旋转折射式喷头移动喷洒水量分布计算模型构建与应用

【目的】探讨旋转折射式喷头移动喷洒水力特性,优化喷灌机组运行参数和配置。【方法】采用喷灌强度等效拉伸法,构建了基于一次正交多项式拟合的移动喷洒水量分布计算模型,应用该模型对R3000、S3000、O3000喷头进行模拟计算,分析了工作压力(50~150 kPa)、移动速度(20~45 m/h)和组合间距(1.2~6 m)对3种喷头移动喷洒水量分布和均匀度的影响。【结果】①模型计算结果与实测值偏差在5%以内,模型精度较高。②R3000、S3000、O3000喷头移动降水深随距喷头距离的增加而减小,3种喷头移动喷洒均匀度较固定喷洒分别提高11.17%、10.72%和2.36%。③随着工作压力的增大,R3000、S3000、O3000喷头的有效喷灌半径逐渐增大,降水均匀度呈先增大后减小的趋势,最大降低幅度达35.66%,平均降水深和均匀度随移动速度的增大逐渐降低,但3种喷头喷洒均匀度的平均变化幅度仅为0.59%、1.38%、0.99%,说明移动速度对均匀度的影响较小。随着组合间距的不断增大,均匀度呈波动下降的趋势。④考虑工作压力和组合间距双因素影响,R3000、S3000、O3000喷头在低组合间距和高工作压力范围内取得较高的移动喷洒均匀度,在150 kPa/3.6 m、150 kPa/2.4 m、130 kPa/3.6 m的工作压力/组合间距配置组合条件下,喷洒均匀度最高。【结论】等效拉伸法降低了模型构建过程中的拟合次数,提高了计算精度;增大工作压力和降低组合间距有助于提高喷头移动喷洒均匀度。

春小麦田喷灌的水量分布及小气候效应

春小麦喷灌的田间观测表明 ,在灌浆初期 ,春小麦冠层的截留水量可达 2 5 %～ 30 % ,冠层截留水量可使冠层下方的均匀系数比冠层上方提高 10 .1%～ 12 .7% .喷灌的水分飘移蒸发损失可达总水量的 2 0 %～ 2 5 % .春小麦喷灌可以降低空气和土壤温度 ,增加空气实际水汽压和相对湿度 ,这对抑制作物蒸腾将起一定作用 .

微喷带单孔喷水量分布的基本特征研究

微喷带是一种新型的节水灌溉设备 ,该文根据其灌溉特点 ,设计了研究微喷带喷水量分布的试验装置 ,在此基础上建立了水量分布的测试方法。通过试验分析了喷水量分布的基本特征 ,为进一步研究微喷带的灌溉性能提供参考。

微喷带水量分布特性试验分析

水量分布特性是衡量节水灌溉质量的重要技术指标。为了寻求微喷带水量分布均匀系数的测试方法和评判标准,该文在参照旋转式喷头水量分布特性检测方法的基础上,研究了新型节水灌溉设备微喷带水量分布特性的检测方法,并根据该方法对国内几种典型微喷带的水量分布均匀系数Cu进行了检测。检测结果表明,微喷带的水量分布均匀系数低于旋转式喷头,且不同微喷带之间的差别较大,几种微喷带的水量分布均匀系数Cu最高为78.34%、最低仅为24.55%。据此,分析了影响微喷带水量分布均匀系数的主要因素,并提出了依据水量分布特性将微喷带分成3类,分别用于不同灌溉场合的建议。

喷灌和软管灌溉两用机组水量分布特性与试验

喷灌和软管灌溉两用轻小机组具有喷灌和软管灌溉两种灌水方式,且有高度可升降、喷幅可调等特点。采用理论分析和试验验证相结合的方法,对该机组水量分布特性进行了研究,分析了影响机组水量分布特性的因素,计算了机组在配置喷灌和软管灌溉系统时的喷灌强度、均匀系数,结果表明,影响机组水量分布均匀性的主要因素是所配置灌水器的水量分布特性、灌水器配置间距、行走速率、土壤和地形、风速等。在室内试验时,机组喷灌均匀系数达95%以上,软管灌溉均匀系数达90%,可满足灌溉需要。

考虑水滴运动蒸发的喷灌水量分布模拟

提出了有风条件下喷头水滴运动与喷灌水量分布模拟方法,并利用Visual Basic 6.0开发了喷灌水量分布模拟软件。该软件在已知单喷头的径向水量分布数据时,可以模拟出不同风速、风向、空气温湿度等环境条件下单喷头或多喷头组合的喷灌水量分布,计算出喷灌系统的组合喷灌强度、喷灌均匀系数和蒸发损失率。以9708A型喷头为例,分别对工作压力为0.20、0.25和0.30 MPa下单喷头径向水量分布以及喷灌系统组合间距为14 m×14 m和14 m×12 m时的喷灌水量分布进行了模拟,并与实测值进行了对比,结果表明:模拟的单喷头径向水量分布与实测值总体一致,由模拟水量分布推算的喷头流量与实测值的相对误差为0.83%～8.01%;喷灌均匀系数模拟值与实测值的相对误差为0.69%～6.36%,蒸发损失率模拟值为0.51%～1.75%,小于实测的水量损失率。模拟了不同组合间距下的喷灌水量分布,得到的喷灌均匀系数模拟值与其他软件比较,相对误差在0.11%～2.44%之间。

