考虑滴头堵塞位置的滴灌系统灌水均匀性评价方法

发布时间：2020-09-10 17:04

　　滴灌系统灌水均匀系数是评价滴灌系统灌水质量的重要指标,也是系统设计的重要参数。但现有的评价方法仅能反映滴灌系统中滴头流量的均匀性,未能反映出堵塞滴头的集中程度和分布位置对灌水均匀度的影响,使得评价结果与实际灌水均匀状况之间存在差异。为合理评价滴灌工程在运行过程中堵塞滴头对灌水均匀性及作物生长的影响,本研究以克里斯琴森均匀系数为基础,建立了堵塞滴头位置分布均匀性的概念和计算方法,提出了以堵塞滴头位置分布均匀系数和滴头流量均匀系数的算术平均值为指标的灌水均匀系数计算模型,并分别对比分析了毛管和灌水小区两个尺度的灌水均匀性评价结果。随后,再利用HYDRUS-2D数值分析软件,从确定采样点布置方式入手,模拟不同堵塞情况下的土壤水分状况,分析灌水均匀性与土壤水分分布均匀性之间的关系,然后以土壤水分分布均匀系数为依据,对提出的考虑滴头堵塞位置的灌水均匀系数计算模型进行优化,最后通过温室灌溉试验进行验证。本研究主要得出以下结论:(1)克里斯琴森均匀系数、凯勒均匀系数等灌水均匀性评价指标仅能反映滴灌系统中滴头流量的均匀性,无法准确反映系统运行过程中滴头堵塞位置和堵塞滴头集中程度的变化,也无法反映整个灌水区域作物供水差异的变化。(2)对于堵塞滴头位置分布均匀性,可采用与克里斯琴森均匀系数类似的方法,即在堵塞情况下,以灌水小区内各正常出流滴头所能控制的灌溉湿润区域面积的平均偏差为基础来描述堵塞滴头位置分布均匀性。(3)取样点布置方式对土壤水分分布均匀系数影响显著,适宜的取样间距和深度分别为60 cm和地表下20 cm。(4)土壤水分分布均匀系数与灌水均匀系数具有显著的线性关系,可以利用土壤水分分布均匀系数来评判各灌水均匀性评价指标的合理性。(5)堵塞滴头数量决定了堵塞滴头位置分布对土壤水分分布均匀性的影响程度。当堵塞滴头占比维持在10%以下时,堵塞滴头位置分布对土壤水分分布均匀性影响较小,Cu、EU等评价指标均可较为准确描述土壤水分分布状况;若占比超过10%,仅考虑滴头流量均匀性的评价指标均不能准确反映土壤水分分布状况,应考虑堵塞滴头位置的影响。(6)当考虑滴头堵塞位置的灌水均匀系数UR中克里斯琴森均匀系数Cu和堵塞滴头位置分布均匀系数Ru的比例系数为8:2时,考虑滴头堵塞位置的灌水均匀系数最能反映出滴灌条件下的土壤水分分布状况。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S275.6
【部分图文】：

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图 2-1 灌水小区布置示意图Fig 2-1 Diagiram of irrigation district（a）集中分布（b）较均匀分布（c）均匀分图 2-2 堵塞滴头位置分布的局部情况示意图Fig 2-2 Distribution of clogged emitters under different clogging situation.1 堵塞状况设置为全面反映堵塞对灌水均匀性的影响，本试验在2.1.2试验小区布置方式的基础滴头平均堵塞程度、堵塞滴头数量和堵塞滴头位置分布三个因素，每个因素均

示意图,位置分布,示意图,试验小区

（a）集中分布（b）较均匀分布（c）均匀分布图 2-2 堵塞滴头位置分布的局部情况示意图Fig 2-2 Distribution of clogged emitters under different clogging situation2.2.2.1 堵塞状况设置为全面反映堵塞对灌水均匀性的影响，本试验在2.1.2试验小区布置方式的基础上，考虑滴头平均堵塞程度、堵塞滴头数量和堵塞滴头位置分布三个因素，每个因素均设置三个水平，采用完全组合试验，共设置了 27 种典型的堵塞状况。因素水平见表 2-2，堵塞滴头位置分布示意图如图 2-2 所示。通过 HYDRUS-2D 软件模拟，得到上述 27 种堵塞情况下试验小区内各采样点处的土壤含水率，计算出相应土壤水分分布均匀度。

示意图,布置方式,取样点,示意图

考虑滴头堵塞位置的滴灌系统灌水均匀性评价方法2表 2-2 试验因素水平表Table 2-2 Table of experimental design因素滴头平均堵塞程度堵塞滴头数量位置分布水平1 40% 10% 集中分布2 60% 20% 较均匀分布3 80% 30% 均匀分布.2.2.2 采样点布置方式如图 2-3 所示。沿毛管方向从第一个滴头处，垂直毛管方向从小区边界处，开始观测点。本研究共设置三种采样点布置方式，每个点位分别测定地表以下 10、20、30的土壤含水量。（1）毛管方向和垂直毛管方向均每隔 30cm 布设一个观测点，共计布设 3400 个点，具体布置位置如图 2-3 所示。

【参考文献】