旱塬区滴灌系统水力特性研究及系统优化设计

为解决陕西省渭北旱塬区滴管系统灌水均匀度较低的问题,通过试验与实际工程相结合的方法,研究不同进口工作水头与毛管铺设长度对系统单孔流量、灌溉均匀度和流量偏差率的影响,结果表明:系统单孔流量和灌水均匀度与毛管铺设长度呈反比,与进口工作水头呈正比,而流量偏差率与毛管铺设长度呈正比,与进口工作水头呈反比,工作水头在9 m左右,毛管铺设长度在30 m左右范围内时,可在节约成本的情况下,使系统灌溉均匀度最高;进口工作水头、毛管铺设长度与灌水均匀度的关系呈良好的二次抛物线关系,并得出了滴灌系统灌溉均匀度与毛管铺设长度、进口工作水头之间的函数关系式,可为渭北旱塬区滴灌系统的设计与施工提供理论依据。     

滴灌系统毛管单/双向供水方式对灌水和施肥均匀性的影响

滴灌系统管网布置形式及运行管理模式是影响滴灌系统灌水和施肥均匀性的重要因素。本研究评价了供水方式、毛管长度及毛管首部压力对沿毛管压力分布、灌水器流量分布、灌水和施肥均匀性及水肥一致性的影响。试验中,毛管供水方式设置单向供水(A1)和双向供水(A2);毛管长度设置70(L1)、100(L2)和130 m(L3)3个水平;毛管首部压力设置0.02(P2)、0.04(P4)、0.06(P6)、0.08(P8)和0.10 MPa(P10)5个水平。结果表明,相同毛管长度及毛管首部压力情况下,双向供水处理流量偏差率较单向供水低18%～43%。在灌水器允许流量偏差率为20%时,双向供水毛管极限铺设长度较单向供水增加约60%。方差分析结果显示毛管供水方式、毛管长度及毛管首部压力对灌水和施肥均匀系数的影响均达到了极显著水平(p0.01),双向供水方式可以显著提高灌水和施肥均匀性。在毛管长度100 m和130 m条件下,双向供水的灌水和施肥一致性较单向供水提高3%～4%。建议在规模化滴灌系统中采用双向供水方式,以达到增加毛管允许铺设长度、提高灌水和施肥均匀性和一致性的目的。     

滴灌带灌水均匀度田间试验分析

以2种不同类型滴灌带为研究对象,通过测定不同铺设长度、铺设坡度以及入口压力下滴头沿毛管的流量分布,计算出各情况下毛管灌水均匀度,并测试了滴头的制造偏差,分析了降低入口压力对两种毛管灌水质量的影响。结果表明:B型滴灌带在各种情况下灌水均匀度均优于A型滴灌带,但在灌水均匀度允许范围内,A型滴灌带以其价格优势易于推广。     

滴灌毛管灌水均匀度试验研究

以内镶贴片式滴灌带为研究对象,通过测定不同铺设长度、铺设坡度以及入口压力下滴头沿毛管的流量分布,计算出各种条件下毛管灌水均匀度,并结合滴头的制造偏差及田面微地形对高差流量偏差率的影响,分析了降低入口压力对毛管灌水质量的影响.结果表明:铺设长度较短时,在10-2 m 压力水头范围内,降低毛管入口压力对灌水质量的影响可以忽略;在-5‰～10‰的坡度范围内,毛管灌水均匀度随铺设坡度的增大而增大.综合分析认为,毛管入口压力水头可以降到4 m左右.     

毛管稳流三通在滴灌工程中的应用

安装毛管稳流三通不仅可以保证各毛管进口水量稳定一致,提高整个系统的灌水均匀度和安全可靠性;又可以节省工程投资,方便设计、施工和管理,提高滴灌系统对地形的适应性;还可以加大滴灌带的铺设长度,减少支管数量,为今后实现自动化管理提供方便。     

滴灌灌水小区水力设计的遗传算法研究

以滴灌灌水器平均流量与设计流量的差值为目标函数,将支管末端节点的压力水头作为决策变量,应用二分法与退步法进行毛管和支管的水力计算,建立微灌灌水小区整体水力设计的遗传算法模型。仿真结果表明,模型与算法具有很高的求解效率、计算精度以及良好的通用性和实用价值。在进行灌水小区水力设计的同时,还能够得到支管和毛管的流量、压力分布,以及灌水器平均流量、最大流量、最小流量等特征值及其孔口位置,确定压力偏差、流量偏差、灌水均匀度等灌水质量控制指标。可适用于非均匀坡、变管径、变间距等坡地微灌灌水小区的水力计算与设计,也可用来对已设计或铺设好的灌水小区进行校核与评价。     

