王亞林，鞠學(xué)良，李 萌，胡紫寒，趙永宏

(1.三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443000; 2.國(guó)家電網(wǎng)陜西省電力科學(xué)研究院國(guó)家電網(wǎng)公司環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710054; 3.三峽大學(xué)生物與制藥學(xué)院，湖北 宜昌 443000)

滴灌作為高效的節(jié)水灌溉方式在許多干旱缺水地區(qū)廣泛應(yīng)用。在滴灌設(shè)計(jì)時(shí)，灌水均勻性是滴灌設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，而準(zhǔn)確計(jì)算毛管水頭損失是評(píng)價(jià)灌溉均勻性的基礎(chǔ)。毛管水頭損失包括管段沿程水頭損失和滴頭段局部水頭損失。對(duì)于毛管沿程水頭損失，主要依據(jù)Darcy-Weisbach公式計(jì)算[1]，其公式如下：

(1)

式中,hf為毛管沿程水頭損失(m)；λ為沿程阻力系數(shù)；d為毛管內(nèi)徑(m)；l為毛管長(zhǎng)度(m)；v為毛管水流流速(m·s-1)；g為重力加速度(m·s-2)。

在Re(毛管水流雷諾數(shù))<2000的層流范圍內(nèi)，沿程阻力系數(shù)主要采用Hagen公式：

(2)

在3000

(3)

滴頭局部水頭損失由式(4)和式(5)求得。

(4)

(5)

式中,Δh為毛管總水頭損失(m)；hj為滴頭局部水頭損失(m)；n為滴頭個(gè)數(shù)。

局部水頭損失因滴頭形狀復(fù)雜多樣仍存在很多問(wèn)題，毛管局部水頭損失計(jì)算并未出現(xiàn)被普遍認(rèn)可的理論公式。低壓滴灌因其高效節(jié)能的特點(diǎn)在微灌領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。滴灌帶壁較薄且常工作于低壓環(huán)境下，而低壓下滴灌帶斷面可能為非圓狀態(tài)，滴灌帶斷面形變可影響滴頭處水流阻力規(guī)律，因此研究滴頭局部水頭損失應(yīng)考慮滴灌帶斷面形變的影響。以往毛管水頭損失計(jì)算方法一般均為圓形斷面管，且其斷面形狀為恒定值，導(dǎo)致常規(guī)方法計(jì)算結(jié)果經(jīng)常無(wú)法反映真實(shí)情況。

近年來(lái)，對(duì)各種不同類型滴灌管和滴灌帶水頭損失的研究較多[2-5]，以往關(guān)于滴灌帶水頭損失的研究大都認(rèn)為毛管斷面形狀為圓形且是固定不變[6]，沒(méi)有考慮形狀變化對(duì)水頭損失的影響。Neto等[7]對(duì)軟質(zhì)PE圓形管沿程水頭損失規(guī)律進(jìn)行了研究，并考慮了高壓下圓管斷面擴(kuò)大對(duì)沿程水頭損失的影響，但其斷面形狀始終是以圓形為基礎(chǔ)。有文獻(xiàn)研究了橢圓形管道沿程水頭損失規(guī)律[8]，但并未說(shuō)明橢圓斷面下局部水頭損失規(guī)律。由于形狀變化的不規(guī)則性導(dǎo)致由形變引起局部水頭損失規(guī)律很復(fù)雜，使得變斷面條件下局部水頭損失研究較少見(jiàn)。數(shù)值分析和量綱分析因其各自的優(yōu)點(diǎn)，在管道水力學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用[9-12]，因而采用以上兩種方法研究變斷面滴灌帶局部水頭損失規(guī)律。

基于前期毛管水力計(jì)算研究的積累[13-14]，本文借助6種不同滴灌帶的灌水試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算，查詢斷面形變對(duì)內(nèi)鑲式滴灌帶局部阻力的影響，比較了滴灌帶在圓形和扁平工況下局部水頭損失的差異，為滴灌帶水力計(jì)算提供一定參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

如圖1標(biāo)注所示，試驗(yàn)裝置主要包括供水裝置、壓力穩(wěn)定裝置、壓力采集裝置和輸水回水裝置。因滴頭流量相對(duì)毛管流量很小，可忽略滴頭出流對(duì)毛管水流的影響[10]采取堵塞滴頭的方式，以保證滴灌帶首末段每個(gè)滴頭的水力要素一致。滴灌帶選用2種：內(nèi)鑲貼片式和內(nèi)鑲貼條式，表1列出了供試6組滴灌帶的尺寸。

