机采棉滴灌管网布置优化设计研究

发布时间：2020-07-22 03:36

【摘要】：机采棉已在新疆得到了大面积推广,并取得了良好的效益。但其管网布置方式,尤其是毛管布置方式还未得到系统的研究。出现同一地区毛管的布置方式各异,沿用传统膜下滴灌人工采摘种植模式下的灌水计划,单纯为了方便机采而使用机采模式等不良现象。鉴于此,本文从机采棉滴灌管网布置优化设计的角度出发,选取当前机采棉种植中常用的几种毛管布置方式、毛管布置长度占设计毛管极限长度的比例值、毛管滴头流量,作为设计基本参数,进行机采棉滴灌管网布置方案设计。通过经济评价与田间土壤水分运移试验的方法,从设计方案投入与灌水效果上对各设计方案进行优化比选研究。研究主要结论如下:(1)通过对不同机采棉滴灌管网布置方案的设计,对《滴灌工程设计图集》中的部分计算公式做了改进与完善。机采棉毛管布置方式的滴灌管网布置设计方案下,同一膜内的相邻毛管间距与相邻膜的相邻毛管间距不相同,故在利用公式P = Sw/SL×100%计算土壤湿润比时,式中的SL应该为整个地块的平均毛管布置间距。同理在计算管网系统一次灌水时间、毛管用量和每条支管上的毛管条数时,带入公式中的毛管布置间距,也应该是整个地块的平均毛管布置间距,如果按同一膜内的相邻毛管布置间距计算,得到的结果会出现偏差。目前《滴灌工程设计图集》中利用一膜内的毛管布置间距计算上述各量,只适用于整个地块上的毛管均为等间距布置的情况。(2)对研究设置的18个机采棉滴灌管网布置方案进行经济评价,得出在使用相同毛管布置方式的每6个设计方案中,经济评价结果最优的设计方案分别是方案1-4、2-2和3-5。使用SPSS对18个设计方案选取的设计基本参数与设计管网系统每亩一次性投入的关系进行逐步回归分析。结果显示设计方案每亩一次性投入,主要受到一膜下的毛管条数(X1)、滴头流量(Z2)、毛管布置长度占设计毛管极限长度的百分比(Z3)3个因素的影响。回归拟合得出回归模型Y= 106.205X1 + 42.325X2+112.222X3-78.849(R2=0.975),在本研究方案的条件下可以通过此模型来计算设计方案每亩一次性投入。(3)设计试验条件下,滴头流量为2.6 L/h的土壤表面湿润锋运移速度,大于滴头流量为1.8 L/h的;滴头流量为2.6 L/h的土壤表面湿润锋运移速度呈平缓减小趋势,滴头流量为1.8 L/h的土壤表面湿润锋运移速度也呈减小趋势,但会出现突变。采用机采棉毛管布置方式的方案灌水效果要优于使用传统毛管布置方式的方案。对比a、b、c三个采用机采棉毛管布置方式的方案发现,适当减小同一膜下的毛管布置间距,可以提高膜下表层土壤的湿润均匀度,改善棉花生长的土壤水分环境;采用一膜三管毛管布置方式的方案a、b的灌溉土壤湿润均匀度要优于采用一膜两管毛管布置方式,且灌水量更大的方案c。(4)本文通过对18个机采棉膜下滴灌管网布置设计方案进行经济评价与灌水试验,确定的最优设计方案为方案2-2。方案毛管段的具体布置模式为:1膜3管6行,棉花按10cm,66cm,10cm,66cm,10cm的宽窄行布置,中间毛管布置于棉花中间窄行的正中位置,两侧毛管布置于宽行中,距中间毛管56 cm的位置,滴头流量采用2.6 L/h,毛管布置长度采用设计毛管极限长度的80%。根据研究结果,给出了机采棉滴灌管网布置优化设计方案。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S275.6;S562
【图文】：

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机采棉滴灌管网布置优化设计研究毛管布置方式下投入最低的设计方案，和一个传统棉花膜下滴灌种植模式下设计方毛管设计参数，布置田间土壤水分运移试验。试验在大田条件下进行，为裸土膜下试验，目的是为了探究对比各理论设计方案的灌水效果。最终确定经济投入低，且效果好的机采棉滴灌管网布置优化设计方案。（3）机采棉滴灌管网布置优化设计方案根据确定的最优设计方案的基本资料和设计参数，以及试验中的土壤特性指标值出机采棉滴灌管网布置优化设计方案。3.2 技术路线

示意图,毛管,棉花种植,膜下滴灌

即图2-1 中 A 所示的 1 膜 3 管 6 行，毛管放置于窄行中间；图 2-1 中 B 所示的 1 膜 3 管 6 行，中间毛管置于中间窄行的正中位置，两侧毛管分别距离中间毛管 56 cm；图 2-1 中 C 所示的 1 膜 2 管 6 行，毛管置于宽行中间。其中图 2-1 中 A 所示的毛管布置方式出现较早，这种布置方式灌水相对均匀，棉花长势相对均一，但是这种布置方式给棉花的播种、管理、采收带来了诸多不便，于是就出现了图 2-1 中 B 和 C 所示的两种毛管布置方式。设计毛管极限长度，用字母 Lm 表示，在滴灌管网布置设计中，毛管的长度要小于等于设计毛管极限长度。毛管的布置长度影响着滴灌管网系统的造价

灌区,概况,新湖

图 2-2 玛河灌区概况图Fig.2-2 General drawing of Manas River irrigated area表 2-2 玛河灌区行政区划情况Tab.2-2 Administrative division in Manas River irrigated areas灌区名称灌区面积/km2具体行政区划单位下野地灌区 2632.44第八师 121 团、122 团、132 团、133 团、134 团、135 团、136团，克拉玛依市小拐乡、四道河子乡、老沙湾乡，沙湾县柳毛湾乡莫索湾灌区 1403.03 第八师 147 团、148 团、149 团、150 团，第六师新湖七场石河子灌区 1060.74石河子市，第八师 143 团、152 团，乌兰乌苏乡、石河子乡、石总场、四分场金沟河灌区 1038.53 第八师 144 团，沙湾县安集海灌区 867.88 第八师 141 团、142 团玛纳斯灌区 819.87 玛纳斯县、北五岔乡、六户地乡新湖总场灌区 576.81 第六师新湖总场、新湖一场、新湖二场玛河灌区的主要作物为棉花，且机采棉已被大面积推广，机采棉的毛管布置方式多

【参考文献】