喷灌水量分布的遗传神经网络模拟与组合均匀度计算

喷头的水量分布与工作压力 H、风速 V等密切相关 ,但难以找出描述其间关系的显式方程。这使得喷灌系统的布置优化、模拟仿真乃至运行控制不太方便 ,不利于电算。采用遗传神经网络较好地模拟了喷头水量分布及其与 H、V的关系 ,给出了基于这种模拟的喷灌组合均匀度计算方法 ,并通过实例验证了该方法。     

旋转折射式喷头水量分布与喷灌均匀性试验

为了研究喷头工作压力、喷嘴直径和安装间距对喷灌喷洒水深和喷灌均匀度的影响规律,选用喷嘴直径为2.98、3.37、3.77 mm的R3000型旋转式喷盘的折射式喷头进行了研究。测量了3种喷头在0.1、0.2、0.3 MPa工作压力下的径向水量分布,喷灌强度随着喷头工作压力或喷嘴直径的增加而增大。叠加计算了安装间距为2、3、4、5、6 m几种情况下的组合均匀性系数,并通过组合试验与计算结果进行对比,得出组合均匀性系数试验值与模拟计算值的误差在0.5%~11.0%之间,影响因素的主次顺序为喷头安装间距、工作压力、喷嘴直径。结果表明:喷嘴流量系数平均值在0.9以上,说明喷头的性能良好。3种喷嘴的最佳喷灌均匀性系数分别为75.9%、78.2%和85.1%。提出了自制R3000型旋转折射式喷头最佳组合间距为4 m的计算均匀性系数经验公式,为其在工程中的应用提供了理论数据。     

动态水压坡地喷灌水量分布特性与均匀度研究

针对坡地喷灌水量分布不均匀、灌溉质量较低的问题,将动态水压供水技术引入坡地喷灌,以雨鸟LF1200型喷头为研究对象,分析了动态水压喷灌对喷头流量、射程、喷洒湿润面积、单喷头水量分布和组合喷头水量分布及均匀度的影响。结果表明:对于单喷头而言,采用动态水压喷灌的上下坡射程差在2.3 m左右,动压参数中动压振幅对射程影响较显著,动压喷灌时,振幅建议采用喷头正常工作压力范围内的较大值;单喷头水量分布均匀度在56%左右,动态水压参数对单喷头水量分布和喷灌均匀度影响不显著。在组合喷头的情况下,采用正三角形和矩形布置的均匀度高于正方形布置,其中采用矩形布置喷灌质量最佳。综合考虑工程投资、水量分布以及均匀度,动态水压喷灌时,当喷头采用三角形布置方式时,建议喷头间距为1.0～1.2R(R是喷头平地射程),当喷头采用矩形布置方式时,坡向间距宜采用0.6～0.8R,垂直坡向间距宜采用1.0～1.2R。     

平地向坡地转换喷灌水量分布计算模型研究

针对坡地喷灌水量分布实测困难问题,以坡地喷头射程计算公式为基础,依据喷头射流方向总水量守恒原理,构建了喷灌水量分布由平地转换到坡地的计算模型,并通过试验验证了模型的正确性。利用该模型,分析了喷头布置方式、喷头间距、工作压力和坡度等对坡面喷灌水量分布的影响,结果表明,三角形布置有利于坡地单喷头水量分布的叠加,且其组合喷灌均匀度略高于方形布置;随着喷头间距的增大,组合喷灌均匀度呈下降趋势;喷头低压运行时,组合喷灌均匀度相对较低,不能满足喷灌均匀性的要求,随着喷头工作压力的增大,组合喷灌均匀度逐渐增大;在一定坡度范围内,不同坡度对水量分布和组合喷灌均匀度的影响较小。因此,在坡地喷灌系统设计时,若选用雨鸟LF1200型喷头,建议采用三角形布置,喷头间距宜为1.0~1.2倍平地喷头射程,喷头工作压力宜选用300 k Pa。     

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。     

压力对低压喷头水量分布模型影响的试验研究

为研究喷头压力对水量分布模型的影响,以低压喷头为例,对其进行水力性能试验.通过计算矩形组合下不同压力的喷灌组合均匀系数C_u和组合分布均匀系数D_u,探索喷头压力对水量分布模型的影响.结果表明:对于低压喷头,喷灌强度随压力增大先逐渐增大,达到一定值后基本保持不变.在距喷头不同距离时,不同压力下的喷灌强度变化情况不同.在低压范围内,压力对喷灌组合均匀系数和组合分布均匀系数的影响较明显.在100~200 kPa范围下,C_u和D_u均随着压力的增大而增大.在200~300 kPa范围下,C_u与D_u均变化不大.最终提出二者的函数关系式,为多因素下水量分布模型的建立提供理论依据.     

