒含量较少的土壤应该有一定的设计湿润深度和较小的滴头间距才能保证其湿润均匀度满足设计要求。研究结论对完善滴灌技术设计理论有帮助。     

滴灌带布置及滴头流量对土壤水氮分布和春小麦产量的影响

为了探究西北旱区春小麦适宜的滴灌带布置和滴头流量的组合,2016年3—7月在甘肃民勤县进行了春小麦大田试验,研究3种滴灌带布置方式（1管4行、1管5行、1管6行）和2种滴头流量（2.2 L/h、3.1 L/h）对土壤水氮分布规律、春小麦干物质量及产量的影响。试验结果表明:灌水后,滴头流量为3.1 L/h的处理水分在水平方向运移比2.2 L/h更大,而垂向运移更小;滴头流量相同时,滴灌带间距越大,两根滴灌带中间土壤含水率越小;施肥后,0～40 cm土层内土壤硝态氮含量随滴头流量增大而增大,而40～60 cm土层随滴头流量增大而减小;滴灌带间距增大,硝态氮易向滴头正下方40～60 cm土层内累积;滴头流量相同时,配置方式为1管6行的处理在春小麦干物质量及产量上要显著低于1管4行和1管5行的处理,而1管4行及1管5行无明显差异;配置方式相同时,滴头流量为3.1 L/h处理的春小麦干物质量及产量均要高于2.2 L/h的处理。综合考虑成本、产量等因素,建议选择滴头流量为3.1 L/h、滴灌带布置方式为1管5行的组合。      

新疆地下滴灌棉田一次性滴灌带埋深数值模拟与分析

由于灌水频率高、定额小,在新疆地区大面积应用膜下滴灌进行棉花种植时,常出现根系分布浅、植株易早衰等影响产量的问题,灌水湿润区域相对较深的地下滴灌可能是解决上述问题的方法之一。但因顾及机械耕作和多次使用,传统地下滴灌带通常埋深较大,致使苗期灌水及管理维护极其不便。随着工艺水平提高和生产成本降低,地下滴灌生产实际中采用一次性滴灌带已成为可能,本研究通过数值模拟方法来探讨地下滴灌一次性滴灌带的合理埋深问题。为了验证所建立的数值模型和选用的土壤物理参数,首先在新疆玛纳斯地区开展了地下滴灌田间试验,继而采用HYDRUS-2D/3D软件对该试验条件下的土壤水盐动态进行了模拟。结果表明,模拟值与实测值之间整体吻合较好,其中土壤含水量分布的平均绝对误差Me和均方根差Rm分别不高于0.034、0.040 cm~3/cm~3,相关系数R最小值为0.8,Nash效率系数Ns在0.34~0.62之间;含盐量Me、Rm也分别不超过3.31、4.24 g/kg,R最小值为0.6,Ns在-0.06~0.38之间,相关模型和参数较为合理可靠。在此基础上,对该地区不同滴灌带埋深(分别设为5、15、30 cm)情景下灌水过程中的水盐运动规律进行了进一步模拟与分析,结果表明:不同埋深导致土壤淡化和积盐区域分布不同,淡化区域主要集中在滴灌带附近,在远离滴灌带的湿润锋边缘出现积盐;随着滴灌带埋深加大,土面蒸发损失逐渐降低,但对表层土壤供水能力也相应减弱;综合考虑回收利用、棉花苗期水分供应、根区淡化脱盐需求及单方水的淡化脱盐效率等因素,当地地下滴灌棉田一次性滴灌带不宜埋设过深,建议布置在15 cm左右。     

水肥一体化下不同滴灌带配置对玉米产量的影响

针对水肥一体化下不同滴灌带配置方式对作物产量的影响,结合实际探究了当铺设50 m长滴灌带、设置6种不同首部压力时,毛管首、中、尾部的土壤含水率、干物质质量积累量对作物产量的影响。结果表明:滴灌带类型差异使得土壤的平均含水率在生育期内变化规律有所差异,滴头采用内镶贴片式(N0. 30)时土壤含水率变化规律呈较明显的先下降后上升趋势,且随着滴头流量的增大,在全生育期土壤含水率变化越平缓;滴头采用侧翼迷宫式(L0. 15)时土壤含水率变化趋势平缓,且随着滴头流量的增大,在全生育期土壤含水率变化越显著。L0. 15下全生育期土壤含水率均满足作物生长的需求,可以为作物提供充足水分;流入滴灌带的肥液流速越低、长度越长,附着在管壁的肥料质量越多,尾部作物的肥料利用率越低,致使养分吸收少,作物产量降低。对不同处理下毛管的首、中、尾部产量均匀性进行分析表明,随着滴灌带长度的增加,N0. 30的作物产量均匀性逐渐降低,L0. 15的作物产量均匀性逐渐上升,故不同滴头流量对沿滴灌带长度方向的产量均匀性有一定影响。     

