中國農(nóng)學(xué)通報(bào) 2021 37 17 112 119 ChineseAgriculturalScienceBulletin 基 金 項(xiàng) 目 國 家 自 然 科 學(xué) 基 金 青 年 科 學(xué) 基 金 項(xiàng) 目 土 壤 氣 體 調(diào) 控 對(duì) 土 壤 有 機(jī) 碳 周 轉(zhuǎn) 的 影 響 及 其 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 制 41807041 河 南 省 水 利 科 技 攻 關(guān) 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 井 灌 區(qū) 農(nóng) 業(yè) 灌 溉 用 水 限 額 研 究 及 應(yīng) 用 GG201931 與 河 南 省 主 要 蔬 菜 需 水 量 特 征 及 其 作 物 系 數(shù) 分 析 GG202043 廣 東 省 自 然 科 學(xué) 基 金 土 壤 氣 體 成 分 對(duì) 土 壤 有 機(jī) 碳 組 分 的 影 響 及 其 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 制 2018A0303130149 西 安 市 科 技 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 加 氣 灌 溉 加 速 土 壤 養(yǎng) 分 循 環(huán) 機(jī) 理 研 究 及 其 技 術(shù) 開 發(fā) 與 示 范 20193052YF040NS040 廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目 南亞熱帶森林土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)過程中土壤氣體的調(diào)控作用及驅(qū)動(dòng)機(jī)制 20181002SF0530 第 一 作 者 簡 介 張 明 智 男 1989 年 出 生 博 士 主 要 從 事 節(jié) 水 灌 溉 新 技 術(shù) 研 究 通 信 地 址 450000 河 南 省 鄭 州 市 金 水 區(qū) 緯 五 路39 號(hào) 河 南 省 水 利 科 學(xué) 研究院 E mail mingzhiz 通訊作者 路振廣 男 1963 年出生 教授級(jí)高級(jí)工程師 研究方向?yàn)楣?jié)水灌溉與水資源 E mail skslzg 收稿日期 2020 05 08 修回日期 2020 10 12 微噴帶不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的出流特性研究 張明智 1 2 3 路振廣 1 2 3 尹卿芳 4 李 元 5 邱新強(qiáng) 1 2 3 楊浩晨 1 2 3 張玉順 1 2 3 尹玉清 1 2 3 1 河南省水利科學(xué)研究院 鄭州450000 2 河南省節(jié)水灌溉工程技術(shù)研究中心 鄭州450000 3 河南省灌溉試驗(yàn)中心站 鄭州450000 4 北京京水建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京100038 5 陜西師范大學(xué)西北國土資源中心 西安710048 摘 要 微 噴 帶 作 為 一 種 高 效 節(jié) 水 灌 溉 技 術(shù) 在 冬 小 麥 夏 玉 米 已 廣 泛 應(yīng) 用 為 探 明 影 響 微 噴 帶 單 組 流 量 的 主 要 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 本 試 驗(yàn) 采 用 完 全 隨 機(jī) 試 驗(yàn) 探 究 微 噴 帶 下 單 組 微 孔 不 同 微 孔 數(shù) 量 X1 1 2 3 5 孔 微 孔 夾 角 X2 0 30 60 90 與 微 孔 間 距 X3 0 2 0 4 0 8 1 2cm 對(duì) 微 噴 帶 單 組 流 量 Q 的 影 響 微 孔 數(shù) 量 對(duì) 單 組 流 量 的 影 響 起 主 導(dǎo) 作 用 其 次 微 孔 夾 角 微 孔 間 距 最 小 微 孔 數(shù) 量 由1 孔 增 加 至5 孔 時(shí) 濕 潤 面 積 濕 潤 率 流 量 灌 水 強(qiáng) 度 峰 值 增 加89 11 13 73 339 38 25 06 隨 微 孔 間 距 與 夾 角 的 增 加 濕 潤 面 積與單組流量呈先增加后降 低趨勢 濕潤率呈減小趨勢 灌水強(qiáng)度峰值無顯著性變化 規(guī)律 多元線性回 歸 方 程 為 Q 22071 74 X1 11247 09 X2 7 34 X3 34430 54 該 模 型 可 解 釋 單 組 流 量 的 程 度 在80 00 以 上 可用實(shí)現(xiàn)對(duì)單組流量的預(yù)估 本研究可為微噴帶參數(shù)設(shè)計(jì)提供理論參考 關(guān)鍵詞 微噴帶 水量分布 單組流量 多元線性回歸分析 中圖分類號(hào) S275 