刍议膜下滴灌技术

地膜覆盖种植技术具有提墒、保墒、增温、保温、蓄水和改善光照条件、促进作物早熟高产、抑制土壤的棵间蒸发、改善土壤微生物活动及物理性状以及抑制膜内杂草生长等多方面的综合作用.滴灌是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器,将水一滴一滴均匀而缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水方法.膜下滴灌则是将地膜栽培技术与滴灌技术有机结合,即在滴灌带或滴灌毛管上覆盖一层地膜,是一项节水增效农田灌溉新技术.     

滴灌系统田间管网优化设计分析

在调研新疆地区滴灌工程基础上,分析了地区现行滴灌工程管网布置及长度确定方式,提出运用毛管最大长度计算公式和经济指标作为重要衡量参数,确定田间毛管布置的最经济长度。结果表明,在毛管间距相等情况下,毛管铺设经济长度会随滴头间距增加、流量减小而增加。同时,增加灌水小区面积,田间毛管经济长度亦会增加。     

地下滴灌灌水器堵塞特性田间评估

以运行2年的日光温室番茄地下滴灌系统为对象,通过对灌水器流量进行测试,分析了滴灌带埋深、施肥次数、施肥量和土壤层状结构等对灌水器堵塞程度及灌水均匀性的影响.滴灌系统包括滴灌带埋深为0、15和30cm的33个小区,2年累计施肥次数的变化范围为0～19,累计施尿素量变化范围为0～1 023kg/hm2.结果表明,运行2年后地表和地下滴灌灌水器发生了轻微堵塞,其中流量降低超过25%的灌水器占2.7%,完全堵塞的灌水器占2.1%;施肥次数、施肥量和土壤层状结构对堵塞的发生没有明显影响,地表滴灌比地下滴灌堵塞略为严重;未发现根系入侵造成的灌水器堵塞.对发生堵塞灌水器在系统中的位置进行调查后发现,大部分堵塞灌水器位于毛管的最末端.为了定量评价灌水器堵塞程度对灌水均匀性的影响,建立了灌水器流量变差系数与流量降低百分数之间的回归关系,结果表明灌水器流量均匀系数随堵塞引起的流量降低百分数的增大而线性增大.     

铺设长度及入口压力交互作用对小流量滴灌带灌水均匀度的影响

为探究滴灌带铺设长度与入口压力交互作用对灌水均匀度的影响。以3种J型（进口型号）滴灌带和1种G型（国产型号）滴灌带为研究对象,分别对不同铺设长度和入口压力组合下的滴头流量进行测定,并运用变差系数（v）、Christiansen均匀系数（C_u）及Keller均匀系数（E_u）进行了评价。结果表明：C_v、C_u、E_u均随着滴灌带铺设长度和入口压力的变化而变化,C_u与E_u呈正相关,与C_v呈负相关;以滴水孔流量变差系数C_v为判别指标,滴灌带铺设长度为200 m时,J₁型入口压力为5~11 m、J₂型入口压力为3~11 m的滴灌带质量等级均为A（优）;入口压力在1~11 m范围时,J₃型滴灌带在各压力下的质量等级均为B(良)、G型滴灌带质量等级均为D（不合格）。滴灌带铺设长度为100 m时,J型滴灌带入口压力在1~11 m范围的质量等级均为A（优）;G型入口压力在1~3 m时滴灌带质量等级为C（一般）。以均匀系数E_u和C_u为判别指标,J型滴灌带铺设长度为300 m时灌水均匀度均最低,入口压力为9~11 m时灌水均匀度均最高。基于上述判别指标,本试验所选各类型滴灌带铺设长度和入口压力的最佳搭配为：J₁型滴灌带铺设长度200 m、入口压力9 m;J₂型滴灌带铺设长度200 m、入口压力11 m;J₃型滴灌带铺设长度200 m、入口压力11 m;G型滴灌带铺设长度100 m,入口压力7 m。     

