坡耕地是目前廣大丘陵山區(qū)群眾賴以生存和發(fā)展的生產(chǎn)用地,但是由于受地形坡度影響,坡耕地土壤具有不同程度的旱、瘠、薄、粗等特點,使得坡耕地作物因需水量不足而導(dǎo)致大幅減產(chǎn),從而影響經(jīng)濟(jì)效益。因此,選取合理的灌溉方式對坡地作物生長至關(guān)重要,而噴灌作為一種新型節(jié)水高效灌溉技術(shù),具有省工、省水、對地形條件適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點,是坡地灌溉常用方法之一。噴灌均勻度和水滴打擊動能是衡量噴灌系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo),國內(nèi)外學(xué)者對此展開了大量研究,但以往研究主要集中于平地,關(guān)于坡地上的研究相對較少。為了給坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計提供切合實際的參數(shù),以農(nóng)田灌溉中常用的雨鳥LF1200型噴頭為研究對象,通過試驗分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對坡地噴灌均勻性和水滴打擊動能進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)揭示了坡地噴灌水量分布特性。分析了坡度對單噴頭水量分布、射程及噴頭組合均勻度的影響,結(jié)果表明,單噴頭水量分布圖大致呈“雞蛋型”,上部扁而凸,下部長而尖;離噴頭越近,水量分布越集中,且隨著坡度的增大,水量有向上坡方向集中的趨勢;噴頭上坡射程隨著坡度的增大而減小,下坡射程隨著坡度的增大而增大;噴頭工作壓力和間距對均勻度的影響顯著,其中工作壓力影響最大,間距次之,坡度最小;另外,為了便于工程設(shè)計,通過理論分析推導(dǎo)出了坡地噴頭射程計算公式,經(jīng)試驗驗證,該公式具有一定的準(zhǔn)確性。(2)構(gòu)建了坡地噴灌水量分布計算模型。針對坡地噴灌水量分布實測困難的問題,以坡地噴頭射程計算公式為基礎(chǔ),依據(jù)彈道理論和水量平衡原理,構(gòu)建了噴灌水量分布由平地向坡地轉(zhuǎn)換的計算模型,并通過試驗驗證了模型的正確性。利用該模型分析了噴頭布置方式、間距、工作壓力和坡度等因素對噴頭組合噴灌水量分布及均勻度的影響。結(jié)果表明,噴頭正三角形布置下的噴灌均勻度要優(yōu)于正方形布置下的;隨著噴頭間距的增大,噴灌均勻度呈下降趨勢;噴頭低壓運行時,噴灌均勻度相對較低,不能滿足噴灌質(zhì)量要求,隨著噴頭工作壓力的增大,噴灌均勻度逐漸增大;在一定坡度范圍內(nèi),坡度對組合噴灌水量分布和均勻度的影響較小。(3)研究了坡地噴灌水滴直徑分布規(guī)律,提出了坡地噴灑水滴動能強(qiáng)度計算模型。在室內(nèi)無風(fēng)條件下,應(yīng)用視頻雨滴譜儀實時監(jiān)測了坡地噴灑水滴直徑和速度等信息,研究了不同坡度下水滴平均直徑及直徑頻率沿射程方向的變化規(guī)律,分別建立了水滴平均直徑、速度和坡度等之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。并以此為基礎(chǔ),結(jié)合坡地噴灌水量分布計算方法,提出了坡地噴灑水滴動能強(qiáng)度計算模型,并通過試驗驗證了模型的正確性。應(yīng)用該模型重點分析了噴頭布置方式、間距和坡度等因素對噴頭組合噴灑水滴動能強(qiáng)度分布的影響。結(jié)果表明:隨著噴頭間距的增大,水滴動能強(qiáng)度分布越來越不均勻,且動能強(qiáng)度高值區(qū)所占比例不斷減小;坡度變化對水滴動能強(qiáng)度分布的影響不明顯;噴頭正三角形布置對于減小組合噴灑水滴動能強(qiáng)度具有一定作用。(4)初步提出了適用于雨鳥LF1200型噴頭的坡地噴灌應(yīng)用技術(shù)參數(shù)。綜合噴灌均勻性和水滴打擊動能兩方面考慮,在進(jìn)行坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計時,若選用雨鳥LF1200型噴頭,噴頭布置方式建議優(yōu)先選用正三角形布置,噴頭間距推薦采取0.8倍的平地噴頭射程,且噴頭工作壓力宜選用300kPa,地形坡度不宜大于0.15。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S277.94
【部分圖文】：

第二章 坡地噴灌水量分布及均勻性研究單噴頭水量分布是噴灌均勻度計算和系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的最基本資料之一，但是受限制，坡地噴灌水量分布資料獲取比較困難，因此過去常用平地上實測噴頭水據(jù)進(jìn)行坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計，往往造成很大偏差，不能滿足設(shè)計要求。為了給坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計提供切合實際的參數(shù)，本章以農(nóng)田灌溉中常用的200 型噴頭為研究對象，通過人為調(diào)節(jié)支架高度的形式模擬出坡度為 0、0.05.15 時的坡面，并將噴頭分別安裝在坡面的頂端和底端進(jìn)行噴灌試驗，從而獲得不同坡度下的水量分布情況，并探討了坡度對單噴頭射程、水量分布及噴頭組的影響。 材料與方法1 試驗裝置

鋼槽 3.高度可調(diào)節(jié)支架 4.壓力傳感器 5圖 2-1 坡地噴灌水量分布試驗裝置l setup for the sprinkler water distribut

圖 2-3 坡面射程測試方法示意圖g. 2-3 The schematic diagram of test method for range on sloping 度測試過程中，利用視頻雨滴譜儀可直接測得測點各水滴在落上相互垂直的 2 個水平速度bv 和cv ，從而可計算出各2 2arctanab cvv v 試指單位時間內(nèi)噴頭噴灑在單位面積上的水量，是噴灌系據(jù)，也是噴頭等裝備設(shè)計、制造的重要性能指標(biāo)（吳滌1000MPAt 噴灌強(qiáng)度，mm/h；M 為雨量筒內(nèi)水的質(zhì)量，g；A 為雨
【參考文獻(xiàn)】

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1 王波雷;馬孝義;范嚴(yán)偉;郝晶晶;;旋轉(zhuǎn)式噴頭射程的理論計算模型[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2008年01期

2 脫云飛;楊路華;柴春嶺;高惠嫣;;噴頭射程理論公式與試驗研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2006年01期

3 李紅,任志遠(yuǎn),湯躍,袁壽其,朱興業(yè);噴頭噴灑雨滴粒徑測試的改進(jìn)研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2005年10期

4 韓文霆,吳普特,楊青,馮浩;噴灌水量分布均勻性評價指標(biāo)比較及研究進(jìn)展[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2005年09期

5 嚴(yán)海軍,鄭耀泉;兩種園林地埋式噴頭組合噴灑性能的模擬試驗[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2004年01期

6 郄志紅,練繼建,吳鑫淼,王文元;噴灌水量分布的遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬與組合均勻度計算[J];灌溉排水學(xué)報;2003年03期

7 李久生,饒敏杰,張建君;土壤及噴灌水量不均勻性對干旱區(qū)春小麥產(chǎn)量影響的試驗研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2002年03期

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2 陳超;變量噴頭噴灌均勻性及坡地噴灌模型研究[D];江蘇大學(xué);2011年

3 李小平;噴灌系統(tǒng)水量分布均勻度研究[D];武漢大學(xué);2005年

本文編號：2852455