轻小型喷灌机组的水力性能试验与喷灌均匀度的研究

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1、灌溉排水学报２０１５年１０月第３４卷第１０期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）１０－００２５－０５轻小型喷灌机组的水力性能试验与喷灌均匀度的研究曹华１，郭凤台１，范永申２，段福义２，韩启彪２，贾艳辉２，陈震２（１．河北工程大学水电学院，河北邯郸０５６０３８，２．中国农业科学院农田灌溉研究所，河南新乡４５３００２）摘要：为研究轻小型喷灌机组的水力性能及喷灌均匀度是否满足规范要求，以自行研制的轻小型喷灌机组为研究对象，通过室内试验，分析了轻小型喷灌机组的水量分布、喷灌均匀度和运行速度。结果表明，当进口压力为０．２０、０．２５

2、、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５ＭＰａ时，轻小型喷灌机组的最小运行速度为１０．２５ｍ／ｈ，最大运行速度为６８．４０ｍ／ｈ，压力越大，速度越低，机组的喷灌均匀度越高，喷灌均匀度的范围在８７．６０％～９１．４０％之间，满足规范要求。关键词：轻小型喷灌机组；水力性能；喷灌均匀度中图分类号：Ｓ２７５．５文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．１０．００６曹华，郭凤台，范永申，等．轻小型喷灌机组的水力性能试验与喷灌均匀度的研究［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（１０）：２５－２９．０引言我国是一个水资源极其短缺的国家，２０１２年全国总用水量６１３１．２

3、亿ｍ３，其中农业用水３９０２．５亿ｍ３，［１］占总用水量的６３．６％。农业用水效率较低，节水空间很大。发展节水农业，在农业用水量基本稳定的前提下，增加灌溉面积，提高灌溉保证率，是促进我国水资源的可持续利用、保障我国粮食安全、加快转变农业发展方式的重要举措。喷灌是一种很好的节水灌溉方式，喷灌机以类似于降雨的形式湿润土壤，又称“人工降雨机”。在我国，轻小型喷灌机组具有结构简单、操作方便、省时省工的特点，在我国农村较为常见，但是机型较为老化，急需更新换代。我国于２０世纪７０年代开始研制轻小型喷灌机组，但是对轻小型喷灌机组的研究还远落后于发展需求，且多集中于轻小型喷灌机组的优化配置、结构设计方

4、面。例如，研制了一种可调幅［２］式轻小型喷灌机组；对一种新型喷灌和软管灌溉二用轻小型喷灌机组进行了配置２种灌水器的水量分布［３］［４］［５］试验，并分析了轻小型喷灌机组的特性；研究了多喷头轻小型移动式喷灌机组的优化配套。目前，评价和衡量喷灌机组水量分布特性的常用技术指标有喷灌均匀度、喷灌强度、灌水效率、雾化程度等。但对轻小型喷灌机组水力性能、喷灌均匀度与运行速度方面的综合研究较少。为此，对自主研发的轻小型喷灌机组进行水力性能试验与分析，研究不同压力、不同档位与轻小型喷灌机组的喷灌均匀度与运行速度的关系。１材料与方法试验使用的轻小型喷灌机组由喷水车和绞盘车２部分组成，喷水车为悬臂桁架式结

5、构，中间采用固定式桁架，二边采用快速拆装式桁架，可以根据地块宽度调节喷洒范围，每跨桁架的外侧上下二端用嵌套式插销进行固定连接，保证每跨桁架的稳定。桁架上安装的是低压折射式喷头，供水管的材质是薄壁铝管，在每跨桁架的连接处，供水管采用的均是快速承插连接，便于喷灌系统在桁架上的安装与拆卸；喷水车中间跨为固［３］定式桁架，通过底部的套管与支撑柱的水平段承插相连。工作状态下，压力水源通过绞盘车入水管口进入，冲击水涡轮，水涡轮通过变速箱、驱动链轮和链条把动收稿日期：２０１５－０４－１４基金项目：国家“十二五”８６３项目（２０１１ＡＡ１００５０６）；国家农业科技成果转化资金项目（２０１３ＧＢ２３３２

6、０６２４）作者简介：曹华（１９８９－），女，河南新乡人。硕士研究生，主要从事节水灌溉技术与设备研究。Ｅ－ｍａｉｌ：１５０９３３９８４６７＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：范永申（１９７５－），男，河南范县人。副研究员，博士研究生，主要从事节水灌溉理论与技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｇｓｆａｎｙ＠１２６．ｃｏｍ２５［３］力传到绞盘。因此，缠绕在绞盘车上的ＰＥ软管也随着绞盘架的转动而转动，从而牵引着喷水车运行。图１为绞盘车实物图。喷水车二边可拆卸式桁架安装的是全圆折射式喷头，中间固定式桁架安装的是半圆折射式喷头，喷嘴直径均为７．６ｍｍ，试验在中国农业科学院农田灌溉研究所喷灌试验大厅进行。试验设置０．２

7、０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５ＭＰａ共６个目标压力，分别分析喷灌机运行速度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个档位下的运行状态。试验所采用的喷灌机为中国农业科学院农田灌溉研究所自行研制的轻小型喷灌机组，喷灌机的桁架跨度为２６ｍ，喷头间距为２．５５ｍ，喷头距地面高１．３ｍ，绞盘车与喷水车进水口位置均安装有压力表（红旗ＹＢ－１５０Ａ），喷灌机组进口处安装有流量计（ＸＳＬ－１Ａ型智能涡轮流量传感器）。雨量筒直径为１１ｃｍ，用１０００ｍＬ量筒量取雨