几种微灌灌水器均匀度试验研究

对国产的2种压力补偿式滴头、3种稳流器、1种内镶式滴灌管和1种发丝滴头进行了水力性能测试,分析灌水器不同工作压力区间内的流态指数,并以制造偏差和流态指数为主要影响因素,对灌水器进行了水力性能评价。结果表明:压力补偿式灌水器存在最优压力区间,在此区间内灌水器流态指数较小、水力特征曲线平滑;非压力补偿式灌水器在整个压力区间内流态指数稳定、水力特征曲线稳定连续;供试的5种压力补偿式灌水器制造偏差系数较大,为0.14~0.30,而2种非补偿式灌水器制造偏差系数较小(0.02左右)。通过灌水器流态指数、制造偏差系数对综合流量偏差系数的影响的分析表明:灌水器制造偏差对系统灌水均匀度的影响很大,在进行微灌工程水力设计时,应给予高度重视。     

多孔变径出流管标准化管径设计方法

针对多孔出流同径管存在压强水头偏差大、造价高、流速分布不均匀的问题,通过对多孔出流管进行变径设计,可使每个孔口实际压强水头等于要求的压强水头,从而提高灌水均匀度.以管道成本最小为目标,以管道允许压强水头差为约束条件,利用微分法得到多孔出流管最优管径组合,初步确定管径范围;在此基础上,结合市场上可购买的商用管道,选择几种靠近初选管径的商用管道,进行管道标准化设计,不同管径的多口出流管压强水头坡度线切点处的斜率等于允许水力坡度,允许水力坡度由允许最大压强水头差和地面高差决定,从而确定出不同管径对应的水力坡度线的交点,进而分析出不同管径对应的管长.实例应用表明,利用该设计方法,每个孔口要求的压强水头与实际压强水头接近,由于管径随管道流量的减小而减小,不仅可以使管道内流速分布均匀而且可以降低造价,该方法计算简单方便,可以在Excel表格上完成,计算结果可直接用于多孔出流管的设计中.     

滴头制造偏差对灌水均匀度及毛管造价的影响

为了阐明滴头制造偏差系数、灌水均匀度、毛管直径及毛管造价的内在联系,降低滴灌系统造价、提高灌水均匀度,通过理论推导结合实证计算的方法,系统分析了不同均匀度条件下滴头制造偏差系数极限值,以及滴头制造偏差系数、毛管直径、允许均匀度等三者的关系,并推导出毛管造价计算公式.结果表明：对于长度为100 m的毛管,当Keller均匀系数（EEU）为0.80时,制造偏差系数从0.05增大到0.07和0.11时,毛管造价分别增大8.7%和37.1%;当滴头制造偏差系数为0.03,EEU由0.80增大到0.85,0.90和0.95时,毛管直径分别增大20%,23.5%和56.5%,毛管造价也相应增大20%,53.8%和207.7%;当滴头制造偏差系数为0.05,EEU由0.80增大到0.85和0.90时,毛管直径则分别增大19.3%和32.8%,毛管造价也分别增大17.1%和71.4%;对于EEU为0.95时,毛管允许最小流量大于平均流量,管径计算无解.在限定值范围内,滴头制造偏差系数和Keller均匀系数的微小增大将直接导致毛管直径和造价急剧增大;滴灌系统设计应选择制造偏差系数小的滴头及合理的灌水均匀度,以达到降低工程造价的目的.     

陕北山地红枣抗裂性研究

在陕西榆林的米脂县通过田间实地调查、定位试验观测和室内试验结合,分析了当地不同红枣品种的抗裂特性和裂果的主要原因。结果表明,(1)自然条件下不同品种间裂果一般与降雨时间和枣果成熟度有关,而抗裂性很强的品种(如米枣)不受降雨的影响;(2)在浸泡12 h参试的6个红枣的裂果率表现为骏枣>赞皇大枣>梨枣>马牙枣>灌阳长枣>米枣,浸泡12 h后随着浸泡时间的延长各种红枣的裂果率均有上升,但它们的裂果率大小顺序基本不变;(3)枣果的裂果率与果实的12 h吸水率关系密切;(4)枣果的裂果率与果实的品质无相关性;(5)施肥有利于提高红枣的抗裂性能,其中施尿素处理后较为明显。     

基于能坡线法的微灌双向异径毛管设计

根据最佳支管位置是位于使两侧毛管灌水器平均工作压力相等处的定义,基于能坡线法推导了微灌双向异径毛管的最佳支管位置、进口工作压力、水力流量偏差系数及极限管长的计算公式,并给出了最佳支管位置参数的数值表。以此为基础,提出了3种常见设计情况下的微灌双向异径毛管设计步骤。通过3个设计实例表明:该方法准确可靠,可以简便快速地设计各种均匀坡条件下的微灌系统双向异径毛管,提高微灌工程设计效率。     