5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 論文編號(hào) casb2020 0075 Study on the Flow Characteristics of Micro sprinkler Hose with Different Structural Parameters Zhang Mingzhi 1 2 3 Lu Zhenguang 1 2 3 Yin Qingfang 4 Li Yuan 5 Qiu Xinqiang 1 2 3 Yang Haochen 1 2 3 Zhang Yushun 1 2 3 Yin Yuqing 1 2 3 1 Henan Provincial Water Conservancy Research Institute Zhengzhou 450000 2 Center of Efficient Irrigation Engineering and Technology Research of Henan Province Zhengzhou 450000 3 Central Irrigation Experimental Station of Henan Zhengzhou 450000 4 Jingshui Construction Group Beijing 100038 5 Shaanxi Normal University Northwest Land and Resources Research Center Xi an 710048 Abstract Micro sprinkler hose as a high efficiency and water saving irrigation technology has been widely used in winter wheat and summer maize production this paper aims to find out the main structural parameters that affect the single group flow of micro sprinkler hose A completely randomized experiment was conducted to study the effects of different number of micropores X 1 1 2 3 5 angle for micropores X 2 0 30 60 90 and spacing between of micropores X 3 0 2 0 4 0 8 1 2cm on the flow Q of the micro sprinkler hose The results showed that the number of micropores played a leading role in influencing the single group flow followed by the angle of micropores and the spacing between of micropores had the smallest influence When the number of micropores was increased from 1 to 5 micropores the peak value of wetting area wetting rate flow and irrigation intensity were increased by 89 11 13 73 339 38 and 25 06 respectively With the0 引言 微 噴 帶 是 在 薄 壁 塑 料 軟 管 盤 卷 后 呈 扁 平 帶 狀 的 管 壁 上 直 接 加 工 以 組 為 單 位 循 環(huán) 排 列 噴 孔 通 過 這 些噴孔噴射出流進(jìn)行灌溉 1 2 與傳統(tǒng)滴灌相比 微噴帶 出 水 孔 無 消 能 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 流 速 通 常 可 達(dá) 傳 統(tǒng) 滴 灌 的 十 幾倍 因而具有強(qiáng)挾沙力與優(yōu)越的抗堵塞性 3 4 此外 微 噴 帶 還 具 有 鋪 設(shè) 簡 單 單 條 控 制 范 圍 大 灌 水 歷 時(shí) 短 投 資 低 易 回 收 等 諸 多 優(yōu) 點(diǎn) 5 6 在 冬 小 麥 夏 玉 米 草 坪 苗 木 等 已 大 量 使 用 部 分 替 代 滴 灌 系 統(tǒng) 其 應(yīng) 用 效果良好 7 9 雖然 微噴帶推廣應(yīng)用獲得很大成就 但 是 由 于 在 應(yīng) 用 中 還 存 對(duì) 微 噴 帶 的 水 量 分 布 特 點(diǎn) 認(rèn) 識(shí) 不足 造成了微噴帶的選擇和使用不科學(xué) 使得其灌溉 效果差異較大 對(duì)于微噴帶水量分布的影響因素主要 包 括 微 噴 帶 組 間 與 組 內(nèi) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 其 中 組 