一种平移式喷灌机不同工况喷洒水深的计算方法

摘要

本发明提供了一种平移式喷灌机不同工况喷洒水深的计算方法，在平移式喷灌机运行方向上放置雨量筒n排，每排m个，使喷洒半径雨滴能够完全覆盖雨量筒，在保证平移式喷灌机喷洒稳定的情况下，开始计时，测得每一雨量筒内的水量，计算每一排雨量筒的平均喷灌强度，绘制喷灌强度和距中心距离的关系曲线，设定平移式喷灌机组运行速度s，建立喷灌强度d′和时间t之间的函数关系式，绘制喷灌强度和时间的关系曲线；计算平移式喷灌机组以速度s完全通过一个雨量筒所用的时间t

说明书

技术领域

本发明涉及自动喷灌技术领域，尤其是平移式喷灌机不同工况喷洒水深的计算方法。

背景技术

轻小型平移式喷灌机组是我国特有的一种机型，具有运行稳定的特点。喷灌强度是评价喷灌系统的重要指标。其值不应该超过土壤的允许喷灌强度值。然而，改变机组的喷洒水量、行走速度都可以改变机组的喷灌强度。喷灌机的运行速度决定一次灌水深度，在保证灌水深略大于土壤的入渗速度的情况下，喷灌机的运行速度最小时降水深度最大，而在单位时间内降水深度过大会导致地面积水，产生径流等问题，破坏土壤结构，不利于保土保肥，降水深度过小，会产生水分漂移等现象，降低喷灌效率，增加成本。为了避免上述问题，进行合理喷灌，研究喷灌机的运行速度和喷灌水深的关系就成为了一种必然，其更有助于研究水量分布规律、打击动能、灌水效率等技术指标。同时对水土保持的研究也有一定的理论价值和实际意义。因此，研究一种平移式喷灌机不同工况喷洒水深的计算方法，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻小型移动式喷灌机不同工况喷洒水深的计算方法，以解决平移式喷灌机行走速度的控制问题，达到合理喷灌，减小成本的目的。

基于上述目的，一种移动式喷灌机不同工况喷洒水深的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)在喷灌机行走方向上喷头喷洒半径范围内放置n排接水口直径为D的雨量筒，每排m个，每排每列雨量筒的间距为a，用于收集喷灌水滴；

b)选定平移式喷灌机的工作压力，使其维持稳定喷洒工作状态定点喷洒，并记录喷洒时间t₁内各雨量筒接收到的水滴体积c_ξ，其中ξ＝1,2,3,…,m×n，计算每排雨量筒接收到的平均雨滴体积c_i＝c_ξ/m，其中i＝1……n，重复上述过程b次，计算每排雨量筒所接收到的平均雨滴体积，其中i＝1,2.3,…,n，j＝1,2,3,…,b，计算出点喷灌强度：其中i＝1,2,…n；

c)建立点喷灌强度与距中心距离关系曲线：将雨量筒按平移式喷灌机经过顺序分别编为第1个、第2个、第3个、…、第n-1个、第n个，以中间喷头为原点，雨量筒距离喷头距离为x轴，喷头喷灌强度为y轴，绘制喷灌强度与距中心喷头距离关系曲线，函数关系式为：d＝f(L)；

d)设定机组运行速度s，根据L＝st建立d′＝f(t)的数学曲线，将上述喷灌强度与距中心喷头距离的关系曲线转化喷灌强度和时间t的关系曲线；

e)所述喷灌机完全经过一个雨量筒所用的时间为t₂，通过积分计算出所述喷灌机完全经过雨量筒后所收集到的灌水深度即为平移式喷灌机行走一次某雨量筒处的喷灌水深。

进一步地，所述步骤c)中绘制喷灌强度与距中心喷头距离关系曲线时，因为喷头的喷洒区域呈圆形，x负半轴部分与x正半轴部分关于y轴对称，仅考虑x正半轴的部分，步骤e)中平移式喷灌机行走一次某雨量筒处的喷灌水深

进一步地，所述布置雨量筒n排为大于1排，每排m个为大于1个。

进一步地，所述试验重复次数b次为大于1次。

进一步地，所述喷灌机行走方向上喷头的喷洒半径R约为3.6m，喷头个数为3个，3个喷头的安装间距3m，喷头距离地面的高度为1m，雨量筒的接水口直径D为0.2m，n＝11，m＝9，雨量筒间距a为0.3m。

本发明提供一种平移式喷灌机不同工况下的喷洒水深的计算方法，操作简单、快捷，可以有效的节省成本，为平移式喷灌机运行速度的优化提供了基础。

附图说明

图1为平移式喷灌机雨量筒布置示意图。

图中：

1-平移式喷灌机，2-喷头，3-雨量筒。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

为了更清楚的说明本发明提供的平移式喷灌机不同工况喷洒水深的计算方法，选取平移式喷灌机1为试验对象，采用的喷头是Nelson D3000折射式喷头，喷洒半径R约为3.6m，喷头个数为3个，安装间距3m，高度为1m，在喷灌机行走方向上布置接水口直径D为0.2m的雨量筒n排，n＝11，每排m个，m＝9，雨量筒间距为0.3m，用于收集喷洒雨滴；使喷洒半径雨滴完全覆盖雨量筒。

首先，设定试验工作压力为0.07Mpa，在平移式喷灌机1喷洒稳定之后，开始计时，喷灌机定点喷洒15min后，记录15min定点喷洒时间内各雨量筒3接收到的水滴体积c_ξ，其中ξ＝1,2,3,…,m×n。计算每排雨量筒3接收到的平均雨滴体积c_i＝c_ξ/m，其中i＝1……n。在相同的条件下，重复上述试验3次，计算每排雨量筒3所接收到的平均雨滴体积，其中i＝1,2.3,…,n，j＝1,2,3,…,b，计算出点喷灌强度：其中i＝1,2,…n。

每排雨量筒3接收到的平均喷洒雨量和喷灌强度，如表1所示。

表1每个雨量筒所接收到的平均喷洒水量和喷灌强度

建立点喷灌强度与距中心距离关系曲线：将雨量筒按平移式喷灌机经过顺序分别编为第1个、第2个、第3个、…、第n-1个、第n个，以中间喷头为原点，雨量筒距离喷头距离为x轴，喷头喷灌强度为y轴，绘制喷灌强度与距中心喷头距离关系曲线，函数关系式为：d＝f(L)。所述步骤c)中绘制喷灌强度与距中心喷头距离关系曲线时，因为喷头的喷洒区域呈圆形，x负半轴部分与x正半轴部分关于y轴对称，仅考虑x正半轴的部分。第一个雨量筒距离喷灌机中心喷头距离为0.3m，每0.3m放置一个雨量筒，根据测量数据进行曲线拟合，得到喷灌强度和雨量筒到中间喷头距离的数学函数关系：

d＝-33.55x+25.17x²-4.91x³+18.89

设喷灌机组的运行速度s＝2m/min，根据L＝st，d′＝f(t)的数学曲线，将上述喷灌强度与距中心喷头距离的关系曲线转化喷灌强度和时间t的关系曲线，上述函数关系式可化简为：

d′＝-67.1t+100.68t²-39.28t³+18.89

则喷灌机完全经过一个雨量筒所用的时间t₂＝0.03h，则对上述y′数学函数关系进行积分计算出喷灌机1完全经过雨量筒3后所收集到的灌水深度由于只考虑了x轴正半轴的部分，因此，平移式喷灌机1行走一次某雨量筒处的喷灌水深即：

计算得出Q＝1.07mm，即喷灌水深为1.07mm。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。