考虑射流破碎和液滴形状的喷灌水运动轨迹改进模型构建及验证

喷洒液滴分布特征是模拟喷头水量和能量分布的基础。为解决现有弹道轨迹模型过度简化运动液滴的破碎过程及形状变化导致模型精度不足的问题,该研究改进了弹道轨迹模型的液滴破碎过程、运动液滴形状参数和运动液滴阻力系数,提出了基于能量加权的等效液滴指标,建立了考虑射流破碎和液滴形状的喷洒水运动轨迹改进模型;采用HY50型蜗轮蜗杆式喷枪验证了模型精度,对比了不同模型的差异。结果表明：喷嘴直径20mm和工作压力0.35MPa时,改进模型的平均绝对误差MAE分别比Fukui模型和Li模型的降低了43.3%和75.1%（落地速度）、51.8%和27.1%（落地位置）和61.4%和76.1%（落地角度）;以4个验证工况中落地速度为例,改进模型、Fukui模型和Li模型的均方根误差RMSE平均值分别为0.53、0.93和2.21 m/s;归一化均方根误差NRMSE平均值分别为0.10、0.17和0.40。研究可为应用弹道轨迹模拟喷洒液滴分布特征提供新思路。     

微灌滴头设计工作压力取值理论研究

在满足由田间微地形偏差、灌水器制造偏差、水力偏差3因素引起的灌水流量偏差率的前提下,提出了一种新的微灌滴头设计工作压力计算方法,利用该方法可以确定农田不同种植模式下微灌滴头的设计工作压力值,即在加压情况下,地面坡度为零时,首先提出毛管年费用计算公式,然后以毛管年费用为目标函数,用黄金分割搜索法求出满足灌水流量偏差率要求的滴头设计工作压力值。结果表明,田面局部高差和允许流量偏差率是影响滴头设计工作压力的关键因素,田面局部高差越大,工作压力越大,而允许流量偏差率越大,滴头设计工作压力越小。在目前耕作条件下,若以20%流量偏差率作为灌水质量指标,则棉花、温室、果园滴头设计工作压力的最大值分别为0.5,1.0和2.5 m。     

红枣裂果的药剂防治效果研究初报

为了探索红枣抗裂的途径,通过调查田间自然条件下的:骏枣、赞皇大枣、梨枣、佳县长枣、马牙大枣、茶壶枣、小木枣、狗头大枣、晋枣、灌阳长枣10个红枣品种的裂果率;并且对骏枣、赞皇大枣和梨枣3个品种红枣进行了镁钙美、瑞恩钙、果蔬邦、中量元素水溶肥料、益科乐活力菌和金满田6种药剂喷洒后,并分别采用自然降雨、人工降雨与浸果试验调查其裂果率。研究结果表明: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,降雨和红枣成熟期同时出现是红枣裂果的主要原因,而抗裂性很强的品种,如灌阳长枣不受降雨的影响;对3个红枣品种进行6种药剂喷洒试验,结果表明不同药剂对枣裂果防效均有一定作用,但作用有限,从作用的差异来看,其中镁钙美和益科乐活力菌效果较好,在生产上具有推广价值。综合考虑,选择品种应该是防治红枣裂果的重点,其次采用药物和管理等综合措施是今后的主要途径。     

泥沙粒径对大流道迷宫灌水器堵塞影响研究

为探明大流道迷宫灌水器发生物理堵塞的成因及堵塞过程,采用连续加沙灌溉和间歇灌溉相结合方法,研究了粒径小于0.15mm的8种泥沙颗粒对灌水器堵塞和灌水系统均匀性的影响。结果表明,浑水含沙量在低于2g/L范围内变动对灌水器堵塞没有明显影响;当含沙量为2.0g/L时,泥沙粒径是造成大流道迷宫灌水器堵塞的主要原因,引发堵塞敏感粒径范围为0.10~0.15mm,且堵塞形式主要表现为突然完全堵塞,粒径为0.058~0.075mm的泥沙颗粒最不易引发堵塞;极易堵粒径相互组合会加剧灌水器的堵塞,易堵粒径组混合在一起有减轻堵塞效果的作用。相较于常规滴灌灌水器的易堵粒径,0.1mm以上粒径的泥沙颗粒更易滤除,在浑水灌溉时可优先选用大流道灌水器。     

太阳能驱动喷灌机组行走动力和光伏功率匹配设计与试验

为明晰太阳能驱动喷灌机组动力匹配设计理论和方法,促进太阳能喷灌机组推广应用,解决能源短缺地区的灌溉动力问题.文章以课题组研发的太阳能驱动喷灌机组为平台,通过对机组工作方式和行走驱动理论进行分析,构建了一种太阳能驱动喷灌机组动力需求与光伏功率匹配设计方法.通过试验对机组行走驱动需求功率计算理论进行了验证,并以夏季典型晴天下机组累积最大工作时长和设计日标准工作时间为标准,分别从纵向和横向上对机组日工作能力和光伏系统供电性能进行了分析.结果表明:喷灌机组行走驱动功率实测值与理论计算值基本吻合,最大相对误差为7.3％,进一步验证了行走驱动功率理论计算的可靠性;夏季典型晴天下,机组累积最大工作时间随机组喷灌功率和运行速度减小而变长,以试验当天为例,当机组以最大设计流量、最大运行速度处于最大负荷工况下时,最大工作时间接近20 h,表明机组工作能力较强;以机组设计日8h工作时间为准,在2016年7月进行了为期一个月的光伏供电监测,从横向上对系统供电能力进行分析,结果显示在为期一个月的检测过程中系统总缺电时数8.75 h,占系统总供电时长的3.5％,表明光伏供电系统可靠性较高.该研究为实现太阳能与农业机械相结合、太阳能喷灌机组驱动系统方案设计与优化,促进太阳能驱动喷灌机组在实际工程中的推广应用,解决能源短缺地区灌溉动力问题提供了参考.     

