微喷带不同结构参数的出流特性研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0075

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (17): 112-119.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0075

所属专题：农业工程

• 工程·机械·水利·装备 • 上一篇下一篇

微喷带不同结构参数的出流特性研究

张明智¹^,²^,³(), 路振广¹^,²^,³(), 尹卿芳⁴, 李元⁵, 邱新强¹^,²^,³, 杨浩晨¹^,²^,³, 张玉顺¹^,²^,³, 尹玉清¹^,²^,³

¹河南省水利科学研究院,郑州 450000
²河南省节水灌溉工程技术研究中心,郑州 450000
³河南省灌溉试验中心站,郑州 450000
⁴北京京水建设集团有限公司,北京 100038
⁵陕西师范大学西北国土资源中心,西安 710048

收稿日期:2020-05-08 修回日期:2020-10-12 出版日期:2021-06-15 发布日期:2021-06-29
通讯作者: 路振广
作者简介:张明智,男,1989年出生,博士,主要从事节水灌溉新技术研究。通信地址：450000 河南省郑州市金水区纬五路39号河南省水利科学研究院,E-mail：mingzhiz@yeah.net。
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目“土壤气体调控对土壤有机碳周转的影响及其驱动机制”(41807041);河南省水利科技攻关计划项目“井灌区农业灌溉用水限额研究及应用”(GG201931);“河南省主要蔬菜需水量特征及其作物系数分析”(GG202043);广东省自然科学基金“土壤气体成分对土壤有机碳组分的影响及其驱动机制”(2018A0303130149);西安市科技计划项目“加气灌溉加速土壤养分循环机理研究及其技术开发与示范”(20193052YF040NS040);广州市科技计划项目“南亚热带森林土壤有机碳周转过程中土壤气体的调控作用及驱动机制”(20181002SF0530)

Study on the Flow Characteristics of Micro-sprinkler Hose with Different Structural Parameters

Zhang Mingzhi¹^,²^,³(), Lu Zhenguang¹^,²^,³(), Yin Qingfang⁴, Li Yuan⁵, Qiu Xinqiang¹^,²^,³, Yang Haochen¹^,²^,³, Zhang Yushun¹^,²^,³, Yin Yuqing¹^,²^,³

¹Henan Provincial Water Conservancy Research Institute, Zhengzhou 450000
²Center of Efficient Irrigation Engineering and Technology Research of Henan Province, Zhengzhou 450000
³Central Irrigation Experimental Station of Henan, Zhengzhou 450000
⁴Jingshui Construction Group, Beijing 100038
⁵Shaanxi Normal University Northwest Land and Resources Research Center, Xi'an 710048

Received:2020-05-08 Revised:2020-10-12 Online:2021-06-15 Published:2021-06-29
Contact: Lu Zhenguang

摘要/Abstract

摘要：

微喷带作为一种高效节水灌溉技术,在冬小麦、夏玉米已广泛应用,为探明影响微喷带单组流量的主要结构参数。本试验采用完全随机试验探究微喷带下单组微孔不同微孔数量（X₁,1、2、3、5孔）、微孔夹角(X₂,0、30、60、90o)与微孔间距(X₃,0.2、0.4、0.8、1.2 cm)对微喷带单组流量(Q)的影响。微孔数量对单组流量的影响起主导作用,其次微孔夹角,微孔间距最小。微孔数量由1孔增加至5孔时,湿润面积、湿润率、流量、灌水强度峰值增加89.11%、13.73%、339.38%、25.06%。随微孔间距与夹角的增加,湿润面积与单组流量呈先增加后降低趋势;湿润率呈减小趋势;灌水强度峰值无显著性变化规律。多元线性回归方程为Q=22071.74 X₁+11247.09 X₂-7.34 X₃-34430.54,该模型可解释单组流量的程度在80.00%以上,可用实现对单组流量的预估。本研究可为微喷带参数设计提供理论参考。

关键词: 微喷带, 水量分布, 单组流量, 多元线性回归分析

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 (X₁, 1, 2, 3, 5), angle for micropores (X₂, 0, 30, 60, 90o) and spacing between of micropores (X₃, 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 the 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 X₁+11247.09 X₂-7.34 X₃-34430.54. 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.

