坡耕地是目前廣大丘陵山區(qū)群眾賴以生存和發(fā)展的生產(chǎn)用地,但是由于受地形坡度影響,坡耕地土壤具有不同程度的旱、瘠、薄、粗等特點(diǎn),使得坡耕地作物因需水量不足而導(dǎo)致大幅減產(chǎn),從而影響經(jīng)濟(jì)效益。因此,選取合理的灌溉方式對(duì)坡地作物生長(zhǎng)至關(guān)重要,而噴灌作為一種新型節(jié)水高效灌溉技術(shù),具有省工、省水、對(duì)地形條件適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是坡地灌溉常用方法之一。噴灌均勻度和水滴打擊動(dòng)能是衡量噴灌系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此展開(kāi)了大量研究,但以往研究主要集中于平地,關(guān)于坡地上的研究相對(duì)較少。為了給坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供切合實(shí)際的參數(shù),以農(nóng)田灌溉中常用的雨鳥(niǎo)LF1200型噴頭為研究對(duì)象,通過(guò)試驗(yàn)分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)坡地噴灌均勻性和水滴打擊動(dòng)能進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)揭示了坡地噴灌水量分布特性。分析了坡度對(duì)單噴頭水量分布、射程及噴頭組合均勻度的影響,結(jié)果表明,單噴頭水量分布圖大致呈“雞蛋型”,上部扁而凸,下部長(zhǎng)而尖;離噴頭越近,水量分布越集中,且隨著坡度的增大,水量有向上坡方向集中的趨勢(shì);噴頭上坡射程隨著坡度的增大而減小,下坡射程隨著坡度的增大而增大;噴頭工作壓力和間距對(duì)均勻度的影響顯著,其中工作壓力影響最大,間距次之,坡度最小;另外,為了便于工程設(shè)計(jì),通過(guò)理論分析推導(dǎo)出了坡地噴頭射程計(jì)算公式,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,該公式具有一定的準(zhǔn)確性。(2)構(gòu)建了坡地噴灌水量分布計(jì)算模型。針對(duì)坡地噴灌水量分布實(shí)測(cè)困難的問(wèn)題,以坡地噴頭射程計(jì)算公式為基礎(chǔ),依據(jù)彈道理論和水量平衡原理,構(gòu)建了噴灌水量分布由平地向坡地轉(zhuǎn)換的計(jì)算模型,并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。利用該模型分析了噴頭布置方式、間距、工作壓力和坡度等因素對(duì)噴頭組合噴灌水量分布及均勻度的影響。結(jié)果表明,噴頭正三角形布置下的噴灌均勻度要優(yōu)于正方形布置下的;隨著噴頭間距的增大,噴灌均勻度呈下降趨勢(shì);噴頭低壓運(yùn)行時(shí),噴灌均勻度相對(duì)較低,不能滿足噴灌質(zhì)量要求,隨著噴頭工作壓力的增大,噴灌均勻度逐漸增大;在一定坡度范圍內(nèi),坡度對(duì)組合噴灌水量分布和均勻度的影響較小。(3)研究了坡地噴灌水滴直徑分布規(guī)律,提出了坡地噴灑水滴動(dòng)能強(qiáng)度計(jì)算模型。在室內(nèi)無(wú)風(fēng)條件下,應(yīng)用視頻雨滴譜儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了坡地噴灑水滴直徑和速度等信息,研究了不同坡度下水滴平均直徑及直徑頻率沿射程方向的變化規(guī)律,分別建立了水滴平均直徑、速度和坡度等之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。并以此為基礎(chǔ),結(jié)合坡地噴灌水量分布計(jì)算方法,提出了坡地噴灑水滴動(dòng)能強(qiáng)度計(jì)算模型,并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。應(yīng)用該模型重點(diǎn)分析了噴頭布置方式、間距和坡度等因素對(duì)噴頭組合噴灑水滴動(dòng)能強(qiáng)度分布的影響。結(jié)果表明:隨著噴頭間距的增大,水滴動(dòng)能強(qiáng)度分布越來(lái)越不均勻,且動(dòng)能強(qiáng)度高值區(qū)所占比例不斷減小;坡度變化對(duì)水滴動(dòng)能強(qiáng)度分布的影響不明顯;噴頭正三角形布置對(duì)于減小組合噴灑水滴動(dòng)能強(qiáng)度具有一定作用。(4)初步提出了適用于雨鳥(niǎo)LF1200型噴頭的坡地噴灌應(yīng)用技術(shù)參數(shù)。綜合噴灌均勻性和水滴打擊動(dòng)能兩方面考慮,在進(jìn)行坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),若選用雨鳥(niǎo)LF1200型噴頭,噴頭布置方式建議優(yōu)先選用正三角形布置,噴頭間距推薦采取0.8倍的平地噴頭射程,且噴頭工作壓力宜選用300kPa,地形坡度不宜大于0.15。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S277.94
【部分圖文】：

第二章 坡地噴灌水量分布及均勻性研究單噴頭水量分布是噴灌均勻度計(jì)算和系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的最基本資料之一，但是受限制，坡地噴灌水量分布資料獲取比較困難，因此過(guò)去常用平地上實(shí)測(cè)噴頭水據(jù)進(jìn)行坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)，往往造成很大偏差，不能滿足設(shè)計(jì)要求。為了給坡地噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供切合實(shí)際的參數(shù)，本章以農(nóng)田灌溉中常用的200 型噴頭為研究對(duì)象，通過(guò)人為調(diào)節(jié)支架高度的形式模擬出坡度為 0、0.05.15 時(shí)的坡面，并將噴頭分別安裝在坡面的頂端和底端進(jìn)行噴灌試驗(yàn)，從而獲得不同坡度下的水量分布情況，并探討了坡度對(duì)單噴頭射程、水量分布及噴頭組的影響。 材料與方法1 試驗(yàn)裝置

鋼槽 3.高度可調(diào)節(jié)支架 4.壓力傳感器 5圖 2-1 坡地噴灌水量分布試驗(yàn)裝置l setup for the sprinkler water distribut

圖 2-3 坡面射程測(cè)試方法示意圖g. 2-3 The schematic diagram of test method for range on sloping 度測(cè)試過(guò)程中，利用視頻雨滴譜儀可直接測(cè)得測(cè)點(diǎn)各水滴在落上相互垂直的 2 個(gè)水平速度bv 和cv ，從而可計(jì)算出各2 2arctanab cvv v 試指單位時(shí)間內(nèi)噴頭噴灑在單位面積上的水量，是噴灌系據(jù)，也是噴頭等裝備設(shè)計(jì)、制造的重要性能指標(biāo)（吳滌1000MPAt 噴灌強(qiáng)度，mm/h；M 為雨量筒內(nèi)水的質(zhì)量，g；A 為雨
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2852455