动态水压坡地喷灌系统多目标技术参数优化

动态水压供水能够有效提高坡地喷灌水量分布均匀性.为优选出满足喷灌质量要求且经济投入较少双重目标的动态水压坡地喷灌技术参数,以喷头间距、布置方式和动压参数(基础水压、振幅)等需要优化的技术参数为投入指标,以喷灌强度、喷灌均匀度、初始投资和年运行费为产出指标,应用数据包络分析法(DEA)评价决策单元(DMU)有效性,并对非有效DMU进行改进;结合对抗型交叉评价对技术参数做优劣排序,构建了动态水压坡地喷灌技术参数的优化方法.以雨鸟R5000喷头为研究对象,在苜蓿种植面积为1 hm 2的坡地上(坡度为10%)进行喷灌系统田间工程设计,最终优选出交叉评价效率最大的动态水压坡地喷灌技术参数:喷头宜采用间距为8 m的正方形布置,基础水压为300 kPa,振幅为50 kPa.

坡地喷灌水滴直径与动能强度分布规律研究

在室内无风条件下应用视频雨滴谱仪实时监测了不同坡度下喷洒水滴直径和速度等信息,研究了不同坡度下水滴平均直径及直径频率沿射程方向的变化规律,分别建立了水滴平均直径、速度与坡度等之间的数学关系。以此为基础,结合坡地喷灌水量分布计算方法,提出了无风条件下坡地喷洒水滴动能强度计算模型,并通过试验验证了该模型的正确性。以雨鸟LF1200型喷头为研究对象,应用该模型重点分析了不同喷头布置方式、间距和坡度对组合喷头打击动能强度分布的影响。结果表明:随着喷头间距的增大,动能强度分布越来越不均匀,且动能强度高值区所占比例不断减小;坡度变化对坡面动能强度分布影响并不明显;三角形布置方式对减小坡地喷灌打击动能强度具有一定作用。同时考虑打击动能强度和水量分布,在坡地喷灌系统设计时,若选用雨鸟LF1200型喷头,建议优先采用三角形布置,且间距为0.8倍的平地喷头射程。

不同竖管布置方式下的坡地喷灌水滴直径分布

以雨鸟LF1200型喷头为研究对象,在室内无风条件下,应用视频雨滴谱仪分别监测了竖管铅直和垂直于坡面2种布置方式在不同坡度下的水滴直径和速度等信息,对比分析了不同竖管布置方式下水滴平均直径及水滴频率沿射程的分布差异,探讨了水滴速度和水滴直径之间的关系,结果表明:竖管垂直于坡面布置下水滴平均直径沿射程的增大趋势更为稳定,相同测点在不同坡度下的水滴平均直径沿射程的差异变化不明显;竖管垂直于坡面布置时,各坡度下的水滴速度随直径的增大趋势更为接近,且水滴速度与直径的对数相关性更好;竖管垂直于坡面布置不仅能降低喷头附近的水滴蒸发损失,还能在一定程度上改善喷灌质量。研究结果可为坡地喷灌系统设计提供参考。

球形接头调角度应用于坡地喷灌

坡地喷灌中,由于喷洒图形的改变影响了喷洒均匀性,改变立管倾角和改变喷头仰角成为必要,利用球形接头可方便地实现角度调节。通过对10PXH喷头转动均匀性分析,坡地上射程分析以及坡地上径向水量分布试验,给出球形接头的调节范围,以及在不同地形坡度情况下,球形接头合适的调节角度,用于改善坡地喷灌的质量。

基于弹道理论坡地喷灌水量分布模拟及均匀度计算

为解决坡地喷灌水量分布实测困难的问题,该文基于弹道轨迹方程,考虑水滴运动蒸发,通过三维坐标系降维转化,计算坡地喷灌水滴空间运动轨迹,以平地实测水量分布为基础,根据水量平衡原理,建立坡地喷灌水量分布计算模型。结果表明,实测与模拟的水量分布、射程的相对误差小于9%和5.04%,说明建立的模型能够准确反映坡地喷灌水量分布规律,具有一定的可靠性,可应用于坡地喷灌系统设计。以雨鸟LF1200喷头为研究对象,应用模型重点分析地形坡度、喷头布置方式、间距和工作压力等因素对喷灌均匀度的影响,结果表明,在95%的置信度下,地形坡度、喷头工作压力、布置方式和间距对喷灌均匀度的影响均呈显著水平,其中喷头工作压力影响最大,布置方式和喷头间距影响次之,地形坡度影响最小,且在一定坡度范围内,地形坡度对喷灌均匀度的影响远小于工作压力、喷头布置方式和间距。在坡地喷灌系统设计时,如果选用雨鸟LF1200喷头,须保证喷头在正常工作压力下运行,不宜低压作业,应优先考虑方形布置,在兼顾系统成本和喷灌质量时,建议喷头间距宜为其平地射程的0.8倍,且喷头不宜在15°以上的坡地作业。研究可为坡地喷灌系统规划设计提供参考。

动态水压坡地喷灌水量分布特性与均匀度研究

针对坡地喷灌水量分布不均匀、灌溉质量较低的问题,将动态水压供水技术引入坡地喷灌,以雨鸟LF1200型喷头为研究对象,分析了动态水压喷灌对喷头流量、射程、喷洒湿润面积、单喷头水量分布和组合喷头水量分布及均匀度的影响。结果表明:对于单喷头而言,采用动态水压喷灌的上下坡射程差在2.3 m左右,动压参数中动压振幅对射程影响较显著,动压喷灌时,振幅建议采用喷头正常工作压力范围内的较大值;单喷头水量分布均匀度在56%左右,动态水压参数对单喷头水量分布和喷灌均匀度影响不显著。在组合喷头的情况下,采用正三角形和矩形布置的均匀度高于正方形布置,其中采用矩形布置喷灌质量最佳。综合考虑工程投资、水量分布以及均匀度,动态水压喷灌时,当喷头采用三角形布置方式时,建议喷头间距为1.0～1.2R(R是喷头平地射程),当喷头采用矩形布置方式时,坡向间距宜采用0.6～0.8R,垂直坡向间距宜采用1.0～1.2R。