Key words: micro-sprinkler hose, water distribution, single group flow, multiple linear regression analysis

中图分类号:

S275.5

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图/表 10

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处理	面积/cm²		湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)	处理	面积/cm²		湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)
处理	湿润	干燥	湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)	处理	湿润	干燥	湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)
1K	2126.25	4961.25	30.00	3817.35	17.62	3K60D0.2	4945.50	1417.50	77.72	28209.25	23.17
2K0D0.2	3532.50	2835.00	55.48	14862.13	20.14	3K60D0.4	4945.50	7087.50	41.10	30071.48	18.15
2K0D0.4	3532.50	2835.00	55.48	14851.55	14.84	3K60D0.8	5652.00	19845.00	22.17	34636.94	17.07
2K0D0.8	6358.50	0.00	100.00	27138.98	15.03	3K60D1.2	6358.50	24097.50	20.88	40413.61	18.81
2K0D1.2	6358.50	0.00	100.00	27325.30	14.19	3K90D0.2	3532.50	7087.50	33.26	21292.76	25.23
2K30D0.2	4945.50	1417.50	77.72	20317.70	18.97	3K90D0.4	4945.50	9922.50	33.26	31448.26	17.20
2K30D0.4	4945.50	1417.50	77.72	21001.80	19.37	3K90D0.8	4945.50	22680.00	17.90	32330.61	16.94
2K30D0.8	5652.00	4961.25	53.25	24059.67	15.50	3K90D1.2	6358.50	29767.50	17.60	41636.35	23.34
2K30D1.2	2826.00	12048.75	19.00	12150.33	20.21	5K0D0.2	6358.50	0.00	100.00	60107.94	32.43
2K60D0.2	3532.50	2835.00	55.48	14321.19	17.83	5K0D0.4	6358.50	0.00	100.00	62433.61	36.57
2K60D0.4	6358.50	4252.50	59.92	27311.38	19.30	5K0D0.8	6358.50	0.00	100.00	63007.65	33.85
2K60D0.8	5652.00	9213.75	38.02	24481.83	15.78	5K0D1.2	6358.50	0.00	100.00	63727.51	28.89
2K60D1.2	5652.00	21971.25	20.46	24869.11	19.71	5K30D0.2	9184.50	1417.50	86.63	89327.47	20.24
2K90D0.2	2119.50	4252.50	33.26	9122.38	21.52	5K30D0.4	10597.50	4252.50	71.36	104150.12	19.45
2K90D0.4	2826.00	7796.25	26.60	12291.86	18.73	5K30D0.8	10597.50	21262.50	33.26	107309.27	16.31
2K90D0.8	2826.00	12048.75	19.00	12462.12	16.12	5K30D1.2	10597.50	25515.00	29.35	107855.90	15.68
2K90D1.2	4239.00	27641.25	13.30	19812.60	14.94	5K60D0.2	7771.50	2835.00	73.27	76333.15	17.85
3K0D0.2	3532.50	2835.00	55.48	18768.35	26.89	5K60D0.4	12717.00	14175.00	47.29	127523.11	16.45
3K0D0.4	6358.50	0.00	100.00	36651.65	20.07	5K60D0.8	9184.50	26932.50	25.43	92409.62	17.53
3K0D0.8	6358.50	0.00	100.00	38186.00	16.44	5K60D1.2	10597.50	21262.50	33.26	105321.46	19.31
3K0D1.2	6358.50	0.00	100.00	39256.66	14.68	5K90D0.2	4945.50	9922.50	33.26	49896.28	20.97
3K30D0.2	6358.50	0.00	100.00	35337.66	18.05	5K90D0.4	7771.50	15592.50	33.26	78586.98	19.26
3K30D0.4	6358.50	4252.50	59.92	37601.05	18.85	5K90D0.8	7771.50	24097.50	24.39	78924.30	16.57
3K30D0.8	7771.50	11340.00	40.66	47464.63	18.35	5K90D1.2	7771.50	24097.50	24.39	79265.70	21.49
3K30D1.2	7771.50	15592.50	33.26	48004.83	17.14

