不同灌水方式下灌水均匀度评价.pdf

第33卷第3期
人民黄河
Vol. 33 No. 3
2011年3月
YELLOW RIVER
Mar.,2011
【溉?供水
不同灌水方式下灌水均匀度评价
赵东彬,仵峰2,宰松梅,韩启彪?,孙浩2
(1.河北工程大学水电学院,河北邯郸056021;2.中国农业科学院农田灌溉研究所,河南新乡453003)
摘要:从灌溉系统均匀度和土壤湿润均匀度两方面对不同灌水方式下灌水均匀度的研究概况进行了归纳总结。指出
畦灌对水分分布的动态过程研究较少,喷灌应加强降低工程能耗、提高灌水均匀度等的研究,滴灌对大田尺度及源或
面源研究牧弱等。预计在未来几年内,有关灌水均匀度的研究可望在两方面取得进展:①通过对土壤水分运移的复杂性
以及土壤水分分布均匀度的影响因肃进行区分,找出每一种因素与土壤水分分布均匀度间的定量关系;②通过对滴头点
源、銭源灌溉下土壤湿润特性的研究,进一步延仲到面源灌溉等方面,从而达到点、线、面、体的有效结合,提高滩水均匀
关键词:灌水方式;喷灌;滴灌;畦萍;灌水均匀度;土壤湿润均匀度
中图分类号:S275文献标识码:Adoi:10.3969/j.issa.1000-1379.2011.03.030
农业用水占我国总用水量的61.9%,其中农田灌溉水量为系统的品质。韩文霆等采用极限理论和二重积分方法推导
3600亿~3800亿m3,占农业用水量的90.3%2。提高灌了描述变量喷头转速、流量和射程之间瞬时变化关系的方程,
溉水利用率已经成为当前研究的热点。近年来出现众多灌水为变量喷头及方形喷洒域变量喷头的设计提供了理论依据。
新技术,其本质就是通过提高灌水均匀度实现水分高效利用,倪秀才等?研究了多喷头喷灌均匀度与风速的关系,发现在喷
从而达到节水目的。
头间距不变的情况下,组合均匀系数C。在风速大于2m/s时
灌水均匀度通常分为两部分,即灌溉系统的灌水均匀度和快速下降,在风速和喷头间距不变的情况下随着喷头工作压力
土壤湿润均匀度。其中,灌水系统和设备品质的高低通常用灌的增大有所升高。李久生研究了喷洒水滴直径和水滴运行
水均匀度来评价,其水力设计也以灌水均匀度为标准。而土壤轨迹等。 Chen Dadiao等研究了喷洒水滴的分布规律。黄修
湿润均匀度是指灌灏范围内田间土壤湿润的均匀程度,它是评桥等研究了有风条件下喷灌组合均匀度的计算方法,根据喷
估灌溉工程或灌水技术好坏的重要指标。
酒水滴运动方程、无风条件下水滴直径与喷水深度的关系,对
无风时单喷头喷酒的试验数据进行修正,并通过空间平面内插
1灌水系统均匀度研究
和叠加的方法确定有风条件下多喷头组合均匀度。陈振宇
等?对ZY-2型喷头组成的半固定式喷灌系统进行了实喷测
灌水系统灌水均匀度一般以克里斯琴森均匀系数(Cn)表
试,认为ZY-2型喷头采用18mx18m全圆正方形组合喷灌
效果良好,喷灌组合均匀性系数为0.858。王文元等?发现,
水轮型微喷头的布置间距为(0.85~0.92)R、水雾型微喷头的布置
a=ユ1.-1
间距为(1.30~1.36)R时,其组合喷酒均匀系数较高,喷酒效果比
较理想。
1.2毛管均匀性研究
对于滴灌来说,早在20世纪70-80年代, Dan Goldberg等
式中:C为灌水均匀系数;△q为灌水器流量的平均偏差,Lh;g为对滴头流量、滴头的制造偏差以及标准流量偏差进行了描
各灌水器流量,L/h;q为灌水器平均流量,レh;n为灌水器数目。述2。1981年,吴高巍对国内几种常见滴头的流量均匀
为直观起见,试验求得的C。通常转换成百分数。
