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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灌溉与生物质炭对土壤硝化反硝化功能微生物的影响 被引量：1

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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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明渠平板闸门过闸流量特性研究 被引量：12

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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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基于天牛须搜索算法的渠系优化配水初步研究 被引量：8

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作者 田桂林 吕谋超 +3 位作者 苏枫 王璐 秦京涛 范习超 《节水灌溉》 北大核心 2021年第12期38-42,共5页

灌区渠系优化配水研究对灌区从用水管理向需水管理转变具有重要意义。目前,天牛须搜索算法已被广泛应用于生产实际,而在渠系优化配水方面的应用较少。为探究天牛须搜索算法在渠系优化配水领域的可行性与合理性,以大功灌区西一干渠干支2... 灌区渠系优化配水研究对灌区从用水管理向需水管理转变具有重要意义。目前,天牛须搜索算法已被广泛应用于生产实际,而在渠系优化配水方面的应用较少。为探究天牛须搜索算法在渠系优化配水领域的可行性与合理性,以大功灌区西一干渠干支2级渠系输水过程中渗漏量为优化目标,渠道运行时间及输水流量为决策变量,构建渠系配水模型,并采用天牛须搜索算法进行模型优化求解。结果表明,天牛须搜索算法求解结果中配水时间较传统配水时间缩短7 d,配水效率提高35%。渠系渗漏量为34.99万m3,占总配水量6.69%,干支2级渠系水利用系数提高为0.704。天牛须搜索算法在解决高维渠系优化配水问题上表现良好,能够贴近渠系实际运行情况并合理进行水资源配置。 展开更多

关键词 灌区 渠系优化配水 天牛须搜索算法 渗漏量

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基于选择模型的灌区信息化水平评价指标研究 被引量：3

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作者 姜明梁 《节水灌溉》 北大核心 2020年第4期95-99,共5页

针对当前我国灌区信息化发展水平评价中指标选取存在的随意性、重复性和不完整的问题,在分析我国灌区信息化建设发展现状和评价指标选取原则的基础上,以指标简洁性和完整性为目标,根据前人提出的评价方法和模型,进行灌区信息化水平评价... 针对当前我国灌区信息化发展水平评价中指标选取存在的随意性、重复性和不完整的问题,在分析我国灌区信息化建设发展现状和评价指标选取原则的基础上,以指标简洁性和完整性为目标,根据前人提出的评价方法和模型,进行灌区信息化水平评价指标选取和优化研究,从信息基础设施建设、应用性能、效益效果三个方面构建了一套灌区信息化水平评价指标体系。以湖北漳河灌区的信息化系统建设情况为例,运用评价指标优化选择模型,将灌区信息化水平评价指标由40个优化减少到17个,指标的完整性达到85.13,满足了指标数量少且完整性高的目标。 展开更多

关键词 灌区信息化 评价指标 优选

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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：8

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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 被引量：1

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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：13

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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NO_(3)^(-)-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... 为探究不同畦田规格与施肥时机对土壤NO_(3)^(-)-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NO_(3)^(-)-N浓度均增加,且随着土层深度的增加NO_(3)^(-)-N浓度逐渐降低。在液施处理下NO_(3)^(-)-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NO_(3)^(-)-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/hm^(2)。因此,液施可以提高土壤NO_(3)^(-)-N分布均匀性,有利于NO_(3)^(-)-N在小麦根系层的累积,减少氮素的淋溶损失;综合对土壤NO_(3)^(-)-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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滴灌方式及生物质炭对温室青椒产量品质及土壤氮转化酶的影响 被引量：4

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作者 邱虎森 张文正 +2 位作者 刘杰云 吕谋超 王钰 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期67-74,共8页