处理	面积/cm²		湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)	处理	面积/cm²		湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)
处理	湿润	干燥	湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)	处理	湿润	干燥	湿润率/ %	单组流量/(mL/h)	灌水强度峰值/(mm/h)
1K	2126.25	4961.25	30.00	3817.35	17.62	3K60D0.2	4945.50	1417.50	77.72	28209.25	23.17
2K0D0.2	3532.50	2835.00	55.48	14862.13	20.14	3K60D0.4	4945.50	7087.50	41.10	30071.48	18.15
2K0D0.4	3532.50	2835.00	55.48	14851.55	14.84	3K60D0.8	5652.00	19845.00	22.17	34636.94	17.07
2K0D0.8	6358.50	0.00	100.00	27138.98	15.03	3K60D1.2	6358.50	24097.50	20.88	40413.61	18.81
2K0D1.2	6358.50	0.00	100.00	27325.30	14.19	3K90D0.2	3532.50	7087.50	33.26	21292.76	25.23
2K30D0.2	4945.50	1417.50	77.72	20317.70	18.97	3K90D0.4	4945.50	9922.50	33.26	31448.26	17.20
2K30D0.4	4945.50	1417.50	77.72	21001.80	19.37	3K90D0.8	4945.50	22680.00	17.90	32330.61	16.94
2K30D0.8	5652.00	4961.25	53.25	24059.67	15.50	3K90D1.2	6358.50	29767.50	17.60	41636.35	23.34
2K30D1.2	2826.00	12048.75	19.00	12150.33	20.21	5K0D0.2	6358.50	0.00	100.00	60107.94	32.43
2K60D0.2	3532.50	2835.00	55.48	14321.19	17.83	5K0D0.4	6358.50	0.00	100.00	62433.61	36.57
2K60D0.4	6358.50	4252.50	59.92	27311.38	19.30	5K0D0.8	6358.50	0.00	100.00	63007.65	33.85
2K60D0.8	5652.00	9213.75	38.02	24481.83	15.78	5K0D1.2	6358.50	0.00	100.00	63727.51	28.89
2K60D1.2	5652.00	21971.25	20.46	24869.11	19.71	5K30D0.2	9184.50	1417.50	86.63	89327.47	20.24
2K90D0.2	2119.50	4252.50	33.26	9122.38	21.52	5K30D0.4	10597.50	4252.50	71.36	104150.12	19.45
2K90D0.4	2826.00	7796.25	26.60	12291.86	18.73	5K30D0.8	10597.50	21262.50	33.26	107309.27	16.31
2K90D0.8	2826.00	12048.75	19.00	12462.12	16.12	5K30D1.2	10597.50	25515.00	29.35	107855.90	15.68
2K90D1.2	4239.00	27641.25	13.30	19812.60	14.94	5K60D0.2	7771.50	2835.00	73.27	76333.15	17.85
3K0D0.2	3532.50	2835.00	55.48	18768.35	26.89	5K60D0.4	12717.00	14175.00	47.29	127523.11	16.45
3K0D0.4	6358.50	0.00	100.00	36651.65	20.07	5K60D0.8	9184.50	26932.50	25.43	92409.62	17.53
3K0D0.8	6358.50	0.00	100.00	38186.00	16.44	5K60D1.2	10597.50	21262.50	33.26	105321.46	19.31
3K0D1.2	6358.50	0.00	100.00	39256.66	14.68	5K90D0.2	4945.50	9922.50	33.26	49896.28	20.97
3K30D0.2	6358.50	0.00	100.00	35337.66	18.05	5K90D0.4	7771.50	15592.50	33.26	78586.98	19.26
3K30D0.4	6358.50	4252.50	59.92	37601.05	18.85	5K90D0.8	7771.50	24097.50	24.39	78924.30	16.57
3K30D0.8	7771.50	11340.00	40.66	47464.63	18.35	5K90D1.2	7771.50	24097.50	24.39	79265.70	21.49
3K30D1.2	7771.50	15592.50	33.26	48004.83	17.14