地埋滴灌对玉米耗水及水分生产率的影响

为合理制定玉米地埋滴灌灌溉制度,通过田间试验研究不同滴灌带埋深,不同滴头流量对玉米生长的影响,得出以下结论:在苗期-拔节D1(25 cm)埋深处理株高高于D2(35 cm)15%～30%,到了抽雄期以后D1略大于D2但各处理间无显著差异(p0.05);玉米株高Q2(1.38 L/h)Q1(1.05 L/h)Q3(1.90 L/h),Q2流量下的湿润体最适合玉米生长发育;D2(35 cm)埋深各处理叶面积指数低于D1(25 cm)埋深各处理4%～15%,滴灌带埋设较深时对叶片发育的影响作用大于滴头流量。D1处理生育期耗水量较D2处理高21.9 mm,Q2处理生育期耗水量最小为366.19 mm,滴头流量对玉米耗水影响较小。D1Q2处理产量最高,水分利用效率最大。通辽玉米地埋滴灌建议滴头流量1.38 L/h,埋设深度为25 cm,推荐灌溉制度为全生育期灌水7次,灌溉定额175 mm。     

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。     

地下滴灌对草坪土壤水分及根系分布的影响

以滴头、滴灌毛管二种地下滴灌灌水器为研究对象,通过田间对比试验,探讨了地下滴灌条件下的土壤含水率、草坪根系空间分布规律。结果表明,滴灌毛管在水平方向的土壤含水率差异显著,而滴头在垂直方向的土壤含水率差异显著。说明以滴头灌溉水平方向土壤含水率水平方向分布偏差小、灌溉均匀性高,而滴灌毛管则适合深层灌溉。在此基础上,结合草坪根系空间分布规律,初步确定了在滴头、滴灌毛管2种灌水器中,滴头灌溉更适合城市绿地草坪,也为草坪地下滴灌技术应用提供了参考依据。     

基于GMS的地下水流数值模拟及参数敏感性分析

为提高地下水流数值模拟的精度,减小因水文地质参数不确定性而产生的误差,需要对数值模拟模型的水文地质参数进行灵敏度分析.在对老莱河流域某灌区地下水流数值模型识别和验证的基础上,采用因子变换法对渗透系数、给水度、大气降水入渗补给系数值进行敏感性分析.结果表明,地下水位对含水层的渗透系数最敏感,其次是大气降水入渗补给系数,河谷地区因含水层岩性变异度较大导致地下水位对该区参数变化较敏感.通过参数敏感度分析能够筛选出数值模型中的不确定性因素,从而避免模型调参的盲目性,提高区域地下水资源评价的可靠性.     

滴灌灌水器三角形迷宫流道优化设计

为了研究三角形迷宫流道滴灌灌水器的水力特性,将其结构作为研究单元,以流道转角、流道宽度和齿高3个结构参数为因素,采用均匀设计方法设计出10个结构参数组合方案.对于每个参数方案,通过AutoCAD对灌水器流道进行三维造型设计,采用计算流体动力学软件Fluent 6.2对流道内部流体的流动状态进行数值模拟,并且模拟分析灌水器内部流道的水力性能和流场特性,得到流道内部流场可视化图像,同时计算不同压力对应的流量值,通过回归分析建立压力与流量之间的量化关系和回归曲线图,并获得其流态指数.在此基础上,根据10个组合方案数据,通过多元回归计算,建立流态指数与结构参数之间的数学关系.以流态指数最小为目标,采用遗传算法,获得结构参数优化设计方案,得到一种流道内速度均匀分布、压力变化均匀递减、流量大小控制在滴灌允许范围之内、水力性能优良的三角形迷宫流道灌水器,可为三角形迷宫流道灌水器的参数化结构设计、制造中的精度控制以及最终的研发提供理论依据.     

新型小管稳流器结构参数设计与试验研究

为了研究新型小管稳流器的水力性能及其结构参数对水力性能的影响,取稳流器流道的7个结构参数作为因素,采用正交试验设计方法,制定了16组方案,在50~250 kPa等6个不同工作压力下进行水力性能测试.结果表明16组试验方案下流道的流态指数为0.475~0.498,其水力性能良好.利用极差分析法,分析得知流道第2组分水板与过水板间距对流态指数的影响最大,第1组分水板与过水板间距对流态指数影响最小.应用多元线性回归分析,建立7个结构参数与流态指数之间的回归模型,方差分析表明其相关性良好;t检验显示,第1组分水板与边壁间距、第1组过水板中部过水孔径和第2组分水板与过水板间距对流态指数影响显著;同时验证试验表明,该回归模型计算值与试验值误差小于5%,能准确可靠地预测流态指数.     

