固定式喷灌系统支管的优化设计

本文通过几个例子的比较,说明采用改变支管的轮灌方式,变单管多喷头喷洒为多管单喷头喷洒;采用变径支管;采用可移动竖管等办法,是可以达到降低管网投资的目的。这种办法简单、合理、可行,适合我国农村当前的生产及经济水平。     

以灌水量均等为目标的喷灌支管设计方法

在传统的喷灌支管设计中,支管上各喷头等间距布置,但是沿支管灌水量不相等。为此提出一种实现沿支管灌水量相等,但允许喷头间距变化的支管设计方法。采用这种设计方法可以提高喷灌灌水均匀度,并且能在不增加用水量和不均加能耗的情况下,增加支管灌溉面积。最后给出一个算例,说明这种方法的计算过程及应用效果。     

园林喷灌系统支管管径优化研究

根据园林喷灌系统多采用多孔口出流变径支管的特点,以支管的分段管径和分段长度为决策变量,以支管投资最小为目标函数,以长度约束、压力约束和非负约束为约束条件,建立了园林喷灌系统支管管径优化的数学模型,阐述了采用遗传算法求解该优化模型的步骤.将优化模型和优化方法应用到工程实例中,达到了在满足灌溉均匀度要求的前提下节省工程投资的目的.     

喷灌支管的优化设计方法

多喷头支管设计的常规方法是采用克里斯琴(Christiensen)导出的等流量、等出流间距、等管径的多孔系数法,但实际喷灌工程中,各喷头流量并不相等,间距也可能不同。针对这个问题,本文通过建立支管模型,提出了支管内各管段通用的水力计算方程式,可求解出精确的支管流量和水头。本方法用于多种管径,出流间距可不相等的管段组成的喷灌支管设计。     

微灌支管系统水力设计方法的商榷与建议

本文针对目前微灌设计中存在的相对水头偏差没有真正介入支管；毛管设计参数与支管设计参数之间的关系不明确等两个问题，提出了用平均水头法设计支管的设想，并对支管系统的相对水头偏差的计算方法进行了论证。     

半固定管道式喷灌系统移管机的研究

针对半固定管道式喷灌系统在喷洒灌溉时移管难的问题，提出利用移管机替代人力折卸、搬运管道，并对移管机的组成、工作原理进行了阐述，并介绍了可行性分析与计算的方法，通过田间实验验证该技术方案是正确的、可行的。     

喷灌支管优化设计的图解法

本文提出的支管优化设计的图解法,可用于两种管径的管段组成的支管设计。这一方法也可用于滴灌或给水工程中的多孔出流管的优化设计。     

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。     

微灌田间管网布置优化及参数分析

微灌工程是推进农业节水灌溉的重要手段,合理的田间管网参数设计是水利计算中的重要环节.为此,探索了田间灌水单元小区内满足灌溉管道运行安全的田间管网优化布置方案,建立以单位面积管道投入最低为目标函数且满足管道安全运行要求的双向布置田间管网优化设计数学模型,并应用遗传算法对永舒榆灌区典型区域进行优化计算.与原设计相比,单位面...     

喷灌分布均匀系数研究

为突出局部灌溉不足或灌溉过量对均匀性的影响程度,提出了基于几何平均数分布均匀系数的概念,将其定义为部分测点水深几何平均值与所有测点算术平均值的比值。并根据部分测点水深数据的提取方法不同,分为1/4低值、1/4高值、1/2低值和1/2高值分布均匀系数。用MATLAB和VC~ 语言编制了可以实现上述分布均匀系数计算的软件"SIUEW1.0"。结果初步证明:基于几何平均数的乘法模型要比基于算术平均数的加法模型更加突出了部分低(或高)于平均值的测点水深数据对均匀系数的影响程度,因此更适用于时局部灌溉不足或过量灌溉有严格控制要求地块的灌溉均匀性评价;无论高值和低值,取点数越少,均匀性的评价结果越差。     

水力驱动带状喷灌机喷头的优化设计

为了使水力驱动带状喷灌机喷洒均匀度高、受风影响小,能够在作物行间进行喷洒作业,本研究选取不同参数的喷头对其喷头流量、射程、条带宽度及喷灌强度进行试验对比分析,试验结果表明,喷头的喷灌效果与工作压力、喷孔大小、喷射仰角及叶轮之间均存在紧密联系。该结果能够为水力驱动带状喷灌系统的喷头选型及参数设计提供参考。     

基于PWM技术的平移式变量喷灌机喷头流量分配方法

大型平移式喷灌机采用脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)技术实现变量灌溉作业,因喷头间喷洒区域相互重叠,由地块管理区的设计处方值求解单喷头流量较为困难。首先根据Nelson R3000型单喷头喷洒特性,得到平移式喷灌机沿桁架方向的一维叠加水量分布特性,以及平移运动后的二维叠加水量分布特性,分析确定了由4个喷头重叠喷洒控制一个管理区,并得到喷头区域喷洒分配率,在此基础上提出了按处方值进行喷头流量分配的加权均分法和基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)的分配法。通过管理区喷洒误差分析得出,当相邻处方值变化幅度不超过最大处方值的33%时,精度可以达到5%。为了弥补GA法导致喷洒均匀性下降的不足,将加权均分法和GA法组合应用,有效降低了处方值突变带来的喷洒误差,同时保证了处方值变化较小区域的喷洒均匀性。本文方法可以扩展到4个以上喷头重叠喷洒控制一个管理区的应用场合。     

大型平移式喷灌机分布式级联协同导航控制方法

针对大型平移式喷灌机协同导航控制系统中存在的易偏离导航路径、跨间行走协同性差、喷灌均匀性不高等问题,提出了一种分布式级联协同导航控制方法。该方法在建立大型喷灌机多塔车运动学模型的基础上,结合状态反馈和PID控制,设计了主塔车为主机的路径导航控制算法以及子塔车为从机的级联同步跟随控制算法。并设计了基于该方法的协同导航控制系统,通过双天线RTK定位模块获得各塔车的实时姿态,通过变频调速技术实现各塔车运动姿态的控制。完成了变频控制的大型喷灌机设计,在河南省许昌市试验基地进行了协同导航试验。试验结果表明,喷灌机以不同速度协同导航行走时,主塔车最大横向偏差不大于3.26cm,最大航向偏差不大于1.65°;子塔车最大同步偏差不大于13.07cm,满足田间自主作业要求。     

膜下滴灌毛管配置对水分运移及棉花增产效应的影响

研究了棉花膜下滴灌在不同毛管配置、不同滴头流量下在不同质地土壤中水分运移规律及对棉花生长发育、增产效应的关系。结果表明：砂性土壤适宜于以一管二行配置水产比高、增产效果好,从产量结构及产量看,以2．8L／h滴头流量产量最高;粘土以一管四行配置增产效果好、经济效益高,以2．1L／h滴头流量产量最高。     

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。