滴灌灌水均匀度影响因素及计算方法

发布时间：2020-08-03 18:37

【摘要】：滴灌灌水均匀度是评价灌水质量的重要指标。由于滴灌工程在运行一定时间后，都会发生堵塞情况，导致滴灌系统灌水均匀度下降。堵塞是影响灌水均匀度的重要因素，堵塞率与堵塞程度是评价堵塞的两个重要指标。通过室内堵塞试验，研究了压力、堵塞率、堵塞位置对滴灌系统灌水均匀度的影响；采用模拟与试验数据相结合方法对滴头的堵塞程度、堵塞数目及其对6种均匀度计算公式计算结果的影响进行研究。讨论了发生不同的堵塞程度及堵塞率对各公式的影响，并分析了不同滴灌灌水均匀度计算公式的适用性，最后尝试寻找能够反映出堵塞位置对于灌水均匀度影响的评价指标，最终得到以下主要结论：（1）滴头进口压力对灌水均匀度有一定影响，但当压力在4-10m变化时，其对灌水均匀度的影响并不显著。（2）堵塞率对灌水均匀度CU有较大影响，随堵塞率的增加克里斯琴森灌水均匀系数CU呈先减小后增大的趋势，堵塞率是影响灌水均匀度CU的一个重要因素。（3）发生堵塞滴头的位置对灌水均匀度也有一定的影响，但影响较小。当堵塞率不大于10%时，发生堵塞的滴头如在滴灌带前三分之一段时，对灌水均匀度的影响较明显，此时灌水均匀度最小。（4）当滴头堵塞率一定时，CU随滴头堵塞程度的增加而减小。当堵塞程度不大于60%时，CU随堵塞程度增加的减小趋势较缓，当堵塞程度大于60%时，CU随堵塞程度增加的减小趋势增大，滴头堵塞程度也是影响灌水均匀度的一个重要因素。（5）灌水均匀系数CU、EU、UWS、DUlq、EUp均随总堵塞程度的增大呈先减小后增大的趋势，DUhq随总堵塞程度的增大呈先增大后减小的趋势。滴头系统堵塞较轻时，CU、EUp和UWS可比较真实地反应滴灌系统的灌水均匀度；滴头系统堵塞较为严重时，EUp可比较真实地反应滴头系统的灌水均匀度；滴头系统堵塞非常严重时， EU与DUlq则可较真实地反应此情况的灌水均匀度。（6）当未发生堵塞或者堵塞非常轻微时，所有的计算方法均适合计算灌水均匀度；当滴头发生堵塞等级相差较大且堵塞程度高的堵塞率较低时，CU与UWS适合计算灌水均匀度；当滴头发生堵塞等级相差较大且堵塞程度高的堵塞率非常大时，CU与DUlq适合计算灌水均匀度，这与模拟计算得到结果相同，充分证明了结果的可靠性。（7）变异函数r(h)、 Brat-Curtis距离djk、欧氏距离dij，均可以在一定程度上反应出堵塞位置对于均匀度的影响，均是数值越高则堵塞滴头分布越分散，灌水质量越优良。若想同时反映堵塞程度及堵塞位置对灌水均匀度的影响，必须结合各指标的评价结果，当灌水均匀度CU数值越大且r(h)（djk、dij）越大时，说明整个滴灌系统的灌水质量越好。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S275.6
【图文】：

示意图,灌水,灌水均匀度,情况

a b图 1-1 两种灌水情况分布示意图Fig.1-1 Irrigation distribution diagram of two cases 选题目的灌水均匀度通常分为灌水器出水均匀度和土壤湿润均匀度两种。其中水均匀度通常用来评价微灌系统和设备品质的高低，水力设计也以灌匀度为标准。而土壤湿润均匀度是指田间土壤湿润的均匀程度(赵)。本研究所指的灌水均匀度为灌水器的出水均匀度。现有的灌水均匀度评价的基本方法都存在一个不足，即他们只能反映区的灌水均匀度及整个灌溉系统灌水器的出水均匀度的情况，而不能头流量位置对于灌水均匀度的影响。本研究选择 6 种应用较为广泛的灌水均匀度计算公式，拟通过计算机数据相结合方法对滴头堵塞程度、堵塞率及其对 6 个灌水均匀度公式影响进行研究。讨论了堵塞率堵塞程度对灌水均匀度的影响，并研究匀度计算公式适用性，观测这 6 个公式能否反映出灌水器出流量空间

试验装置图,试验装置

况：试验在西北农林科技大学中国旱区研究院的灌溉水力学试验在地陕西省杨区，本区位于渭河流域关中平原腹地，北纬 34°165"，年平均降雨量 660mm，年平均气温 12.9℃，无霜期平均 210气候区。材料与装置甘肃大禹节水股份有限公司生产的薄壁迷宫流道滴灌带，该滴灌滴头间距为 30cm，内径为 16mm，额定流量为 2.1L/h，壁厚为 0的限制，试验先采用 80m 长度的滴灌带进行压力试验，其他试验验时，将整段滴灌带按照三部分考虑，毛管进口三分之一为第 1 2 段和剩余部分为第 3 段，每段有 40 个滴头。由供水装置、压力调节装置、水量收集装置组成。试验装置如图统提供水源获得一定的压力，通过调节球阀，控制毛管进口的压钢架焊接的平台上，为保证滴灌带整段不会弯曲及塌陷将其用绑托处，平台下端有安放烧杯的烧杯平台，多余水分可从平台排出

试验装置图,试验装置

调节压力球阀保证压力达到设置水平，注意调节球阀要要两个一起调节以，开始时阀门不要开得太大，避免压力过大发生爆管的现象，开始测量各要将滴灌带在相应压力下通水几分钟后观察压力表指示数值是否仍在设需要测量的滴头数目较多，所以采取时间差值测量的方法测得各滴头的流滴头开始的时间要比后一个早五秒钟，前一个滴头结束的时间也要比后一保证各滴头滴水时间相同，采用秒表计时，每次试验测试时间为 15min，门。从毛管进水口第 1 个滴头开始称量烧杯重量并记录，试验结束后，将果与初始烧杯质量做差，即得各滴头 15min 的出水量，再根据时间与流量各滴头的真实流量，为数据分析做好数据准备。为保证试验结果的可靠性复 3 次（同一条滴灌带测量三次），取其平均值进行数据分析。

【参考文献】