試驗(yàn)中通過(guò)滴灌帶首尾壓力表測(cè)定滴灌帶總水頭差，通過(guò)末端閥門(mén)控制滴灌帶流量。流量每測(cè)1次，用游標(biāo)卡尺測(cè)試滴灌帶水平和垂直管徑，以記錄不同壓力下滴灌帶的形狀變化。滴灌帶流量通過(guò)末端集水稱重確定，每次測(cè)100 s，重復(fù)4次，保證每次流量誤差在2%以內(nèi)，試驗(yàn)中溫度范圍為10.0℃～15.6℃。試驗(yàn)結(jié)束后將數(shù)據(jù)分為2組，分別用于驗(yàn)證數(shù)值模擬和驗(yàn)證擬合表達(dá)式。

2 數(shù)值計(jì)算及驗(yàn)證

2.1 數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置

為保證數(shù)值模擬與試驗(yàn)初始條件相吻合，需對(duì)數(shù)值模型的幾何尺寸和網(wǎng)格類型進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，滴灌帶在不同的灌水壓力下，其斷面尺寸隨之改變，為探究滴灌帶斷面形狀與壓力及壁厚的關(guān)系，對(duì)6條滴灌帶進(jìn)行調(diào)壓灌水試驗(yàn)，同時(shí)記錄每次壓力下滴灌帶的水平直徑Da和垂直直徑Db，并以扁平系數(shù)α=Db/Da作為衡量滴灌帶斷面形狀的標(biāo)準(zhǔn)，圖2列出了實(shí)測(cè)滴灌帶斷面形狀與壓力的關(guān)系。

由圖2可知，Db/Da隨壓力變化而不斷變化，表明伴隨壓力改變滴灌帶斷面尺寸并非恒定，故在研究其水流阻力時(shí)，應(yīng)考慮其斷面形變對(duì)水頭損失的影響。根據(jù)圖2，當(dāng)壓力較大時(shí)，滴灌帶水平直徑和垂直直徑近似相等，可用圓計(jì)算其斷面面積；當(dāng)壓力較小時(shí)，滴灌帶水平直徑要大于垂直直徑，其斷面為不規(guī)則的扁平形狀。為定量刻畫(huà)扁平狀態(tài)下的滴灌帶局部水頭損失規(guī)律，考慮扁平滴灌帶斷面形狀與橢圓相近的事實(shí)，本文以不同離心率的標(biāo)準(zhǔn)橢圓近似衡量扁平狀態(tài)下滴灌帶的斷面形狀。數(shù)值模型的幾何斷面尺寸設(shè)為橢圓，橢圓的長(zhǎng)軸和短軸分別與實(shí)測(cè)滴灌帶的水平直徑Da和垂直直徑Db相吻合。本文以扁平系數(shù)α=0.9作為區(qū)分?jǐn)嗝鎴A形和橢圓形滴灌帶的臨界值，當(dāng)0<α≤0.9時(shí)，認(rèn)為滴灌帶斷面為橢圓形，如圖3a～圖3c；當(dāng)0.9<α≤1時(shí)，認(rèn)為滴灌帶斷面為圓形，如圖3d～圖3e。

表1 試驗(yàn)滴灌帶尺寸

采用混合網(wǎng)格并對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行獨(dú)立性檢驗(yàn)，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)達(dá)到3.0×105時(shí)，網(wǎng)格數(shù)的增加引起的模擬值偏差小于1%，認(rèn)為網(wǎng)格已滿足獨(dú)立性要求，網(wǎng)格取值范圍為3.25×105～4.85×105。根據(jù)實(shí)測(cè)水流流速計(jì)算水流雷諾數(shù)，雷諾數(shù)數(shù)范圍為954～19 136，滴灌帶水流流態(tài)處于層流區(qū)、過(guò)渡區(qū)和光滑紊流區(qū)，故在數(shù)值計(jì)算中不計(jì)邊壁粗糙度的影響，邊壁粗糙厚度設(shè)為0，粗糙度常數(shù)設(shè)為0.5。以實(shí)測(cè)毛管水流流速值作為模擬入口初始流速，毛管出口設(shè)為自由出流。紊流選用Realizable紊流模型，層流采用laminar模型。質(zhì)量及動(dòng)量守恒控制方程參見(jiàn)文獻(xiàn)[15]。

