设施农业节水灌溉系统用过滤清洗报警器的研制与应用

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作者 邓忠 蔡九茂 +2 位作者 翟国亮 张文正 吕谋超 《农业工程技术》 2020年第3期57-59,共3页

针对目前设施大棚节水灌溉系统中过滤器易堵塞但不易发现,由此引起的过滤器过滤效果降低,进而引起设备损坏导致系统使用寿命降低等问题,根据过滤器的应用方式及用户使用的方便性和灵活性,研制开发出AL-1型和FAL-2型两种型号的过滤器清... 针对目前设施大棚节水灌溉系统中过滤器易堵塞但不易发现,由此引起的过滤器过滤效果降低,进而引起设备损坏导致系统使用寿命降低等问题,根据过滤器的应用方式及用户使用的方便性和灵活性,研制开发出AL-1型和FAL-2型两种型号的过滤器清洗报警器,具有现场报警、控制房远程报警、手机短信报警三种模式。在实际应用过程中,当过滤器的进出口压差较大需要清洗时,报警器以声、光或声光组合的方式发出信号,及时提醒用户对过滤器进行清洗,保证灌溉系统具有较好的灌溉水质。 展开更多

关键词 设施农业 节水灌溉 过滤器 堵塞 报警器

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节水灌溉对农田土壤温室气体排放的影响 被引量：18

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作者 刘杰云 邱虎森 +2 位作者 张文正 宗洁 吕谋超 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期1-7,共7页

农田是温室气体的重要排放源,如何通过有效的管理措施降低农田温室气体的排放成为当前应对气候变化研究的热点之一。不同灌溉方式导致土壤水分差异较大,进而引起温室气体排放的差异。[目的]系统总结分析不同节水灌溉方式对温室气体排放... 农田是温室气体的重要排放源,如何通过有效的管理措施降低农田温室气体的排放成为当前应对气候变化研究的热点之一。不同灌溉方式导致土壤水分差异较大,进而引起温室气体排放的差异。[目的]系统总结分析不同节水灌溉方式对温室气体排放的影响效果有助于对节水灌溉方式优化选择及未来研究方向的聚焦。[方法]在前人研究基础上,进行文献搜集和整理,综述分析了节水灌溉方式对稻田和旱作农田温室气体排放的影响。[结果]与长期淹水相比,现有的水稻节水灌溉方式增加了稻田土壤CO2排放,增幅为20.83%~104.00%,平均增加48.40%,对N2O排放的影响有增加也有降低,其影响率范围为-41.30%~3078.41%,平均增加269.10%,但却显著降低了CH4的排放,降幅为14.19%~78.92%,平均降低51.66%。综合考虑稻田的全球净增温潜势(GWP),节水灌溉较长期淹水降低了稻田的GWP。与漫灌/沟灌相比,滴灌可改变旱作农田CO2和N2O排放及对CH4的吸收,其变化率范围分别为-31.19%~2.81%、-46.51%~52.56%和-150.00%~43.39%,平均分别降低12.84%、18.63%和24.93%。综合考虑旱作农田的GWP,由于N2O是旱作农田的主要温室气体,因此,滴灌降低了旱作农田的GWP。[结论]节水灌溉在节水的同时,还可降低农田温室气体排放的全球净增温潜势。基于研究现状,亟须对不同节水灌溉方式的温室排放效应及其机制开展定量研究。 展开更多

关键词 节水灌溉 稻田 旱作农田 温室气体 全球净增温潜势

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灌溉与生物质炭对土壤硝化反硝化功能微生物的影响

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作者 刘杰云 邱虎森 +3 位作者 张文正 胡壮壮 吕谋超 王钰 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2254-2263,共10页

为研究不同灌溉方式下生物质炭添加对土壤硝化及反硝化微生物的调控效应,本研究采用田间小区试验,通过在不同灌溉方式下(常规地表漫灌、滴灌、喷灌和微喷灌)添加不同量生物质炭(0、10、20 t·hm^(–2)),结合实时荧光定量PCR技术,研... 为研究不同灌溉方式下生物质炭添加对土壤硝化及反硝化微生物的调控效应,本研究采用田间小区试验,通过在不同灌溉方式下(常规地表漫灌、滴灌、喷灌和微喷灌)添加不同量生物质炭(0、10、20 t·hm^(–2)),结合实时荧光定量PCR技术,研究了灌溉方式与生物质炭对华北地区冬小麦拔节期土壤硝化及反硝化微生物相关功能基因的影响。结果表明:与漫灌相比,滴灌、喷灌、微喷灌显著降低了土壤NH_(4)^(+)-N含量,降幅分别为49.30%~68.25%、30.22%~57.19%和43.63%~56.83%(P<0.05),但在一定程度上增加了土壤NO_(3)^(-)-N含量,增幅分别为5.14%~62.39%、0~173.50%和0~87.90%。由于滴灌、喷灌、微喷灌等节水灌溉方式的灌水量远低于常规漫灌方式(约为漫灌灌水量的50%),因而会产生有利于硝化反应而抑制反硝化反应的环境,增加土壤硝化微生物功能基因AOA-amoA和AOB-amoA的基因丰度,且均表现为微喷灌>喷灌>滴灌>漫灌。同时,在各灌溉方式下,添加生物质炭可增加AOA-amoA和AOB-amoA的基因丰度,这可能主要归因于生物质炭发达的孔隙结构和良好的水肥吸附能力。与漫灌相比,滴灌、喷灌、微喷灌均降低了土壤反硝化微生物nosZ基因丰度。但在各灌溉方式下,添加生物质炭,尤其是高量生物质炭(20 t·hm^(–2))可提高反硝化微生物nosZ基因丰度,从而降低土壤反硝化过程的N2O损失风险。综上所述,节水灌溉方式与生物质炭互作可促进拔节期土壤硝化作用,并通过影响反硝化微生物活动调节土壤反硝化过程,微喷灌方式下添加20 t·hm^(–2)生物质炭可有效促进小麦对氮素的吸收利用。 展开更多

