[發(fā)明專利]坡田噴灌系統(tǒng)工程管網(wǎng)和管道設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010576613.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111642364B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王程
• 申請（專利權(quán)）人: 王程
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;A01G25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供的坡田噴灌系統(tǒng)工程管網(wǎng)和管道設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法，針對坡田灌區(qū)地勢高、水源低的顯著的地形特點(diǎn)，分析了坡田噴灌管網(wǎng)的壓力特性，提出了坡田噴灌系統(tǒng)工程管道布設(shè)方法和坡田噴灌系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法；建立了機(jī)壓噴灌樹狀管網(wǎng)優(yōu)化模型，以管網(wǎng)投資和運(yùn)行管理費(fèi)最小為目標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)管徑的長度和水泵揚(yáng)程為決策變量，采用整數(shù)編碼。在經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，已知管網(wǎng)的布設(shè)方式，采用進(jìn)化算法對該管網(wǎng)模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并優(yōu)化了部分管段的管徑，節(jié)約了管網(wǎng)投資，提高了管網(wǎng)利用效率，改善了坡田噴灌系統(tǒng)工程的噴灌質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉以及一種坡田噴灌系統(tǒng)工程管網(wǎng)，特別涉及一種坡田噴灌系統(tǒng)工程管網(wǎng)和管道設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法，屬于坡田噴灌工程管網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

農(nóng)業(yè)在當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展當(dāng)中擔(dān)任著舉足輕重的角色，尤其是在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的山區(qū)，只有合理的解決三農(nóng)問題，才能為社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展保駕護(hù)航。通過農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)，充分利用閑置的荒山、坡田，大規(guī)模的種植經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。通過發(fā)展節(jié)水高效的灌溉技術(shù)，不僅可提高作物產(chǎn)量與質(zhì)量，還能產(chǎn)生良好的社會效益。水是一種寶貴的資源，好的灌溉技術(shù)技術(shù)可以有效節(jié)約水資源，而節(jié)約下來的水資源又可產(chǎn)生新的價值。

丘陵坡田隨著農(nóng)村土地的承包流轉(zhuǎn)，大面積坡田開始規(guī)模化集約化地種植藥材、水果等經(jīng)濟(jì)作物，發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。規(guī)模化集約化經(jīng)濟(jì)作物種植對灌溉技術(shù)提出了新的更高的要求。鑒于噴灌對地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，斜坡田不必嚴(yán)格平整，就可實(shí)施噴灌，并可有效調(diào)節(jié)田間小氣候，為農(nóng)作物生長創(chuàng)造最適宜的生態(tài)環(huán)境，是一種非常適合坡田采用的灌水方法。坡田作物噴灌可以增加田間空氣濕度，促進(jìn)農(nóng)作物生長，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本發(fā)明以丘陵坡田經(jīng)濟(jì)作物噴灌為研發(fā)應(yīng)用對象，針對山丘陵區(qū)坡田地勢高水源低的地形特點(diǎn)，對坡田噴灌工程設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行了研發(fā)設(shè)計(jì)。

放眼世界范圍內(nèi)，十八世紀(jì)末就已經(jīng)產(chǎn)生了噴灌，二十世紀(jì)七十年代，自動或者半自動的噴灌機(jī)得到迅速發(fā)展，在美、蘇、法等國家被大量采用，其中以平移式大型噴灌機(jī)、中心軸式噴灌機(jī)應(yīng)用較廣泛，機(jī)械改變了原來的人工移動支管，極大的提高了灌溉效率，有效的減輕了工人和農(nóng)民的勞動強(qiáng)度，有效的降低了單位面積上的投入成本。噴灌在中國同樣發(fā)展迅速，一些研究人員通過對三十個國家和地區(qū)的噴微灌情況進(jìn)行全面分析，總結(jié)各國在發(fā)展噴微灌的技術(shù)特點(diǎn)，并與中國實(shí)踐國情相結(jié)合，對發(fā)展噴灌的潛力進(jìn)行預(yù)測，預(yù)計(jì)中國的噴灌面積在2025年可達(dá)到1236萬hm²，現(xiàn)有技術(shù)在噴灌發(fā)展過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，對噴灌技術(shù)的設(shè)備產(chǎn)業(yè)化、國產(chǎn)化、工程規(guī)劃以及水資源管理等方面進(jìn)行了探討，為噴灌的健康發(fā)展提出了一些寶貴建議。

現(xiàn)有技術(shù)對山丘坡田所允許的噴灌強(qiáng)度進(jìn)行了研究，由于坡度存在，降水在坡田上的入滲情況比平地入滲要繁瑣復(fù)雜的多，因此在早期現(xiàn)有技術(shù)主要是通過引進(jìn)折減系數(shù)，再乘以平地允許的噴灌強(qiáng)度值，得到相應(yīng)坡田上土壤所允許的噴灌強(qiáng)度值。現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)土壤水分的二維運(yùn)動方程，建立均勻坡田上的均勻灌水入滲模型，并利用有限元數(shù)值解法對模型進(jìn)行不同土壤類型以及邊界條件下分析，得出了在土壤非飽和的均勻坡田上，其允許噴灌強(qiáng)度值不需要折減的結(jié)論。現(xiàn)有技術(shù)通過建立坡田噴灌水量分布模型，提出了三種提高坡田噴灌效果的方法建議，包括降低噴灑定額、合理增加噴灑次數(shù)、適當(dāng)改變噴灌強(qiáng)度。

對于山區(qū)坡田噴灌系統(tǒng)的布設(shè)，現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)山區(qū)地形特點(diǎn)，從不同角度對噴灌工程系統(tǒng)的組成以及其管道管網(wǎng)的布設(shè)方法進(jìn)行了研發(fā)，提出了在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時提高系統(tǒng)噴灌均勻度，通過分析地表噴灌與坡田噴灌的區(qū)別，得出了平地上的輪灌編組規(guī)則不適合坡田噴灌，使流量盡可能分散，防止出現(xiàn)超壓或者低壓，影響管道以及噴頭的使用壽命，并降低噴灌均勻性，影響噴灌系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)有技術(shù)得出坡度的大小與豎管的高低直接關(guān)系到上下坡射程，影響噴灌效果，而噴灌仰角只影響下坡的噴灌射程，對上坡幾乎沒有影響。