[发明专利]一种基于分布均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法

说明书

本发明公开了一种基于分布均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法，包括以下步骤：步骤1，根据毛管坡降比和流量指数构建基于分布均匀系数的毛管管径设计参数；步骤2，根据管网布置形式确定微灌毛管管径的计算公式，基于步骤1获得的基于分布均匀系数的毛管管径设计参数计算获得毛管管径；步骤3，根据所述流量指数下对应的坡降比与基于分布均匀系数的毛管管径设计参数的关系，判断得出满足分布均匀系数的设计管径个数。本发明可提高微灌毛管管径的设计效率；通过考虑适宜的毛管布置形式，优化毛管设计管径，降低系统投资。

技术领域

本发明属于微灌毛管设计技术领域，特别涉及一种基于分布均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法。

背景技术

进口工作水头未知时，设计满足灌水器设计流量和灌水均匀度标准的毛管管径是微灌毛管常见的水力设计任务之一。同时，选取适宜的毛管布置形式也可以节省投资，提高灌水质量。分布均匀系数是较为常用的灌水均匀度设计指标之一。

目前，微灌毛管管径设计方法是在已知毛管管长，灌水器设计流量和其他相关设计参数的基础上，借助牛顿迭代法、二分法以及黄金分割法等传统试算法求解毛管管径；存在的问题是：设计效率较低；对于同一灌水器设计流量和分布均匀系数设计标准，有可能存在1或多个管径计算值，使用传统试算法通常只能得到1个计算值，无法适用于求解多个计算值的情况；此外目前设计过程中均无法考虑适宜的毛管布置形式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的方法能够考虑毛管布置形式，可用于求解多个管径计算值的情况，可提高毛管管径设计效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于分布均匀系数的微灌毛管管径水力设计方法，包括以下步骤：

步骤1，根据毛管坡降比和流量指数构建基于分布均匀系数的毛管管径设计参数；

步骤2，根据管网布置形式确定微灌毛管管径的计算公式，基于步骤1获得的基于分布均匀系数的毛管管径设计参数计算获得毛管管径；

步骤3，根据所述流量指数下对应的坡降比与基于分布均匀系数的毛管管径设计参数的关系，判断得出满足分布均匀系数的设计管径个数。

步骤1中，基于分布均匀系数的毛管管径设计参数的计算公式为：

式中：W_DDU为基于分布均匀系数的毛管管径设计参数；J为毛管坡降比；ΔH_S为毛管进口与末端的地形高差，单位：m；S₀为地形坡度；p为地形坡度类型标识符：逆坡时，p＝-1，平坡时，p＝0，顺坡时，p＝1；ΔH_F为毛管总摩阻损失，单位：m；F_C为克里斯琴森多口系数；F_s为考虑灌水器局部水头损失的毛管总水头损失扩大系数，通常F_s＝1.10～1.20；Q为毛管进口总流量，单位：L/h；N为微灌毛管灌水器个数；s_e为灌水器间距，单位：m；q_d为灌水器设计流量，单位：L/h；D为毛管内径，单位：mm；

λ_DU为基于适宜布置形式的毛管分布均匀系数设计参数；R_L为双向毛管最佳支管位置设计参数；L_up为逆坡段毛管长度，单位：m；L为微灌毛管总长度，单位：m；