内蒙古地区马铃薯滴灌系统的应用性设计分析

以内蒙古地区多个工程项目为基础,从马铃薯滴灌系统方案设计与施工设计2个方面来对马铃薯滴灌系统的设计进行探讨。方案设计从水量平衡、灌水器、管网以及首部枢纽设计几个方面展开,其中主要针对管网设计在当地的2种典型布置做综合效益比较,选定优化方案;施工设计则主要考虑灌水器与管网系统铺设2个方面,并根据实践设计经验,总结出内蒙古地区马铃薯滴灌系统应用性设计中应该注意的问题,为当地马铃薯滴灌系统的设计提供参考。     

温室低压小管径滴灌试验设计和模拟分析

新疆自治区气候干燥,水资源缺乏,且第一产业所占比重较大,发展节水灌溉对于降低该地区农业用水量、提高灌溉水平有着重要意义。以新疆阜康市3800亩滴灌系统优化改造为例,利用试验室模拟温室低压小管径滴灌系统,最终得出环状毛管布置相对于树状布置有一定压力补偿,灌水均匀度更好;横向布置时,其水头损失与管径无关,而纵向布置时,选择直径较大毛管可降低水头损失。研究结果对于指导类似地区节水灌溉建设工程具有一定的指导意义。     

多滴头小管径滴灌系统水力性能试验研究

通过多滴头小管径滴管系统灌水试验研究,评价流量与水头压力关系,进而进行灌水器的综合性能指标分析与评价。结果表明:在额定压力工作条件下,灌水器的制造偏差小于5%,等级为优等;灌水器的灌水均匀度大于95%,灌水均匀性良好;灌水器的水头损失比例为3%,损失比例较小,适宜于温室灌溉。     

多值域可调式压力调节器的设计

<正>压力是影响滴灌系统成本的主要因素,通过降低系统压力可以有效降低系统的成本。在低压滴灌技术条件下,灌水器工作压力水头要从常规的10m左右降低到5m以下,沿用普通滴灌产品及设备存在极大的浪费和不适宜。低压条件下,灌水器对压力变化的敏感程度增大,需要稳压、恒压设备来保证灌溉质量和系统的安全运行。压力调节器是目前微灌系统中的主要调压设备之一,当进口压力改变时,其流道自动变大或变小,使出     

西安市临潼区绿康泰生态园滴灌工程设计浅析

滴灌具有灌水均匀,灌溉水利用率高,作物产量高,品质好,易于调节土壤湿润体内盐分浓度,适应于各种土壤和地形等多方面的优点。以绿康泰生态园滴灌工程为例,根据规范标准以及工程规划布置情况,对该滴灌工程总体设计进行分析计算,结果显示:设计水源提供水量可灌溉315.9亩;最大需水量57.6 m3/h,可提供的水量为65 m3/h,水源满足要求。项目区划分为4个灌溉小区8个地块,每个轮灌区最多有2条支管,8条分支管,128条毛管。管网分为干管、支管、分支管、毛管4级,毛管铺设长度分别为75 m,水头偏差小于2.48 m;分支管铺设长度分别为28 m水头偏差小于2.05 m,水压满足要求,各级管道水流速度在经济流速范围内。可为类似滴管工程设计提供参考。     

微灌田间管网布置与管径同步优化及影响因素分析

田间管网是微灌系统的最基本设计单元,该部分规划设计的合理性直接影响到整个微灌系统的工程投资及运行费用。将田间管网作为一个整体,分别以单位面积年费用最低及控制面积最大为目标,在不限定田间管网形状及面积的情况下建立毛管单向布置及双向布置田间管网优化设计数学模型。分析了毛管管径、灌水器设计流量、灌水器间距、毛管方向地面坡度、灌水器制造偏差系数及流态指数对田间管网优化结果的影响,并对两种布置模式下田间管网的优化结果进行了对比。实例计算结果表明:较小的毛管管径、灌水器设计流量、灌水器制造偏差系数及流态指数、较大的灌水器间距有利于减小田间管网单位面积年费用,减小的百分比为0.55%～57.42%;较大的毛管管径及灌水器间距、较小的灌水器设计流量、灌水器制造偏差系数及流态指数有利于增大田间管网控制面积,增大的百分比为18.31%～925.94%;毛管双向布置田间管网在单位面积年费用及控制面积两方面均优于毛管单向布置田间管网,毛管双向布置田间管网单位面积年费用较毛管单向布置降低0.59%～9.58%,控制面积较毛管单向布置增大9.67%～186.57%。结果可为不限定面积情况下微灌田间管网的优化设计提供依据。     

