根系分区交替灌溉系统的设计及其流动特性的试验研究

发布时间：2020-04-07 09:57

【摘要】：交替灌溉配套的设备存在配水均匀性差、结构复杂等问题。本文通过室内、田间试验,设计交替灌溉田间应用系统、实现交替灌溉的分配阀、为保证灌水均匀性的可调开度灌溉阀。为便于研究,将交替灌溉配水问题转化为多孔管出流问题。 (1)交替灌溉多孔出流管输水能力的比较分析,设计不同孔口开度、水源水头、铺设坡度、管道长度,试验比较输水能力：得出输水管的自由出流条件下管道出流量Qz总是大于多孔出流管总出流量Q0。铺设长度L、压力水头H、管道铺设坡度i及孔间距S等任何一个因素的变化都将会对单孔出流量产生重要影响,进而影响多孔管的总出流量Q0。随着管道铺设长度L的增大总出流量增大,单孔平均出流量减小；随着压力水头H的增大,总出流量和平均单孔出流量均增大；随着铺设坡度i的增大总出流量和平均单孔出流量均增大；随着孔间距S的增大,总出流量减少,平均单孔出流量增加。分析多孔管流量折减系数ψ与无量纲数开孔比η长径比E、坡度i之间的关系,进行公式拟合。 (2)建立了变孔径、变管径多孔管的数学模型,分别设计了变孔径和变管径多孔管。运用FLUENT软件研究不同入口速度,不同末孔直径对配水均匀度的影响。结果证明,变孔径、变管径多孔管相对于等孔径、等管径多孔管,可以提高配水均匀度。对于变孔径多孔管,入口速度越大,配水均匀度越高；对于DN25的PVC管道,末孔直径为10mm时配水均匀度最高；对于变管径多孔管,入口速度越小,配水均匀度越高。(3)研究设计了可调开度灌溉阀和交替灌溉分配阀。通过计算推导可调开度灌溉阀旋转转数与过水截面积的关系,并用以指导灌溉,应用FLUENT软件模拟了可调式出水口在不同开度,不同水头下的流量特性。应用可调式出水口和交替灌溉分配阀,搭建了单管和双管两种隔沟交替灌溉系统,用于田间试验,结果证明能够保证灌溉均匀度。 (4)搭建兼做温室爬蔓绳的有芯微管微灌系统,并进行规划设计。以种植黄瓜为例,根据黄瓜不同生长期灌水定额,发芽期0.13L/株、幼苗期0.227L/株、初花期1.53L/株、结果期2.56L/株。对系统各级管道进行水力特征分析,经试验和计算比对选择系统主管为φ32塑料硬管、支管选择φ16塑料硬管,有芯微管芯材选择渗透系数K=0.249的丙纶丝绳。通过温室试验区与常规沟灌和滴灌比对,得出该系统灌水均匀度达93.3%,有芯微管灌水有效率96.6%,比常规有效灌水率80.5%提高近20%。单位面积投资为280元/亩,具有良好的经济效益。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S275

【参考文献】

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本文编号：2617765