平移式喷灌机行走阻力的确定及验证

行走阻力对平移式喷灌机的动力配置具有重要影响,为了确定不同土壤条件下喷灌机的行走阻力,为机组提供合理的动力配置依据。针对黄绵土和塿土2种土壤类型,以土壤含水率和容重为因素,选取表征机组行走阻力的5个土壤力学参数即土壤黏聚变形模数、摩擦变形模数、沉陷指数、黏聚力和内摩擦角为指标,采用二元二次通用旋转组合试验设计,通过平板沉陷试验与直接剪切试验,建立了2种土壤类型含水率、容重与5个参数间的回归模型,从而得出喷灌机所需行走阻力,并以此为依据对喷灌机行走驱动系统进行配置和田间行走试验。结果表明,含水率、容重和二者交互作用对2种土壤的5个参数均有显著影响(P0.05);随着含水率和容重增加,黄绵土黏聚变形模数呈减小趋势而塿土呈先增大后减小趋势,且2种土壤的摩擦变形模数均减小,沉陷指数均呈先减小后增大趋势,黏聚力与内摩擦角均增大。采用上述方法进行的驱动系统配置满足喷灌机动力需求,由5个参数的回归模型所得驱动功率计算值与田间试验功率实测值最大相对误差分别为6.43%、7.73%,模型合理。研究可为平移式喷灌机动力配置提供依据。     

基于卷盘式喷灌机的低压双喷枪喷洒水力特征研究

针对卷盘式喷灌机配备中高压大流量喷枪导致的能源消耗问题,基于HY50叶轮式喷枪在低压条件下的移动水量分布特性,将两个HY50叶轮式喷枪水量分布曲线以12m喷枪间距进行组合叠加,使其在较低工作压力下喷洒,但不降低喷洒宽度,以达到降低能耗、提高生产效率的目的。研究发现,随着工作压力的增加,双喷枪喷洒幅宽、喷灌水深均随之增加,同时,双喷枪移动水量分布形式逐渐趋向“三角形”,有利于多喷枪组合喷洒;并对12m低压双喷枪在0.15、0.25MPa工作压力下的水力性能进行了田间试验,12m双喷枪的田间试验结果与计算值最大偏差不大于11.62%。双喷枪基本达到了降压不降喷洒域的目的,对于低压喷灌设备的研究具有一定参考意义。     

西北沙产业建设的基本思路与对策

在阐述沙产业内涵和西北沙区基本情况的基础上,提出了包括分区发展、林草业建设、生态农业、设施农业、畜牧养殖业、名优特产品开发为主要内容的沙产业建设思路。认为荒漠绿洲是沙产业发展的基地;防护型林草业建设是沙产业发展的保障;发展畜牧养殖业、开发沙区名优特动植物产品和构建生态农业体系是沙产业发展的主要途径;大力发展设施农业是沙区开发的主流和重点。同时对该区沙产业建设中存在的问题和解决途径进行了分析。     

自压滴灌支管灌水单元设计方法

为了解决山地自压滴灌支管灌水单元水力设计问题,以滴头制造偏差、水力偏差和微地形偏差产生的综合流量偏差率作为灌水均匀度衡量标准,计算出支管灌水单元不同压力区允许水压力偏差和最大水压力,根据不同压力区支管水压力递推关系,确定出支管压力偏差分配系数,将支管单元设计转变为支管设计和毛管设计;支管设计采用两阶段设计法,计算出支管各节点水压力,根据该水压力和不同压力区允许最大水压力,对支管进行压力单元的划分,在不同压力区选择不同类型的滴头,使滴头额定工作压力与地形高差提供的工作压力相匹配．研究结果可直接用于山地支管灌水单元设计,计算可在Excel表格中完成,设计方法简单实用．     

叠片过滤器水头损失变化规律及杂质拦截特征

为避免叠片过滤器在工程应用中出现水头损失激增导致过滤器频繁冲洗造成水量和能量损耗现象,该研究对5种流速（0.37、0.40、0.43、0.46和0.49 m/s）、5种沙粒浓度（0.10、0.15、0.20、0.25和0.30 g/L）与5种沙粒级配的中值粒径（49、66、82、100和127 μm）条件下叠片过滤器的水力性能和过滤性能开展全试验。根据不同工况下过滤器的水头损失、拦沙量、拦截沙粒粒径以及拦截沙粒位置分布情况,利用回归分析法确定了清水和含沙水条件下水头损失的计算方法,探究不同沙粒粒径范围引起水头损失显著增加的敏感流速和水头损失变化原因,并分析叠片流道拦截沙粒粒径及拦截沙粒位置分布。结果表明：1）清水条件下过滤器局部水头损失系数为一定值,水头损失仅与有效过水面积有关,含沙水条件下水头损失与流速和沙粒浓度相关,并得出三者之间的关系,决定系数达到0.90以上;2）0～50、>50～75、>75～100、>100～125和>125～150 μm的沙粒粒径引起水头损失显著增加的敏感流速分别为0.37、0.40、0.43、0.46和0.49 m/s;3）水头损失和拦沙量的相关性较强,二者在沙粒粒径越大的含沙水下受流速的影响程度越小;4）0～65 μm的沙粒可穿出流道,>65～100 μm的沙粒能够被流道截留,叠片拦截最小沙粒粒径与流道最小截面内切圆直径关系为1∶1.8,>100～125 μm的沙粒易堆积流道进口处,>125～150 μm的沙粒无法进入叠片。研究可为不同灌溉参数设置下合理配置和使用叠片过滤器提供参考。