內(nèi) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 是基礎(chǔ)與核心 因此 探究微噴帶組內(nèi)結(jié)構(gòu)參數(shù)水量分 布規(guī)律 對(duì)于科學(xué)指導(dǎo)使用微噴帶具有重要意義 組 內(nèi) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 主 要 集 中 于 微 孔 直 徑 微 孔 數(shù) 量 微孔夾角 工作壓力等方面 10 12 前人研究發(fā)現(xiàn)微噴帶 微 孔 直 徑 大 小 的 穩(wěn) 定 性 有 助 于 保 障 其 噴 灑 性 能 的 穩(wěn) 定 13 隨 微 孔 直 徑 的 增 加 噴 灑 幅 度 呈 先 增 加 后 趨 于 平 緩 趨 勢 微 孔 直 徑0 6 0 8 mm 抗 堵 塞 性 能 強(qiáng) 灌 水 均 勻 度 及 霧 化 度 較 優(yōu) 每 組 微 孔 數(shù) 量 越 大 灌 水 均 勻 性 越 高 1 然 而 每 組 孔 數(shù) 越 多 意 味 微 孔 直 徑 越 小 其 抗 堵 塞 性 能 降 低 灌 溉 水 質(zhì) 及 過 濾 設(shè) 備 的 要 求 逐 漸 提 高 12 隨 噴 射 仰 角 的 增 加 噴 灑 幅 度 呈 二 次 拋 物 線 變 化 1 噴 射 角 度40 時(shí) 水 流 在 空 氣 中 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 最 長 分 散 幾 率 最 大 霧 化 效 果 好 壓 片 式 微 噴 帶 水 流 射 程 濕 潤 面 積 隨 微 孔 夾 角 的 增 加 呈 先 增 大 后 減 小 45 時(shí) 達(dá) 峰 值 13 15 冬 小 麥 從 拔 節(jié) 期 后 采 用 仰 角80 微 噴 帶 灌 溉 縱向灌溉時(shí) 行間土壤水分分布最為均勻 16 17 毛管工 作 壓 力 與 單 組 流 量 服 從 冪 指 函 數(shù) 關(guān) 系 隨 毛 管 工 作 壓 力的增加 噴灑寬度呈先增加后趨于平緩趨勢 18 19 目 前 對(duì) 于 微 噴 帶 組 內(nèi) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 單 組 微 孔 布 置 方 式 的 相 關(guān) 研 究 較 少 微 孔 數(shù) 量 間 距 與 夾 角 交 互 作 用 對(duì) 單 組 流 量 影 響 的 研 究 也 較 少 同 時(shí) 缺 乏 定 性 與 定 量 描述微孔數(shù)量 間距 夾角與單組流量的相關(guān)關(guān)系 本 研 究 擬 通 過 室 內(nèi) 模 擬 試 驗(yàn) 以 微 噴 帶 單 組 微 孔 為 研 究 對(duì)象 首先 探究微孔數(shù)量 微孔夾角 微孔間距交互作 用對(duì)單組微噴帶水量分布的影響 其次 采用回歸分析 法獲得微孔數(shù)量 微孔夾角 微孔間距與單組流量相關(guān) 關(guān) 系 本 文 旨 在 通 過 室 內(nèi) 試 驗(yàn) 與 回 歸 分 析 以 期 為 微 噴帶的合理設(shè)計(jì)及推廣應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論支撐 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)區(qū)概況 試 驗(yàn) 于2018 年3 6 月 許 昌 市 灌 溉 試 驗(yàn) 站 許 昌 陳 曹 鄉(xiāng) 室 內(nèi) 中 進(jìn) 行 試 驗(yàn) 基 地 位 于34 76 N 113 24 E 屬 北 溫 帶 大 陸 性 季 風(fēng) 氣 候 海 拔85 0 m 多 年 平 均 氣 溫 14 7 年 平 均 降 雨 量698mm 8 10 月 降 水 量 占 全 年 降 水 量 的65 以 上 無 霜 期216 4 天 全 年 日 照 時(shí) 間 約 2183h 1 2 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)于中心室內(nèi)進(jìn)行 水泵供水 利用分流原理控 制 系 統(tǒng) 工 作 壓 力 恒 定 試 驗(yàn) 平 臺(tái) 由 水 泵 過 濾 器 120 目 篩 網(wǎng) 式 閘 閥 水 表 精 密 壓 力 表 量 程0 0 10 MPa 精 度0 01 級(jí) 自 制 雨 量 筒 等 構(gòu) 成 具 體 平 臺(tái) 構(gòu) 成 見 圖 1 試 驗(yàn) 平 臺(tái) 尺 寸 約3 0 4 0m 2 灌 溉 水 來 自 本 地 區(qū) 地 spacing increase between the micropores and angle for micropores the wetting area and single group flow increased at first and then decreased the wetting rate showed a decreasing trend and the