專利名稱：一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法及測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滴灌系統(tǒng)灌水器，特別是關(guān)于一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性及抗堵塞能力的綜合評價方法及能夠用于田間環(huán)境并對灌水器進行測試的測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
灌水器是滴灌系統(tǒng)最關(guān)鍵的部件之一，而灌水器流道狹小(一般只有0. 5 1. 2mm)，水中的懸浮物、溶解鹽、化學(xué)沉淀、有機物、微生物等雜質(zhì)都極易引起灌水器流道及出水孔口的堵塞。雖然自1971年第一屆國際滴灌會議在以色列召開以來，大量的科研學(xué)者試圖從合理配置過濾設(shè)備、周期性酸和氯的處理以及灌水器迷宮流道優(yōu)化設(shè)計等多方面來解決滴灌系統(tǒng)堵塞問題，取得了一些非常有意義的成果，但依然未能很好地解決，主要原因在于對灌水器堵塞的機理還缺乏深入、系統(tǒng)的認(rèn)識。試驗是研究灌水器堵塞動態(tài)變化規(guī)律與發(fā)生機理最為直接有效的方法，但試驗研究成本高，而且對試驗系統(tǒng)的加工和測量儀器有很強的依賴性。美國加利福尼亞灌溉技術(shù)研究所、華中科技大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等國內(nèi)外許多灌溉研究與生產(chǎn)機構(gòu)都具有自己的灌水器堵塞特性及抗堵塞性能測試平臺，但目前還主要集中在室內(nèi)測試系統(tǒng)。由于受室內(nèi)條件所限，系統(tǒng)功能單一、工作效率較低，例如美國加利福尼亞灌溉技術(shù)研究所開發(fā)的抗堵塞系統(tǒng)每次只能測定2 3條、每條約an長的滴灌管。華中科技大學(xué)發(fā)明的多功能、自動控制、易擴展、可移動的一種微灌實驗室多功能強化堵塞實驗裝置(專利號 ZL200810246361. 9)也主要用于研究灌水器堵塞機理，還難以去除運輸過程和儲存過程中滴灌水源發(fā)生絮凝、沉降以及微生物生長等物理、化學(xué)、生物作用的影響，這將導(dǎo)致試驗結(jié)果與實際情況存在明顯的偏差。田間試驗?zāi)軌蜻€原灌水器的真實工作環(huán)境，較為準(zhǔn)確反映灌水器在田間工作時的堵塞行為，得出的試驗結(jié)果對于解決滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞問題有直接指導(dǎo)意義。但是田間試驗影響因素眾多、系統(tǒng)運行工況復(fù)雜，對于研究不同工況條件下的灌水器堵塞規(guī)律以及灌水器流量的測試均較為困難。因而，開發(fā)一種能夠用于田間環(huán)境，對灌水器堵塞性能進行測試的系統(tǒng)和方法，并消除室外環(huán)境變化以及灌水器的相互影響，對滴灌系統(tǒng)灌水器的堵塞特性進行綜合評價，已成為目前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性及抗堵塞能力的綜合評價方法，以及能夠用于田間環(huán)境并對灌水器進行測試的測試系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)能夠真實反映灌水器堵塞狀況及其對出流的影響。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法，其包括以下步驟1)搭建一套灌水器堵塞特性的測試系統(tǒng)；幻按照水流方向?qū)γ織l滴灌管內(nèi)的所有灌水器進行編號，從1至η，η為每條滴灌管內(nèi)的灌水器總數(shù)；確定灌水器在20°C下的額定流量( 2(ι ；3)測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，開始對滴灌系統(tǒng)進行試驗；測得某一滴灌管內(nèi)任意一個灌水器某一運行時刻的流量^^,和此時滴灌系統(tǒng)的水溫Ti ；i = 1，2, ......, η ；qmi = q20 + Δ啣 + Δ 和 + Δ (1 )其中，Δ^是水溫所引起的灌水器流量偏差；Δ如,是堵塞所引起的灌水器流量偏差；Afe,是壓力變化所引起的灌水器流量偏差；且八和、Δ和和Afc,三者之間相互獨立；4) 對灌水器的出流進行校正灌水器的出流流量主要受灌水器工作壓力、水溫以及堵塞狀況因素的影響；消除水溫和工作壓力影響對灌水器出流的影響，得到灌水器堵塞對灌水器流量的單獨影響值Δ和AqCi = qmi - q20 - AqTi - Δ徹(2 )qTi =Il +-—-x^-Jx^20(3)式中 為根據(jù)每次測量水溫進行校正后的流量，單位為m3/s ；χ為灌水器的流態(tài)指數(shù)，由灌水器廠商提供；由于4 =qTi -q20，因此，水溫所引起的灌水器流量偏差八和為
