微灌系统灌水均匀系数合理取值研究

微灌灌水均匀度是微灌工程规划设计中的一项重要参数，直接决定了微灌系统灌溉质量的优劣。本文首先提出了微灌毛管局部水头损失计算方法，在此基础上应用步进法水力学解析原理，建立了考虑水力、制造和微地形偏差的微灌均匀系数计算模型，同时建立了灌水量和作物产量的函数关系，分析了支管单元系统年费用的计算方法，通过数值模拟方法，模拟了不同微灌支管单元的均匀系数和产投比（作物产值与系统年费用比值），并以均匀系数为决策变量，以产投比最大为目标函数，构建了适宜于不同作物的微灌均匀系数优化模型。通过上述研究，主要得到以下结论：（1）毛管局部水头损失hj由灌水器流量q、灌水器插头断面面积A1、灌水器个数N及毛管内径D决定；局部水头占沿程水头损失的比例与灌水器流量q、灌水器插头断面面积A1、灌水器个数N成正比关系，与毛管内径D和灌水器间距Se成反比关系。（2）在灌水小区不同参数情况下，局部水头占沿程水头损失的比值变化范围较大，本文数据分析中最低可达到0.02，最大可达到1.10，在某些极端情况下，会出现局部水头损失大于沿程水头损失的现象。在计算毛管局部水头损失时，不能仅按照规范中要求的占沿程水头损失的10%-20%估算，否则将造成较大误差，使得实际均匀度偏离要求的均匀度，建议通过本文推导的计算公式推算毛管局部水头损失。（3）产投比随均匀系数的增大先增大后减小，存在一个极大值。以西瓜为例，经过分析得到最优均匀系数为0.78。当均匀系数大于合理取值范围（0.73-0.83）时，其微小地增加会引起产投比的急剧下降。均匀系数由0.83增长到0.93，产投比降低了58.57%，因此，微灌工程设计中不能一味追求高的灌水均匀系数，否则会造成经济上的不合理。（4）灌水器制造偏差、微地形偏差和支管入口压力等因素对均匀系数均有影响，通过对影响因素与均匀系数的关系分析，建议灌水器生产过程中，将制造偏差系数控制在0.00-0.10范围内。对于微压滴灌系统或者当支管入口压力较小时，建议微地形偏差系数Sz不大于0.01m。对于微地形偏差不大于0.09m的平坦地形，建议支管入口压力取值在6m以下，但对于灌水器设计工作水头或灌水器最小工作水头的精确合理取值，还需要进一步的系统的优化设计。（5）开发了均匀系数优化设计与分析软件，该软件能够针对不同作物选取合理均匀系数取值，并进行基于步进法的灌水器流量与压力推算，作物产量与系统年费用的模拟。可用于分析管网参数对均匀度及产投比的影响。并生成AutoCAD设计图及文本文档。