滴灌技术因具有节水、节肥等优点在温室蔬菜种植中广泛应用。生物质炭因其特殊的性质,可改善土壤性质,影响作物生长。深入了解滴灌方式和生物质炭对温室蔬菜产量、品质及土壤氮转化酶的综合影响,对提高水肥利用效率、合理灌溉施肥具有... 滴灌技术因具有节水、节肥等优点在温室蔬菜种植中广泛应用。生物质炭因其特殊的性质,可改善土壤性质,影响作物生长。深入了解滴灌方式和生物质炭对温室蔬菜产量、品质及土壤氮转化酶的综合影响,对提高水肥利用效率、合理灌溉施肥具有重要指导意义。本研究在日光温室设置地表滴灌(D)、插入式地下滴灌(ID)、地表滴灌+10 t·hm^(-2)生物质炭(D+B)和插入式地下滴灌+10 t·hm^(-2)生物质炭(ID+B)4个处理,研究两种滴灌方式下添加生物质炭对土壤性质、青椒产量、品质及土壤氮转化酶活性的影响。结果表明,ID较D降低了土壤NO_(3)^(-)-N含量(P<0.05),但增加了土壤水分含量(P<0.05)。生物质炭增加了插入式地下滴灌的土壤NO_(3)^(-)-N含量及地表滴灌的水分含量(P<0.05)。与D相比,ID的青椒产量增加11.07%(P<0.05)。地表滴灌条件下,添加生物质炭可提高青椒产量22.59%(P<0.05)。无论添加生物质炭与否,插入式地下滴灌较地表滴灌降低了青椒可溶性糖含量3.22%~7.36%(P<0.05)。生物质炭降低了插入式地下滴灌的维生素C(Vc)含量及地表滴灌的总酸含量(P<0.05),但增加了两种滴灌方式的可溶性糖含量3.33%~7.95%(P<0.05)。由此可见,生物质炭可提高温室青椒的品质。无论添加生物质炭与否,插入式地下滴灌较地表滴灌均显著降低了土壤硝酸还原酶的活性(P<0.05),这可能是由于插入式地下滴灌促进作物根系生长而吸收了土壤矿质态氮,降低了反硝化作用底物。生物质炭增加了脲酶和蛋白酶活性(P<0.05),但降低了插入式下滴灌的土壤硝酸还原酶活性(P<0.05)。综上所述,插入式地下滴灌可提高青椒产量,生物质炭可提高青椒产量及品质,调节土壤氮转化酶活性。 展开更多

关键词 滴灌方式 生物质炭 青椒产量 青椒品质 氮转化酶活性

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我国灌区信息化建设现状与发展对策 被引量：32

10

作者 姜明梁 邓忠 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第10期132-133,138,共3页

灌区信息化建设是灌区现代化发展的基础,也是建设智慧灌区的必由之路。通过阐述我国实施灌区信息化建设的历史背景,分析了灌区信息化建设中存在的技术、管理、理念和人才等方面的问题,指出当前我国灌区信息化建设现状与面临的形势,并针... 灌区信息化建设是灌区现代化发展的基础,也是建设智慧灌区的必由之路。通过阐述我国实施灌区信息化建设的历史背景,分析了灌区信息化建设中存在的技术、管理、理念和人才等方面的问题,指出当前我国灌区信息化建设现状与面临的形势,并针对灌区实际及未来发展,探讨了相应的解决对策。 展开更多

关键词 灌区信息化 信息化建设现状 信息化建设对策

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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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基于模糊综合评价法的灌区信息化管理系统应用评价 被引量：6

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作者 姜明梁 范习超 《农业工程技术》 2020年第33期40-43,共4页

为对灌区信息化管理系统的应用水平进行科学合理地评价,从而指导中国灌区信息化建设的有序健康发展。该文根据前人提出的灌区信息化水平评价指标体系,运用多级模糊综合评价方法,构建了灌区信息化管理系统应用水平评价模型,模型可对各灌... 为对灌区信息化管理系统的应用水平进行科学合理地评价,从而指导中国灌区信息化建设的有序健康发展。该文根据前人提出的灌区信息化水平评价指标体系,运用多级模糊综合评价方法,构建了灌区信息化管理系统应用水平评价模型,模型可对各灌区信息化管理系统的应用水平进行整体评价以及基础建设、性能、效益等方面的评价。以漳河灌区管理信息系统为研究对象进行了实例验证,其评价结果为优,与实际情况相符,表明该评价方法和模型可行,能够为中国灌区信息化建设水平评价提供参考。 展开更多

关键词 灌区 信息化系统 模糊评价

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