本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域中的平移式噴灌機(jī)性能參數(shù)的計(jì)算方法，尤其是一種瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

平移式噴灌機(jī)是一種典型的噴灌裝備，廣泛應(yīng)用于我國(guó)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中。平移式噴灌機(jī)的運(yùn)行速度直接影響到它在單位面積內(nèi)的噴灑水量，運(yùn)行速度越慢則單位面積內(nèi)的噴灑水量越多，反之運(yùn)行速度越快則單位面積內(nèi)的噴灑水量就會(huì)越少，因此，平移式噴灌機(jī)速度控制策略是保證其有效運(yùn)行的關(guān)鍵。

在平移式噴灌機(jī)應(yīng)用于農(nóng)田灌溉時(shí)，平移式噴灌機(jī)的瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度與農(nóng)田土壤的入滲能力之間的關(guān)系是決定是否產(chǎn)生徑流的關(guān)鍵因素。目前現(xiàn)有研究中尚沒有一種有效計(jì)算瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度的方法，若在某些特殊情況平移式噴灌機(jī)應(yīng)用于農(nóng)田灌溉下造成地表徑流時(shí)，就不能直接分析其是否是由于農(nóng)田土壤的入滲能力與平移式噴灌機(jī)組瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度不匹配的原因所引起，從而無法對(duì)此類研究問題進(jìn)行有針對(duì)性的解決。因此，研究出一種瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度的計(jì)算方法，具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度的計(jì)算方法，以克服在對(duì)平移式噴灌機(jī)運(yùn)行速度控制策略等問題進(jìn)行研究時(shí)，缺乏對(duì)農(nóng)田中土壤的入滲能力與平移式噴灌機(jī)組瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度之間關(guān)系的了解和掌握而無法對(duì)此類問題進(jìn)行有針對(duì)性的解決。

基于上述目的，本發(fā)明提供了一種瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度的計(jì)算方法，包括下列步驟：

(a)在距離平移式噴灌機(jī)a米處布置接水口直徑為D的雨量筒b個(gè)，用于測(cè)量平移式噴灌機(jī)的噴灑水量；

(b)設(shè)定平移式噴灌機(jī)的工作壓力，使平移式噴灌機(jī)保持在穩(wěn)定工作的狀態(tài)，設(shè)定平移式噴灌機(jī)的運(yùn)行速度s，開始運(yùn)行平移式噴灌機(jī)，直至雨量筒接不到平移式噴灌機(jī)的噴灑水量，停止運(yùn)行平移式噴灌機(jī)；測(cè)量出每個(gè)雨量筒所接收到的噴灑水量c_i(i＝1....b)，在相同的運(yùn)行速度下重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)n，計(jì)算出每個(gè)雨量筒所接收到的平均噴灑水量d_i＝c_i/n(i＝1....b)；

(c)計(jì)算出雨量筒接到平移式噴灌機(jī)噴灑水量的運(yùn)行時(shí)間：t＝2R/s；計(jì)算出雨量筒接收到的平均噴灑水量：計(jì)算出雨量筒接收到的平均噴灑水深：H＝4V/πD²；

(d)假定平移式噴灌機(jī)的水量分布形狀，根據(jù)該假定形狀的數(shù)學(xué)特征，建立出平移式噴灌機(jī)瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度h_t與運(yùn)行時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式：h_t＝kf(t)，其中k為解析式f(t)中所有變量的總稱，f(t)為自變量t的解析式；根據(jù)該假定形狀的數(shù)學(xué)特征，由步驟(c)中所計(jì)算得到的運(yùn)行時(shí)間t的數(shù)值和平均噴灑水深H的數(shù)值，計(jì)算出函數(shù)關(guān)系式h_t＝kf(t)中的變量k；

(e)將平移式噴灌機(jī)瞬時(shí)運(yùn)行時(shí)刻t的具體數(shù)值代入到步驟(d)中建立的函數(shù)關(guān)系式h_t＝kf(t)中，得到的h_t即為平移式噴灌機(jī)瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度的數(shù)值。