关键词 灌溉方式 生物质炭 硝化作用 反硝化作用 微生物

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微纳米加气对再生水滴灌灌水器堵塞的影响

4

作者 董聪慧 李浩 +3 位作者 李瑞 孙浩 韩启彪 李辉 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期86-94,共9页

为研究再生水滴灌时水中加入微纳米气泡对灌水器堵塞的影响,选用4种不同类型的灌水器,设置再生水不加气、再生水加气2个处理,以平均流量比(Dra)表征灌水器堵塞的发展程度,以克里斯琴森均匀系数(Cu)、统计均匀系数(Us)评价随试验运行时... 为研究再生水滴灌时水中加入微纳米气泡对灌水器堵塞的影响,选用4种不同类型的灌水器,设置再生水不加气、再生水加气2个处理,以平均流量比(Dra)表征灌水器堵塞的发展程度,以克里斯琴森均匀系数(Cu)、统计均匀系数(Us)评价随试验运行时间推移滴灌系统的均匀性变化.结果表明:微纳米加气对再生水滴灌系统灌水器堵塞具有显著影响,相较于不加气处理,加气处理下4种灌水器(E1,E2,E3,E4)的Dra值分别提高了16.2%,24.4%,18.2%和22.1%;加气处理下各灌水器的Cu和Us值大于不加气处理;加气对不同类型灌水器堵塞的控制效果也存在一定的差异,微纳米加气可降低灌水器的堵塞风险,延缓堵塞程度,延长灌水器的使用寿命,且对整个滴灌系统的均匀性有积极影响.试验结果可为再生水滴灌和加气滴灌技术的推广应用提供一定的技术支撑. 展开更多

关键词 灌水器 滴灌堵塞 微纳米加气 再生水

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小麦滴灌技术研究进展与发展趋势

5

作者 范艺璇 王晓森 +1 位作者 秦京涛 吕谋超 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第3期175-182,共8页

小麦滴灌技术是华北地区高标准农田的主要建设内容,也是应对该区域水资源不足和保障国家粮食安全的重要技术手段。结合国内外小麦滴灌技术研究的最新进展和课题组多年的科学研究实践,总结阐述了滴灌诸要素如滴头流量、滴水元件间距、滴... 小麦滴灌技术是华北地区高标准农田的主要建设内容,也是应对该区域水资源不足和保障国家粮食安全的重要技术手段。结合国内外小麦滴灌技术研究的最新进展和课题组多年的科学研究实践,总结阐述了滴灌诸要素如滴头流量、滴水元件间距、滴灌带铺设距离对土壤水分分布的影响;滴灌灌溉制度的制定;滴灌对小麦耗水特性、干物质积累和产量构成等方面调控作用研究成果提出未来小麦滴灌技术的发展方向即融合气象、土壤和作物多要素的智慧灌溉决策和水肥一体化技术,以期为加快我国在小麦主产区滴灌技术的应用推广提供理论与技术支撑。 展开更多

关键词 滴灌 土壤水分分布 耗水量 水分利用效率 产量

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种植密度和灌溉、施氮模式对冬小麦土壤水分状况、产量和品质的影响 被引量：7

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作者 王晓森 吕谋超 +5 位作者 王森 蔡九茂 李迎 秦京涛 范习超 王和洲 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期48-56,共9页

