Page 89 - 2023年第54卷第2期

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注：图中 Ｈ ｖ － ｓ 为微灌单元压力水头偏差；Ｈ ｖ － ｍ 为支管压力水头偏差；Ｈ为微灌单元平均压力水头。
图 ３ 典型出水桩位置（ＷＩＰ ＝ ０．５）微灌单元灌水器压力水头（Ｈ）分布及水力性能指标

支管压力水头偏差（Ｈ ）占微灌单元压力水头偏差（Ｈ ）的 ８６％，明显高于 Ｍ 模式，这与规则单元类
１
ｖ － ｓ
ｖ － ｍ
似，说明毛管双向布置在降低毛管长度的同时可有效减少毛管水头损失 ［１７，３１］ 。受毛管长度不一致的影
响，不规则微灌单元中压力分布特征更为复杂。例如：Ｍ 模式下，尽管出水桩位于 ＥＤ边中间位置，
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但是三角形上半部分灌水器压力水头明显较高；Ｍ 模式下，灌水器压力水头最低点不在距离出水桩最
２
远端的 Ｄ点附近，却在 ＥＤ边中部靠上位置灌水器处获得。上述特征与规则单元明显不同，说明特定
边界条件下的不规则微灌单元管网优化布置较规则单元更为必要。
图 ４给出了水力性能指标随出水桩位置变化。毛管单?双向布置，出水桩位置变化对单元水力性能
指标产生了明显影响，微灌单元压力水头偏差均呈随 ＷＩＰ增大先减小而后增加趋势，变化范围分别为
２．０～４．９ｍ和 １．８～２．６ｍ。Ｍ 模式 Ｈ 受 ＷＩＰ影响较 Ｍ 模式更加明显（图 ４（ａ））。Ｍ 模式下，出水桩
１ ｖ － ｓ ２ １
向 Ｄ点移动时，支管压力水头偏差和毛管压力水头偏差叠加效应更加明显，进而明显增加了微灌单元
Ｈ ；当出水桩位于 Ｅ点附近时，出水桩附近较长毛管获得较高的进口压力，而出水桩远端较短的毛
ｖ － ｓ
管长度不会造成毛管压力水头的明显降低，使得微灌单元的压力水头偏差整体降低。Ｍ 模式下，支管
２
压力水头偏差占微灌单元压力水头偏差的范围为 ７９％～９７％，明显高于 Ｍ 模式，说明毛管双向布置可
１
降低毛管长度不均对不规则单元压力分布的不利影响，进而提升系统性能。与微灌单元压力水头偏差
呈现规律一致，两种模式下 ｑ随 ＷＩＰ的增大均呈先减小而后增加趋势（图 ４（ｂ））。Ｍ 模式下，当 ＷＩＰ
１
ｖ
为 ０．１１时 ｑ获得最小值 １４％，而后持续增加至 ４３％；当 ＷＩＰ大于 ０．５２时 ｑ＞２０％，已不满足 《微灌工
ｖ ｖ
程技术规范》 （ ＧＢ?Ｔ５０４８５—２０２０）相关设计要求。Ｍ 模式下，ｑ变化范围为 １２％～１９％，均能满足设
２
ｖ
计要求；当 ＷＩＰ为 ０．１９时 ｑ获得最小值，此处为考虑流量偏差率的最佳出水桩位置。微灌单元内 ＥＵ
ｖ
随 ＷＩＰ变化与 ｑ呈现规律基本相反。Ｍ 模式下，ＥＵ随 ＷＩＰ增加而降低，变化范围为 ９４％～８３％。Ｍ
ｖ １ ２
ｑ
模式下，ＥＵ最大值与 ｑ最小值基本对应，其在 ０．８＜ＷＩＰ＜１．０区间呈轻微增加趋势，这与该区间内 珋
ｖ
随 ＷＩＰ增加而下降的速度较 ｑ 更快有关。上述结果表明，对于不规则单元，宜将出水桩布置在长毛
ｍｉｎ
管分布区域，以使出水桩附近较高的支管压力可以部分补偿长毛管造成的毛管末端压力偏低问题；同
时，通过合理布置出水桩和支管位置，降低长毛管区域的毛管长度，也可以降低不规则单元压力水头
偏差，进而提高微灌单元灌水均匀性。
图 ５给出了年费用及其组成部分随出水桩位置变化。Ｍ 模式下管网投资 Ｃ和维护费用 Ｃ 随 ＷＩＰ
１
ｍ
ａ
变化保持恒定（图 ５（ａ）），这与该模式下支管长度和毛管长度不受出水桩位置影响有关。Ｍ 模式下，
２
Ｃ和 Ｃ 之和随 ＷＩＰ的增大而增加，说明支管长度增加导致管网投资和维护费用的升高。由于毛管双
ｍ
ａ
向布置模式支管长度普遍大于毛管单向布置，Ｍ 模式下 Ｃ和 Ｃ 之和基本高于 Ｍ 模式。由图 ５（ａ）还
１
ｍ
ａ
２
可看出，Ｍ 和 Ｍ 模式下，Ｃ 和 Ｃ 之和占 年 费用的比 例 范围 分 别 为 ６１％ ～６４％和 ６４％～６７％，这与
１ ２ ａ ｍ
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