U形渠道正常水深的直接水力计算公式

针对水力性能优良的U形渠道,依据明渠均匀流基本原理,以过水断面水深恰好等于U形底弧弓高时断面过流量作为分界流量Qb,引入断面特征参数和无量纲相对正常水深,采用麦考特优化法,以离差平方和最小为目标,利用SAS软件编程,通过最优化拟合建立了U形渠道正常水深直接水力计算公式。通过误差分析表明,所建公式在渠道过流量Q小于分界流量Qb时,计算相对误差绝对值均小于0.44%;渠道过流量Q大于分界流量Qb时,计算相对误差绝对值均不超过1%,可见公式具有较高的精度,且物理概念清晰、计算方便快捷;该公式不仅可用于解决宽浅式渠道正常水深水力计算,也适用于窄深式渠道正常水深的水力计算,具有较强的通用性,可为渠道工程设计和运行管理提供理论依据和有益参考。     

基于MS10的田间无线精准灌溉系统

为解决目前我国农业上主要农作物群体存在的自动化灌溉程度不高问题,研制一款基于土壤墒情传感器MS10的田间无线精准灌溉系统。该系统主要有3个重要的组成部分:上位机监控系统、无线数据传输通道和下位机数据采集器。该系统可根据用户在上位机设置的土壤墒情上、下范围自动控制电磁阀的开闭使土壤墒情值始终保持在一个范围内。该传感器是根据频域反射法(FDR)原理制成,精度高、反应快。该系统总体运行稳定、功耗较低、操作方便简单,对于目前我国农业存在问题的解决针对性强,有较好的实用价值和市场推广价值。     

卷盘式喷灌机移动喷洒均匀度计算模型构建与应用

卷盘式喷灌机移动喷洒均匀度是衡量灌溉质量的重要指标。现有卷盘式喷灌机组均匀度计算方法或过于繁琐,或显计算精度不足。该研究提出一种基于最小二乘法的移动喷洒均匀度计算模型,模型计算结果与实测结果偏差在6%以内。应用该模型对配备50PYC垂直摇臂式喷枪的卷盘式喷灌机进行模拟,结果表明:不同工作压力下的灌水深度呈梯形分布,移动喷洒均匀度随喷枪工作压力的升高略有提升。喷枪辐射角对机组的喷洒均匀度有较大影响,喷枪辐射角为180°、220°和270°时,移动喷洒均匀度系数分别为61.4%、69.9%和71.9%。喷枪辐射角的增大可有效提高喷洒域内各点的灌水历时,从而降低平均喷灌强度,减小地表径流的发生概率。移动喷洒均匀度系数随组合间距的增加先增高后降低,组合间距在1.5R~1.7R时的组合喷洒均匀度系数不低于85%。综合考虑喷枪辐射角和组合间距双因素对移动喷洒均匀度的影响,该工况下喷枪辐射角的适宜范围为240°~320°,组合间距的适宜范围为1.4 R~1.7 R。该研究结果可为卷盘式喷灌机组运行参数的优化配置提供参考。     

利用水位调节光伏板倾角的追日装置设计与试验

针对固定式光伏装置在光伏水泵提水系统应用中存在太阳能利用率低的问题,该研究提出了一种基于水位变化调节光伏板倾角的追日策略,并开发出适于光伏提水系统的三点支撑型追日装置。通过理论推导、模型计算和试验测试等,对装置的浮球驱动、恒流进水、虹吸泄水和二次补水调节等组成单元的关键技术参数进行了设计与试验验证。研究结果表明：采用三点支撑结构及浮球浮力可保证光伏板的自东向西平稳追日,虹吸效应可实现光伏板的自动复位,二次补水调节可保证该装置对各种天气类型的适用性;与固定式光伏板相比,在晴天工况下,本装置全天太阳辐射的接收量同比提高28.56%,水泵提水量增幅为34.74%;在多云工况下,二次调节补水装置补充水箱水量,保证光伏板追日的连续性,全天辐射接收量同比提高32.56%,水泵提水量增幅为40.82%。该研究实现了光伏提水与光伏板追日相结合,为提高光伏板发电效率提供新思路。     

农田灌溉过程中的水力学问题

基于多年节水灌溉工程技术与产品的研发实践,提出发展灌溉水力学的初步设想.在分析农田灌溉实施过程的基础上,将其划分为输水、灌水、土壤入渗与植物吸水4个阶段;输水与灌水过程属灌溉水力学范畴,土壤入渗属土壤物理学范畴,植物吸水则与植物水分生理密切相关;灌溉水力学、土壤物理学与植物水分生理学共同构成农田灌溉的基本科学理论.据此给出了灌溉水力学的基本概念、研究对象与研究方法.灌溉水力学将着重研究输水与灌水过程中的水流运动规律,其科学目标是如何经济、高效、均匀地将灌溉水流输送到田间土壤;灌溉水力学的内涵主要包括灌溉水流运动规律、灌溉系统水力计算和灌溉均匀度评价3个方面.灌溉水力学的发展,可作为农田灌溉基本科学理论,指导灌溉技术和产品的研究与开发,为灌溉工程设计提供新方法和新手段.