peak irrigation intensity did not change significantly The multiple linear regression equation was Q 22071 74 X 1 11247 09 X 2 7 34 X 3 34430 54 The model can explain more than 80 00 of the single group flow and can be used to predict the single group flow This study can provide theoretical reference for the parameter design of micro sprinkler hose Keywords micro sprinkler hose water distribution single group flow multiple linear regression analysis 0 水箱 1 水泵 2 過濾器 3 回水閥 4 電磁流量計(jì) 5 壓力表 6 微噴帶 7 毛管閥門 8 主管道 圖 1 測試平臺(tái)示意圖 主視圖左 俯視圖右 張 明 智 等 微 噴 帶 不 同 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 的 出 流 特 性 研 究 113中國農(nóng)學(xué)通報(bào) 下 水 微 噴 帶 由 河 北 沛 雨 灌 溉 設(shè) 備 科 技 有 限 公 司 中 國 石 家 莊 提 供 激 光 打 孔 微 孔 直 徑0 8 mm 其 微 孔 數(shù) 量 間 距 及 夾 角 參 數(shù) 見 表1 充 水 后 微 噴 帶 呈 圓 形 結(jié)構(gòu) 直徑32mm 停灌后 微噴帶恢復(fù)扁平結(jié)構(gòu) 灌 水 強(qiáng) 度 采 用 自 制 雨 量 筒 量 測 量 其 由 木 板 格 子 和 雨 量 筒 構(gòu) 成 木 板 格 子 雨 量 筒 分 別 選 用0 45 3 15m 2 直徑15cm 其中雨量筒放置以單組測量為例 見圖3 1 3 試驗(yàn)方案及過程 1 3 1 試 驗(yàn) 方 案 圖2 表 示 微 噴 帶 組 內(nèi) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 形 式 設(shè) 置 微 孔 數(shù) 量 n X1 微 孔 夾 角 微 孔 連 接 成 線 線 與 水 流 方 向 的 夾 角 X 2 微 孔 間 距 兩 微 孔 直 線 距 離 l X3 三 因 素 其 中 設(shè) 置 微 孔 數(shù) 量 n 4 水 平 1 2 3 5 孔 微 孔 夾 角 4 個(gè) 水 平 0 30 60 90 微 孔 間 距 l 4 水 平 0 2 0 4 0 8 1 2 cm 共49 個(gè) 處 理 見 表1 其 中 微 孔 組 間 距 L 為40 cm 各 處 理 隨 機(jī) 分 別 選 取3 條 長 1 9m 毛 管 4 組 微 孔 每 條 毛 管 隨 機(jī) 選 取3 組 每 次 測 量一組 每組重復(fù)3 次測定 1 3 2 試 驗(yàn) 過 程 根 據(jù) 圖1 安 裝 試 驗(yàn) 平 臺(tái) 采 用 水 準(zhǔn) 尺 整 平 試 驗(yàn) 平 臺(tái) 保 證 微 噴 帶 水 平 鋪 設(shè) 并 使 得 各 雨 量 筒 均 在 同 一 個(gè) 平 面 利 用0 10MPa 量 程 壓 力 表 控 制 工 作 壓力 用防水布將雨量筒蓋住 調(diào)整微噴帶試驗(yàn)工作壓 力 為0 01 MPa 進(jìn) 行 噴 水 待 壓 力 穩(wěn) 定 后 迅 速 撤 掉 試 樣 上 的 防 水 布 同 時(shí) 開 始 計(jì) 時(shí) 設(shè) 置 噴 灑 時(shí) 間 為 15 min 計(jì) 時(shí) 結(jié) 束 時(shí) 迅 速 用 防 水 布 將 試 樣 罩 住 并 關(guān) 閉水源 為雨量筒編號(hào)并依次稱量 1 3 3 建 立 坐 標(biāo) 規(guī) 定 面 向 水 流 方 向 為 正 方 向 y 軸 垂 直 水 流 左 手 邊 為 正 方 向 X 軸 灌 水 強(qiáng) 度 為z 軸 如 圖3 所示 1 4 觀測項(xiàng)目及觀測方法 1 4 1 灌水強(qiáng)度 本研究指的是單個(gè)雨量筒的灌水強(qiáng)度 h mm h 采 用 雨 量 筒 法 進(jìn) 行 測 定 其 中 灌 水 強(qiáng) 度 峰 值 為每處理最大灌水強(qiáng)度 按照式 1 計(jì)算獲得 h 1000 m A 效 t 1 式 中 m 為 雨 量 筒 中 水 質(zhì) 量 g 為 水 的 密 度 g cm 3 A 效 為 雨 量 筒 的 濕 潤 面 積 灌 水 強(qiáng) 度 為 0 13mm h 的 雨 量 筒 面 積 之 和 cm 2 t 為 接 水 時(shí) 間 h 其 中 干 燥 面 積 為 濕 潤 面 積 圍 成 區(qū) 域 內(nèi) 灌 水 強(qiáng) 度 為 0 13mm h 的 雨 