[發(fā)明專利]圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)水力設(shè)計方法、裝置和設(shè)備

在審

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• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114781217A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)海軍;張顥暉;惠鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 吳剛

本發(fā)明提供一種圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)水力設(shè)計方法、裝置和設(shè)備，包括將計算域的下邊界深度、入滲邊界通量、土壤水力特征參數(shù)及不同滴灌管安裝間距輸入模擬模型，獲取模擬模型輸出的在相同灌水深度下各觀測點處的含水率及下邊界通量；根據(jù)安裝成本函數(shù)、各觀測點處含水率及下邊界通量得到最優(yōu)滴灌管安裝間距，獲取最優(yōu)滴灌管安裝間距匹配的各滴灌管長度；獲取噴灌機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計灌水深度，以此確定噴灌機(jī)的工作參數(shù)；控制噴灌機(jī)以工作參數(shù)運行并采用最優(yōu)滴灌管安裝間距及各滴灌管長度對目標(biāo)作物進(jìn)行移動滴灌，實現(xiàn)可針對種植地塊的土壤質(zhì)地進(jìn)行圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)設(shè)計目的，提高灌溉水利用系數(shù)與作物產(chǎn)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)水力設(shè)計方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)

在日益嚴(yán)峻的農(nóng)業(yè)用水形勢下，人們不斷研發(fā)節(jié)水高效的新型灌溉設(shè)備及新型灌溉方法，目前由于圓形噴灌機(jī)具有灌溉面積大、自動化程度高、地形適應(yīng)性強(qiáng)以及運行維護(hù)保養(yǎng)成本低等優(yōu)勢，在土地開闊連片、田間障礙物少、集約化經(jīng)營程度相對較高的農(nóng)牧業(yè)區(qū)得到了廣泛使用，然而噴灌過程中存在蒸發(fā)漂移損失、灌水質(zhì)量容易受到風(fēng)的影響等不足，在一定程度上影響其在干旱半干旱地區(qū)的推廣應(yīng)用。為此，近些年出現(xiàn)了安裝在圓形噴灌機(jī)上的移動滴灌系統(tǒng)。

截止目前，有關(guān)滴灌管長度、滴灌管安裝間距、圓形噴灌機(jī)行走速度等移動滴灌系統(tǒng)安裝工作參數(shù)的討論仍相對較少，而這些參數(shù)又決定著系統(tǒng)的灌水質(zhì)量。移動滴灌管的工作過程不同于普通滴灌管，兩者的技術(shù)參數(shù)差異較大，傳統(tǒng)滴灌系統(tǒng)的設(shè)計方法無法直接套用到移動滴灌系統(tǒng)中。設(shè)計不合理的移動滴灌系統(tǒng)容易引起地表徑流、深層滲漏、灌水均勻性差等問題，會降低灌溉水利用系數(shù)，也難以保證作物產(chǎn)量。因此，要實現(xiàn)圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)的精準(zhǔn)灌溉，要充分考慮圓形噴灌機(jī)和移動滴灌的技術(shù)特點，在充分考慮地塊面積、土壤質(zhì)地、作物類型、灌溉水源、噴灌機(jī)和滴灌管主要參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出科學(xué)的水力設(shè)計方法，以滿足作物不同生長階段的灌水需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)水力設(shè)計方法、裝置和設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中圓形噴灌機(jī)移動滴灌安裝工作參數(shù)不合理引發(fā)的地表徑流、深層滲漏、灌水均勻性差等問題，提高灌溉水利用系數(shù)與作物產(chǎn)量。

本發(fā)明提供一種圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)水力設(shè)計方法，包括：

將計算域的下邊界深度、入滲邊界通量、土壤水力特征參數(shù)及滴灌管安裝間距輸入模擬模型，獲取所述模擬模型輸出的在相同灌水深度下所述不同滴灌管安裝間距下各觀測點處的含水率及下邊界通量；

確定安裝成本函數(shù)，根據(jù)所述安裝成本函數(shù)、所述各觀測點處的含水率及所述下邊界通量，得到最優(yōu)滴灌管安裝間距，并獲取所述最優(yōu)滴灌管安裝間距匹配的各滴灌管長度；

獲取噴灌機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計灌水深度，并根據(jù)所述噴灌機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及所述設(shè)計灌水深度確定噴灌機(jī)的工作參數(shù)；

控制所述噴灌機(jī)以所述工作參數(shù)運行，并采用所述最優(yōu)滴灌管安裝間距及所述各滴灌管長度對目標(biāo)作物進(jìn)行移動滴灌。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)水力設(shè)計方法，所述將計算域的下邊界深度、入滲邊界通量、土壤水力特征參數(shù)及滴灌管安裝間距輸入模擬模型之前，還包括：

根據(jù)目標(biāo)作物的作物根系深度獲得下邊界深度；

根據(jù)滴灌管工作參數(shù)獲得入滲邊界通量；

根據(jù)土壤物理參數(shù)獲得土壤水力特征參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種圓形噴灌機(jī)移動滴灌系統(tǒng)水力設(shè)計方法，所述確定安裝成本函數(shù)，根據(jù)所述安裝成本函數(shù)、所述各觀測點處的含水率及所述下邊界通量，得到最優(yōu)滴灌管安裝間距，具體包括：

確定安裝成本函數(shù)，所述安裝成本函數(shù)用于表示安裝成本與滴灌管安裝間距之間的函數(shù)關(guān)系；