2.2 數(shù)值模擬驗(yàn)證

為檢驗(yàn)數(shù)值模型在圓斷面和橢圓斷面滴灌帶水頭損失研究中的可靠性，分別將2種工況下的模擬值與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。由于6種滴灌帶壁厚各異，其中B4壁厚最薄，其斷面在微弱壓力下即膨脹至圓形，故選B4實(shí)測(cè)值檢驗(yàn)圓斷面工況的模擬結(jié)果；而B(niǎo)6壁厚最大，即使在較大壓力下，其斷面仍處于扁平狀態(tài)，故選B6實(shí)測(cè)值檢驗(yàn)橢圓斷面工況的模擬結(jié)果。其余4組實(shí)測(cè)結(jié)果用于驗(yàn)證擬合公式。圖4列出了B4和B6實(shí)測(cè)與模擬結(jié)果，根據(jù)圖4所示，滴灌帶總水頭損失實(shí)測(cè)值與模擬值較吻合，其中B4滴灌帶實(shí)測(cè)值與模擬值平均相對(duì)偏差為3.3%，B6滴灌帶總水頭損失模擬值與實(shí)測(cè)值相對(duì)偏差為8.5%。相較滴灌帶B4，滴灌帶B6實(shí)測(cè)值與模擬值偏差更大，分析原因認(rèn)為B4滴灌帶斷面為圓形，模擬滴灌帶斷面尺寸與實(shí)際尺寸非常接近，故其實(shí)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果偏差較??；對(duì)于B6滴灌帶，其模擬中的幾何斷面尺寸為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，而實(shí)際中的B6滴灌帶的斷面形狀為近似橢圓并非標(biāo)準(zhǔn)橢圓，實(shí)際滴灌帶斷面對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形的偏離會(huì)使水力半徑減小，增加實(shí)測(cè)水頭損失，導(dǎo)致實(shí)測(cè)值略大于模擬值，但平均相對(duì)偏差在計(jì)算允許范圍內(nèi)，因此認(rèn)為數(shù)值模擬結(jié)果可較真實(shí)反映實(shí)際情況。

3 結(jié)果分析

3.1 變斷面滴灌帶局部水頭損失計(jì)算的數(shù)學(xué)模型

通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬驗(yàn)證分析，認(rèn)為數(shù)值模型可以較好反映不同斷面形狀滴管帶水流阻力問(wèn)題，故以數(shù)值模擬代替試驗(yàn)，對(duì)18組不同模擬尺寸滴灌帶進(jìn)行研究。滴灌帶外徑分別取20、16、12 mm，壁厚取0.11～0.83 mm，滴頭長(zhǎng)取20～60 mm，滴頭寬取3～8 mm，滴頭厚取0.5～3 mm，滴頭間距取0.3 m，滴灌帶長(zhǎng)5 m。選擇內(nèi)鑲貼片式和內(nèi)鑲貼條式2種滴頭，共18組滴灌帶，其中9組為圓斷面，9組為橢圓斷面，18組滴灌帶斷面尺寸如表2所示。

表2 模擬滴灌帶斷面尺寸

量綱分析作為理論研究的常用工具在水力學(xué)中被廣泛應(yīng)用，尤其是復(fù)雜關(guān)系的多因素研究，其不但能強(qiáng)化研究理論價(jià)值，還能減少工作量。本文首先建立基于量綱分析的滴灌帶局部水頭損失的結(jié)構(gòu)關(guān)系。首先選取滴灌帶局部阻力的影響因素，將各因素列于式(6)。

hj=φ(El,Eh,Eb,Da,Db,v,g,υ)

(6)

式中,Da、Db為滴灌帶水平與垂直內(nèi)徑(m)；hj為滴灌帶局部水頭損失(m)；El為滴頭長(zhǎng)度(m)；Eh為滴頭厚度(m)；Eb為滴頭寬度(m)；υ為水流運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)(m2·s-1)；v為滴灌帶水流流速(m·s-1)。

量綱分析首先要在多個(gè)物理量中找出基本量，一般量與基本量之間建立無(wú)量綱π項(xiàng)，由式(7)確定π項(xiàng)中分子分母指數(shù)：

(7)