动态水压对坡地喷灌水滴直径分布的影响

【目的】探索坡地上采用动态水压喷灌时水滴直径分布规律。【方法】以雨鸟R5000型喷头为研究对象,应用视频雨滴谱仪对坡地喷灌水滴直径沿程分布进行了测量,分别分析了动态水压和恒压模式下水滴直径沿射程变化、水滴直径频率分布及落地水滴速度、水滴角度与水滴直径之间的关系,并比较2种压力模式下上述关系的异同。【结果】①动态水压和恒压喷灌下水滴直径存在差异,随距喷头的距离增加,二者差异逐渐增大;而随坡度增大,二者差异变小。②在喷头附近和射程末端处小水滴数量占绝大多数。③水滴平均速度与水滴直径呈对数增长,压力模式和坡度对速度与直径之间的关系不显著。④垂直落地的水滴频率大小与距喷头距离关系密切,且垂直落地水滴直径较小,压力模式对角度与直径关系的影响不明显。【结论】在坡地上,分别采用动态水压和恒压喷灌时,二者水滴直径分布规律相似,动态水压不会对坡地喷灌造成更不利影响,可应用于生产实践。

变频恒压自动供水控制系统及其在坡地喷灌中的应用

利用机电泵加压的坡地喷灌系统,机电泵通常是利用工频电源(50Hz)作恒速运行,由于田间地形起伏较大,水泵的运行特性不能适应管网流量和压力的变化,也不能满足喷灌均匀度的要求。变频恒压自动供水控制系统将变频技术与自动化技术相结合,能根据设定的田间实际灌溉压力分区,系统自动进行压力等级切换,实现分区恒压自动供水灌溉,极大地提高了灌溉均匀度,同时还具有节水、节能、管理方便以及保证管网与水泵安全运行等功能。

坡地喷灌的规划布置与应用

如何搞好坡地喷灌系统的布置是发展山区、半山区节水灌溉的主攻方向。在坡地上布置喷灌系统比平地上布置要复杂得多,除考虑水源灌区位置外还应抓住地形这一主要矛盾。本文根据地形特点简述了喷灌系统的组成及其布置原则,探讨了坡地喷灌的具体规划布置与应用中应该注意的问题。

坡地喷灌的规划布置与应用

如何搞好坡地喷灌系统的布置是发展山区、半山区节水灌溉的主攻方向。在坡地上布置喷灌系统比平地上布置要复杂得多,除考虑水源灌区位置外还应抓住地形这一主要矛盾。本文根据地形特点简述喷灌系统的组成及其布置原则,探讨了坡地喷灌的具体规划布置与应用中应该注意的问题。

平地向坡地转换喷灌水量分布计算模型研究

针对坡地喷灌水量分布实测困难问题,以坡地喷头射程计算公式为基础,依据喷头射流方向总水量守恒原理,构建了喷灌水量分布由平地转换到坡地的计算模型,并通过试验验证了模型的正确性。利用该模型,分析了喷头布置方式、喷头间距、工作压力和坡度等对坡面喷灌水量分布的影响,结果表明,三角形布置有利于坡地单喷头水量分布的叠加,且其组合喷灌均匀度略高于方形布置;随着喷头间距的增大,组合喷灌均匀度呈下降趋势;喷头低压运行时,组合喷灌均匀度相对较低,不能满足喷灌均匀性的要求,随着喷头工作压力的增大,组合喷灌均匀度逐渐增大;在一定坡度范围内,不同坡度对水量分布和组合喷灌均匀度的影响较小。因此,在坡地喷灌系统设计时,若选用雨鸟LF1200型喷头,建议采用三角形布置,喷头间距宜为1.0~1.2倍平地喷头射程,喷头工作压力宜选用300 k Pa。

坡地允许喷灌强度计算模型

为了给坡地喷灌系统适宜技术参数的确定提供一定科学依据,以水文学产流原理为基础,建立了满足灌水定额条件下的坡地允许喷灌强度计算模型,并通过试验验证了模型的准确性。应用该模型,分析了土壤质地、地形坡度和灌水定额对坡地允许喷灌强度的影响。结果表明,土壤黏粒比越重,地形坡度越陡,灌水定额越多,坡地允许喷灌强度越小,达到灌水定额所需的灌溉时间越长。综合考虑喷灌系统运行效率和能耗,当采用雨鸟R5000型喷头进行坡地喷灌时,建议将黏土的允许喷灌强度控制在0.118 mm/min以内,而砂土的允许喷灌强度控制在0.461 mm/min以内;允许喷灌强度可根据坡度进行折减,建议坡度每升高5%,允许喷灌强度下降11.69%;灌水定额大于30 mm时,允许喷灌强度宜降低50%。

浅谈山坡喷灌工程设计应注意的问题

在山坡喷灌设计中,要充分考虑与平地喷灌的不同之处,如喷灌强度、坡面上喷洒水量的变化、地形起伏地块零散给管道布设带来的困难、地形高差的存在导致管网压力多变给水泵选型带来的一系列问题等等,各地要因地制宜,总结经验,科学地进行规划设计,以最小的投资取得最大的效益,推动喷灌技术在山区农业生产的发展。