基于弹道理论有风条件下折射式喷头喷灌均匀度研究

为计算有风条件下折射式喷头水量分布及喷灌均匀度,以弹道轨迹理论为基础,依据风速分布模型,建立有风条件下折射式单喷头水量分布计算方法,采用该方法模拟出有风条件下Nelson D3000型喷头倒挂安装方式下水量分布特性,通过与实测资料进行对比,验证了模拟具有较高的准确度,可应用于有风条件下折射式喷头水量分布计算。在此基础上,选用4.76 mm(24号)喷嘴直径,模拟出不工况下单喷头水量分布,计算出组合情况下喷灌均匀度,分析了风速、风向、喷头间距、工作压力和安装高度5种因素对喷灌均匀度的影响,并对蒸发漂移损失进行了分析。结果表明:95%的置信区间下,喷头布置间距对喷灌均匀度的影响最显著,其次是安装高度和喷头工作压力,风速和风向对喷灌均匀度影响不显著。风速、喷头工作压力和安装高度都会对蒸发漂移损失产生影响,其中工作压力影响最大。当选用Nelson D3000型喷头在风速小于6 m/s的环境下喷灌时,应将喷头安装间距固定在2.13~3.04 m范围内。另外,该安装间距范围内,喷头安装高度和喷灌压力增大后,喷灌均匀度增大的效果不明显,因此应采用低压喷灌以降低喷灌系统运行成本;考虑到较高的喷头安装高度会产生较大的蒸发漂移损失,喷灌时还应适当降低喷头安装高度,以提高喷灌水分利用率。     

喷灌系统设计中的常见问题

喷灌系统在实际应用中常会出现一些问题,分析如下：     

园林喷灌系统支管管径优化研究

根据园林喷灌系统多采用多孔口出流变径支管的特点,以支管的分段管径和分段长度为决策变量,以支管投资最小为目标函数,以长度约束、压力约束和非负约束为约束条件,建立了园林喷灌系统支管管径优化的数学模型,阐述了采用遗传算法求解该优化模型的步骤.将优化模型和优化方法应用到工程实例中,达到了在满足灌溉均匀度要求的前提下节省工程投资的目的.     

高架式微喷灌系统的喷头选型试验

通过6个微喷头产品水力性能参数比较,结果表明：绿源S-0088型微喷头产品在雾化指标（Pd）、喷灌均匀系数（Cu）等主要技术参数指标方面均优于同类产品,价格也较为合理.选择绿源S-0088型微喷头,作为贵阳地区高架式自动化微喷灌技术体系中的喷头选型最为适宜.     

冬小麦喷灌水量与产量关系研究

[目的]研究喷灌模式下冬小麦耗水规律及喷灌水量与产量的关系。[方法]在冬小麦不同时期喷灌,探讨喷灌条件下冬小麦的分蘖动态及日耗水量、水分生产率的变化。[结果]各处理返青期到收割期的土壤水分变化最大,各处理拔节期后的土壤水分差异较大。各处理冬小麦的日耗水量在拔节期到灌浆期达到最大值,为4.25mm。各处理的冬小麦分蘖大体上都呈"几"字形变化,并验证了小麦分蘖动态与产量的关系。拔节-抽穗和抽穗-扬花期为冬小麦的需水关键期,此时多灌10mm水可提高产量400kg/hm2。产量最高处理的水分生产率为1.98kg/m3,不是最高但最经济。[结论]喷灌条件下需水关键期灌水和灌水量是影响冬小麦产量的主要原因。灌水量相同时拔节-抽穗期灌水更能提高小麦产量和水分利用效率。     

管道式喷灌系统水力计算的ESM方法

针对管道式喷灌系统的水力计算,剖析了目前采用的有限元法和Hathoot进步法等数解法的优点和局限性,结合进步法、退步法的计算思路,提出一种可以求解干管双向布置管道式喷灌系统的水力计算方法--改进步进法（ESM）.给出了详细的水力计算步骤及计算机流程图,并给出了实例.计算结果表明,ESM方法的水力学关系式准确和干管双向布置喷灌系统的水力学边界条件清晰,可有效解决干管双向布置的管道式喷灌系统的流量水头计算问题.     

地埋式自动伸缩喷灌系统施工技术研究

地埋式自动伸缩喷灌设备作为一种达到国际领先水平的新型高效节水灌溉设备具有较为显著地优势,笔者以宁夏旱作节水高效农业科技园区内建设的地埋式自动伸缩喷灌苜蓿种植示范区为例,从现场勘测、施工方案设计、现场放线与土方开挖、管道铺设安装与压力测试、喷头安装与管沟回填、检查井与泄水井建设、首部过滤系统安装、水源动力系统建设等10个方面总结归纳了该系统的施工技术及其注意事项,为现有喷灌系统新建与改建及田间高效节水灌溉工程的建设提供给指导.     

基于区间数学控制算法的农田喷灌系统设计

以农田喷灌系统为研究对象,综合考虑农田土壤温度与土壤湿度,基于区间数学控制算法建立了一种模糊控制喷灌控制系统。以土壤温度和湿度为控制目标,通过农田喷灌来达到目标控制;综合运用土壤温度与土壤湿度的隶属度关系函数曲线,给定不同隶属度条件下的系统控制规则,模拟土壤温度与土壤湿度,进行控制系统的仿真模糊合成计算,确定出喷灌的时长函数,并进行土壤温度和土壤湿度的对比,得出偏差量,形成相关迭代控制过程。系统可实现农业生产过程中土壤湿度的定量控制,促进了土地灌溉的自动化和智能化。     

林地喷灌设施改造提升在森林防火中的应用研究

为了提高森林防火能力,对林地喷灌设施的材料、功能、安装和操作技术进行了改造提升。应用改造提升的林地喷灌设施在森林火灾高发期（12月至次年3月）定期进行喷灌,提高了森林可燃物含水率和林间空气相对湿度,降低了林间地表温度。森林可燃物含水率和林间空气相对湿度较不喷水分别提高了357.6%和70.2%,林地间表温度较不喷水降低了18.3%。林地喷灌设施改造提升提高了森林防火能力,兼具灌溉和防火功能,具有一定的推广应用前景。     

不同灌溉方式对苹果园土壤水分动态、耗水量和产量的影响

为探讨不同灌溉方式对苹果园土壤含水率、生育期耗水量、产量及水分利用效率的影响,于2005年4～11月在密云水库上游地区新城子蔡家甸有机苹果基地布设了3种灌溉方式(管灌、滴灌和微喷灌)及对照(不灌溉)共4个处理、3个重复的对比试验.分别在苹果树开花期、枝条速长期、成熟期和封冻前灌水,依据不同灌溉方式的灌溉效率以及田间土壤实际含水率等因素确定灌水量.结果表明:(1)在3种灌溉方式处理中,微喷灌、滴灌处理的0～60 cm土层土壤含水率较高,入渗深度在80 cm以内,未产生水分深层渗漏.管灌向下入渗深度大于微喷灌和滴灌,达到120 cm.(2)在整个生育期内,微喷灌和滴灌处理比管灌节约灌水量分别是31.99%和49.83%;微喷灌和滴灌条件下果园耗水量较管灌分别减少11.52%和12.49%.(3)从产量来看,微喷灌、滴灌、管灌产量分别比对照高25.74%、9.99%和0.78%;微喷灌产量达到51 000 kg/hm2;其水分利用效率最高且达到9.288 kg/m3.总体看来,微喷灌是相对较好的节水增效灌溉方式,值得在果园灌溉中应用.