摘 要：本次試驗(yàn)是為了研究低壓噴灌下噴灌機(jī)的行走速度以及噴灌均勻度對(duì)于土壤的影響。通過(guò)對(duì)自制的輕小型平移式噴灌機(jī)進(jìn)行室內(nèi)單噴頭試驗(yàn)以及田間噴灌試驗(yàn)，探究在特定的灌水定額之下，該噴灌機(jī)的工作壓力與行走速度的關(guān)系，并且探究了水量分布、噴灌均勻度赫爾土壤含水量之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：平移式噴灌機(jī)；行走速度；噴灌均勻度；試驗(yàn)

1 試驗(yàn)方法

所選的輕小型噴灌機(jī)采用Nelson D3000式藍(lán)色噴盤(pán)折式噴頭，噴嘴的直徑則為7.2mm，在相關(guān)的農(nóng)業(yè)研究基地進(jìn)行單噴頭試驗(yàn)。單噴頭試驗(yàn)設(shè)置了30、50、100、130、150、180、200、230、250這9個(gè)目標(biāo)壓力，采用稱(chēng)重法對(duì)30s內(nèi)的噴頭噴灑水的重量進(jìn)行測(cè)量，并且在每一個(gè)目標(biāo)壓力上重復(fù)測(cè)量三次，取平均值。噴灌試驗(yàn)在相關(guān)農(nóng)業(yè)研究基地的小麥試驗(yàn)田之中進(jìn)行。該試驗(yàn)田以黏土為主，容量為1.42g/cm3。在試驗(yàn)的過(guò)程之中，小麥田所處的環(huán)境平均溫度為6oC，平均風(fēng)速為1.2m/s，風(fēng)向主要為西南風(fēng)。該實(shí)驗(yàn)詞用的輕小型平移式噴灌機(jī)的跨度為24m，噴頭間距為3m，噴頭距地面的高度為1.2m，在噴頭的上方裝有西安儀表廠(chǎng)生產(chǎn)的壓力表。在試驗(yàn)的過(guò)程之中，該噴灌機(jī)具有30m/h的行走速度，噴水量采用稱(chēng)重法進(jìn)行測(cè)量，雨量筒所擁有的直徑為9.72cm。突然的含水量采用TDR進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量厚度為15cm。

大田試驗(yàn)主要設(shè)置40、60、80、100、120Kpa著5個(gè)噴灌壓力，在完成了噴灌之后，利用稱(chēng)重法對(duì)噴頭所噴水的重量進(jìn)行測(cè)量，并且在噴灌機(jī)行走方向上，取3個(gè)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量，并取平均值。在噴灌之后的6h以及24h，對(duì)突然的含水量采用TDR進(jìn)行測(cè)量，取噴灌機(jī)行走方向的平均值為含水率。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 噴灌機(jī)行走的速度

噴灌機(jī)噴幅以及噴灌機(jī)的出流量在確定了壓力的情況之下，是定值，在這個(gè)時(shí)候平均灌水量和噴灌機(jī)的行走速度有著一定的函數(shù)關(guān)系。即，在一段時(shí)間之內(nèi)的灌水量可以由行走速度表示。首先：M=Qt=nqt（1）。M表示在t時(shí)間之內(nèi)噴灌機(jī)的灑水量；Q表示噴灌機(jī)的出流量；t表示灌溉持續(xù)時(shí)間；n表噴灌機(jī)的噴頭個(gè)數(shù)；q為一個(gè)噴頭的流量。而噴灌機(jī)在t時(shí)間內(nèi)的噴灑面積可以表示為：S=SLvt（2）。在該式中S表示噴灌機(jī)的噴灌面積；SL表示噴灌機(jī)的增幅；v表示噴灌機(jī)行走的速度。因此，在噴灌機(jī)具有一定的出流量時(shí)，噴灌機(jī)所噴灑的平均接收水量與速度成反比。因此，可以得出在噴灌機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)平均灌水量的關(guān)系：m=M/S=1000nq/SLv（3）。該式子中，m表示噴灌機(jī)的一次灌水量。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)之中單噴頭流量壓力變化的情況進(jìn)行分析，得出圖1，其中p為噴頭入口的壓力，因此進(jìn)行相應(yīng)的回歸分析可以得到單噴頭壓力與流量的關(guān)系式為：q=0，214 2p0.4818，R2=0.9998（4）。

