PDF《微灌水力设计计算的》

微灌水力设计计算的 技术进步与 几个问题的讨论 张国祥

1 微灌水力设计方法 的技术进步 ? 吴义伯教授的设计方法 ? 凯勒的设计方法 ? 我提出的设计方法 ? 基本公式 偏差率公式: 流量公式: ? 人为条件 为计算水头偏差, 令: 为赋值, 令: 式中符号 分别为灌水小区中的流量偏差率、水头偏差率、滴头最大、最小流 量,滴头最大、最小工作水头、支(或毛)管总流量、滴头总数、滴头设计水 头、及允许的流量偏差率和水头偏差率.

? 可以看出 ① 偏差率作为灌水质量的指标要求,但偏差率算式未与滴头设计指标挂钩. ② 必须增加人为条件,不然将无法进行小区设计. ③ 人为条件本身、及与流量公式矛盾,说明该设计方法理论上不合理. 吴义伯设计方法的水力计算基础为:无限孔数多孔管水力学. 1.1吴义伯教授的设计方法 (1) d o q N Q ? ? (2) ? ? v v h h h h h ? ? ? max min max d h h ? min ? ? v v q q q q q ? ? ? max min max (4) (3) d h h ? max 微灌灌水小区示意图 支1.2 凯勒的设计方法 1.2.1 凯勒均匀度EU(%)的定义 定义1:占田间(或灌水小区)实测灌水器流量数据25%的低流量数据 平均值 与全部实测流量数据平均值 的比值,以百分比表示;

即: (1) 定义2:以 为灌水器最小流量期望值的灌水小区,其灌水器流量分 布曲线上,低流量端25%灌水器流量的平均值 与小区全部灌水 器平均流量 的比值,以百分比表示;

即: (2) 请注意:式(2)中(3) 式(3)中 ―为灌水器制造偏差;

―为灌水器流量样本的标准 差;

―为每株作物灌水器的最少个数. / a q / %

25 q / / %

25 100 a q q EU ? n q %

25 q a q a q q EU %

25 100 ? ? ? n q e V q ? ? ?

27 .

1 1 %

25 a q s V ? s e? 1.2.2 设计公式 式中 ―推荐的凯勒均匀度;

―灌水小区允许的水头差,m. 推荐的凯勒均匀度 表??eVqEU q a T n ? ? ? ? /

27 .

1 1

100 (4) x n n k q h

1 ? ? ? ? ? ? ? (5) ? ? ? ? n a h h h ? ? ?

5 .

2 (6) T EU ? ? h ? 灌水器类型 (个) 地形(%) 点源 ≥3 均匀坡,坡度≤2% 90~95 点源 2% 85~90 点源 2% 80~90 线源 ≥3 均匀坡,坡度≤2% 80~90 线源 2% 70~85 T EU e? T EU 用 上下限算出的 T EU a n q q / V 下限 上限 0.05

6 0.974 90% 0.923 95% 0.975

2 0.955 85% 0.890 90% 0.942

1 0.937 80% 0.805 90% 0.906 0.07

6 0.964 90% 0.934 95% 0.986

2 0.937 85% 0.907 90% 0.961

1 0.911 80% 0.878 90% 0.988 0.10

6 0.948 90% 0.949 95% 1.002

2 0.910 85% 0.934 90% 0.989

1 0.873 80% 0.916 90% 1.031 e? e V ? ? /

27 .

1 1 T EU a n q q / a n q q / T EU 注:① >

1.0,表示灌水器最小流量>

平均流量;

这是荒诞的. ② =0.805,相当于流量偏差率 =0.557,大大超过我国0.2的规定. ③ 该方法对灌水质量要求表现为式(6),但可能基本合理,也有可能荒诞. ④ 式(4)与式(6)均不正确. a n q q / a n q q / v q 1.2.3 对前二种设计方法的评价 (1) 二种设计方法在理论上均不成熟;

按此来设计微灌系统,可 能出现毛管使用长度偏短、支管条数增多的现象,导致微灌系统投资 与运行费用增大的后果;

有改进和提高的必要. (2) 二种设计方法均为美国学者提出,凯勒的方法后来成为美国 农业部推荐的设计方法.方法提出的时间为1973~1975年,当时微灌 系统设计的技术基础―多孔管水力计算方法还不成熟;

同时,微灌技 术应用实际,又迫切地需要设计方法;

二种设计方法的提出,满足了 生产的需求,实属不易.应该说:二种设计方法对美国及世界微灌技 术的推广应用做出了重大贡献. 夏威夷大学吴义伯教授多次回国讲学,对我国微灌技术的启蒙、 起步和发展,起到了重大的作用. 1.3 我提出(1989年)的设计方法 1.3.1 基本公式 偏差率公式: 毛管(或小区)进口流量: 赋值公式: 小区(毛管)特征值关系式: 或: 该设计方法1995年进入我国行业规范,2005年进国标.在新疆生 产建设兵团得到了大面积应用. ? ? v a v q q q q q ? ? ? min max (1) ? ? v a v h h h h h ? ? ? min max a nq Q ?