模型	非标准化系数		标准化系数	T	显著性	与流量person系数
模型	B	标准误	Beta	T	显著性	与流量person系数
常数	-34430.54	7033.80		-4.90	0.00
微孔数量(X₁)	22071.74	1575.87	0.90	14.01	0.00	0.898**
微孔间距(X₂)	11247.09	5117.60	0.14	2.20	0.03	-0.008ns
微孔夹角(X₃)	-7.34	58.60	-0.01	-0.13	0.90	0.140ns

模型	非标准化系数		标准化系数	T	显著性	与流量person系数
模型	B	标准误	Beta	T	显著性	与流量person系数
常数	-34430.54	7033.80		-4.90	0.00
微孔数量(X₁)	22071.74	1575.87	0.90	14.01	0.00	0.898**
微孔间距(X₂)	11247.09	5117.60	0.14	2.20	0.03	-0.008ns
微孔夹角(X₃)	-7.34	58.60	-0.01	-0.13	0.90	0.140ns

微喷带不同结构参数的出流特性研究

Study on the Flow Characteristics of Micro-sprinkler Hose with Different Structural Parameters

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序号	处理	因素			序号	处理	因素
序号	处理	微孔数量	微孔夹角	微孔间距	序号	处理	微孔数量	微孔夹角	微孔间距
1	1K	1	-	-	26	3K60D0.2	3	60	0.2
2	2K0D0.2	2	0	0.2	27	3K60D0.4	3	60	0.4
3	2K0D0.4	2	0	0.4	28	3K60D0.8	3	60	0.8
4	2K0D0.8	2	0	0.8	29	3K60D1.2	3	60	1.2
5	2K0D1.2	2	0	1.2	30	3K90D0.2	3	90	0.2
6	2K30D0.2	2	30	0.2	31	3K90D0.4	3	90	0.4
7	2K30D0.4	2	30	0.4	32	3K90D0.8	3	90	0.8
8	2K30D0.8	2	30	0.8	33	3K90D1.2	3	90	1.2
9	2K30D1.2	2	30	1.2	34	5K0D0.2	5	0	0.2
10	2K60D0.2	2	60	0.2	35	5K0D0.4	5	0	0.4
11	2K60D0.4	2	60	0.4	36	5K0D0.8	5	0	0.8
12	2K60D0.8	2	60	0.8	37	5K0D1.2	5	0	1.2
13	2K60D1.2	2	60	1.2	38	5K30D0.2	5	30	0.2
序号	处理	因素			序号	处理	因素
序号	处理	微孔数量	微孔夹角	微孔间距	序号	处理	微孔数量	微孔夹角	微孔间距
14	2K90D0.2	2	90	0.2	39	5K30D0.4	5	30	0.4
15	2K90D0.4	2	90	0.4	40	5K30D0.8	5	30	0.8
16	2K90D0.8	2	90	0.8	41	5K30D1.2	5	30	1.2
17	2K90D1.2	2	90	1.2	42	5K60D0.2	5	60	0.2
18	3K0D0.2	3	0	0.2	43	5K60D0.4	5	60	0.4
19	3K0D0.4	3	0	0.4	44	5K60D0.8	5	60	0.8
20	3K0D0.8	3	0	0.8	45	5K60D1.2	5	60	1.2
21	3K0D1.2	3	0	1.2	46	5K90D0.2	5	90	0.2
22	3K30D0.2	3	30	0.2	47	5K90D0.4	5	90	0.4
23	3K30D0.4	3	30	0.4	48	5K90D0.8	5	90	0.8
24	3K30D0.8	3	30	0.8	49	5K90D1.2	5	90	1.2
25	3K30D1.2	3	30	1.2

[1]	官雪芳,徐庆贤,林碧芬,钱蕾,林斌. 脐橙园区果实品质-土壤元素-微生物相关性分析[J]. 中国农学通报, 2017, 33(11): 69-76.
[2]	石汝杰. 重庆市粮食可持续生产能力分析评价[J]. 中国农学通报, 2014, 30(32): 72-76.