微灌田间管网支毛管优化设计探讨

本文以单位面积管网造价最小为目标，导出了平地田间管网优化设计模型及支毛管压力差分配比例，可供微灌管网设计及灌水单元划分和支毛管布置等参考。     

不规则微灌田间管网的优化

提出了不规则微灌田间管网的优化设计方法，采用０．６１８法确定田间管网允许水头差在支管与毛管间的最优分配，应用线性规划法确定支管与毛管最估规格，使田间管网投资最小。     

降低半固定式喷灌系统投资的设计方法再探

半固定式喷灌系统的管网造价由两部分组成:埋设于地下的干管部分(包括总干管、干管、分干管)及地面移动支管部分。干管部分造价占管网造价的45～70％,移动支管部分造价占管网价造的30～55％。要降低半固定式喷灌系统管网造价就要分别从干管部分及移动支管部分想办法。降低干管部分的     

基于混合蛙跳算法的自压微灌管网系统优化设计

[目的]解决自压微灌管网系统布置与管径优化设计的问题,节省工程投资造价.[方法]以新疆某灌区一微灌工程为研究对象,以微灌系统中各级管道的管段长度、管径为决策变量,支毛管允许水头差、工作压力、管径、流速等为约束条件,以管网总投资最小为目标,分别建立了双向毛管布置和单向毛管布置的自压微灌管网数学模型,并采用混合蛙跳算法进行...     

滴灌支管轮灌模式中管网布置形式的改进研究

为了提高现行规模化滴灌工程系统的经济性、操作性和机械化水平,本文以支管长短管布置形式代替等距布置对现有滴灌支管轮灌模式下管网的布置进行改进研究。结果表明:支管长短管布置形式减少了大口径管材管件用量和地埋管路的长度,平均每公顷可减少管网成本和土方工程费用分别为202.5元和37.5元;管网布置形式改进后,田间出水管相对集中,分布密度减少一半,同时可节地约0.3%。此外,改进管网布置形式有利于减少管网工程施工的工作量和管材的损耗量,且管网结构更便于施工。因此,长短管布置形式是更适合于滴灌支管轮灌模式的管网布置形式,可应用于规模化滴灌工程。     

机压微灌管网系统布置与管径同步优化设计

微灌管网系统由轮灌管网(支毛管)和续灌管网(干管)组成,以往的研究没有将其作为一个系统,且不能实现布置与管径组合的同步优化,研究成果对坡度均匀的大型灌区机压微灌独立管网系统的优化也不适用。因此,提出了机压微灌管网系统优化的方法,并建立了优化设计数学模型,采取整数及实数编码的混合编码方法,通过遗传算法求解,同时实现轮灌管网及续灌管网的布置优化及管径组合优化,得出的管径为标准商用管径,无需调整。实例计算结果表明,该模型与算法在求解机压微灌管网系统优化设计问题上具有良好的优化性能和求解精度。与传统设计方案相比较,轮灌管网和续灌管网的优化设计方案单位面积年费用分别降低了14. 85%～35. 59%和4. 12%～12. 99%,节省投资效果明显。     

微灌田间管网的混合整数规划模型

根据不设调压管的微灌田间管网的特点，引入０－１变量，建立了微灌田间管网优化设计的混合整数规划模型。采用这一模型，可在满足允许水头差要求条件下，合理地选择毛管和支管的规格，使其造价之和最低。这一方法便于计算机求解，适合解决各种地形条件下的微灌田间管网优化设计问题。     

微灌田间管网优化图解法

根据微灌田间管网的特点，提出了其优化设计的图解法，可在满足允许水头偏差率条件下，合理地选择毛管与支管，使其造价最低。该法适用于各种地形下田间管网的优化设计问题。     

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。     

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。     

微灌毛管水力解析及优化设计的遗传算法研究

根据微灌毛管水力学特性,应用遗传算法理论和方法,提出微灌毛管水力解析及设计的新方法,建立了两种典型毛管水力解析和设计的遗传算法模型及求解方法,该方法可适用于非均匀坡度、不等间距及不等流量灌水器的毛管解析和设计。模拟计算结果表明,该方法具有较高的求解效率和计算精度。     

基于遗传算法的微灌坡地双向毛管管径优化

微灌管网毛管的设计,直接影响到工程费用和灌水质量。提出了一种基于遗传算法的坡地双向毛管管径的优化方法,能获得毛管最优管径和灌水器平均流量、灌水均匀度等灌水质量控制指标,同时能确定毛管最佳分流点位置和毛管进口压力等运行控制参数。实例结果表明,模型与算法的求解时间为9s,计算精度达到0.001%,具有很好的通用性和实用性。     

坡地上灌水器流量均等微灌双向毛管设计方法

根据最佳支管位置位于左右两侧毛管最小压力水头相等处的定义,结合能量廓线法推导出确定最佳支管位置的简易计算方法,并提出一种满足允许的最大压力水头和最小压力水头的微灌系统双向毛管设计方法.通过对多种存在条件的模拟计算,确定了最佳支管位置计算公式的最终形式、适用条件及其优化试算方式.利用该方法,能简便快速地设计各种坡地条件下微灌系统(灌水器流量均等)双向毛管.     