【目的】探索农业节水、减肥背景下豫北地区冬小麦高产高效种植模式。【方法】采用测坑试验设置了密度、灌溉和追氮3因素,其中密度因素设置2个水平(D1:500万株/hm^(2)基本苗;D2:300万株/hm^(2)基本苗),灌溉因素设置3个水平(W1:返青和灌... 【目的】探索农业节水、减肥背景下豫北地区冬小麦高产高效种植模式。【方法】采用测坑试验设置了密度、灌溉和追氮3因素,其中密度因素设置2个水平(D1:500万株/hm^(2)基本苗;D2:300万株/hm^(2)基本苗),灌溉因素设置3个水平(W1:返青和灌浆初期灌水;W2:返青、拔节和灌浆初期灌水;W3:返青、拔节、抽穗和灌浆初期灌水;各生育期灌水定额均相同),追氮因素设置2个水平(N1:氮肥返青期一次性追施;N2:氮肥在返青期和抽穗期分2次追施)对冬小麦土壤水分状况、叶片生理指标、产量和品质进行研究。【结果】小麦春季灌返青水、拔节水和灌浆水处理(W2)可在1 m深度土层内形成由浅至深逐渐增加的土壤水分梯度,即能形成适宜冬小麦生长的土壤水分环境又提高了不同土层土壤水的利用。灌水生育期越多冬小麦灌浆期旗叶光合速率(Pn)、蒸腾速率越高,但叶片水分利用效率则随灌水生育期的增多而降低;D2处理Pn高于D1处理Pn;N2处理Pn高于N1处理Pn。种植密度地增加能极显著的提高单位面积小麦穗数(P<0.01),但导致穗粒数和千粒质量极显著下降;灌溉因素对穗粒数、千粒质量、产量和灌溉水利用效率(IWUE)的影响均达显著水平(P<0.05),其中千粒质量随灌水生育期的增加而增加,IWUE随灌水生育期的增加而降低,而穗粒数和产量的最大值均出现在W2处理,其次才是W3处理和W1处理;在氮肥追施总量相同的情况下,N2处理的千粒质量和产量均值比N1处理均值有显著增加。此外,小麦籽粒中的氨基酸和蛋白质随灌水生育期的增加而减少;N1处理氨基酸和蛋白质均值比N2处理的稍高。通过回归分析发现,氨基酸和蛋白质量随产量的增加而线性下降。【结论】豫北地区大穗型冬小麦节水减肥推荐种植模式为:种植密度为300万株/hm^(2)基本苗,足墒播种条件下春季灌返青水、拔节水和灌浆水,每次灌水定额为75 mm;基施复合肥养分量N、P2O5和K2O均为90 kg/hm^(2),返青期和抽穗期各追氮肥1次,每次施纯氮60 kg/hm^(2)。 展开更多

关键词 密度 灌水 追氮 冬小麦 产量 品质

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灌溉方式及生物质炭对冬小麦产量及水肥利用效率的影响 被引量：11

7

作者 刘杰云 邱虎森 +3 位作者 张文正 蔡九茂 王晓森 吕谋超 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期59-65,共7页

【目的】研究不同灌溉方式下适宜的生物质炭添加量。【方法】采用田间小区试验,研究了不同灌溉方式(漫灌、滴灌、微喷灌、喷灌)与生物质炭不同添加量(0、10 t/hm2和20 t/hm2)对冬小麦产量及其构成要素、灌溉水利用效率及氮肥表观利用效... 【目的】研究不同灌溉方式下适宜的生物质炭添加量。【方法】采用田间小区试验,研究了不同灌溉方式(漫灌、滴灌、微喷灌、喷灌)与生物质炭不同添加量(0、10 t/hm2和20 t/hm2)对冬小麦产量及其构成要素、灌溉水利用效率及氮肥表观利用效率的影响。【结果】与漫灌处理相比,滴灌、喷灌和微喷灌处理在节水约50%的条件下,其籽粒产量均有所降低,但未达到显著水平(p>0.05)。滴灌降低了秸秆产量,并增加了小麦收获指数。喷灌降低了每穗的实粒数,提高了空瘪率。生物质炭添加对冬小麦氮肥表观利用效率和灌溉水利用效率均没有显著影响(p>0.05)。节水灌溉处理的氮肥表观利用效率较漫灌处理有所降低,但差异不显著(p>0.05)。与漫灌处理相比,滴灌、喷灌、微喷灌处理均显著提高了灌溉水利用效率(p<0.05),增幅分别为42.79%、39.09%和47.71%,且滴灌、喷灌和微喷灌条件下添加生物质炭处理的灌溉水利用效率也显著高于漫灌条件下的生物质炭处理(p<0.05)。【结论】滴灌、喷灌和微喷灌在不明显降低作物产量的条件下可节水约50%。生物质炭添加量对不同灌溉方式下的小麦产量及水肥利用效率均没有显著影响。综合考虑作物生长、产量、灌溉水利用效率等因素,初步认为滴灌为华北地区冬小麦较为适宜的灌溉方式。 展开更多

关键词 灌溉方式 生物质炭 冬小麦产量 灌溉水利用效率 氮肥表观利用效率

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大型灌区节水水平评价指标体系构建与实证 被引量：14

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作者 范习超 秦京涛 +3 位作者 徐磊 刘思若 谷少委 吕谋超 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第20期99-107,共9页