量筒面積之和 cm 2 1 4 2 單組流量 定義為單組微孔噴射出水流中能夠被 雨 量 筒 接 收 的 水 流 之 和 依 據(jù) 實(shí) 測 結(jié) 果 按 照 公 式 2 計(jì)算各單組流量 Q mL h Q m t 2 式 中 m 為 雨 量 筒 中 水 質(zhì) 量 g 為 水 的 密 度 g cm 3 t 為接水時(shí)間 h 1 4 3 濕 潤 率 濕 潤 率 we 定 義 為 微 噴 帶 噴 灑 幅 度 內(nèi) 有 效 雨 量 筒 面 積 A 效 與 噴 灑 寬 幅 內(nèi) 總 雨 量 筒 面 積 A 的 水 流 方 向 微 孔 圖 2 微噴帶結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖 3 孔 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1K 2K0D0 2 2K0D0 4 2K0D0 8 2K0D1 2 2K30D0 2 2K30D0 4 2K30D0 8 2K30D1 2 2K60D0 2 2K60D0 4 2K60D0 8 2K60D1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 30 30 30 30 60 60 60 60 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 3K60D0 2 3K60D0 4 3K60D0 8 3K60D1 2 3K90D0 2 3K90D0 4 3K90D0 8 3K90D1 2 5K0D0 2 5K0D0 4 5K0D0 8 5K0D1 2 5K30D0 2 3 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 60 60 60 60 90 90 90 90 0 0 0 0 30 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 序號(hào) 處理 因素 微孔數(shù)量 微孔夾角 微孔間距 序號(hào) 處理 因素 微孔數(shù)量 微孔夾角 微孔間距 表 1 試驗(yàn)方案 114百分 比值 w e A 效 A 100 3 式 中 w e 為 濕 潤 率 A 效 為 雨 量 筒 的 有 效 接 水 面 積 即濕潤面積 mm 2 A 為噴灑幅度內(nèi)總面積 mm 2 1 5 數(shù)據(jù)分析 利 用SPSS 22 0 進(jìn) 行 逐 步 線 性 回 歸 分 析 Excel 進(jìn) 行 灰 色 關(guān) 聯(lián) 度 方 差 及 通 徑 分 析 用AutoCAD2020 與 OriginPro2019 繪圖 2 結(jié)果與分析 2 1 不同處理對(duì)微噴帶單組水量分布特性的影響 由 圖4 可 知 單 孔 水 量 分 布 較 集 中 且 呈 尖 塔 形 距 離 微 孔 越 近 灌 水 量 越 高 約17 62mL h 在 本 研 究 中 微 孔 上 下 出 現(xiàn)0 16mL h 的 微 小 流 量 偏 差 可 能 是 由 于 制 作工藝偏差 導(dǎo)致噴出的水柱水不能完全垂直于毛管 存 在 制 作 誤 差 同 時(shí) 不 能 完 全 保 障 每 組 的 微 孔 垂 直 向 上等因素造成的差異 由 圖5 與 表2 可 知 微 孔 夾 角 由0 增 加90 時(shí) 濕 潤率均呈減小趨勢 最高灌水強(qiáng)度呈先增加后降低 濕 潤 面 積 與 流 量 無 顯 著 變 化 規(guī) 律 當(dāng) 微 孔 數(shù) 量 為2 孔 時(shí) 微 孔 間 距 由0 2 增 加 至1 2 cm 濕 潤 面 積 與 單 組 流 量 呈 先 增 加 后 降 低 趨 勢 灌 水 強(qiáng) 度 與 濕 潤 率 均 呈 減 小 趨 勢 就 灌 水 強(qiáng) 度 出 現(xiàn) 峰 值 情 況 而 言 微 孔 夾 角 的 變 化對(duì)其影響較小 微孔間距的改變影響較大 二者交互 作用對(duì)其影響更為顯著 由 圖6 可 知 微 孔 夾 角 由0 增 加 至90 時(shí) 噴 灑 幅 度 濕 潤 面 積 與 單 組 流 量 呈 先 增 加 后 減 小 趨 勢 其 中 30 較 高 濕 潤 率 減 小248 41 灌 水 強(qiáng) 度 峰 值 呈 先 減 小 后 增 加 趨 勢 其 中30 較 高 當(dāng) 微 孔 數(shù) 量 為3 孔 時(shí) 微 孔 間 距 由0 2 cm 增 加 至1 2 cm 濕 潤 面 積 與 單 組 流 量 分 別 增 加46 15 與63 42 濕 潤 率 減 小35 55 灌 水 強(qiáng) 度 峰 值 呈 先 減 小 后 增 加 趨 勢 其 中0 2 cm 較 高 微孔間距與微孔夾角交互作用時(shí) 隨著二者正向增加 濕 潤 面 積 與 單 組 流 量 呈 先 增 加 后 降 低 趨 勢 濕 潤 率 呈 降 低 趨 勢 灌 水 強(qiáng) 度 峰 值 數(shù) 量 由1 增 加 至3 其 中 3K0D0 2 處理灌水強(qiáng)度峰值最高 由 圖7 可 知 微 孔 夾 角 由0 增 加 至90 時(shí) 