式中，x1、x2、x3為基本量；xn-m為一般量；n、m分別為總物理量個(gè)數(shù)和基本量個(gè)數(shù)；a、b、r為指數(shù)。本文將幾何量滴灌帶水平內(nèi)徑Da和運(yùn)動(dòng)量毛管流速v作為基本量，7個(gè)一般量與基本量組成π項(xiàng)，通過(guò)式(7)確定π項(xiàng)的相關(guān)指數(shù)，整理后得滴灌帶局部水頭損失無(wú)量綱數(shù)學(xué)模型式(8)：

(8)

式中，hj/Da為滴灌帶局部水頭損失；El/Da、Eh/Da、Eb/Da為滴頭尺寸；Db/Da為滴灌帶斷面形狀；gDa/v2為弗勞德數(shù)；υ/Dav為雷諾數(shù)。

將18組滴灌帶模擬值代入式(8)并取對(duì)數(shù)，通過(guò)SPSS回歸分析，得到滴灌帶局部水頭損失計(jì)算表達(dá)式(9)：

(9)

表3 相關(guān)項(xiàng)回歸分析結(jié)果

式中，R2=0.92。由上式可知，滴灌帶局部水頭損失與滴頭尺寸、滴灌帶斷面尺寸以及弗勞德數(shù)相關(guān)，而雷諾數(shù)對(duì)其影響較小。根據(jù)表3中的回歸分析結(jié)果，只有雷諾數(shù)對(duì)滴灌帶水頭損失影響未達(dá)顯著水平，其余各項(xiàng)均對(duì)滴灌帶水頭損失構(gòu)成顯著影響。

將水流運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)和重力加速度分別賦值，其他系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的化簡(jiǎn)整理，如式(10)：

(10)

將扁平系數(shù)α=Db/Da帶入表達(dá)式(10)并化簡(jiǎn)整理，式(10)簡(jiǎn)化為式(11)：

(11)

3.2 模型驗(yàn)證

為檢驗(yàn)擬合表達(dá)式在滴灌帶圓斷面和橢圓斷面2種工況下的計(jì)算準(zhǔn)確性，采用B1 、B2、 B3、 B5實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。在低壓條件下，4條滴灌帶斷面形狀近似為橢圓，用于檢驗(yàn)橢圓工況公式計(jì)算結(jié)果；在高壓條件下，4條滴灌帶斷面形狀為圓形，用于檢驗(yàn)圓工況公式計(jì)算結(jié)果。圖5為滴灌帶在圓形工況下實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖。從圖5可以看出4組滴灌帶計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值比較吻合，B1滴灌帶平均相對(duì)偏差為8.3%，B2滴灌帶平均相對(duì)偏差為11.3%，B3滴灌帶平均相對(duì)偏差為9.1%，B5滴灌帶平均相對(duì)偏差為6.7%，4組滴灌帶平均相對(duì)偏差均在10%左右，表明計(jì)算值能較準(zhǔn)確反映滴灌帶水頭損失變化規(guī)律。圖6為滴灌帶在橢圓工況下實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖。從圖中可以看出， B1、B2滴灌帶計(jì)算值與實(shí)測(cè)值較吻合，平均偏差均小于10%；B3、B5計(jì)算值與實(shí)測(cè)值偏差較大，平均相對(duì)偏差超過(guò)了20%。通過(guò)上述分析，滴灌帶水頭損失計(jì)算值與實(shí)測(cè)值在圓形工況下較吻合，其計(jì)算值與實(shí)測(cè)值偏差的波動(dòng)幅度較小，斷面非圓形滴灌帶計(jì)算值與實(shí)測(cè)值偏差的波動(dòng)幅度較大。這主要是由于在滴灌帶扁平時(shí)斷面形狀近似為橢圓，但實(shí)際情況并不一定是規(guī)則橢圓，其形狀存在一定隨機(jī)性，模擬的標(biāo)準(zhǔn)橢圓與真實(shí)的非標(biāo)準(zhǔn)橢圓，兩者形狀的差異導(dǎo)致模擬值與實(shí)測(cè)值出現(xiàn)偏差。但考慮4組滴灌帶總的平均相對(duì)偏差為15%，因此認(rèn)為仍可用擬合表達(dá)式粗略計(jì)算非圓工況下的滴灌帶局部水頭損失。

