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卷盘式喷灌机移动喷洒均匀度计算模型构建与应用.pdf

第 32 卷 第 11 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.11 130 2016年 6月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2016 卷盘式喷灌机移动喷洒均匀度计算模型构建与应用 葛茂生 1,吴普特 1,2※,朱德兰 1,2,张 林 2,肖 潇 1,许慧泽 3 (1. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,杨凌 712100; 2. 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院,杨凌 712100; 3. 合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥 230000) 摘 要:卷盘式喷灌机移动喷洒均匀度是衡量灌溉质量的重要指标。现有卷盘式喷灌机组均匀度计算方法或过于繁琐, 或显计算精度不足。该研究提出一种基于最小二乘法的移动喷洒均匀度计算模型,模型计算结果与实测结果偏差在 6%以 内。应用该模型对配备 50PYC 垂直摇臂式喷枪的卷盘式喷灌机进行模拟,结果表明:不同工作压力下的灌水深度呈梯形 分布,移动喷洒均匀度随喷枪工作压力的升高略有提升。喷枪辐射角对机组的喷洒均匀度有较大影响,喷枪辐射角为 180°、 220°和 270°时,移动喷洒均匀度系数分别为 61.4%、69.9%和 71.9%。喷枪辐射角的增大可有效提高喷洒域内各点的灌水 历时,从而降低平均喷灌强度,减小地表径流的发生概率。移动喷洒均匀度系数随组合间距的增加先增高后降低,组合 间距在 1.5R~1.7R 时的组合喷洒均匀度系数不低于 85%。综合考虑喷枪辐射角和组合间距双因素对移动喷洒均匀度的影 响,该工况下喷枪辐射角的适宜范围为 240°~320°,组合间距的适宜范围为 1.4 R~1.7 R。该研究结果可为卷盘式喷灌机 组运行参数的优化配置提供参考。 关键词:灌溉;喷洒;模型;卷盘式喷灌机;最小二乘法;移动喷洒均匀度;运行参数 doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.019 中图分类号:S275.5 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2016)-11-0130-08 葛茂生,吴普特,朱德兰,张 林,肖 潇,许慧泽. 卷盘式喷灌机移动喷洒均匀度计算模型构建与应用[J]. 农业工程 学报,2016,32(11):130-137. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.019 Ge Maosheng, Wu Pute, Zhu Delan, Zhanglin, Xiao Xiao, Xu Huize. Construction and application of mobile spraying uniformity model of hard hose traveler[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(11): 130-137. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.019 0 引 言 卷盘式喷灌机是一种应用广泛的自走式喷灌机,具 有机动性强、适应不同地块类型和节省劳动力等优点[1], 但其喷洒均匀度易受机组运行参数和风速等影响而变得 不稳定。Smith 等[2]对昆士兰 Bundaberg 地区甘蔗田内卷 盘式喷灌机的喷洒均匀性进行了调查,结果表明只有 25%的机组喷洒均匀度系数在 80%以上。Wigginton 和 Raine[3]对 Mary Valley中运行的 8 台卷盘式喷灌机组的喷 洒均匀度系数进行了测试,结果发现水量分布均匀系数 为 1%~88%,平均值仅为 62%。灌水均匀度会影响到作 物产量[4-10],不均匀的水量分布易引发地表径流[11],造成 局部深层渗漏的增加和土壤养分的淋失[12],带来灌溉水 量和能量的浪费[13]。国内外不少学者对卷盘式喷灌机的 组合喷洒均匀度计算进行了探讨。Richards 等[14]提出了一 个确定风场中喷头水量分布的半经验模型,Al-Naeem[15]

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