噴 灑 幅 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2K90D0 2 2K90D0 4 2K90D0 8 2K90D1 2 3K0D0 2 3K0D0 4 3K0D0 8 3K0D1 2 3K30D0 2 3K30D0 4 3K30D0 8 3K30D1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 90 90 90 90 0 0 0 0 30 30 30 30 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 5K30D0 4 5K30D0 8 5K30D1 2 5K60D0 2 5K60D0 4 5K60D0 8 5K60D1 2 5K90D0 2 5K90D0 4 5K90D0 8 5K90D1 2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 30 30 30 60 60 60 60 90 90 90 90 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 0 2 0 4 0 8 1 2 序號(hào) 處理 因素 微孔數(shù)量 微孔夾角 微孔間距 序號(hào) 處理 因素 微孔數(shù)量 微孔夾角 微孔間距 續(xù)表 1 水 流 方 向 微 噴 帶 雨 量 筒 單 組 微 孔 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) 圖 3 單組微噴帶坐標(biāo)示意圖 俯視圖 圖 中 A 表 示 垂 直 微 噴 帶 距 單 組 中 心 微 孔 間 距 cm B 表 示 水 平 微 噴 帶 距單組中心微孔間距 cm C 表示 單組微孔流量 mL h 下同 圖 4 微噴帶單孔水量分布 張 明 智 等 微 噴 帶 不 同 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 的 出 流 特 性 研 究 115中國農(nóng)學(xué)通報(bào) 度 濕 潤 面 積 與 單 組 流 量 呈 先 增 加 后 減 小 趨 勢 其 中 30 較 高 濕 潤 率 呈 減 小 趨 勢 降 低246 93 其 中0 濕 潤 為100 灌 水 強(qiáng) 度 峰 值 呈 先 減 小 后 增 加 趨 勢 其 中 0 較 高 當(dāng) 微 孔 數(shù) 量 為5 孔 時(shí) 微 孔 間 距 由0 2 cm 增 加 至1 2 cm 濕 潤 面 積 與 單 組 流 量 基 本 均 呈 先 增 加 后 降 低 趨 勢 其 中0 4cm 較 高 濕 潤 率 呈 減 小 趨 勢 降 低 36 22 灌 水 強(qiáng) 度 峰 值 無 顯 著 性 變 化 規(guī) 律 其 中 微 孔 間 距0 4cm 較 高 微 孔 間 距 與 微 孔 夾 角 交 互 作 用 時(shí) 5K60D0 4 濕 潤 面 積 及 流 量 較 高 5K0D0 4 處 理 灌 水 強(qiáng) 度峰值最高 綜 合 上 述4 圖 及 表2 發(fā) 現(xiàn) 隨 著 微 孔 數(shù) 量 的 增 加 濕潤面積 濕潤率 流量 灌水強(qiáng)度峰值均呈增加趨勢 其 中 與2 孔 相 比 5 孔 濕 潤 面 積 濕 潤 率 流 量 灌 水 強(qiáng) 度峰值分別增加89 11 13 73 339 38 25 06 2 2 組內(nèi)結(jié)構(gòu)參數(shù)與單組流量回歸分析 以Q 為 因 變 量 X1 X2 X3 為 自 變 量 利 用SPSS22 0 進(jìn)行多元逐步回歸分析 表3 由 表3 可 知 微 孔 數(shù) 量 對(duì) 單 組 流 量 存 在 顯 著 性 影 圖 5 2 孔微孔夾角與間距變化對(duì)微噴帶水量分布的影響 圖 6 3 孔微孔夾角與間距變化對(duì)微噴帶水量分布的影響 116 圖 7 5 孔微孔夾角與間距變化對(duì)微噴帶水量分布的影響 處理 1K 2K0D0 2 2K0D0 4 2K0D0 8 2K0D1 2 2K30D0 2 2K30D0 4 2K30D0 8 2K30D1 2 2K60D0 2 2K60D0 4 2K60D0 8 2K60D1 2 2K90D0 2 2K90D0 4 2K90D0 8 2K90D1 2 3K0D0 2 3K0D0 4 3K0D0 8 3K0D1 2 3K30D0 2 3K30D0 4 3K30D0 8 3K30D1 2 面積 cm 2 濕潤 2126 25 3532 50 3532 50 6358 50 6358 50 4945 50 4945 50 5652 00 2826 00 3532 50 6358 50 5652 00 5652 00 2119 50 2826 00 2826 00 4239 00 3532 50 6358 50 6358 50 6358 50 6358 50 6358 50 7771 50 7771 50 干燥 4961 25 2835 00 2835 00 0 00 0 00 1417 50 1417 50 4961 25 12048 75 2835 00 4252 50 9213 75 