灌区是中国农业节水的主战场,对灌区节水水平进行评价可为灌区现代化改造提供借鉴与指导,合理适用的评价指标体系是进行灌区节水水平评价的核心内容。针对当前灌区评价指标选取存在的冗余、不完备的问题,为构建满足简洁性与完备性的反... 灌区是中国农业节水的主战场,对灌区节水水平进行评价可为灌区现代化改造提供借鉴与指导,合理适用的评价指标体系是进行灌区节水水平评价的核心内容。针对当前灌区评价指标选取存在的冗余、不完备的问题,为构建满足简洁性与完备性的反映灌区节水水平的评价指标体系,该研究从工程节水、田间节水、用水管理、水资源保护及用水效益5个方面初步建立了大型灌区节水水平评价指标体系,利用筛选模型从70个指标中优选出了23个灌区节水评价指标,表达了86.42%的信息,使最终的指标体系兼具简洁性与完备性,并对河南省沿黄渠村灌区、彭楼灌区、广利灌区、大功灌区4处大型灌区进行了节水水平实证研究。结果表明,4处灌区相应的节水评价指数分别为0.666、0.730、0.657、0.616,其中彭楼灌区由于具有较高的骨干渠系配套程度和明显的工程节水优势使其整体节水水平较高,渠村灌区和广利灌区的节水水平次之,大功灌区的节水水平相对较低;受益于大型灌区续建配套与节水改造项目4处灌区在工程节水方面表现相对较好,评价结果与实际情况相符,表明该研究构建的节水水平评价指标体系科学合理;为进一步提升灌区的节水水平,4处灌区需加强用水管理水平、增加用水效益以及注重水资源保护建设。研究成果为科学评估大型灌区节水建设提供了一种有效的方法,并对推进农业节水化进程具有积极的指导作用。 展开更多

关键词 灌溉 水资源 渠系 大型灌区 节水水平 指标体系 优选筛选

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再生水滴灌条件下灌水器生物堵塞的研究概况 被引量：2

9

作者 董聪慧 韩启彪 +3 位作者 刘伟宁 李浩 孙浩 李辉 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期106-111,共6页

滴灌是再生水灌溉中比较可靠的灌溉技术之一,能有效降低环境污染风险。再生水滴灌时灌水器易发生堵塞,进而影响滴灌系统的安全运行。因此,开展再生水滴灌条件下的灌水器堵塞研究是非常有必要的。本文在广泛搜集并分析文献的基础上,对目... 滴灌是再生水灌溉中比较可靠的灌溉技术之一,能有效降低环境污染风险。再生水滴灌时灌水器易发生堵塞,进而影响滴灌系统的安全运行。因此,开展再生水滴灌条件下的灌水器堵塞研究是非常有必要的。本文在广泛搜集并分析文献的基础上,对目前国内外再生水滴灌条件下灌水器生物堵塞的研究概况进行了归纳总结。系统阐述了再生水滴灌条件下的灌水器堵塞原因,探究了生物堵塞的发生机理,总结了再生水滴灌系统灌水器防治生物堵塞的措施。最后,探讨了未来发展趋势。作为灌水器堵塞的主要类型之一,生物堵塞可以通过加氯、调节流速和滴灌频率等方式缓解,具体措施还应与实际情况相结合。 展开更多

关键词 滴灌 再生水 灌水器 堵塞

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旋流器结构参数对同心环状缝隙螺旋流影响

10

作者 贾晓萌 孙西欢 李永业 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第24期23-32,共10页

旋流器与管道所形成的同心环状缝隙空间会因其结构参数的变化而产生差异,空间结构的变化会对环状缝隙螺旋流流场产生影响,进而影响旋流器的起旋效率。为明确旋流器结构对环状缝隙螺旋流的影响,进行了结构参数(直径×长度)为70 mm... 旋流器与管道所形成的同心环状缝隙空间会因其结构参数的变化而产生差异,空间结构的变化会对环状缝隙螺旋流流场产生影响,进而影响旋流器的起旋效率。为明确旋流器结构对环状缝隙螺旋流的影响,进行了结构参数(直径×长度)为70 mm×100 mm、70 mm×150 mm、60 mm×150 mm的3种旋流器所形成的同心环状缝隙螺旋流三维流速试验。试验结果表明:旋流器结构参数的变化并未改变环状缝隙螺旋流三维流速的整体分布规律,只是对轴向、径向和周向流速的大小和离散程度产生了影响,且旋流器结构参数的变化对径向、周向流速的影响较大。对于长度相同的两旋流器,直径由60 mm增大至70 mm后,各断面轴向、周向平均流速与流速波动增大,而径向平均流速降低,但流速波动增大;对于直径相同的两旋流器,长度由100 mm增大至150 mm后,轴向平均流速增大,而流速波动降低,径向、周向平均流速与流速波动均逐渐增大。旋流器直径对水头损失、起旋效率的影响要远大于长度,当直径由60 mm增大至70 mm后,水头损失与起旋效率均增大;在该试验条件下结构参数为70 mm×150 mm的旋流器起旋效率最高,即旋流器的较优结构参数为70 mm×150 mm。该研究成果可为旋流器的选型以及结构优化提供一定的参考。 展开更多

