不同指标轻小型喷灌机组配置优化

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1、第29卷第22期农业工程学报Vo1．29No．222013年l1月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringNov．201383不同指标轻小型喷灌机组配置优化涂琴，李红，王新坤，蔡彬，庄金良2，汪磊2(1．江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013；2．江苏旺达喷灌机有限公司，金坛213223)摘要：为探究配置方式对喷灌机组整体性能的影响，明晰不同配置方式的特点，在前期调研的基础上，以轻小型灌溉机组4．4CP一45为例，分别以单位面积上资源消耗，如机组能耗、年费用及使用年限内总费用等为评价指标

2、，结合实际使用配置方式，采用遗传算法，讨论平坡条件下配置不同喷头10PXH、15PY、20PY及40PY时的喷头数及管径等最优组合方式，并对每种配置方式的适用范围进行分析。研究结果表明，通过3个优化目标下机组最优配置方式的对比，较好地反映出每种配置方式的优劣，与实际使用方式吻合较好。配置40PY喷头时，机组单位能耗高，但年费用很低，适于抗旱或大田作物的灌溉；配置15PY喷头时，优化配置下的机组能耗比初始配置时降低7-3％，比配置20PY降低8_3％，同时各项费用都比较低，灌溉均匀性高，但移动时劳动强度较大，适于经济作物或植物幼苗的灌溉；配置20PY喷头时，机组总费用最低

3、，为6284．8元／hm2，比初始配置降低15．4％。所有配置方式下能耗费、运行费分别占据机组年费用及总费用的主要部分，有必要通过配置优化或采用中低压喷头、改善管理以降低系统能耗。该研究可以为机组的合理设计、喷头选择及应用推广提供参考。关键词：优化，模型，喷灌机组，指标，能耗doi：10．3969~．issn．1002—6819．2013．22．010中图分类号：$277文献标志码：A文章编号：1002—6819(2013)一22—0083—07涂琴，李红，王新坤，等．不同指标轻小型喷灌机组配置优化[J]．农业工程学报，2013，29(22)：83—89．TuQin，L

4、iHong,WangXinkun，eta1．Optimizationofsmall-scalesprinklerirrigationsystemsfordifferentindicators[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2013，29(22)：83—89．(inChinesewithEnglishabstract)系统设计[_、灌水技术指标[6-7及管道水力计算]0引言等方面。DaccacheALj讨论了2种流量需求下同一近5年中国喷

5、灌发展迅猛，2010年中国喷灌面喷灌系统4种布置方式对运行状况及性能的影响，积已达500万hm2，“十二五”期间还将新增农田其中系统性能指标主要为灌溉均匀性。BrianB等J有效灌溉面积333万hm，政府投入明显增加【JJ。对果树灌溉微喷灌系统设计及维护的技术要素，以喷灌的快速发展及近年干旱加剧、城市地下水位下及保证系统稳定出流及灌溉均匀性的关键设备进降的形势使节水灌溉的需求更加迫切，因而对喷灌行了分析。MateosLL6采用均匀度、克里琴森均匀系统及设备的发展提出了新的要求。目前轻小型喷系数、灌水效率、深层渗漏量、尾水回收率等灌水灌机组中，单喷头喷灌机因系统初始投资低

6、、移动技术指标来评价和对比滴灌、固定式喷灌及沟灌3方便等在市场上仍占有很大比例，但同时具有配套种灌溉方式的优劣。但在大多数喷灌系统中灌水技形式单一、能耗高的特点，难以满足不同地区的灌术指标选用的是土壤表面水量分布均匀性，现在逐溉需求【2】；多喷头喷灌机组单位面积投资低，均匀渐采用土壤中水分分布均匀性，并与作物产量联系性均较高，使用广泛，但与作物种类及种植条件相起来[12-15]。土壤表面水量分布的研究则从以往的由适应的机组配套方式尚需进一步研究。单喷头均匀性换算到组合喷灌均匀性的模型研究，在喷灌系统的研究中，国内外主要集中在喷灌发展到水滴运动理论运用及激光雨滴谱仪试验分

7、析，均匀性影响因素的探讨也从喷头结构、管道布收稿日期：2013-03—27修订日期：2013—09．17置方式延伸到作物冠层及土壤特性的影响uJ。可基金项目：863计划项目(2011AA100506)：江苏省2011年度普通高校见，国内外喷灌均匀性的研究占据系统性能研究的研究生科研创新计划(CXZZ110565)：国家农业科技成果转化资金(2011GB2C100015)：江苏省农业科技支撑计划(BE2010393)很大比重。但在发展中国家喷灌技术的应用中，用作者简介：涂琴(1987一)，女，江西宜黄人，博士生，主要从事节户对灌溉均匀性的要