小麦宽苗带种植模式下微喷灌管网布置优化

第40卷第6期2019年6月Vol.40No.6Jun.2019中国农机化学报JournalofChineseAgriculturalMechanizationDOI：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2019.06.17小麦宽苗带种植模式下微喷灌管网布置优化**收稿时间：2019年1月14B修回时间,2019年3月12日*基金项目：山东省2015年度农业审大应用技术创新项目；设施蔬菜水肥精准施用关键技术研究与示范(2O17CXGCO2O6)；山东省农机装备研发创新计划项目(2O15YB2O1)；山东省“双一流”奖补资金资助项目(SYL2017XTTD14)第一作者：杨坤，男，1995年生，山东莱芜人.硕士研究生；研究方向为农业机械装备及关键技术。E-mail：1153452285@qq.com通讯作者：苑进•男.1972年生，山东泰安人.博士.教授；研究方向为智能机电控制技术.E-mail：jyuan@sdau.edu.cn杨坤-李扬心9刘林2,刘雪美3，苑进「2(1.山东农业大学机械与电子工程学院，山东泰安，271018；2.山东省园艺机械与装备重点实验室，山东泰安，271018)摘要：针对小麦宽苗带种植模式下满足灌水均匀度目标的最大轮灌面积和微喷灌管网优化投入问题，研究该种植模式下的微喷带铺设及优化布置方法。首先，针对小麦宽苗带种植模式讨论微喷带田间铺设方案；其次通过对微喷带沿程压力损失和出流量进行水力解析，并考虑密植作物遮挡作用，对微喷带出水孔射流轨迹进行数值仿真，建立微喷带铺设约束条件；在此基础上，建立3种常用微喷带单、双向铺设的最大轮灌面积和单位面积管网投资费用目标函数；最后，以山东农业科学院小麦试验示范基地田间管网布置为例•在MATLAB环境下运用遗传算法进行优化求解。优化结果表明：选用喷射角度80°微喷带并且采用微喷带与作物种植方向相垂直，支管与作物种植方向平行的改良铺设方法，可以提高微喷带喷射幅度，有效改善小麦遮挡产生喷水不均匀现象•综合考虑经济性和最大轮灌面积，N63是微喷带首选型号，田间微喷带铺设以双向铺设为优。关键词：宽苗带；微喷带；单双向铺设；遗传算法优化中图分类号；S275.5文献标识码：A文章编号:2095-5553(2019)06-0082-06杨坤，李扬，刘林，刘雪美，苑进.小麦宽苗带种植模式下微喷灌管网布置优化[J].中国农机化学报，2019,40(6)：82-87YangKun,LiYang,LiuLin,LiuXuemei,YuanJin.Optimizationofmicro-sprinklerirrigationpipelinenetworkarrange-•nalofChineseAgriculturalMechanization,2019,40(6)：控制面积。白丹等⑷根据不设调压管的微灌田间管网的特点，建立了微灌田间管网优化设计的混合整数规划模型，采用这一模型，可在满足允许水头差要求条件下，合理地选择毛管和支管的规格，使造价最小。但是，已有研究普遍以管网布置、毛管管径、支管位置的优化为主，缺少对微喷带选型和布置方案的对比分析，也没有考虑特定作物种植模式下满足灌水均匀度目标的最大轮灌面积和系统优化投入。因此，本文针对小麦宽苗带种植模式•在研究微喷带水力性能解析基础上，主要讨论以扩大轮灌面积、降低系统投入为指标的微喷带管径选型、灌溉管网布置方案、微喷带铺设间距和最大轮灌条数等问题。1微喷带田间管网布置方案微喷灌溉是在喷灌和滴灌的基础上发展起来的一种新型灌溉方式。微喷带田间管网布置一般相对固mentunderwide-seedling-beltplantingmodeofwheatLJ」・82-870引言微喷灌技术是节水灌溉工程中的重要措施之一，在我国平原井灌区、渠灌区和提水灌区得到广泛应用其中.微喷带管网成本约占整个工程投资的50%〜80%切，针对合适的种植模式，进一步优化微喷管网轮灌面积和管网投资，对降低系统投入成本、促进微喷灌技术进一步推广具有十分重要的意义。近年来，国内许多学者对灌溉管网优化问题进行了广泛研究。王新坤等⑷在分析微灌坡地双向毛管水力特性的基础上，提出一种基于遗传算法的双向毛管最佳支管位置的优化设计方法，该模型与算法能确定最佳支管位置。李援农等⑷研究在不限定管网系统面积的情况下建立了单向毛管田间管网、双向毛管田间管网及自压微灌骨干管网的优化设计数学模型，可同时完成相应管网的优化布置和优化设计且能得到最佳第6期杨坤等：小麦宽苗带种植模式下微喷灌管网布置优化83定，因此需要充分考虑支管出流量和压力、作物种植情况，特别是田间微喷管网选用的铺设方案应与作物实际种植模式相匹配。小麦宽苗带种植是小麦重要的种植模式之一，通过将微喷带沿与作物种植方向相