关键词 灌溉 管道 流速 旋流器 直径 长度 环状缝隙 螺旋流

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基于熵权-TOPSIS法的渠系配水模型求解算法综合评价

11

作者 卢德友 田桂林 +1 位作者 杨泊 秦京涛 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期129-137,共9页

【目的】探究粒子群算法和天牛群算法在求解灌区渠系配水模型时的性能差异及优化后配水方案的共有特性。【方法】以大功灌区总干、分干两级渠系为研究对象,依据灌区不同的用水情形将其划分为18个配水对象,以灌溉用水总量、渠系渗漏水量... 【目的】探究粒子群算法和天牛群算法在求解灌区渠系配水模型时的性能差异及优化后配水方案的共有特性。【方法】以大功灌区总干、分干两级渠系为研究对象,依据灌区不同的用水情形将其划分为18个配水对象,以灌溉用水总量、渠系渗漏水量及总干渠流量波动大小为优化目标,以下级渠道输水流量和输水启、闭时间点为决策变量,构建多目标两级渠系配水模型,分别使用粒子群算法和天牛群算法对模型进行求解,基于求解结果结合熵权-TOPSIS法对2种算法的性能进行综合评价。【结果】熵权-TOPSIS法的评价结果表明,粒子群算法的整体性能优于天牛群算法,但后者的计算速度高于前者。此外,同一用水情形下2种算法求解的配水方案相近,且优化后的下级渠道配水流量与配水时长存在共性规律。【结论】“左右须”寻优机制的引入使天牛群算法的计算速度相比粒子群算法最高可提升56%,但由于“左右须间距”初始参数的设置问题,随着计算维度的增加,粒子群算法的整体性能优于天牛群算法。研究结果可为灌区渠系配水管理提供科学依据。 展开更多

关键词 灌区 渠系配水 天牛群算法 粒子群算法 熵权-TOPSIS评价模型

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矩形渠道矩形侧堰水力特性试验研究

12

作者 卢德友 王莹莹 +1 位作者 张文正 贾晓萌 《节水灌溉》 北大核心 2023年第9期120-124,共5页

矩形侧堰作为一种量水设施,具有结构简单、造价低廉、安装拆卸方便和精度较高等优点,适用于量大面广的小型渠道及田间进水口的量水。对矩形渠道上6种不同高度的矩形侧堰在6种不同流量下进行试验,获得了矩形渠道矩形侧堰上下游附近水面线... 矩形侧堰作为一种量水设施,具有结构简单、造价低廉、安装拆卸方便和精度较高等优点,适用于量大面广的小型渠道及田间进水口的量水。对矩形渠道上6种不同高度的矩形侧堰在6种不同流量下进行试验,获得了矩形渠道矩形侧堰上下游附近水面线,研究了壅水高度、水头损失等水力特性,推导了形式简单、精度较高的流量公式。结果表明,主渠道侧堰附近水面靠近侧堰一侧波动程度较大,主渠道中心线次之,远离侧堰一侧的较稳定;壅水高度和水头损失随堰高度的增加而增加;推导的流量公式最大相对误差绝对值为4.98%,平均相对误差绝对值为4.27%,满足相关标准及灌区量水精度要求。 展开更多

关键词 矩形侧堰 壅水高度 水头损失 水力特性 流量公式 侧堰高度

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超声波换能器安装方式对渠道水流特性的影响

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作者 刘然 邓忠 +1 位作者 姜明梁 王莹莹 《节水灌溉》 北大核心 2023年第9期114-119,124,共7页

换能器安装形式的不同会导致同一声道上流速分布不均匀,从而影响超声波流量计的测流精度。为解决这一问题,基于流速—面积法,通过实测与模拟相结合的方法,在矩形渠道上设置换能器V型和Z型2种安装形式,分析换能器安装角度为30°~60&#... 换能器安装形式的不同会导致同一声道上流速分布不均匀,从而影响超声波流量计的测流精度。为解决这一问题,基于流速—面积法,通过实测与模拟相结合的方法,在矩形渠道上设置换能器V型和Z型2种安装形式,分析换能器安装角度为30°~60°(梯度为5°)超声波流量计的测流精度。试验结果表明,换能器安装形式为V型,安装角度为40°~45°时,流量相对误差值为-0.06,安装形式为Z型,安装角度为40°~45°时,流量相对误差值为-0.09,换能器V型安装形式的测流精度较高。对矩形渠道建立三维模型,通过CFD模拟不同工况下渠道水流流态与速度分布情况,模拟结果表明,换能器安装角度为60°时,产生直径为5.6cm漩涡,安装角度为30°时,进水口到流速均匀分布的距离为0.5 m,安装角度为45°时,进水口到流速均匀分布的距离为0.3 m,产生直径为3 cm漩涡。换能器安装角度为45°时测流段的流速对称且分布均匀,对涡流和流速分布影响较小。 展开更多