進(jìn)一步地，所述假定平移式噴灌機(jī)的水量分布形狀為橢圓形、三角形、拋物線形。

進(jìn)一步地，在設(shè)定平移式噴灌機(jī)穩(wěn)定工作10分鐘之后再開始測(cè)量每個(gè)雨量筒所接收到的噴灑水量c_i(i＝1....b)。

進(jìn)一步地，所述雨量筒(3)與平移式噴灌機(jī)距離a米大于平移式噴灌機(jī)上噴頭的射程R。

進(jìn)一步地，所述雨量筒的個(gè)數(shù)b為大于或等于1個(gè)。

進(jìn)一步地，所述重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)n為大于或等于1次。

本發(fā)明所述的瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度的計(jì)算方法，操作簡(jiǎn)單、快捷，能夠以較低的實(shí)驗(yàn)成本獲得較精確的計(jì)算結(jié)果，從而為后續(xù)研究平移式噴灌機(jī)運(yùn)行速度的優(yōu)化提供了方向和依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中平移式噴灌機(jī)的雨量筒接收噴灑水量的裝置示意圖。

圖中：

1.平移式噴灌機(jī)，2.噴頭，3.雨量筒。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1所示，首先，選取了平移式噴灌機(jī)1作為試驗(yàn)樣機(jī)，平移式噴灌機(jī)1上噴頭2的射程R為3.5米，在距離平移式噴灌機(jī)a為4米處布置有接水口直徑D為0.2米的雨量筒b為9個(gè)，用于測(cè)量平移式噴灌機(jī)的噴灑水量。設(shè)定平移式噴灌機(jī)1上噴頭2的工作壓力為70kPa，使噴頭2保持在穩(wěn)定工作的狀態(tài)。在噴頭2穩(wěn)定工作了20分鐘之后開始運(yùn)行平移式噴灌機(jī)1并測(cè)量采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

設(shè)定平移式噴灌機(jī)1的運(yùn)行速度s為2.5m/min，開始運(yùn)行平移式噴灌機(jī)1，直至雨量筒3接不到平移式噴灌機(jī)1的噴灑水量c_i(i＝1....6)，停止運(yùn)行平移式噴灌機(jī)1。測(cè)量出每個(gè)雨量筒3所接收到的噴灑水量，在相同的運(yùn)行速度下重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)n為3次，計(jì)算出每個(gè)雨量筒3所接收到的平均噴灑水量d_i＝c_i/n(i＝1....6)，如表1所示。

表1每個(gè)雨量筒所接收到的平均噴灑水量

計(jì)算出雨量筒3接到平移式噴灌機(jī)1噴灑水量的運(yùn)行時(shí)間為：

t＝2R/s＝2×3.5/2.5＝2.8min。

計(jì)算出雨量筒接收到的平均噴灑水量：

計(jì)算出雨量筒接收到的平均噴灑水深：

H＝4V/πD²＝4×63.0/(3.14×(0.2×100)²)＝0.20mm。

假定平移式噴灌機(jī)1的水量分布為橢圓形，根據(jù)該假定形狀的數(shù)學(xué)特征，建立出瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度h_t與運(yùn)行時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式，其中m的數(shù)學(xué)意義為該假定橢圓的縱半軸，物理意義為最大的瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度，n的數(shù)學(xué)意義為該假定橢圓的橫半軸，物理意義為總運(yùn)行時(shí)間的一半。

根據(jù)計(jì)算出的t＝2.8min可知函數(shù)關(guān)系式中的n為1.4min，根據(jù)計(jì)算得到的平均噴灑水深值H＝0.2mm即為函數(shù)關(guān)系式中上半個(gè)橢圓的面積值，即：可以計(jì)算出：m＝0.091mm/min＝5.46mm/h。則該橢圓形的函數(shù)關(guān)系式為，

接著，將平移式噴灌機(jī)瞬時(shí)運(yùn)行時(shí)刻t的具體數(shù)值，例如：t＝1min，1.5min和2min代入到所建立的函數(shù)關(guān)系式中，得到平移式噴灌機(jī)1瞬時(shí)噴灌強(qiáng)度h_t的數(shù)值分別為：5.23mm/h，5.45mm/h和4.93mm/h。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。