Page 93 - 2023年第54卷第2期

由表 ３中 ＣＴ分析结果可知，Ｍ 和 Ｍ 布置模式下，单元年费用均随 α增大呈现先降低而后快速增
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加的趋势，变化范围分别为 ３７７９．７～４８８３．８元?（ｈｍ·ａ）和 ３６８０．５～４８７６．４元?（ｈｍ·ａ）。Ｍ 和 Ｍ 模式
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下，ＣＴ均在 α为 ３０°时取得最小值。此时，相对较小的直角边 ａ有助于降低支管长度，进而减低系统
管网投资；同时，微灌单元内 ｑ满足设计要求，灌水均匀性较高，能一定程度降低能耗费用和水费。
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当 α继续增加时，三角形单元直角边 ａ边长逐渐增大，Ｍ 和 Ｍ 模式下支管长度的增加均会明显增加
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管网投资；尽管 Ｍ 模式下灌水均匀性随 α增加持续显著升高，可一定程度上降低能耗费用和水费，
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但仍会使单元年费用 ＣＴ呈现明显增加趋势。综合 ｑ和 ＣＴ结果可知，不规则单元管网布置时应通过优
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化出水桩位置、毛管布置模式、毛管铺设方向等方式，使单元内毛管长度尽量均衡，同时避免支管长
度过长情况出现，进而达到提高微灌单元灌水均匀性、降低年费用的共同目标。针对本研究，当 ２０° ≤
α≤３０°时，建议采用 Ｍ 模式；当 ４０° ≤α≤６０°时，Ｍ 和 Ｍ 模式均可；当 ７０° ≤α≤８０°时，Ｍ 模式可保
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障单元获得较低的 ｑ，但 ＣＴ明显增加，此时调整毛管铺设方向与直角边 ａ延伸方向一致，可改变三
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角形底角过大对微灌单元年费用提高的不利影响。
５ 结论

本研究利用 Ｍａｔｌａｂ和 ＥＰＡＮＥＴ软件构建了微灌水力设计及评价模型 ＨＡＰＩＳ，集成水力性能指标和
年费用计算，评估了不规则微灌单元条件下，出水桩位置、单元控制面积和单元形状参数对单元水力
性能和年费用的影响，主要结论如下：（１）毛管单向和双向布置，出水桩位置优化可分别降低微灌单
元流量偏差率 ２９％和 ７％，毛管双向布置可有效降低灌水均匀性对出水桩位置的敏感性。不规则微灌
单元中，宜将出水桩布置在长毛管分布区域，并通过采用毛管双向布置模式，尽量避免长毛管中较大
压力水头偏差对灌水均匀性的负面影响。（２）同一支管直径时，微灌单元流量偏差率随单元控制面积
增加而增加，而年费用则随单元控制面积的增加先减小，而后在流量偏差率接近 ２０％时趋于稳定。支
管公称外径 ４０～６３ｍｍ时采用毛管单向布置，支管公称外径≥７５ｍｍ时采用毛管双向布置，是提高单
元控制面积的有效方法。不规则单元中不宜使用过大直径支管（如公称外径 ９０ｍｍ），以避免支管单价
较高造成的灌溉单元年费用明显升高。（３）相同控制面积下，毛管双向布置可降低直角三角形单元底
角变化对灌水均匀性的影响，灌水均匀性高于毛管单向布置。三角形底角 α ＞６０°时，调整毛管铺设方
向与直角边 ａ延伸方向一致，可改变三角形底角过大对微灌单元年费用提高的不利影响。不规则单元
中，通过优化出水桩位置、毛管布置模式、毛管铺设方向等方式，使单元内毛管长度尽量均衡，同时
避免支管长度过长情况出现，可以实现提高微灌单元灌水均匀性、降低年费用的共同目标。灌水器类
型、流量、不规则微灌单元具体形状等是影响单元水力性能的重要参数，支?毛管单价、能耗单价和水
价也会对单元年费用指标产生直接影响，将已构建模型和智能算法相结合，有助于实现不规则微灌单
元管网优化计算效率的进一步提高。

参 考 文 献：

［ １］ 李久生，栗岩峰，王军，等．微灌在中国：历史、现状和未来［Ｊ］．水利学报，２０１６，４７（３）：３７２ － ３８１．
［ ２］ 中华人民共和国水利部．中国水利统计年鉴 ２０２１［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２０２１．
［ ３］ 王振华，陈学庚，郑旭荣，等．关 于 我 国 大 田 滴 灌 未 来 发 展 的 思 考 ［Ｊ］．干 旱 地 区 农 业 研 究，２０２０，３８
（４）：１ － ９．
［ ４］ 李援农，马朋辉，胡亚瑾，等．灌区自压微灌独立管网系统优化设计研究［Ｊ］．水利学报，２０１６，４７（１１）：
１３７１ － １３７９．
［ ５］ ＤＡＣＣＡＣＨＥＡ，ＬＡＭＡＤＤＡＬＥＮＡＮ，ＦＲＡＴＩＮＯＵ．Ａｓｓｅｓｓｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｎｇｅｓｉｎａｎｏｎ － ｄｅｍａｎｄｗａｔｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ ｏｎｄｒｉｐｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ—ｃａｓｅｓｔｕｄｙｉｎＩｔａｌｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
２００９，１３６（４）：２６１ － ２７０．
［ ６］ ＷＵＩ － ＰＡＩ，ＧＩＴＬＩＮＨ．Ｅｎｅｒｇｙｇｒａｄｉｅｎｔｌｉｎｅｆｏｒｄｒｉｐｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｌａｔｅｒａｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ

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