3.3 滴灌帶滴頭近場(chǎng)水流紊動(dòng)特性分析

滴灌帶局部水頭損失與滴頭尺寸正相關(guān)，其中滴頭厚度對(duì)其影響最大，其次是滴頭寬度，滴頭長(zhǎng)度對(duì)其影響最小，這表明滴灌帶局部水頭損失主要是由滴頭突起引起斷面形狀的突然減小與突然增大造成的，而滴頭長(zhǎng)度對(duì)其影響不大。滴灌帶局部水頭損失與毛管斷面尺寸負(fù)相關(guān)，隨著滴灌帶斷面尺寸的增大而減小，其中滴灌帶水平內(nèi)徑對(duì)其影響較大。為直觀分析滴灌帶滴頭處水流流速分布和湍動(dòng)規(guī)律，對(duì)滴頭單元進(jìn)行橫向和縱向切面，通過(guò)觀測(cè)每個(gè)橫斷面的流速分布和縱斷面的壓力分布分析滴頭處水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從圖7a中可看出，滴頭上游緊鄰滴頭前端的區(qū)域出現(xiàn)小范圍低速區(qū)但未出現(xiàn)負(fù)值，滴頭下游亦出現(xiàn)低速區(qū)，此區(qū)域流速不但減小且出現(xiàn)負(fù)值，滴頭下游發(fā)生回流和漩渦，表明滴頭出口水流紊動(dòng)強(qiáng)度較入口要大；由圖7a還可看出，滴頭上游低速區(qū)僅發(fā)生在第一斷面處，滴頭下游低速區(qū)擾動(dòng)波及至第七斷面，流速仍未恢復(fù)至中心對(duì)稱分布，表明滴頭處流速分布的調(diào)整主要發(fā)生在滴頭下游，滴頭上游流速分布變化區(qū)域要明顯小于滴頭下游。從圖7b中可看出，滴頭附近的低壓區(qū)主要發(fā)生在滴頭前端頂部區(qū)域和滴頭末端尾部區(qū)域，即發(fā)生在斷面形狀突變處的下游，這與許多學(xué)者研究結(jié)果一致[6]。水流所受慣性力致使水流在毛管斷面形狀突變處與邊壁分離，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)壓的出現(xiàn)并出現(xiàn)環(huán)流漩渦。同時(shí)主流區(qū)輸入的能量不斷補(bǔ)充至漩渦區(qū)，能量傳輸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，能量消耗持續(xù)進(jìn)行，局部水頭損失持續(xù)發(fā)生。當(dāng)?shù)喂鄮П馄竭\(yùn)行時(shí)，滴灌帶斷面面積減小，而滴頭斷面尺寸不變，滴頭斷面面積與毛管斷面面積之比增大，等同于毛管斷面面積不變情況下增大了滴頭尺寸，導(dǎo)致局部水頭損失增大。因此，滴灌帶斷面扁平工況下相比圓形工況下的局部水頭損失要大。

4 討 論

在給出內(nèi)鑲式滴灌帶局部水頭損失計(jì)算表達(dá)式后，為衡量實(shí)際工程中滴灌帶局部水頭損失情況，以管徑16 mm滴灌帶B1為計(jì)算對(duì)象，取60 m為計(jì)算毛管長(zhǎng)度，分別計(jì)算圓斷面和扁平系數(shù)α=0.76的橢圓斷面滴灌帶局部水頭損失值。假定各滴頭流量均勻一致，分別取3個(gè)流量值。根據(jù)滴頭流量計(jì)算毛管各段雷諾數(shù)，并分別計(jì)算不同流態(tài)下毛管各段沿程和局部水頭損失，沿程水頭損失計(jì)算采用公式(1)、(2)和(3)，過(guò)渡區(qū)阻力系數(shù)采用定值0.04[16]。3個(gè)流區(qū)局部阻力均采用式(10)計(jì)算，依次計(jì)算相鄰兩滴頭間的毛管段沿程和局部阻力。最后將所有各段沿程和局部阻力求和得總阻力，結(jié)果如表4、表5所示。

表4 圓斷面滴灌帶沿程與局部阻力對(duì)比

表5 扁平系數(shù)α=0.76橢圓斷面滴灌帶沿程與局部阻力對(duì)比

根據(jù)表4和表5，滴灌帶在圓形和非圓工況下運(yùn)行，沿程和局部阻力差異明顯，非圓滴灌帶沿程和局部阻力均大于圓形滴灌帶；圓形滴灌帶局部占沿程阻力比值為0.08～0.12，非圓滴灌帶局部占沿程阻力比值為0.11～0.19。滴灌設(shè)計(jì)中，通常以沿程阻力的10%～20%來(lái)估算局部阻力，根據(jù)表5分析可知，當(dāng)水流壓力滿足使滴灌帶斷面呈圓形時(shí)，其局部占沿程水頭損失之比約為10%，當(dāng)?shù)喂鄮嗝姹馄綍r(shí)，局部占沿程水頭損失之比要增大，比值范圍在10%～20%之間，可采用中值15%估算滴灌帶局部水頭損失。

