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微压滴灌技术理论与系统研究

牛文全  
【摘要】: 滴灌是目前世界上最为节水的高效灌溉技术,但其昂贵的系统成本严重制约着该技术的推广应用。本文针对上述问题,从分析影响滴灌技术系统成本的主要影响因素入手,应用理论分析和试验测试的方法,探讨了微压滴灌技术的可行性,并从理论、技术、设计和产品等方面研究建立了微压滴灌技术理论,为微压滴灌系统研发提供了理论依据。其主要结论如下: 1、提出了微压滴灌技术理论和系统构成方法 研究分析了压力对滴灌系统经济性、安全性以及灌溉质量的影响,发现压力是决定滴灌系统成本最主要的因素,系统成本与管网入口端压力p的关系可以近似表示为一次线性关系式;可以通过同步降低系统工作压力、增大管径的技术途径实现降低系统成本和提高系统灌溉质量的双重目标,该研究为建立微压滴灌技术提供了理论基础。根据上述理论和基础,本文提出了微压滴灌技术的概念和系统构成:灌水器的设计工作压力不高于5m,系统成本及运行费比传统滴灌系统降低25%以上。并提出了新型微压滴灌技术设备开发建议,主要包括薄壁滴灌带、管道、管件、压力调节器等。 2、建立了以综合流量偏差率为依据的微压滴灌系统设计方法 在研究地面偏差和制造偏差的基础上,本文重新定义了灌水器制造偏差率的概念,并提出了地面偏差率的概念和计算方法,推导了制造流量偏差率、地面流量偏差率的计算方法;以树状管网布置模式为计算基础,通过水力计算和随机模拟的方法,分别建立了灌溉均匀度与影响因素之间的关系模型;以实测资料或者经验估计的最大地面高差、灌水器流量系数和流态指数为基本参数,采用水力计算与随机模拟相结合的方法,获得了灌溉均匀度与水力偏差、制造偏差、地面偏差的综合影响模型;建立了以综合流量偏差率模型或灌溉均匀度综合模型为基础的滴灌工程设计方法和步骤,并通过实例设计比较,认为微压滴灌技术经济高效,灌溉质量高,设计方法简单。 3、研究了灌水器水力性能与结构参数之间的关系,成功试制出微压薄壁滴灌带 通过试验研究,测试了微管结构与水力学性能之间的关系,并试验了三种灌水器样品的水力学特性,初步建立了灌水器结构参数的确定方法;以建立的灌溉均匀度与水力偏差率、制造偏差率、地面偏差率的关系为依据,建立了灌水器设计工作压力的确定方法,并以此为基础,研制开发了微压薄壁滴灌带及其生产线。 研究表明灌水器的水力特性参数k、x均与流道长度、流道断面面积和流道形式有关,建立的灌水器水力特性关系模型可以作为滴灌灌水器设计的依据或基础。 在确定薄壁滴灌带技术参数的基础上,研究了滴灌带灌水器粘接技术,提出了材


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