掺气摇臂喷头喷灌的综合性能评价与配置优化

掺气摇臂喷头具备气液两相射流、低压喷灌性能好等特性。为得到20PY2型该喷头的最优参数配置,基于组合喷灌试验,通过主成分分析法进行综合评价与配置优化。配置参数为工作压力、掺气管伸缩量和组合间距倍数,评价指标为平均喷灌强度、组合喷灌均匀度、喷洒能耗等。结果表明:平均喷灌强度与组合喷灌均匀度、喷洒能耗呈正相关,与有效喷灌面积和水利用系数呈负相关,其中,相关性最强的指标为平均喷灌强度和组合喷灌均匀度;选择特征根分别为2.534、1.322的两个主成分,第一主成分受平均喷灌强度、组合喷灌均匀度和有效喷洒面积影响大,第二主成分受喷洒能耗影响大;掺气摇臂喷头应选择相对较高的工作压力;最优的参数配置方案:工作压力250 kPa、掺气管伸缩量2 cm和组合间距倍数1.1,为掺气摇臂喷头的田间应用提供指导。

水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置设计与试验

为解决南方水稻工厂化田间育秧水肥药人工管理作业中存在的灌溉均匀性差、化肥和农药浪费以及劳动强度大等问题,该研究设计了一种水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置,阐述了水肥药变量喷灌装置总体结构和工作原理,进行了关键部件设计与试验;以可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心,构建了注肥量在线调控及整机变量喷灌控制系统。采用Box-Behnken试验设计方法,对装置喷灌均匀性与主要影响因素进行试验研究,应用单目标优化方法对喷灌关键参数进行优化,并通过验证试验,得到最优参数组合为:干管入口水压0.20 MPa、球阀开度90°、喷头喷角80°,此时装置的喷灌均匀性为92.69%;构建了氯化钾肥液质量浓度与电导率(electrical conductance,EC)值的线性模型,开展了装置变量灌溉施肥性能试验,3种喷灌等级下各作业区的肥液EC值分别为1.65、1.66和1.68 mS/cm,平均喷灌强度分别为900.85、1 092.04和1 263.67 mm/h,施肥均匀系数分别为85.21%、87.86%和91.62%。采用水肥药变量喷灌装置开展水稻育秧田间管理试验,华航51常规稻和广8优165杂交稻的秧苗长势均匀度均高于95%,成毯性良好,各项素质指标满足机插作业要求。所设计的水肥药变量喷灌装置能够满足水稻田间育秧水肥药变量喷灌作业要求,对提高水稻工厂化田间育秧机械化水平、保证秧苗质量具有实际应用价值。

基于计算机网络控制的智能喷灌系统应用研究

为了实现植株根部含水率的精确控制,基于ZigBee技术建立了智能喷灌系统。计算表层含水率变化量、平均温度、日照长度与根部含水率变化量的相对关联系数,选定表层含水率变化量为自变量参数,采用线性拟合的方法,建立根部含水率变化量模型;探究喷灌阀控制信号和喷灌流量之间的关系,进而建立喷灌阀控制信号与表层含水率变化量之间的模型;设计系统工作流程,实现根部含水率精确控制。对网络系统监测表层含水率的精度和根部含水率恒定控制进行测试,表明系统具有良好的工作性能。

拉萨河谷喷灌双季饲草作物系数与土壤蒸发研究

【目的】探究作物指标与作物系数、土壤蒸发之间的关系,为提高拉萨河谷喷灌蒸散发计算精度,制定适时适量的双季饲草灌溉制度提供理论支撑。【方法】通过微型蒸渗仪实测蒸散量与PM法计算参考作物的比值实测作物系数对PM法修正的单作物系数进行评价,分析误差水平及原因;基于自制株间土壤蒸发仪,获得株间土壤蒸发(E)与蒸散量(ET)的分摊比例(E/ET),建立实测Kc及E/ET与LAI、SPAD之间的关系。【结果】采用FAO-56推荐单作物系数修正法,对拉萨河谷小黑麦、燕麦单作物系数进行修正,小黑麦和燕麦初始生长期、生长中期和生长后期的作物系数分别为0.45和0.94,1.22和1.16,0.49和0.31。小黑麦全生育期土壤蒸发占蒸散量的44.8%,苗期-越冬期、越冬-返青期、返青-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-刈割期土壤蒸发占蒸散量比例分别为93.4%、94.8%、61.8%、22.2%和13.8%;燕麦苗期-分蘖期、分蘖-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-刈割期土壤蒸发占蒸散量比例分别为98.9%、79.1%、31.7%和16.8%。土壤蒸发在双季饲草种植过程中占蒸散量比例超过44%,减少土壤蒸发以提高水分利用效率的潜力较大。【结论】双季饲草实测作物系数、土壤蒸发占蒸散量比例与叶面积指数、叶绿素显著相关且呈线性或非线性函数关系。在单作物系数法基础上增加作物指标可以修正双季饲草蒸散的计算精度,通过构建数学模型使作物指标能直接模拟该地区作物土壤蒸发、间接模拟蒸散发全过程。