通過(guò)式子（3）與（4）進(jìn)行聯(lián)合，可以得出使用該噴灌機(jī)的一次灌水量的計(jì)算公式：m=214.2np0.4818/SLv（5）。該試驗(yàn)中所使用的噴灌機(jī)具有30m/h的行走速度，在壓力為40-120KPa時(shí)，噴灌機(jī)的噴幅變化范圍為29-35m，有九個(gè)噴頭。通過(guò)對(duì)比式（5）的計(jì)算噴水利與雨量筒實(shí)測(cè)的噴水量，得到表1的結(jié)果。

從表1中可以看出，噴水量的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值差異不大，說(shuō)明采用公式計(jì)算的結(jié)果比較準(zhǔn)確。因此可以對(duì)公式（5）進(jìn)行變換，從而得到在灌水量一定的接觸上，噴灌機(jī)所行進(jìn)的速度公式：v=214.2np0.4818/SLm（6）。因此，可以利用式（6）對(duì)不同的工作壓力之下，噴灌機(jī)灌水量一定時(shí)，噴灌機(jī)的移動(dòng)速度。

2.2 土壤含水率均勻度以及噴灌均勻度的分析

土壤含水率均勻度以及噴灌均勻度可以通過(guò)克里斯琴森公式進(jìn)行計(jì)算，公式為：Cu=1-，在該式中n為總測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；xi表示第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的降水量；x為第ns個(gè)雨量筒之中的平均水深，

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)中的噴灌和土壤含水率的均勻度變化圖圖2進(jìn)行分析，可以看出，在40-120KPa的工作壓力之下，噴灌的均勻度和土壤水分的分布均勻度沒(méi)有太大的趨勢(shì)一同，均與壓力成正比。在同一個(gè)壓力之下，噴灌的均勻度以及土壤在6h、24h的含水率均勻度，也是依次增大的。

當(dāng)噴灌機(jī)的工作壓力在40KPa時(shí)，Cu的值為0.695，噴灌機(jī)的均勻性比較差。而經(jīng)過(guò)土壤二次分布之后，可以看到水量的分布均勻性有明顯提高，在6h時(shí)，Cu為0.906，24h時(shí)Cu為0.953；在80KPa的壓力之下，初始的Cu=0.754，而在6h后24h之后，土壤的含水率分布均勻度達(dá)到了0.942以及0.974；在噴灌機(jī)的工作壓力達(dá)到了120KPa時(shí)，噴灌機(jī)的噴灌均勻度以及6h和24h的土壤含水率均勻度相比于40KPa時(shí)，噴灌均勻度有了比較大的增加，但是土壤含水率均勻度沒(méi)有太大變化。這是因?yàn)檗r(nóng)作物能夠?qū)⒅苯游盏乃洲D(zhuǎn)換成根區(qū)土壤之中的水分，從而將土壤的含水率均勻度提高。所以，在40KPa的壓力之下進(jìn)行噴灌，也能夠達(dá)到與120KPa的壓力相同的效果。而利用低壓力工作，更加節(jié)能。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)噴灌機(jī)的灌水定額以及工作壓力公式的總結(jié)和計(jì)算，推算出了在已知灌水定額的情況下，計(jì)算給定壓力下噴灌機(jī)行走速度的公式。并且通過(guò)計(jì)算值與實(shí)際值的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者的差異不是非常明顯，這說(shuō)明可以通過(guò)有效計(jì)算得出噴灌機(jī)的行走速度。其次，通過(guò)試驗(yàn)圖標(biāo)和數(shù)據(jù)的分析可以知道，在不同的壓力之下，水量的分布趨勢(shì)一致，在靠近噴灑支管外端，噴灑水量比較低，與其他位置有著顯著差異。而受到噴灌水量分布的影響，在6h的時(shí)候，噴灑支管外端土壤的含水率會(huì)有所降低，但是在24h時(shí)，土壤的含水率分布沒(méi)有明顯的差異，并且各個(gè)地方的含水率分布逐漸趨向一致。因此，通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)可以說(shuō)明，在較小的工作壓力下，雖然噴灌的均勻度較低，但是水分通過(guò)土壤之中作物的作用，可以進(jìn)行再分布，從而使土壤的含水率均勻度達(dá)到較高的水平。作物也能夠?qū)Ω鶇^(qū)土壤之中的水分進(jìn)行有效的吸收，所以，采用低工作壓力進(jìn)行噴灌不僅能夠達(dá)到與高壓力相同的效果，還能夠節(jié)省能源，降低運(yùn)行成本，為資源保護(hù)做出貢獻(xiàn)。