异形喷嘴变量喷头结构设计及其水量分布试验

为提高灌溉质量,降低喷灌系统工程投资,在摇臂式喷头基础上安装动静片和改装异形喷嘴装置,研制了一种新型的异形喷嘴变量喷洒喷头,介绍了其结构形式及工作原理。对安装异形喷嘴的变量喷头和圆形喷嘴变量喷头进行了对比试验研究及分析,并绘制了单喷头三维水量分布图和径向水量分布曲线。研究表明,异形喷嘴变量喷头运行可靠、基本能够实现三角形喷洒域,减小了现有的变域喷洒喷头喷洒均匀性容易受工作压力波动的影响,与圆形喷嘴的摇臂变量喷头相比其喷洒性能良好,减小了雨滴打击强度,改善了喷灌均匀性。经计算其平均喷灌强度ρ为6.74mm/h。用异形喷头装置可以改善变量喷头喷洒均匀度。

喷灌水量分布动态模拟与均匀性研究

为研究压力、喷头组合方式和插值方法对喷灌均匀系数CU和分布均匀系数DU这两个评价指标计算结果的影响规律，利用雨量筒径向间隔为lm的FY RB-471型喷头无风喷洒试验数据，模拟出了喷头在不同压力下的水量分布情况。在喷头矩形组合方式和正三角形组合方式下，采用线性插值、立方插值、三次样条插值、距离插值和平面插值法计算了不同压力下的喷灌均匀系数和分布均匀系数。结果表明，采用三角形组合方式比矩形组合方式计算的喷灌均匀系数CU高1．56～4．77个百分点，同样，三角形组合方式比矩形组合方式计算的分布均匀系数DU高4．26～9．19个百分点；不同的插值方法对喷灌均匀系数与分布均匀系数的计算结果影响不明显，而压力是影响喷灌均匀系数的一个重要因素。

喷灌水量分布均匀性评价指标比较及研究进展

为提高喷灌水量分布均匀性评价的准确性和可靠性,将喷灌水量分布均匀系数分为基于平均偏差的均匀系数、基于标准偏差的均匀系数、强调部分水量特征的分布均匀系数、基于概率分布函数的均匀系数和基于空间分布函数的均匀系数5大类,并对这些均匀系数的特点及其相互关系进行了分析和推导。结果表明:各均匀系数互有联系,但评价的侧重点各不相同,应根据评价和研究目的的不同选用相应的均匀系数对均匀性进行综合评价。最后指出今后研究重点应对均匀系数计算方法之间的差异和均匀性测试试验中不确定性因素进行定量分析,提高均匀系数计算结果的可靠性和可比性,为今后制订更具体、更准确的喷灌均匀系数测试和评价标准提供参考。

喷灌水量分布均匀性评价指标的试验研究

利用多喷头组合喷洒试验研究了分布均匀系数ＤＵ 与喷灌均匀系数ＣＵ 之间的关系。试验表明，ＤＵ 随ＣＵ的增大而线性增加，当ＣＵ等于规范规定值７５％ 时，ＤＵ值约为６６％ 。通过田间试验探讨了喷灌均匀系数对水量在土壤中分布均匀程度的影响。发现喷灌水量在土壤中的分布比其在地表的分布均匀得多，这一结果为合理降低喷灌均匀系数设计值提供了一个新的研究空间。该文还对作物冠层对喷灌水量分布的影响进行了田间试验，结果指出，冠层截留可以使喷灌水量分布的均匀性得到一定程度的改善。

喷灌水量分布的遗传神经网络模拟与组合均匀度计算

喷头的水量分布与工作压力 H、风速 V等密切相关 ,但难以找出描述其间关系的显式方程。这使得喷灌系统的布置优化、模拟仿真乃至运行控制不太方便 ,不利于电算。采用遗传神经网络较好地模拟了喷头水量分布及其与 H、V的关系 ,给出了基于这种模拟的喷灌组合均匀度计算方法 ,并通过实例验证了该方法。

基于分布式总线的喷头水量分布的自动测试

通过分析基于微机ISA总线的喷头测试系统存在的问题,提出了基于分布式总线技术的喷头水量分布自动测试的解决方案。采用RS485/422总线,将PLC模块分布安装在试验现场作为水量采集模块,把PLC和计算机连接组成1∶n网络进行数据的传输,使总测试点数扩展到20480点,径向射线达到16条,每条线可测1280点,并采用VB 6编制计算机监控软件,使软件移植性更强,提高了喷头水量分布自动测试的可靠性、通用性和可扩展性,对新型喷头的试验研究提供了可靠数据和分析手段。