度进行了测定。仵峰等啊对地下滴漢灌水器水力性能的试
不同灌水方式影响灌水均匀性的因素不同,主要包括灌水
器压力差异、灌水器制造偏差、土壤质地、灌水器温度差异、毛
收稿日期:2010-07-21
金项目;科技部地下滴灌系统与产品项目(2006AA213)。
管间距、灌水器间距灌水器流量、不同漁溉制度、坡度变化、毛
作者简介:赵东彬(1986-),男,吉林安图人,硕士研究生,主要从事节水灌溉
管压力水头变化、堵塞情况等。
技术与相关理论研究工作。
喷灌系统均匀性研究
通讯作者:件峰(1969一),男,河南镇平人,研究员,主要从事节水灌溉技术与
相关理论研究工作
喷灌的喷头是系统关键部件之一,其性能的优劣直接影响
E-mail:ntggswf@yahoo.com.cn
6
人民黄河2011年第3期
验研究表明,可以把土壤中稳定出流时的流量作为地下滴灌灌式中:CU5为土壤含水率的克里斯琴森均匀系数;.为沿沟长
水器设计流量。王栋"以减小滴头堵塞率为目标,以满足灌方向各点的含水率:6为沿沟长方向各点的平均含水率;N为沿
水均匀度为前提,以确定滴头设计工作压力为突破口,以滴头沟长方向的测点数。
优化设计为手段,从地下灌水器灌水均匀度设计指标、滴头设
畤灌等地面灌溉方式是目前我国大田生产中最常见的灌
计工作压力取值和结构优化设计3个方面进行了研究试验,最水技术。在畦灌灌水均匀度的研究方面,杨玫等叨研究发现
终达到完善地下滴灌灌水器设计理论、实现结构设计优化、提灌水均匀系数CU、随畦长、畦宽的增大而减小,随单宽流量和
高地下滴漄适用性的目标。张志澍等湖通过对灌水器的工作
坡度的增大而增大。潘英华等通过交替隔沟灌溉试验发
水头对灌水均匀度的影响研究,得出灌水器的工作水头对系统
现:同常规灌溉相比,虽交替灌溉的用水量有所减少,但其灌水
灌水均匀度的影响并非是“灌水器的工作水头愈高,微灌系统
均匀度与常规灌溉没有显著差异。
的灌水均匀度愈高”的单调关系,而是与灌水器的流态指数、管
对于喷灌来说,喷灌条件下土壤水分的空间分布均匀程度
道的流量指数以及地形坡度有关。吕谋超等"将孔口式、发对作物生长有重要影响,使得喷灌水量分布均匀度在系统设计
丝管式、内镶式3种常用灌水器应用于地下滴灌系统田间试
中得到普遍重视。目前,国内外多使用克里斯琴森提出的喷灌
验,分析了流量变化规律、灌水均匀度及对堵塞的敏感性。陈
均匀系数C作为描述喷灌水量分布均匀性的定量指标,其定
振宇等明对安装了以色列制造的管上式、内镶式滴头的滴灌
义为
管和孔径固定的毛管进行了水力分析比较,发现孔径固定的毛
管出流均匀度低于另外两种滴灌管并且随管长增大水头损失
ん.-ん
逐渐增大。毛管压力均匀性的研究主要集中在多孔出流的地
=100
滴灌中,王英等通过对滴灌带灌水均匀度的田间实际测
试得出:灌水均匀度随着滴管带铺设长度的增长而逐渐降低
k
灌水均匀度随着滴灌带人口压力的増大而増大。王建众等叩式中:h为第点的灌水深度,mm:为各点的平均水深度,
以镶贴片式滴灌带为研究对象,计算了各种条件下毛管灌水均
mm;N为观测点数目。
匀度,结果表明:当滴灌带铺设长度较短时,在2~10m压力水
关于喷灌均匀性对土壤水分空间分布的影响,Hart
头范围内,降低毛管人口压力对灌水质量的影响可以忽略;在
2以土壤水动力学模型为基础,对不问喷灌均匀系数、灌
5%o~10%o的坡度范围内,灌水均匀度随毛管铺设坡度的增
水量和土壤参数时的土壤水分空间分布进行了模拟研究; Stern
大而增大,认为毛管人口だ力水头可以降低到4m左右。范兴等い对喷灌条件下的士壤水分分布