[发明专利]圆形喷灌机移动滴灌系统水力设计方法、装置和设备

说明书

本发明提供一种圆形喷灌机移动滴灌系统水力设计方法、装置和设备，包括将计算域的下边界深度、入渗边界通量、土壤水力特征参数及不同滴灌管安装间距输入模拟模型，获取模拟模型输出的在相同灌水深度下各观测点处的含水率及下边界通量；根据安装成本函数、各观测点处含水率及下边界通量得到最优滴灌管安装间距，获取最优滴灌管安装间距匹配的各滴灌管长度；获取喷灌机结构参数及设计灌水深度，以此确定喷灌机的工作参数；控制喷灌机以工作参数运行并采用最优滴灌管安装间距及各滴灌管长度对目标作物进行移动滴灌，实现可针对种植地块的土壤质地进行圆形喷灌机移动滴灌系统设计目的，提高灌溉水利用系数与作物产量。

技术领域

本发明涉及农业节水灌溉技术领域，尤其涉及一种圆形喷灌机移动滴灌系统水力设计方法、装置和设备。

背景技术

在日益严峻的农业用水形势下，人们不断研发节水高效的新型灌溉设备及新型灌溉方法，目前由于圆形喷灌机具有灌溉面积大、自动化程度高、地形适应性强以及运行维护保养成本低等优势，在土地开阔连片、田间障碍物少、集约化经营程度相对较高的农牧业区得到了广泛使用，然而喷灌过程中存在蒸发漂移损失、灌水质量容易受到风的影响等不足，在一定程度上影响其在干旱半干旱地区的推广应用。为此，近些年出现了安装在圆形喷灌机上的移动滴灌系统。

截止目前，有关滴灌管长度、滴灌管安装间距、圆形喷灌机行走速度等移动滴灌系统安装工作参数的讨论仍相对较少，而这些参数又决定着系统的灌水质量。移动滴灌管的工作过程不同于普通滴灌管，两者的技术参数差异较大，传统滴灌系统的设计方法无法直接套用到移动滴灌系统中。设计不合理的移动滴灌系统容易引起地表径流、深层渗漏、灌水均匀性差等问题，会降低灌溉水利用系数，也难以保证作物产量。因此，要实现圆形喷灌机移动滴灌系统的精准灌溉，要充分考虑圆形喷灌机和移动滴灌的技术特点，在充分考虑地块面积、土壤质地、作物类型、灌溉水源、喷灌机和滴灌管主要参数的基础上，提出科学的水力设计方法，以满足作物不同生长阶段的灌水需求。

发明内容

本发明提供一种圆形喷灌机移动滴灌系统水力设计方法、装置和设备，用以解决现有技术中圆形喷灌机移动滴灌安装工作参数不合理引发的地表径流、深层渗漏、灌水均匀性差等问题，提高灌溉水利用系数与作物产量。

本发明提供一种圆形喷灌机移动滴灌系统水力设计方法，包括：

将计算域的下边界深度、入渗边界通量、土壤水力特征参数及滴灌管安装间距输入模拟模型，获取所述模拟模型输出的在相同灌水深度下所述不同滴灌管安装间距下各观测点处的含水率及下边界通量；

确定安装成本函数，根据所述安装成本函数、所述各观测点处的含水率及所述下边界通量，得到最优滴灌管安装间距，并获取所述最优滴灌管安装间距匹配的各滴灌管长度；

获取喷灌机结构参数及设计灌水深度，并根据所述喷灌机结构参数及所述设计灌水深度确定喷灌机的工作参数；

控制所述喷灌机以所述工作参数运行，并采用所述最优滴灌管安装间距及所述各滴灌管长度对目标作物进行移动滴灌。

根据本发明提供的一种圆形喷灌机移动滴灌系统水力设计方法，所述将计算域的下边界深度、入渗边界通量、土壤水力特征参数及滴灌管安装间距输入模拟模型之前，还包括：

根据目标作物的作物根系深度获得下边界深度；

根据滴灌管工作参数获得入渗边界通量；

根据土壤物理参数获得土壤水力特征参数。

根据本发明提供的一种圆形喷灌机移动滴灌系统水力设计方法，所述确定安装成本函数，根据所述安装成本函数、所述各观测点处的含水率及所述下边界通量，得到最优滴灌管安装间距，具体包括：

确定安装成本函数，所述安装成本函数用于表示安装成本与滴灌管安装间距之间的函数关系；