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。

压力对微喷带水量分布的影响研究

微喷带水量分布均匀性是影响微喷灌灌溉质量的重要因素,工作压力是控制微喷带喷洒均匀度的主要参数。以国内常见的一种机械打孔、内径为32 mm和28 mm的微喷带为研究对象,通过压力调节,分析压力对微喷带喷洒均匀度的影响,由垂直微喷带方向和沿微喷带方向上的水量分布情况得到喷洒均匀性最优时的压力值。结果表明,垂直微喷带方向上,Φ32微喷带Φ28微喷带都在压力23 k Pa处水量分布情况最好。沿微喷带方向,压力是逐渐减小的,水量分布情况决定于此处的压力值,使整条微喷带保持良好喷洒均匀度的条件就是让压力值保持在最优均匀度压力值附近。

单喷头水量分布的三角形组合均匀度叠加计算

本文针对喷灌系统三角形布置的单喷头组合均匀度叠加计算问题,提出以矩形等效面积代替三角形面积的计算方法,建立了将单喷头辐射线布置雨量筒实测数据准确转换为方格形布置数据的模型和叠加计算的数学模型,从而可以用单喷头实测水量分布进行均匀度叠加计算。根据数学模型编制了数据转换和叠加计算程序。以PY1 20单喷头实测数据进行实例计算,结果表明,用本文模型进行三角形喷头组合的均匀度叠加计算既方便又快捷。

喷灌喷头水量分布特性自动测试系统

通过分析水量信息传感器利用翻斗将水量转换成数字量的测试机理,建立了传感器的A/D转换模型。用可编程控制器(PLC)作下位机对分布在试验场地的各个传感器输出信号进行测试,将数据通过分布式总线传给上位计算机,由上位机进行各点水量的实时计算和显示,用ADO技术将所有数据与Excel数据库连接,在Excel电子表中通过预先编程自动生成喷头的水量分布特性曲线和数据表,实现了喷头水量分布特性的自动测试。

基于Surfer软件的喷灌水量分布均匀性研究

Surfer软件是专门的三维等高线绘图软件,可以直接对三维数据实体成像和等值面成像。针对传统喷灌水量分布图绘制较为复杂的问题,提出基于Surfer软件绘制喷灌水量分布图的方法,根据雨鸟30PSH喷头点喷水量分布观测数据,绘制了水量分布的二维等高线及三维强度图。与其他绘图方法相比,该方法程序简单,工作量小,绘制速度快,精确度也较高。

流道出射角对单一流道结构非旋转折射式喷头水量分布及均匀性的影响

为探索单一流道结构非旋转折射式喷头水量分布及均匀性与流道出射角之间的关系,以Nelson D3000型蓝色喷盘为本体,设计7个不同流道出射角(-45°、-30°、-15°、0°、15°、30°、45°)的喷盘,测试并分析了50kPa压力下的实际射流出射角和单流道水量分布,模拟了单喷头水量分布和3.0m喷头间距下的组合水量分布,并计算出组合均匀性系数。结果表明,实际射流出射角略大于喷盘流道出射角。当流道出射角由-45°增至15°时,射程增大2m,单流道径向点喷灌强度最大值降低59%,径向湿润范围增加91.94%,垂直于径向的水量分布更均匀,且单喷头喷灌强度峰值减小,组合喷灌强度最大值下降;但流道出射角继续增至45°,各水量分布反而不均。流道出射角为15°喷头的单流道水量分布、单喷头水量分布和组合喷头水量分布较好。组合均匀性系数随流道出射角的增加呈先增大后减小的变化趋势。

全射流及摇臂式喷头水量分布形状分析及组合计算

以全射流喷头和摇臂式喷头为例,分析喷头喷洒水力性能,总结7组不同喷头主副喷嘴结构参数和不同工作参数下对应的水量分布形状,并选取水量分布函数进行拟合;同时,计算不同间距下的组合均匀性。结果表明,选取的水量分布函数拟合效果较好,形状基本一致,误差较小。1R、1.1R、1.2R、1.3R和1.4R组合间距下,第3组、第4组水量分布的均匀性系数较高,且大部分超过0.85,第7组水量分布的均匀性系数最低。

基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统

现有喷头水量分布测试中存在雨量筒移动难,雨量传感器寿命低,水量分布软件无法展现水量分布图全貌的问题。该文提出了一套基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统的解决方案。该系统采用Zig Bee无线技术和霍尔无触点开关改进了传统的双翻斗雨量筒。试验时按照水量分布测试要求将雨量筒以方格或径向布置在整个试验场,每个雨量筒都被编号并作为终端设备于整个网络中发送雨量信号,信号经路由器转送给Zig Bee协调器节点接收数据,最后通过串口由上位机接收。上位机采用Matlab的GUI编写水量分布测试软件,可以实时接收并绘图,计算相关参数、调整水量分布图观察角度和预测组合喷头喷洒情况。通过雨量筒试验,测试了雨量筒的精度和接收灵敏度,雨量筒精度误差不超过0.1 mm/h,接收无遗漏。最后该文对S800型喷头进行了水量分布测试并计算相关参数和绘制水量分布图,测试表明该文的喷头水量分布测试系统满足试验需求。