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。     

固定管道式喷灌系统支管的布设方法

传统固定管道式喷灌系统中的支管一般为最末一级管道,一般为单管顺长布置,支管上不再分支,喷头全部均匀分布在各条支管上,其缺陷是喷灌支管布设密度高,增加固定管道式喷灌系统的投资成本。为降低管道布设密度和投资成本,提出了一种新型支管布设方法,即在传统支管布设的基础上间隔去掉一半原有支管,保留原支管上的喷头位置不变,在保留支管上每间隔一个喷头增设一个垂直于支管的短管,向被去掉支管上的喷头供水。从支管布设密度和管材用量两个方面对新型和传统两种布设方法进行了对比分析。结果表明,新型布设方法降低了支管的布设密度,当喷头为正三角形布置时,支管布设密度降低率为7%。当喷头为等腰三角形布置,且喷头间距为支管间距的两倍时,支管布设密度降低率为25%。新型布设方法增加了支管管材用量,管材用量增加率始终大于141.4%,需要通过变管径的设计方法降低管材用量增加率。研究结果为固定管道式喷灌系统的支管布设提供了一种新的方法,为降低喷灌系统管道投资成本提供了一种新的思路。     

微喷灌工程中支管经济管径图解法计算及应用

现代农业节水工程的经济学问题非常重要,节水灌溉工程管道经济管径选择是一项重要的工程决策。在工程设计中,一般对干管的经济管径进行计算选择,而支管的经济管径选择常常没有得到足够的重视,其主要原因在于选择方法是太复杂,并且设计出的灌溉系统工程造价往往偏高。因此,借鉴《美国国家灌溉工程手册》,根据微喷灌系统支管特征值、流量、保持期望的压力水头差以及产生期望的灌水器平均流量所需的进水口压力等,通过图解方法,计算出支管的经济管径,确定变径支管各种不同管径的长度,能较简便地完成支管经济管径的选择工作。实践证明,应用图解法进行支管径济管径选择,计算结果较为精确,能满足设计要求,而且工程造价可以降低10％左右。     

多孔出流喷灌系统的变管径设计法

本文以节省管材为基本出发点,分析并比较了管径变化的两种规律,在保证喷洒质量的前提下,提出了喷灌管道的一种新的设计方法,并且从能节省能源,使用是否方便等方面分析了该方法的实用性。     

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。     

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。     

轻型镁合金喷灌移动管道的研制

通过对材料合金成分的对比与筛选,确定了喷灌用镁合金管道的成分配方.设计了用于镁合金管道挤压的专用模具,采用先进的镁合金管道表面防腐处理工艺,在国内首次研制出具有防腐功能的薄壁镁合金喷灌移动管道.经检测,镁合金管道与铝合金管道相比,具有良好的力学性能和机械性能,而且重量轻,便于移动,降低了劳动强度.     

半固定管道式喷灌系统移管机行走

为了寻求半固定管道式喷灌系统移管机行走轮最佳的稳定性，通过移管机行走轮设计参数（行走轮半径、轮距、宽度和竖管中心高度）对其稳定性的影响分析，构建了行走轮设计参数优化组合的数学模型，并采用了模拟生物界遗传和进化过程而建立的遗传算法求出最优解。     

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。     

喷灌用镁合金管道成形技术研究

对影响镁合金塑性变形理论进行了分析,影响镁合金动态再结晶的主要因素有变形温度、变形速度、变形程度等。对镁合金试样的强度、延伸率与应变,挤压比与力学性能等进行了研究。通过挤压试验,确定了挤压参数,并对镁合金管道进行了防腐处理。     

半固定管道式喷灌系统移管机可靠性研究

通过对半固定管道式喷灌系统移管机的可靠性分析,建立了其可靠度计算的数学模型;采取了技术措施,从而大大提高了其可靠度,并由实例验证了其正确性。     

基于PLC大型喷灌恒压控制系统的研究

通过C40可编程控制器来控制变频器,变频器控制水泵电机的供电频率,根据灌区需水量来调节水泵电机的转速,使灌溉管道的压力保持基本恒定,节约了大量的电能;同时,通过1台PC机和PLC通信来监控各参数,提高了灌溉系统的自动化程度,节省了大量的人力.     

轻小型喷灌机组的水力性能试验与喷灌均匀度的研究

为研究轻小型喷灌机组的水力性能及喷灌均匀度是否满足规范要求,以自行研制的轻小型喷灌机组为研究对象,通过室内试验,分析了轻小型喷灌机组的水量分布、喷灌均匀度和运行速度。结果表明,当进口压力为0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 MPa时,轻小型喷灌机组的最小运行速度为10.25m/h,最大运行速度为68.40m/h,压力越大,速度越低,机组的喷灌均匀度越高,喷灌均匀度的范围在87.60%~91.40%之间,满足规范要求。     

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。     

动态水压对坡地喷灌水滴直径分布的影响

【目的】探索坡地上采用动态水压喷灌时水滴直径分布规律。【方法】以雨鸟R5000型喷头为研究对象,应用视频雨滴谱仪对坡地喷灌水滴直径沿程分布进行了测量,分别分析了动态水压和恒压模式下水滴直径沿射程变化、水滴直径频率分布及落地水滴速度、水滴角度与水滴直径之间的关系,并比较2种压力模式下上述关系的异同。【结果】①动态水压和恒压喷灌下水滴直径存在差异,随距喷头的距离增加,二者差异逐渐增大;而随坡度增大,二者差异变小。②在喷头附近和射程末端处小水滴数量占绝大多数。③水滴平均速度与水滴直径呈对数增长,压力模式和坡度对速度与直径之间的关系不显著。④垂直落地的水滴频率大小与距喷头距离关系密切,且垂直落地水滴直径较小,压力模式对角度与直径关系的影响不明显。【结论】在坡地上,分别采用动态水压和恒压喷灌时,二者水滴直径分布规律相似,动态水压不会对坡地喷灌造成更不利影响,可应用于生产实践。