21971 25 4252 50 7796 25 12048 75 27641 25 2835 00 0 00 0 00 0 00 0 00 4252 50 11340 00 15592 50 濕潤率 30 00 55 48 55 48 100 00 100 00 77 72 77 72 53 25 19 00 55 48 59 92 38 02 20 46 33 26 26 60 19 00 13 30 55 48 100 00 100 00 100 00 100 00 59 92 40 66 33 26 單組流量 mL h 3817 35 14862 13 14851 55 27138 98 27325 30 20317 70 21001 80 24059 67 12150 33 14321 19 27311 38 24481 83 24869 11 9122 38 12291 86 12462 12 19812 60 18768 35 36651 65 38186 00 39256 66 35337 66 37601 05 47464 63 48004 83 灌水強(qiáng)度峰 值 mm h 17 62 20 14 14 84 15 03 14 19 18 97 19 37 15 50 20 21 17 83 19 30 15 78 19 71 21 52 18 73 16 12 14 94 26 89 20 07 16 44 14 68 18 05 18 85 18 35 17 14 處理 3K60D0 2 3K60D0 4 3K60D0 8 3K60D1 2 3K90D0 2 3K90D0 4 3K90D0 8 3K90D1 2 5K0D0 2 5K0D0 4 5K0D0 8 5K0D1 2 5K30D0 2 5K30D0 4 5K30D0 8 5K30D1 2 5K60D0 2 5K60D0 4 5K60D0 8 5K60D1 2 5K90D0 2 5K90D0 4 5K90D0 8 5K90D1 2 面積 cm 2 濕潤 4945 50 4945 50 5652 00 6358 50 3532 50 4945 50 4945 50 6358 50 6358 50 6358 50 6358 50 6358 50 9184 50 10597 50 10597 50 10597 50 7771 50 12717 00 9184 50 10597 50 4945 50 7771 50 7771 50 7771 50 干燥 1417 50 7087 50 19845 00 24097 50 7087 50 9922 50 22680 00 29767 50 0 00 0 00 0 00 0 00 1417 50 4252 50 21262 50 25515 00 2835 00 14175 00 26932 50 21262 50 9922 50 15592 50 24097 50 24097 50 濕潤率 77 72 41 10 22 17 20 88 33 26 33 26 17 90 17 60 100 00 100 00 100 00 100 00 86 63 71 36 33 26 29 35 73 27 47 29 25 43 33 26 33 26 33 26 24 39 24 39 單組流量 mL h 28209 25 30071 48 34636 94 40413 61 21292 76 31448 26 32330 61 41636 35 60107 94 62433 61 63007 65 63727 51 89327 47 104150 12 107309 27 107855 90 76333 15 127523 11 92409 62 105321 46 49896 28 78586 98 78924 30 79265 70 灌水強(qiáng)度峰 值 mm h 23 17 18 15 17 07 18 81 25 23 17 20 16 94 23 34 32 43 36 57 33 85 28 89 20 24 19 45 16 31 15 68 17 85 16 45 17 53 19 31 20 97 19 26 16 57 21 49 表 2 不同處理對(duì)濕潤面積 干燥面積 單組流量及灌水強(qiáng)度峰值的影響 張 明 智 等 微 噴 帶 不 同 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 的 出 流 特 性 研 究 117中國農(nóng)學(xué)通報(bào) 響 的 0 898 3 因 素 中 微 孔 數(shù) 量 對(duì) 流 量 影 響 最 大 其 次 微 孔 夾 角 微 孔 間 距 最 小 微 孔 數(shù) 量 可 對(duì) 單 組 流 量 的 大范圍調(diào)節(jié) 還需微孔夾角粗調(diào) 再通過微孔間距進(jìn)行 細(xì)調(diào) 最終實(shí)現(xiàn)單組流量高精度控制 多 元 線 性 回 歸 方 程 為Q 22071 74X1 11247 09X2 7 34X3 34430 54 該 模 型 檢 驗(yàn) 度 為 極 顯 著 水 平 F 67 01 sig 0 000 其 多 元 決 定 系 數(shù)R 2 0 820 調(diào) 整 后 R 2 