农田灌溉节水技术滴灌、喷灌与微喷灌的效果对比分析

农田灌溉节水技术是提高水资源利用效率、保障全球粮食安全的有效手段。该文对滴灌、喷灌和微喷灌技术进行综合分析,评价其节水效果、生产效益、经济效益和环境效益。研究结果表明,滴灌技术在节水方面具有显著优势,喷灌技术在生产效益方面表现突出,而微喷灌技术则具有一定的经济效益和环境效益。因此,在实际应用中,需要根据当地水资源状况、作物类型及生产需求等因素,合理选择和搭配灌溉技术,以实现可持续发展。

指向建模素养的“喷灌设计中的数学”教学实践

笔者从喷灌设计问题出发,选取“喷头的平面几何排布设计”和“灌溉的坡地应用”两个角度开展建模教学,形成“围绕生活实际,增强数学建模的真实度;跨学科多领域,挖掘数学建模的广度;借助信息技术,提高建模结果可视度”的旨在提升数学核心素养的教学实践.

大型喷灌机的应用场景愈加广泛

中国人民自己的饭碗牢牢地掌握在自己手里,高效节水灌溉发挥了至关重要的作用。我国在全国有效灌溉耕地面积的10.44亿亩中非大水漫灌,使用了任何一种节水灌溉设施的面积为6.4亿亩,而其中使用了包括喷灌、微灌、管道输水灌溉等高效节水灌溉的面积为3.78亿亩。针对这3.78亿亩高效节水进行分析:喷灌面积从2008年的4232万亩增加到2018年的6616万亩,增加1.56倍,同期微灌面积从1874万亩增加到10391万亩,增加5.54倍。

大田作物喷灌技术的特点及应用

大田喷灌技术作为一种具有广泛应用前景的高效灌溉方法,正在改变传统农业灌溉的模式。该文从喷灌技术原理出发,阐述了喷灌系统的组成,剖析了大田作物喷灌技术的优缺点,分析了大田作物喷灌技术的应用,以期促进大田作物喷灌技术的发展,推动农业高质量发展。

中心支轴式喷灌系统在水利工程中的应用分析

文章以山东省邹城市农业水利工程为例,介绍了该工程的基本情况,结合多种灌溉技术方案的对比,最终确定了中心支轴式喷灌系统,并对该高效节水灌溉系统进行了设计,随后以此为基础,对该系统的应用效果进行验证。通过验证可知,相对传统灌溉技术,中心支轴式喷灌系统可节约用水量11%以上,可将其推广到现代农业水利工程领域,以供参考和借鉴。

我国喷灌机现状与发展思考

我国是水资源最匮乏的国家之一,水资源时空分布极不均匀,农业用水占.全国总用水量约624%,因此,农业节水是促进水资源可持续利用和保障国家粮食安全的重大战略举措。喷灌是一种农业高效节水灌溉技术,不仅能改善田间小气候,促进作物生长发育,而且对盐碱地也具有良好的淋洗作用,并可利用沼液等有机水肥进行灌溉,因此,喷灌技术与其他高效节水灌溉技术相比具有不可替代的作用。

间歇和连续喷灌下土壤水分运动特征COMSOL数值模拟与验证

为探明间歇喷灌和连续喷灌条件下的土壤水分运动规律,建立喷灌随时间变化的非均匀灌水边界下的土壤水分二维运动模型,借助COMSOL数值模拟软件,实现模型的求解,并通过土箱试验对模型进行验证,分析不同喷灌模式下土壤水分运动特征,评估喷灌均匀性和喷灌模式对土壤含水率均匀性的影响。结果表明,土壤含水率和土壤湿润峰模拟值与实测值之间的一致性较好。喷灌模式对土壤水分运动过程和含水率均匀度影响不大。随着间歇次数和间歇时长的增加,喷灌结束时表层土壤含水率减小、水分入渗深度增加。喷灌条件下,土壤含水率均匀度高于地表测得的喷灌均匀度。当喷灌均匀度为39.77%~80.15%时,土壤含水率均匀度为88.57%~94.47%。当喷灌均匀度较低、点喷灌强度较高、总灌水量较大时,采用间歇喷灌、增加间隙次数和总间歇时长,可以一定程度降低地表径流和深层渗漏风险、改善土壤含水率均匀性。研究可为喷灌系统设计均匀度合理取值和高效运行提供理论基础。