关键词 超声波流量计 换能器 安装方式 CFD仿真模拟

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微灌砂石过滤器滤帽水力性能试验及内部流场模拟 被引量：6

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作者 蔡九茂 翟国亮 +2 位作者 吕谋超 刘杰云 张文正 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第13期67-74,F0004,共9页

微灌用砂石过滤器中,集水滤帽是进行过滤过程集水和反冲洗过程散水的关键部件。为了获得滤帽内部流阻特性,改善砂石过滤器水损较大弊端,该研究对国内市场上常用的梯形集水滤帽进行了室内模型试验,测定了滤帽在不同过滤和反冲洗速度下的... 微灌用砂石过滤器中,集水滤帽是进行过滤过程集水和反冲洗过程散水的关键部件。为了获得滤帽内部流阻特性,改善砂石过滤器水损较大弊端,该研究对国内市场上常用的梯形集水滤帽进行了室内模型试验,测定了滤帽在不同过滤和反冲洗速度下的压降特性,并采用Fluent(15.0)软件对滤帽过滤和反冲洗过程中的流场分布特征进行了数值模拟,研究了滤帽内外的压降分布规律。结果表明:滤帽压降模拟结果和试验测试结果吻合性较好,相对误差3.54%~6.53%。随着滤速升高,滤帽产生的水头损失较滤层水损增长更为显著,反冲洗过程中的滤帽水损要大于过滤状态;通过对滤帽内部流场分析,滤帽水损主要产生于近滤缝区域和芯柱区域,均是由于过水流道突然缩小导致,在滤层滤速为0.030 m/s时,滤缝和芯柱进口处滤速分别为2.57和4.01m/s。结合以上结果,设计了一种扁平球面滤帽结构,增加了滤缝面积,优化了芯柱结构,缩小了滤帽高宽比,通过数值模拟,表明扁平球面滤帽结构有助于改进过滤和反冲洗效果。研究结果可为滤帽选型和优化改进提供参考。 展开更多

关键词 流速 过滤器 水力性能 微灌 砂石过滤器 滤帽 流场模拟 流阻特性

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基于CT扫描的不同粒形滤料孔隙结构特征

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作者 蔡九茂 宋蕾 +3 位作者 张文正 翟国亮 许强 李鹏来 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期94-101,共8页

滤层孔隙结构直接影响过滤过程中的颗粒沉积和运移效果。为了掌握砂石过滤器不同粒形滤料组成滤层的内部孔隙结构特征,该研究以粒径为1~1.18 mm的普通石英砂(QS1)、天然海砂(SS2)、改性玻璃(MG3)和玻璃微珠(GB4)4种滤料为研究对象,采用C... 滤层孔隙结构直接影响过滤过程中的颗粒沉积和运移效果。为了掌握砂石过滤器不同粒形滤料组成滤层的内部孔隙结构特征,该研究以粒径为1~1.18 mm的普通石英砂(QS1)、天然海砂(SS2)、改性玻璃(MG3)和玻璃微珠(GB4)4种滤料为研究对象,采用CT扫描技术对滤层孔隙模型进行了三维重构,利用VGStudio MAX、Image J等计算机图像处理软件,分析了4种滤层的孔隙率、孔径大小及孔隙形状参数,并结合分形理论确定了4种滤层孔隙结构的计盒分形维数。结果表明:4种滤层的表观孔隙率范围分别为39.7%~44.6%、38.5~42.3%、40.7%~45.6%、34.8%~38.7%,对应体积孔隙率分别为0.422、0.412、0.441、0.366;对应孔径范围分别为75~960、80~760、70~1050、85~930μm,圆度值区间分别为1.59~1.78、1.35~1.54、1.65~2.03、1.20~1.36,扁平度值区间分别为2.62~2.75、2.05~2.20、3.04~3.21、1.94~2.04,计盒维数均值分别为1.621、1.566、1.661、1.446。该研究定量表征了滤层孔隙结构特性,得出不同粒形滤料细观孔隙结构的差异:滤层表观孔隙率呈现“上高下低”分布规律,孔径分布规律表明滤层内均是小孔隙占多数,大孔隙占少数,且孔隙以狭长型为主。随着滤料棱角度增加,表观孔隙率分布越分散,体积孔隙率越大,大孔隙占比也相应增加,最大达到17.24%(MG3),孔隙形状更加偏离球形,表征孔隙结构复杂性的计盒维数相应增加,且分形维数与孔隙率呈负相关关系。滤层孔隙结构研究可为后续研究滤层内颗粒沉积和运移规律奠定基础。 展开更多

关键词 微灌 CT图像 图像处理 孔隙结构 孔隙率 分形维数

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畦灌与施肥时机对土壤硝态氮分布和冬小麦产量的影响 被引量：12

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作者 谷少委 高剑民 +5 位作者 邓忠 吕谋超※ 刘杰云 宗洁 秦京涛 范习超 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期134-142,共9页