0 808 表 明 因 變 量 的 變 異 中80 00 可 由 線 性 回 歸 方 程 部 分 來 解 釋 誤 差 僅 占19 20 該 模 型 中 微 孔 數(shù) 量 微 孔 夾 角 微 孔 間 距 可 解 釋 單 組 流 量 的 程 度 在 80 00 以 上 可 用 微 孔 數(shù) 量 微 孔 夾 角 微 孔 間 距 來 實(shí) 現(xiàn)對(duì)單組流量的預(yù)估 該模型中微孔數(shù)量 微孔夾角 微 孔 間 距 對(duì) 單 組 流 量 的 貢 獻(xiàn) 率 分 別 為90 00 14 00 和1 00 3 討論 3 1 微 噴 帶 微 孔 數(shù) 量 夾 角 間 距 對(duì) 單 組 水 量 分 布 的 影 響 本 研 究 發(fā) 現(xiàn) 微 孔 數(shù) 量 由1 孔 增 加 至5 孔 時(shí) 單 組 流 量 濕 潤 面 積 均 呈 增 加 趨 勢 可 能 是 由 于 相 同 壓 力 下 毛管水流流速與微孔直徑相同時(shí) 隨著微孔數(shù)量的 增加出流斷面增加 導(dǎo)致其單組流量增加 水流噴射空 中 霧 化 面 積 大 易 于 提 高 單 位 面 積 濕 潤 率 同 時(shí) 土 壤 入滲能力有限 易增加地表徑流 進(jìn)一步增加地表濕潤 面 積 20 21 與 孫 紅 梅 22 研 究 結(jié) 論 一 致 也 與 張 學(xué) 軍 12 研究5 孔時(shí)有效噴灑幅度大于3 孔結(jié)論一致 然而 張 學(xué)軍還發(fā)現(xiàn)隨微孔數(shù)量的增加有效噴灑幅度呈先增加 后降低趨勢 可能由于管徑相同時(shí) 微孔數(shù)量增加一定 程 度 時(shí) 勢 必 會(huì) 降 低 微 孔 直 徑 單 組 流 量 會(huì) 出 現(xiàn) 降 低 現(xiàn) 象 至 于 本 研 究 微 孔 數(shù) 量 高 于5 孔 時(shí) 有 效 噴 灑 幅 度 是 否會(huì)出現(xiàn)降低趨勢 還有待于進(jìn)一步試驗(yàn)論證 本 研 究 發(fā) 現(xiàn) 微 孔 夾 角 的30 時(shí) 濕 潤 面 積 較 大 與 王建軍等 13 研究結(jié)論一致 然而 徐茹 5 邸志剛 1 張學(xué) 軍 12 研究認(rèn)為 噴射仰角40 50 時(shí)濕潤面 積較大 與本 研 究 結(jié) 論 存 在 較 大 誤 差 由 于 毛 管 管 徑 的 差 異 邸 志 剛 張 學(xué) 軍 采 用 的 毛 管 管 徑 最 小 為40 mm 以 上 本 研 究 采 用 管 徑32 mm 還 可 能 由 于 噴 灑 幅 度 不 僅 僅 受 微 孔夾角的影響 微孔組間距 數(shù)量也起到直接與間接影 響 對(duì) 于 本 研 究 交 互 作 用 下 噴 射 仰 角30 60 之 間 是 否 存 在40 45 較 大 值 還 有 待 于 進(jìn) 一 步 試 驗(yàn) 論 證 于 國 豐 等 14 認(rèn) 為 濕 潤 區(qū) 幅 度 均 隨 噴 射 角 度 的 增 大 而 減 小 與本研究大多數(shù)結(jié)論不一致 主要是由于本研究微 噴 帶 為 無 邊 圓 柱 形 于 國 豐 等 采 用 的 微 噴 帶 具 有 壓 邊 結(jié)構(gòu) 本研究發(fā)現(xiàn)組內(nèi)微孔間距越大其單組流量呈先增 加 后 略 微 降 低 現(xiàn) 象 由 于 孔 口 出 流 量 除 與 孔 口 作 用 水 頭有關(guān)外 還與孔口流量系數(shù)有關(guān) 在作用水頭沿程減 小 不 大 的 短 管 23 情 況 下 多 孔 配 水 管 管 內(nèi) 以 紊 流 為 主 層流較少 孔口處流量沿程出現(xiàn)局部增大現(xiàn)象 24 26 在相同直徑的多孔出流中 隨短管內(nèi)微孔間距的增加 其配水均勻度系數(shù)呈現(xiàn)出先增加后降低現(xiàn)象 27 28 3 2 微 噴 帶 微 孔 數(shù) 量 夾 角 間 距 與 單 組 流 量 的 相 關(guān) 關(guān) 系 微 噴 帶 組 內(nèi) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 布 孔 方 式 孔 組 間 距 以 及 孔 數(shù) 決 定 微 噴 帶 單 位 長 度 的 總 出 流 量 同 時(shí) 也 改 變 單 組 流 量 灌 水 均 勻 性 水 分 分 布 地 表 濕 潤 面 積 等 5 29 30 本 研 究 發(fā) 現(xiàn) 微 孔 數(shù) 量 對(duì) 單 組 流 量 的 影 響 起 主 導(dǎo) 作 用 其次微孔間距與微孔夾角 其中微孔間距 夾角均通過 改 變 噴 射 仰 角 實(shí) 現(xiàn) 微 噴 灌 溉 其 中 微 孔 間 距 單 位 變 化 范 圍 對(duì) 噴 射 仰 角 影 響 大 于 微 孔 夾 角 表 明 微 孔 數(shù) 量 可 以 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 單 組 流 量 的 大 范 圍 調(diào) 節(jié) 要 想 實(shí) 現(xiàn) 高