Γ Α 57.35χ-28.24 Τ-20“、Aqr =-—-χ--xq20(4)
‘ 100 20
② 巧
_4] qm:=叫(5)式中k與χ為灌水器的流量系數(shù)與流態(tài)指數(shù)，由灌水器廠商提供屯為第i個灌水器的工作壓力；禮/為灌水器在工作壓力為hp且不堵塞時的流量，僅與壓力hi有關(guān)；計算
出所有灌水器上的實際工作壓力hy帶入公式(5)得到禮/；則彳乍用在灌水器上的壓力變化所引起的流量偏差A(yù)fe,為Aqlli= qm: —q20(6)③將步驟①和步驟②中計算所得到的八和與八如,以及已知的％與&值代入公式 ⑵Δ私=qmi - q20 - Δ啣-Δ徹即獲得每個灌水器堵塞所影響的流量差值Δ務(wù),；因此，僅考慮堵塞對灌水器流量影響下的校正流量記為Qi，有H0+Δ妨(7)5)灌水器堵塞狀況綜合評估重復(fù)上述步驟4)得到一條滴灌管上的所有灌水器校正后的流量數(shù)據(jù)Cli后，采用如下幾個指標(biāo)對灌水器堵塞水平進行評估①灌水器相對流量根據(jù)校正的灌水器流量結(jié)果，計算灌水器的相對流量Dra，Dra為灌水器校正流量Qi占 20°C下灌水器額定流量q2Q百分比
η
γ π Σ ^
L0023」 Dm = ^^ χ 100%(8)
nq20 其中，qi表示第i個灌水器的校正流量，單位L/h ；q20表示灌水器在20°C的額定流量，單位L/h ；η表示每條滴灌管內(nèi)灌水器的總數(shù)量；②灌水器均勻度灌水器流量均勻度采用灌水均勻系數(shù)CU來表示
權(quán)利要求
1. 一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法，其包括以下步驟1)搭建一套灌水器堵塞特性的測試系統(tǒng)；2)按照水流方向?qū)γ織l滴灌管內(nèi)的所有灌水器進行編號，從1至n，n為每條滴灌管內(nèi)的灌水器總數(shù)；確定灌水器在20°C下的額定流量q2(l ；3)測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，開始對滴灌系統(tǒng)進行試驗；測得某一滴灌管內(nèi)任意一個灌水器某一運行時刻的流量
2.如權(quán)利要求1所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法，其特征在于 上述步驟4)中，步驟②計算灌水器上的實際工作壓力Iii的方法如下由于計算Ii1時需要取滴灌管進口斷面進行計算，其過程基本與i》1時類似，因此，將其計算過程視為i = 0時，對i > 1計算過程的特別應(yīng)用，故將Iii的計算過程分為兩部分a.i = 0時，計算第一個灌水器上的實際工作壓力Ill 滴灌管進口斷面的壓力Iitl為設(shè)置壓力表所顯示壓力，即設(shè)計工作壓力H，故將測量所得各灌水器流量 代入伯努利方程計算得到h ；b.i > 1時，將i = 0計算所得Ill代入伯努利方程計算得到ti2，然后依次迭代計算得到各灌水器斷面上工作壓力hi;直至hn ；任意兩個相鄰灌水器斷面的伯努利方程為
3.如權(quán)利要求2所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法，其特征在于 兩斷面間的總水頭損失~
4.一種如權(quán)利要求1或2或3任一項所述滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法中所用的測試系統(tǒng)，其特征在于它包括水源，所述水源通過抽水管路連接水泵，所述水泵的輸出端連接供水管道，所述供水管道上依次設(shè)置有首部閥門、水表、過濾器和電磁閥；所述供水管道的輸出端連接迂回的緩沖管路，所述緩沖管路的兩端分別設(shè)置有一組分支管道， 每組分支管道均包括兩條分支管道，每條所述分支管道上均依次設(shè)置有壓力微調(diào)閥門和壓力表，各所述分支管道的輸出端均連接若干條滴灌管，各所述滴灌管內(nèi)均設(shè)置若干灌水器， 