基于二分法的微灌毛管水力设计

根据微灌毛管水力学特性,采用二分法搜索原理,并与逆递推法相结合,提出微灌毛管水力解析与设计方法。利用计算机编程从毛管末端向毛管进口逆序递推,可以快速、方便地求解出毛管各个孔口的压力和流量,设计毛管运行的水力参数,校核平均流量、流量偏差率等设计控制指标。实例验证结果表明,该设计方法具有直观、简便和快捷的特点,易为非专业人员理解与应用,具有较高的求解效率和计算精度。     

不同微灌灌水技术下成龄核桃耗水规律的研究

采用水量平衡原理,通过大田小区试验与理论分析,对10年生核桃耗水规律进行了研究。得出了不同生育期不同灌水技术下成龄核桃全生育期的耗水规律,从耗水角度研究发现,微灌条件下成龄核桃全生育期日均耗水量的变化与地面灌的单峰曲线不同,呈双峰曲线,峰值分别出现在6月10日及8月20日左右;微灌各处理的累积耗水量在585.6~840.3 mm间变化,较地面灌处理核桃的累积耗水量993.3 mm减少15.4%~41.0%;微灌各处理核桃产量在4 204.5~5 743.5 kg/hm2间变化,地面灌的产量为5 550 kg/hm2;水分生产效率微灌较地面灌高3.5%~28.6%,建议核桃微灌采用环灌和3管布置。     

基于变频恒压控制下的喷微灌单元设计法及应用

利用机电泵加压进行喷微灌过程中,机电泵通常是利用工频电源(50 H z)作恒速运行,无法调节泵的运行特性与管网实际变化的运行状况相适应。在分析变频恒压控制系统原理的基础上,针对喷微灌技术应用中存在的问题,提出了喷微灌系统的单元设计法,对喷微灌系统压力进行分单元、分级控制,极大的提高了灌水均匀度,能够实现适时适量的科学灌水要求,同时具有显著的节水节能效益。     

微灌系统均匀度的保证率分析

本文将可靠性理论引入微灌系统灌水质量的评价中。因为微灌灌水均匀度或出流均匀度作为评价灌水质量的指标,它受许多具有不确定性因素的影响,文中分析了这些不确定因素在一定的概率分布条件下微灌单元灌水均匀度的保证率或可靠度。在文献的基础上分析了在一定坡度下,微灌系统均匀度的保证率计算。     

基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动模拟

为研究负压微润灌不同技术参数组合下的土壤水分运动过程,以土箱试验实测含水率为依据,构建并验证了基于HYDRUS-2D的负压微润灌土壤水分运动反演模型,并结合反演模型对负压微润灌多种组合情景的土壤湿润体模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,探究适宜于不同设施作物的负压微润灌技术参数组合。结果表明：采用HYDRUS-2D反演模型能够较好地模拟负压微润灌不同供水水头条件下的土壤湿润体特征,土壤湿润距离（水平距离、垂直向上距离和垂直向下距离）、含水率及累积入渗量模拟值与实测结果之间的决定系数和NSE分别达到0.98和0.77以上。试验及模拟结果均表明,负压微润灌条件下供水水头与土壤含水率、累积入渗量及不同方向的湿润距离均呈负相关关系。此外,基于反演模型对负压微润灌不同湿润体的情景模拟结果和典型设施作物根系分布特征及需水规律,拟定了不同设施作物适宜的负压微润灌技术参数范围。本研究对农业生产中负压微润灌技术参数的选择及新型节水微润灌技术的推广具有指导意义。     

制定、修订微灌标准的建议及分析

微灌设备器材产业发展成为一个年产值几百亿元的产业链,是一个庞大的市场,需要制定完善的微灌产品标准系列,对企业加以指导,对市场进行规范,使微灌产业健康地发展。随着我国微灌事业的迅速发展,目前微灌标准已不能满足需要,应该根据最新的科技进展、新产品和新的工程技术进行制定、修订相关标准。具体的方法是:通过对国外微灌技术、微灌标准发展现状及发展趋势的调研、了解,建立微灌标准体系框架和标准名细表,这也是制修订标准的规划蓝图,据此,提出了制修定国家、行业微灌技术标准的理由及具体建议。