喷灌喷头水量分布特性自动测试系统

通过分析水量信息传感器利用翻斗将水量转换成数字量的测试机理,建立了传感器的A/D转换模型。用可编程控制器(PLC)作下位机对分布在试验场地的各个传感器输出信号进行测试,将数据通过分布式总线传给上位计算机,由上位机进行各点水量的实时计算和显示,用ADO技术将所有数据与Excel数据库连接,在Excel电子表中通过预先编程自动生成喷头的水量分布特性曲线和数据表,实现了喷头水量分布特性的自动测试。     

滚移式喷灌机压力对喷灌均匀性影响

为解决喷灌机械的喷灌均匀性差、移动不方便等问题,研制一种操控简单、适应性强的大型滚移式喷灌机,对其水量分布均匀系数和喷灌强度进行试验.试验采用单因素多重比较设计方法,选取距进水端距离分别为40,150,260 m处为测试处,喷灌压力分别为0.20,0.25,0.30,0.35,0.40 MPa,并运用Design-expert软件进行分析,研究各喷灌压力在各测试处对水量分布均匀系数和喷灌强度的影响.结果表明,各测试处的压力对水量分布均匀系数的影响均为显著性差异,且随喷灌压力上升,水量分布均匀系数升高.对喷灌强度的影响呈正相关性,但喷灌压力高于0.30 MPa时影响不显著.喷灌压力在0.40 MPa时,水量分布均匀系数平均可达88.75%,喷灌强度为12.3 mm/h,各处的水量分布均匀系数和喷灌强度能够保持均匀一致,并能够稳定作业,达到最优状态,完全满足大型滚移式喷灌机的性能要求.该项研究对于促进滚移式喷灌机推广和应用具有重要意义,为其深入研究提供了参考依据.     

喷头水星分布仿真及组合优化软件系统研究

喷灌以其适应性广、易于机械化作业等优点成为目前世界上广泛采用的节水灌溉技术之一.喷灌均匀度是衡量灌溉质量和喷头水力性能的重要指标,是喷灌系统规划设计中的重要参数.通过接口软件MATCOME4.5,结合MATLAB与VisualC++工具混合开发出喷头水量分布仿真及组合优化软件系统.该系统操作简单,功能强大,能够脱离混合开发环境独立运行.用户只需输入雨量筒实测数据,选择喷头组合方式,插值方法及插值间距等指令,系统即可快速得出基于给定组合方式下的多种喷灌均匀度系数,喷洒水量分布图,或以某种均匀度系数为评价指标的喷头组合间距优化结果.系统给喷灌质量或喷头性能的评价分析工作以及喷灌系统的规划设计工作带来了极大便利.     

毛坪铅锌矿区农耕地土壤重金属空间分布、污染与生态评估

对铅锌矿周边农耕地土壤中的Cr,As,Ni,Pb,Zn,Cu和Co共7种重金属元素进行实地采样．经测定研究区内Zn,Co,As的均值分别是背景值的192,147,112倍,这3种元素在研究区内富集效果明显．各元素的基底效应按元素排序由小至大为Ni,Co,Cr,Cu(与As同),Zn,Pb,其中Co和Ni各自具有强烈的空间相关性．利用地统计方法获得研究区域内重金属元素空间分布图,显示中部为高值区,而东北部地区土壤重金属累积不明显．相关性分析得出研究区内Cr,Co,Ni和Cu之间具有较高的依存关系、相似的来源途径;Pb与Zn的相关系数为0650,两者在土壤中的积累均来自铅锌矿矿源．因子分析与聚类分析揭示了各元素间的远近程度,将研究区内7种元素分为3类:Cr-Ni-Co-Pb-Zn,Cu,As,可见矿区周边农业土壤重金属的复杂性．分别利用地累积指数与潜在生态危害系数法,对研究区进行污染评价与潜在生态风险评价,土壤重金属各采样点的地累积指数值均未达到中度污染,污染程度按元素排序由强至弱依次为Zn,Co,As,Ni,Cu,Cr,Pb,土壤环境整体处于轻度污染水平;7种元素的潜在生态危害系数按元素排序由大到小依次为Co,As,Ni,Cu,Pb,Cr,Zn,均处于轻度风险水平;综合生态风险指数RI的分布图表明,污染相对严重的地区位于研究区域的偏东南南部,呈圆状向四周辐射,研究区域内整体水平处于轻度生态风险状态．