华北平原夏玉米喷灌施氮制度优化

不合理的氮肥施用和较大的降雨量时空变化特征是限制华北平原夏玉米增产和肥料利用效率提高的关键因素。为探究华北平原夏玉米最优喷灌施肥管理制度,于2020年和2021年在河北省邢台市大曹庄管理区开展试验,以地面灌溉肥料撒施处理为对照,研究了喷灌施肥下3种施氮量确定方法(农户经验值、养分平衡法和改进养分平衡法)和3种氮肥追施方法(不追肥、在大喇叭口-灌浆期内较大降雨后追施1次和追施2次)对土壤水氮分布、作物生长、产量以及氮肥利用效率的影响。结果表明,受降雨影响,夏玉米生育期内0~100 cm土层的土壤含水率始终保持在较高水平。施氮量和氮肥追施次数的增加均提高了夏玉米关键需肥阶段根区的土壤无机氮含量,且喷灌处理的增加量大于对照处理。2 a夏玉米收获后,养分平衡法确定施氮量处理和氮肥全部基施处理的土壤氮素残留量均低于参考盈余水平(50 kg/hm^(2))。不同处理叶面积指数未出现显著差异,但氮肥追施2次的喷灌处理显著增加了玉米干物质量和植株吸氮量,产量和氮肥偏生产力均分别比对照处理显著提高了20%。考虑氮素盈余的改进养分平衡法和在大喇叭口期-灌浆期内较大降雨后追施2次的施肥方法有助于维持土壤氮库平衡,且具有显著的增产和氮肥利用效率提高作用,可推荐为华北平原夏玉米喷灌施肥制度。研究可为大型喷灌机在华北平原的推广应用提供参考。

茶树喷灌防霜中植株储水/冰量动态变化与影响因素研究

喷灌是园艺作物有效的防霜技术之一。为确定茶树喷灌防霜需水量和节约水资源,需研究喷灌过程中植株的储水/冰量动态变化及影响因素。本文设计了一种防滴落、茎杆水收集及称量组合装置,可直接精确获取整株茶树的储水/冰量;试验分析非冻结和冻结、微量和摇臂2类喷头条件下储水/冰量变化的异同;最后探究了冻结下微量喷头喷灌时长对储冰量和茎杆水量的影响。研究结果表明,非冻结条件下,茶树储水量变化经历积累、动平衡和干燥3个阶段;冻结条件下的储冰量随喷灌进行持续增加,并在停喷后较长时间内保持不变,即积累和保持阶段,随后依次经历融化流失和干燥阶段;相同喷灌压力和时长下,微量喷头的储水量和储冰量分别是摇臂喷头的1.2倍和2.0倍;微量喷头喷灌时长对最大储水量无明显影响,约为0.22 kg,最大储冰量则随喷灌时长的增加而显著增加,1.5 h的储冰量是0.5 h的2.9倍。微量喷头作用的茎杆水量,在非冻结和冻结条件下也较高,分别是摇臂喷头的3.0倍和2.7倍。本文研究了茶树植株表面储水/冰量变化及影响因素,改进了灌木类植物冠层截留量的测量方法,为提升防霜效果和实现精准喷灌奠定了基础。

基于射流脉冲三通的桁架喷灌机水力性能试验

为了研究安装射流脉冲三通的桁架喷灌机与普通桁架喷灌机水力性能的差异,试验喷灌机搭载4个距地面高度1 m的Nelson D3000型折射式喷头,分别设置100、150、200 kPa 3种进口压力和3.0、3.5、4.0 m 3种喷头组合间距进行全因素组合试验。通过间距500 mm的5列9行雨量筒阵列集水,测试了安装射流脉冲三通喷灌机的定喷、行喷水量分布和安装普通三通的行喷水量分布。结果表明:定喷试验时,在100、150、200 kPa进口压力下,4 m喷头组合间距的克里斯琴森均匀系数Cu与分布均匀性系数Du均最高,分别大于90%和84%;行喷试验时,在100、150、200 kPa进口压力下,脉冲组的水深峰值比对照组分别降低了27.1%、27.9%、28.6%,克里斯琴森均匀系数Cu分别提升了17.1%、12.6%、3%,分布均匀性系数Du分别提升了24.2%、11.2%、9.5%。射流脉冲三通提供的脉冲流能够有效降低桁架喷灌机的峰值喷灌强度并提高水量分布均匀性。

