变量喷洒喷头组合喷灌试验

变量喷头可以根据喷洒地块形状和喷洒量的要求实现射程和流量的同步可控,对精确灌溉具有重要意义.试验研究了基于扇形通孔动静片调节器的变量喷头在系统不同压力工况下组合喷灌时的水量分布及喷灌均匀度等水力性能,并与传统圆形喷洒域喷头进行了对比,研究了变量调节器对喷头性能的影响及其对工作压力的敏感性.工作压力和调节器的双因素重复全面试验结果表明,变量精确灌溉喷头较传统圆形喷洒域喷头单喷头控制面积降低了15.4％,喷灌均匀度提高了9.5％,喷灌强度降低了15.7％,射程损失了5.9％,喷洒域系数可达64.0％.组合均匀度方差分析结果表明,调节器和工作压力以及两者之间的交互作用对组合均匀度都有极显著影响,变量调节器的设计需要满足喷头在不同工作压力工况条件下的性能要求.     

质地和根系深度对水分探头埋设的仿真模拟

利用Hydrus-1D模型模拟不同植物根系深度和不同土壤质地条件下的土壤水分动态与平衡,研究了根系分布深度和质地对控制灌溉土壤水分探头埋设深度的影响,并利用试验进行了验证. 土壤质地和植物根系分布深度对探头埋设深度有显著影响,砂壤土和壤土分别采用高频低灌量和低频率高灌量的方法.浅根系植物（10 cm）在砂壤土条件下探头埋设5 cm深度最佳,但是根系深度增大到30 cm,探头应该埋设到20 cm深度.对壤土而言,利用位于根系1/2至1/3处的探头控制灌溉. 太浅的埋设深度会导致灌溉频率增大,太深的埋设可能造成植物缺水.黏土条件下,结果较为复杂,探头的埋设深度需要田间试验研究. 研究结果表明：针对具体植物,因其需水规律和生理特征的不同,根据植物需水规律来调整探头的控制范围达到高效节水目的.     

基于水分胁迫系数的枣树园土壤含水率估算

为了实现黄土高原地区滴灌条件下枣树园土壤含水率的小范围快捷监测,根据FAO-56水分胁迫系数的定义和相关计算公式,得到了基于土壤水分胁迫系数的黄土高原地区滴灌条件下枣树根层土壤平均含水率估算公式．2009年4-9月将该公式应用于西北农林科技大学陕西米脂孟岔试验站的枣树试验园,配置了3种不同的土壤含水率控制下限,对枣树2个重要生育期的土壤含水率进行了估算,模拟了水分动态变化过程,并对估算值和实测值进行对比和误差分析．结果表明:采用基于FAO-56水分胁迫系数的计算公式对土壤含水率的动态模拟达到了较高的精度,估算值与实测值之间误差较小:其中开花坐果期各处理(灌水下限为60％,50％,40％的田间持水率)的估算值与实测值之间的相关系数分别为0828 0,0907 3,0935 1;标准误差分别为0055,0093,0068．果实膨大期各处理的相关系数分别为0777 2,0766 7,0905 5;标准误差分别为0057,0092,0079．估算值与实测值之间的相关系数随土壤含水率的增大而减小,随土壤水分胁迫程度的增大而增大,即土壤含水率较高时对公式精度有一定的影响．该方法较适用于黄土高原半干旱地区,对农业用水管理具有一定参考价值．     

沟灌条件下灌水沟入渗特性研究

为探明沟灌时灌水沟的水分入渗规律,从沟灌二维入渗过程、入渗湿润锋运移特性、累计入渗水量变化过程、土壤含水量分布等方面研究了沟灌的入渗特征及其影响,研究表明：灌水沟中水深、沟底宽、湿周对沟灌入渗过程均有明显影响。沟中水深增大,有利于加大侧向入渗,垂向入渗减少,而水深减小,会加大垂向入渗,增加深层渗漏。灌水沟底宽不影响灌水沟的侧向入渗,仅影响垂向入渗,底宽减小,垂向入渗深度相应减小,且土壤表面以下40 cm深以内水平向入渗深度平均值与最大垂向入渗深度的比值在沟底宽小时均大于沟底宽大时。合理的断面形式和大小有利于减小垂向入渗,加大水平侧向入渗,灌水沟断面形式为梯形断面时,宽深比近似为2效果最优。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