单翼迷宫灌水器进口流场数值模拟与结构优化

针对单翼迷宫式滴灌灌水器工程应用中,大多数堵塞都发生在灌水器进口及其邻近区域的问题,对单翼迷宫式滴灌灌水器进口结构特性和水力性能进行分析,并对内部流场的计算流体进行动力学（CFD）数值模拟研究,发现目前广泛使用的单翼迷宫式滴灌灌水器的进口在实现灌水器多进口安全保障、过滤、抗堵塞等功能方面的设计存在不足之处.应用CAD-CFD技术改进单翼迷宫式滴灌灌水器进口的结构,优化其水力性能.改进后的灌水器5个进口流量基本相同,流速分布也较为均匀.不存在超低流速区,能有效减少灌水器进口的沉积和堵塞,提高灌水器的抗堵塞能力,实现了多进口的安全保障功能.     

滴灌均匀系数对土壤水分和氮素分布的影响

为了确定滴灌均匀系数的设计与评价标准,在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉均匀性和施氮量对土壤水氮分布特性的影响。试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.62、0.80和0.96 3个水平,施氮量设置150和300 kg/hm2 2个水平。土壤含水率和电导率采用沿毛管均匀布置的TDR探头（Hydra Probe）连续监测,并定期取土样测试土壤硝态氮和铵态氮含量。结果表明,在作物生育期内3种滴灌均匀系数处理的土壤含水率一直保持很高的均匀系数,滴灌均匀系数和施氮量对土壤含水率均值及其均匀系数的影响均不显著（α=0.05）。土壤电导率及硝态氮含量的均匀性在很大程度上取决于土壤初始氮素含量的均匀性,其均匀系数低于土壤含水率的均匀系数,滴灌均匀系数的影响也不显著。从获得均匀的土壤水氮分布的角度出发,现行滴灌均匀系数标准尚有降低的空间。     

极端干旱区滴灌葡萄水肥适宜用量主成分分析法

为了探明极端干旱区滴灌葡萄水肥适宜用量,利用主成分分析法,以试验区内成龄无核白葡萄为研究对象,综合评价得出高产高效的最优水肥处理.设置灌水、施肥2个因素,其中设灌水处理4个水平:6 000(W1),6 750(W2),7 500(W3),8 250 m³/hm²(W4);施肥处理3水平:450(F1),750(F2),1 050 kg/hm²(F3).结果表明:滴灌葡萄产量、水肥利用效率及品质受水肥交互作用影响均具有统计学意义(P<0.01);可滴定酸受灌水量与施肥量的影响均具有统计学意义(P<0.05);滴灌葡萄产量、灌溉水利用效率、肥料偏生产力、可溶性固形物及维生素C分别受灌水量和施肥量影响均具有统计学意义(P<0.01),产量最大处理W3F2相对于最小处理增产29.76%,可溶性固形物以处理W3F2的含量最大,可滴定酸在处理W4F2下取得最大值,且处理W3F2与最大处理间差异不具有统计学意义(P>0.05),不同水肥处理的维生素C每100 g溶液质量为7.37~8.52 mg,且处理W3F2与最大处理W4F3间差异不具有统计学意义(P>0.05),品质指标在处理W3F2下取得较优.主成分分析法结果表明,极端干旱区滴灌葡萄最佳水肥处理为W3F2,其中N,P₂O₅,K₂O分别为300,150和300 kg/hm².     

立式轴流泵装置模型水力性能数值分析及预测

依托南水北调东线一期工程某低扬程泵站的设计参数,基于三维湍流流动雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对由肘形进水流道、轴流泵和虹吸式出水流道组成的低扬程立式轴流泵装置模型内部流动进行数值模拟,分析了小流量工况(0.180 m³/s)、设计流量工况(0.299 m³/s)和大流量工况(0.360 m³/s)等3个典型工况时的泵装置流态和叶轮叶片表面的压力分布情况,对泵装置模型的能量性能进行预测,并与泵装置模型试验结果进行对比分析.结果表明:泵装置效率的数值计算结果与模型试验结果基本一致,最优工况点附近较为接近,在计算范围内最大差值不超过2%;设计流量工况时泵装置进、出水流道内的三维湍流流动状况,与进、出水流道分别进行数值计算时的状况基本一致;3种不同典型工况时泵装置进水流道内的流场分布状况相同,而出水流道内的流场差别很大.对不同工况时立式轴流泵装置模型内部三维湍流流动的研究结果,可为低扬程泵装置多工况水力设计优化研究提供一定的参考.