黄河水滴灌系统灌水器结构-泥沙淤积-堵塞行为的相关关系研究

传统的黄河水沉淀-过滤系统存在沉沙池建设成本高、过滤器频繁反冲洗能耗高等问题,让更多的细颗粒泥沙随水流排出灌水器体外是解决黄河水滴灌系统灌水器堵塞的新思路,而摸清泥沙在黄河水滴灌系统内部的淤积特性以及灌水器结构-淤积泥沙特性-堵塞特性参数间的相关关系是探索其排沙能力的前提和基础。为此,本文在河套灌区开展了黄河水滴灌系统灌水器堵塞原位试验,系统分析了6种内镶贴片式灌水器内部细颗粒泥沙含量及粒径分布动态变化特征,探索了三者间的级联关系。结果表明：进入灌水器内部的泥沙99%以上可以排出体外,淤积在灌水器内部的泥沙以粉粒为主、砂粒次之、黏粒最少。随着灌水器堵塞加剧,内部淤积泥沙的黏粒、粉粒比例相对降低,而砂粒比例相对增加,泥沙进入灌水器后存在聚集等行为,使得灌水器内部淤积泥沙粒径明显高于毛管入口。泥沙比表面积淤积量、粉粒比例、砂粒比例、D₅₀、D₉₅对黄河水滴灌系统Dra、克里斯琴森均匀系数CU影响显著（p<0.05）,不同灌水器淤积泥沙粒径明显不同,D₅₀与灌水器结构无量纲参数（流道宽深比W/D、面积长度比A^1/2/L）及断面平均流速v显著（p<0.05）相关。本研究对引黄滴灌灌水器设计及灌溉系统过滤配置具有指导意义。     

田面微地形对滴灌灌水均匀度影响的试验

以试验小区内镶贴条式滴灌带为研究对象,测定不同田面微地形、系统工作压力下滴头在各测点的流量分布,计算出各种条件下的灌水均匀度,分析了不同系统工作压力下,田面微地形对滴灌灌水均匀度的影响.结果表明:系统工作压力越大,田面微地形对灌水均匀度的影响越小;压力越小,灌水均匀度受田面微地形影响越大.在比较平缓的微地形条件下,降低系统工作压力,滴灌灌水均匀度并没有显著减小.     

滴灌系统灌水器堵塞机理与控制方法研究进展

滴灌系统灌水器堵塞问题直接影响灌水均匀度、系统运行效益和使用寿命,是滴灌领域的国际难题之一,而地下滴灌系统中负压吸泥作用与根系入侵效应使得灌水器堵塞机理更为复杂。尤其是水资源短缺与水污染并重的现状迫使滴灌水源多元化、滴灌系统由单一灌溉功能逐步向灌溉施肥等多功能转变以及滴灌技术在高附加值的多年生作物上的应用等因素,对灌水器抗堵塞能力提出了更高的要求。本文通过回顾滴灌系统灌水器堵塞问题研究历程,系统总结了灌水器堵塞类型、测试与评价方法以及发生特征与预报方法,通过建立堵塞物质提取与精细测试方法,分别从堵塞物质形成与生长过程、水源中多物质运移过程两个角度,揭示了灌水器堵塞耦合诱发机制与持续增长机理,通过综合控制堵塞物质来源(前控)、提升自身抗堵塞能力(中排)和有效清除堵塞物质(后清)等多角度建立了灌水器堵塞控制方法,最终提出该领域急需进一步研究的问题和方向。本文旨在为解决滴灌系统灌水器堵塞问题及推动滴灌技术规模化应用与推广提供理论支撑。     

新疆棉田多点源滴灌条件下土壤水分运移特性试验研究

在新疆棉田轻质壤土条件下,进行了多点源滴灌土壤水分运移规律试验.研究发现使用滴头流量1.2L/h、1.38L/h或2.0L/h、3.0L/h的滴灌带时,地表饱和区半径分别在滴水4h、3h左右达最大20-25cm;土壤径向湿润锋和垂向湿润锋可分别用幂函数和线性函数来估算,径向和垂向湿润锋与灌水量的关系均可用幂函数来描述.棉田滴灌系统设计和运行时,尤其在棉花苗期补水时,单次灌水持续滴水时间不应小于8h,且选择的滴灌带滴头流量范围应在1.2―2.0L/h之间,这对提高棉籽发芽率,有效减小或避免深层渗漏具有重要意义.