为探究不同畦田规格与施肥时机对土壤NO3--N分布规律及对冬小麦产量的影响,优化选择具有较高灌水施肥均匀度和储氮效率及产量的最佳灌溉施肥模式,于2017-2018年在冬小麦季选取畦宽、畦长和施肥时机3个试验因素,传统撒施灌溉作为对照,通... 为探究不同畦田规格与施肥时机对土壤NO3--N分布规律及对冬小麦产量的影响,优化选择具有较高灌水施肥均匀度和储氮效率及产量的最佳灌溉施肥模式,于2017-2018年在冬小麦季选取畦宽、畦长和施肥时机3个试验因素,传统撒施灌溉作为对照,通过正交试验设计设置12个处理。结果表明:1)与灌水前相比,灌水后各处理土壤不同层次NO3--N浓度均增加,且随着土层深度的增加NO3--N浓度逐渐降低。在液施处理下NO3--N在有效根系层的累积较撒施处理高出0.27%~27.97%。2)畦宽、畦长和施肥时机显著影响NO3--N的分布。在返青期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为91.64%;施肥时机对储氮效率的贡献率最高,为44.22%。在扬花期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为92.67%;畦宽对储氮效率的贡献率最高,为53.6%。在60 m畦长条件下可以获得较高的灌水施肥均匀度。3)畦宽、畦长和施肥时机对作物产量的贡献率分别为37.2%、37.3%和23.9%,畦宽3.2 m、畦长60 m和全程液施的处理下达到了最高产量,为7869.2 kg/hm2。因此,液施可以提高土壤NO3--N分布均匀性,有利于NO3--N在小麦根系层的累积,减少氮素的淋溶损失;综合对土壤NO3--N分布均匀性、积累及作物产量来看,畦宽3.2m、畦长60m和全程液施的处理为该研究处理下最优模式。 展开更多

关键词 灌溉 施肥 土壤硝态氮 冬小麦产量 畦田规格

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生物炭对滨海滩涂区土壤理化特性的影响 被引量：3

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作者 王娟 黄成真 +3 位作者 冯绍元 刘春成 李浩 韩启彪 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期125-130,138,共7页

【目的】改善滩涂区土壤理化性质,降低耕层盐分,提高土壤肥力,提高滨海滩涂区盐渍土生产力,实现该区农业可持续发展。【方法】通过盆栽试验,设置普通生物炭(A)和酸改性生物炭(B)及其不同施量(2%、4%、8%)共6个处理,不添加生物炭作为对照... 【目的】改善滩涂区土壤理化性质,降低耕层盐分,提高土壤肥力,提高滨海滩涂区盐渍土生产力,实现该区农业可持续发展。【方法】通过盆栽试验,设置普通生物炭(A)和酸改性生物炭(B)及其不同施量(2%、4%、8%)共6个处理,不添加生物炭作为对照(CK),研究了生物炭及其施量对土壤理化特性的影响。【结果】不同施量的生物炭均显著降低了土壤体积质量,增大了土壤孔隙度,有效提高了土壤的持水性能,且施量越高正效应越强,普通生物炭改善效果略优于酸改性生物炭。适量添加生物炭可增强土壤盐分淋洗,提高脱盐率,调节土壤pH值,添加2%酸改性生物炭处理(B2)土壤脱盐率最高,为72.05%,但高施量普通生物炭(A8)不利于土壤脱盐。添加生物炭显著提高了土壤有机质(SOM)和硝态氮量,试验组内以A8、B4处理有机质和硝态氮量较高。【结论】普通生物炭及酸改性生物炭均能有效降低滩涂区土壤含盐量并提高土壤肥力,综合考虑土壤水、盐、肥状况,适量的酸改性生物炭(4%)方案比较适宜研究区盐渍土改良利用。 展开更多

关键词 酸改性生物炭 土壤体积质量 持水特性 脱盐率 土壤养分

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豫北砂质壤土地区不同尺度农田土壤含水率空间变异性研究 被引量：8

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作者 秦京涛 吕谋超 +2 位作者 邓忠 谷少委 高剑民 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2019年第7期10-16,共7页

【目的】揭示豫北地区农田0~1m土层土壤含水率空间分布与变异状况。【方法】在中国农业科学院新乡综合试验基地玉米田选取一个50m×50m的区域,然后在其内部选取10m×10m、2m×2m的区域,共形成3种采样尺度,分别标记为L、M、... 【目的】揭示豫北地区农田0~1m土层土壤含水率空间分布与变异状况。【方法】在中国农业科学院新乡综合试验基地玉米田选取一个50m×50m的区域,然后在其内部选取10m×10m、2m×2m的区域,共形成3种采样尺度,分别标记为L、M、S尺度,并于2016年8月和9月,在各尺度内分别等间距选取36个取样点。基于地统计学理论,对0~1m土层土壤平均含水率进行分析。【结果】各尺度土壤含水率正态分布置信水平高于对数正态分布,尺度越大,土壤含水率分布属于正态分布置信水平越低;对于土壤含水率均值,L尺度与M尺度差异较大,M尺度与S尺度差异较小;总体上,土壤含水率的置信区间、标准差以及变异系数均随尺度的减小而减小;L尺度内变异函数值总体上随着滞后距的增大而增大,而M尺度和S尺度变异函数值没有明显的变化趋势,相对比较稳定;总体上相同置信水平与估算精度条件下,估算样本均值所需的样本数量随尺度的减小而减小;与置信水平相比,估算精度对合理取样数量的影响大。【结论】不同尺度土壤含水率的概率分布与大部分统计特征值均会随着尺度的变化而产生有规律的变化,尺度越大,土壤含水率分布越偏离正态分布,其空间变异性也越强。 展开更多