畦灌灌水技术要素组合优化

以杨凌区进行的畦灌大田试验为基础,采用WinSRFR软件对各试验点的灌水质量进行了模拟,并分析了畦长、田面坡度、入畦单宽流量和改口成数对灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es的影响;在此基础上,结合均匀试验设计与多元回归分析的方法,构建了包含灌水效率Ea、灌水均匀度Ed和储水效率Es在内的单目标优化模型,以入畦单宽流量和灌水时间为变量,采用遗传算法对模型进行求解,提出了试验点不同计划灌水深度条件下畦灌灌水技术要素的优化组合,结果表明其可获得高的灌水质量,达到常规畦灌节水的目的。     

绿地精准灌溉控制系统设计与最优灌溉量分析

为了提高绿地精准灌溉控制系统中两点法测量土壤墒情的测量精度,通过对土壤水分传感器一体化的研究,设计了双层复合土壤水分传感器,相比于传统的两个传感器策略,使用该复合型土壤水分传感器测量结果更加精确,且降低了能耗。为了获得绿地作物的最优灌溉量,确保灌溉水不浪费且能满足作物正常生长的需求,以高羊茅为例,通过实验,在综合分析高羊茅生长需求、土壤墒情和部分气象资料的基础上,得出适合于高羊茅的最优灌溉量为12 mm。     

智能灌溉系统的可靠性仿真研究

介绍了一种智能灌溉系统的构成及其工作原理,并对该系统的可靠性进行了研究;分析了系统的失效模式,进而建立了系统的故障树;利用Monte Carlo法进行可靠性仿真,给出了仿真结果,并根据仿真结果对系统的改进完善提出了建议,为提高智能灌溉系统的可靠性和维修性提供参考依据,对提高农业生产具有重大意义.     

典型小型灌区渠系老化对农田灌溉的影响-以贵州省乌中灌区为例

乌中灌区是贵州省的大型灌区之一,灌区工程多修建于上世纪50至70年代。至今,大多渠道老化难以正常工作,渠系老化率平均达0.55;灌区有效灌溉面积锐减,现状有效灌溉面积为设计灌溉面积的37%-54%,其中改种占相当比例;灌溉水利用系数较低,在0.39—0.42之间。本文以5个典型样点灌区为例,分析渠系老化对农田灌溉的影响。     

基于最小生成树模型的树状灌溉管网的优化设计

针对灌溉管网优化中的管网布置和管径选择问题,以追求管网投资最小为目标,采用结合设计者工程经验的Kruskal算法生成符合工程要求的灌溉管网最小生成树。将管网中的线路根据节点之间的距离进行边权赋值,参与最小生成树求解,保证算法的可用性,并与相关生成树算法进行比较。实例研究表明,该方法能克服局部最优解的缺陷,能快速求解符合工程实际的树状管网布置和管径。     

亏缺灌溉对成龄库尔勒香梨产量与根系生长的影响

研究了亏缺灌溉对成龄库尔勒香梨树营养生长、果实生长与吸收根系分布的影响。香梨的生育中期,设计了4种土壤水分亏缺(灌前土壤水势下限):轻度胁迫(-100 kPa)、中度胁迫(-200 kPa)、重度胁迫(-300 kPa)和对照(-50 kPa)。灌溉系统为地表滴灌。试验结果表明,亏缺灌溉显著地减少了夏季剪枝量,提高了果实产量。充分灌溉条件下,香梨树根长密度从树行由内向外呈递减趋势,滴灌促进了湿润体内的吸收根系的发育;距树行0.5 m,根长密度随着深度的增加而减少;距树行1 m至1.5 m,根长密度随着深度的增加而增加;距树行2 m的非灌溉区,根长密度在垂直方向上变化不显著。为适应滴灌湿润体内水分胁迫,香梨树在湿润体内及非灌溉区的吸收根系的分布均发生了显著的调整。适度水分胁迫下的根长密度增加对香梨产量有促进作用。