沼液喷灌与水稻秸秆覆盖模式在崇阳县雷竹生产上的应用

比较沼液喷灌+秸秆覆盖模式、沼液浇灌+秸秆覆盖模式、常规施肥+秸秆覆盖模式、常规施肥+无覆盖(CK)模式4种模式在崇阳县雷竹生产上的应用效果。结果表明,沼液喷灌+秸秆覆盖模式下,雷竹的产量、产值和纯收入均明显高于对照,沼液可以用作施肥和抗旱,稻草和谷壳覆盖达到增温保墒、提前出笋的目的。崇阳县通过推广沼液和水稻秸秆在雷竹生产上的应用技术,每公顷竹园年收益超过33万元,是经济、社会、生态效益有机结合的高效模式。

智能喷灌系统在干旱地区农业生产中的应用

智能喷灌系统在干旱地区的农业生产中显著提升了水资源利用效率和作物产量。通过集成传感器技术、数据采集与处理及自动化控制技术,系统能精准调节灌溉量,满足作物需水需求,减少水资源浪费。同时,智能喷灌系统提高了作物产量,降低了人工成本,促进了农业生产的可持续发展。在阐述智能喷灌系统在干旱地区农业生产中应用的基础上,分析其在提升水资源利用效率、增加作物产量和质量方面的效果,为现代农业发展提供参考。

沼液进入喷灌系统对过滤装置选择的试验研究

为了解决沼液进入喷灌系统引起喷头堵塞的问题,选择了全年可使用沼液的种植牧草的地块作为试验场地,开展过滤装置选择试验。试验结果表明,在牧草种植基地施用沼液,沼液进入喷灌系统前加装过滤网孔为60目的过滤装置,沼液用后再喷清水3~5 min,此种过滤组合为最佳,可以实现沼液在喷灌系统中应用无堵塞。

JP80/300型智能卷盘式喷灌机研究

节水灌溉装备是实现农业高效节水利用的有效保障,是解决农业节水灌溉规模化和集约化高效作业的根本途径。我国传统的节水灌溉设备存在装备技术水平低、灌溉效率及质量低、水资源利用率低、作业能耗高损失大以及影响作物生长等问题,严重制约我国农业灌溉技术装备的发展。该文针对上述问题在如何提高卷盘式喷灌机水涡轮工作效率、喷头车速度感知控制精度以及提升传动效率和灌溉质量等方面入手,设计一种适合大田灌溉使用具有高适应性、高效率、低损耗的新型智能卷盘式喷灌机,对于提高我国卷盘式灌溉设备的整机智能化技术水平起到积极的促进作用。

可双向钻土自升降式喷灌装置技术工程示范应用研究

水资源短缺问题日趋严重,开展农田节水灌溉设施研究及应用日益重要。本研究将一种可双向钻土自升降式喷灌装置应用于农业蔬菜种植示范区。通过分析其喷头流量、喷洒半径、喷洒均匀性等性能参数随试验压力的变化规律,得出该装置的最佳运行压力为0.3 MPa;在此压力条件下,该装置实现了研究区域内土壤墒情由轻旱向适墒的转变,灌溉用水定额从3200 m^(3)/hm^(2)下降到2800 m 3/hm^(2),水资源利用率提高了10%以上,具有良好的节水效果;同时通过引进可双向钻土自升降式喷灌装置,对整个研究区域开展节水灌溉,将区域土壤有效控制在适墒范围,使得研究区域内年作物总产量增加了43.4 t,估算经济产值增量高达34.73万元/年,取得了显著的经济效益。

园林绿化工程中喷灌系统的设计和施工分析

本文全面探讨了园林绿化工程中喷灌系统的设计和施工,突出其对植物生长和景观美化的重要性。文章从理论基础到实践操作,详细阐述了水源与水质的选择、灌溉计算、喷头与管道布置,以及施工前的准备和施工技术要点。同时,讨论了施工管理、质量与安全管理,以及进度协调。提出了解决施工问题的策略,并强调了环保与节能的重要性。最终,文章总结了设计和施工的最佳实践,旨在提升喷灌系统效率和可持续性。