关键词 土壤含水率 空间变异性 空间分布 正态分布 变异系数 变异函数

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明渠平板闸门过闸流量特性研究 被引量：5

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作者 申祖宁 张文正 +1 位作者 姜明梁 吕谋超 《节水灌溉》 北大核心 2021年第12期56-60,共5页

为研究中小型矩形渠道平板闸门自由出流状态下的流量特性,利用渠道水力学测试平台,对渠道平板闸门过水性能进行试验研究。通过测试闸门开度、上游水位、流量,利用Garbrecht公式、杜屿公式、武汉水利学院公式对过闸流量进行计算,并与实... 为研究中小型矩形渠道平板闸门自由出流状态下的流量特性,利用渠道水力学测试平台,对渠道平板闸门过水性能进行试验研究。通过测试闸门开度、上游水位、流量,利用Garbrecht公式、杜屿公式、武汉水利学院公式对过闸流量进行计算,并与实测流量等数据进行对比,结果发现三者偏差均较大。为进一步提高过闸流量计算精度,采用最小二乘法原理对实测流量系数μ_(0)与闸门相对开度e/H_(0)进行二次多项式拟合,获得了新的流量系数计算公式;比较分析该公式的计算结果与Garbrecht公式、杜屿公式、武汉水利学院公式,发现该公式的相对误差最大值、平均相对误差都减少了16.49%、17.23%以上,变差系数也位于一个较小值,且在标准的允许范围内。研究结果表明,对该类型的平板闸门,本文拟合的二次多项式公式精度更高,适用性更好,能够满足灌区量测精度要求。 展开更多

关键词 明渠 平板闸门 自由出流 流量系数 过闸流量

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水分管理及生物质炭对稻田土壤含水率及pH值的影响 被引量：5

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作者 刘杰云 张文正 +1 位作者 沈健林 邱虎森 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期44-50,共7页

【目的】我国亚热带地区为典型的双季稻种植区,水分管理多采用长期淹水和间歇灌溉2种方式,灌溉方式的不同会影响土壤含水率的差异,势必会影响土壤酸碱性的改变。添加生物质炭可改变土壤性质。探明稻田淹水灌溉和间歇灌溉条件下添加生物... 【目的】我国亚热带地区为典型的双季稻种植区,水分管理多采用长期淹水和间歇灌溉2种方式,灌溉方式的不同会影响土壤含水率的差异,势必会影响土壤酸碱性的改变。添加生物质炭可改变土壤性质。探明稻田淹水灌溉和间歇灌溉条件下添加生物质炭对双季稻田土壤水分及酸碱性的影响。【方法】采用田间小区试验,研究水分管理方式(长期淹水(CF)和间歇灌溉(IF))及生物质炭施用量(0、24 t/hm^(2)(LB+IF)和48 t/hm^(2)(HB+IF))对亚热带双季稻田土壤含水率及pH值的影响。【结果】与长期淹水相比,早稻季和晚稻季间歇灌溉的土壤含水率并没有显著降低。生物质炭添加并未显著影响早稻季和晚稻季土壤含水率,但在休闲季生物质炭处理的土壤含水率有所降低。研究期间,CF、IF、LB+IF和HB+IF处理的土壤含水率周年均值分别为47.35%、39.58%、36.81%和39.02%,与长期淹水相比,间歇灌溉降低了全年的土壤含水率,降幅达16.41%,而生物质炭对间歇灌溉稻田土壤含水率影响不大。与长期淹水相比,早稻季和晚稻季间歇灌溉处理的土壤pH值分别显著降低了0.22和0.57个单位,休闲季不同水分管理方式之间的土壤pH值差异不显著。由于生物质炭本身呈碱性,添加到土壤后可增加土壤pH值,且随着生物质炭添加量的增加而增加。与IF处理相比,早稻季和晚稻季生物质炭处理的pH值分别增加了0.23~0.68个单位和0.17~0.60个单位。【结论】水分管理可影响双季稻田土壤含水率和pH值。间歇灌溉降低了亚热带地区双季稻酸性土壤的pH值。生物质炭添加,尤其是高量生物质炭添加,可在一定程度上缓解间歇灌溉对酸性土壤pH值的降低作用。 展开更多

关键词 水分管理 生物质炭 双季稻田 土壤含水率 土壤PH值

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