各所述滴灌管上與各個所述灌水器相對應(yīng)的位置設(shè)置出水孔，各所述滴灌管的另一端均連接同一回流管道，所述回流管道上設(shè)置有支管調(diào)節(jié)閥和水表，所述回流管道的輸出端最后連接所述水源；所述緩沖管路還通過一分流閥門連接回流管道；所述電磁閥電連接自動灌溉控制器，所述自動灌溉控制器連接配電箱，所述水泵電連接所述配電箱；各所述滴灌管的下方設(shè)置有灌水器流量測試單元；所述灌水器流量測試單元包括固定支架，所述固定支架的底部四周設(shè)置有轉(zhuǎn)向輪，所述固定支架頂部設(shè)置有移動支架，所述移動支架的底部間隔設(shè)置有兩個同步滑輪；所述移動支架頂面間隔設(shè)置有若干行可移動的框格，每行所述框格內(nèi)并排放置有若干量水桶。
5.如權(quán)利要求4所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法中所用的測試系統(tǒng)，其特征在于所述供水管道上設(shè)置的所述水表并聯(lián)連接水表保護支管，上述水表保護支管上設(shè)置有手動閥門；所述供水管道的底部設(shè)置有若干支撐架。
6.如權(quán)利要求4所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法中所用的測試系統(tǒng)，其特征在于所述緩沖管路包括兩條相互平行、且上下設(shè)置的水平管道，兩條所述水平管道之間間隔連接若干條相互平行的傾斜管道，所述供水管道的輸出端連接所述緩沖管路上部的所述水平管道中部，兩組所述分支管道間隔設(shè)置在上部所述水平管道的兩端，所述分流閥設(shè)置在上部所述水平管道的末端，上部所述水平管道的末端還連接所述回流管道。
7.如權(quán)利要求5所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法中所用的測試系統(tǒng)，其特征在于所述緩沖管路包括兩條相互平行、且上下設(shè)置的水平管道，兩條所述水平管道之間間隔連接若干條相互平行的傾斜管道，所述供水管道的輸出端連接所述緩沖管路上部的所述水平管道中部，兩組所述分支管道間隔設(shè)置在上部所述水平管道的兩端，所述分流閥設(shè)置在上部所述水平管道的末端，上部所述水平管道的末端還連接所述回流管道。
8.如權(quán)利要求4或5或6或7所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法中所用的測試系統(tǒng)，其特征在于各所述分支管道的輸出端均連接三條所述滴灌管。
9.如權(quán)利要求4或5或6或7所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法中所用的測試系統(tǒng)，其特征在于所述回流管道通過三角支架支撐，所述回流管道上設(shè)置的所述水表并聯(lián)連接水表保護支管，所述水表保護支管上設(shè)置有手動閥門。
10.如權(quán)利要求8所述的一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法中所用的測試系統(tǒng)，其特征在于所述回流管道通過三角支架支撐，所述回流管道上設(shè)置的所述水表并聯(lián)連接水表保護支管，所述水表保護支管上設(shè)置有手動閥門。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價方法及測試系統(tǒng)，其包括以下步驟1)搭建一套灌水器堵塞特性的測試系統(tǒng)；2)按照水流方向?qū)γ織l滴灌管內(nèi)的所有灌水器進行編號，確定灌水器在20℃下的額定流量；3)測得某一滴灌管內(nèi)任意一個灌水器某一運行時刻的流量和此時滴灌系統(tǒng)的水溫；4)求取堵塞對灌水器流量影響下的校正流量5)通過灌水器相對流量、灌水器均勻度、灌水器流量偏差系數(shù)和灌水器堵塞率分布的統(tǒng)計對灌水器堵塞狀況綜合評估6)根據(jù)各評估指標(biāo)值和灌水器堵塞率的分布，做出灌水器流量隨時間變化的折線圖或柱狀圖，直觀地實現(xiàn)對灌水器堵塞行為的監(jiān)測；7)根據(jù)對不同灌溉系統(tǒng)灌水器堵塞特性的綜合評價，研究其堵塞機理，制定解決灌水器堵塞的方案。
文檔編號G01M13/00GK102564747SQ201110414418
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者吳丹, 周博, 施澤, 李云開, 杜少卿, 裴旖婷 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)