以往在研究滴頭局部水頭損失時(shí)，大多是以圓形管計(jì)算，或是基于圓形的擴(kuò)大圓斷面[17-19]。本文通過(guò)低壓條件下對(duì)滴灌帶形狀的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)滴灌帶形狀非圓的事實(shí)。通過(guò)不同斷面形狀滴灌帶局部水頭損失的測(cè)試，得出滴灌帶局部水頭損失與毛管斷面形狀的關(guān)系。根據(jù)式(10)，滴頭局部水頭損失與滴灌帶扁平系數(shù)的0.867次方成反比，即滴灌帶越扁，相同條件下滴頭局部水頭損失越大。再根據(jù)表3中的檢驗(yàn)結(jié)果可知，滴灌帶斷面形變對(duì)滴頭局部水頭損失造成的影響是顯著的，表明滴灌帶形狀的改變對(duì)局部水頭損失的影響不可忽略。這與部分研究結(jié)果存在差異[1-3]，分析原因認(rèn)為，本文要研究斷面形變對(duì)局部水頭損失的影響，因此選擇的壓力環(huán)境較低，部分水流處在層流段，而多數(shù)學(xué)者研究時(shí)為了滿足毛管水流雷諾數(shù)的要求和計(jì)算簡(jiǎn)便，選擇了較高的壓力，因此產(chǎn)生了不同的結(jié)果。根據(jù)算例結(jié)果分析，實(shí)際工程中在計(jì)算滴灌帶水頭損失時(shí)，要分低壓和非低壓兩種工況，即要區(qū)別對(duì)待圓形斷面的滴灌帶和非圓斷面的滴灌帶，當(dāng)?shù)蛪簵l件下滴灌帶出現(xiàn)非圓斷面時(shí)，要考慮滴灌帶斷面形變對(duì)滴頭局部水頭損失的影響，可參考本文所給出的計(jì)算表達(dá)式，或在圓形管計(jì)算的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增大局部水頭損失所占比例。

5 結(jié) 論

本文以6種不同類型的內(nèi)鑲式滴灌帶為研究對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究了斷面形變對(duì)內(nèi)鑲式滴灌帶局部阻力的影響規(guī)律，主要結(jié)論如下：

(1)低壓條件下滴灌帶扁平斷面近似橢圓，滴灌帶管壁越厚，斷面形狀由橢圓過(guò)渡到圓所需的壓力越大；數(shù)值模擬與實(shí)測(cè)值對(duì)比表明，滴灌帶圓斷面運(yùn)行工況下，模擬值與實(shí)測(cè)值較吻合，滴灌帶橢圓斷面運(yùn)行時(shí)，模擬值略小于實(shí)測(cè)值，但相對(duì)偏差在允許范圍內(nèi)，認(rèn)為數(shù)值模擬能較好反映真實(shí)情況。

(2)滴灌帶局部水頭損失受斷面形狀的影響顯著，滴灌帶局部水頭損失與滴灌帶斷面扁平系數(shù)的0.867次方成反比，提出了變斷面內(nèi)鑲式滴灌帶局部水頭損失計(jì)算模型，與實(shí)測(cè)值對(duì)比表明，表達(dá)式能較好地反映斷面圓形和扁平工況下滴灌管局部水頭損失。

(3)實(shí)際工程中在計(jì)算滴灌帶水頭損失時(shí)，要區(qū)分低壓和非低壓2種工況，當(dāng)?shù)蛪簵l件下滴灌帶出現(xiàn)非圓斷面時(shí)，要考慮滴灌帶斷面形變對(duì)滴頭水頭損失的影響，可參考本文算例分析中局部水頭損失占沿程水頭損失比值15%估算，或在圓斷面計(jì)算的基礎(chǔ)上，乘以值約為1.5的修正系數(shù)。

受條件限制，非圓斷面滴灌帶個(gè)別計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)偏差較大，因此，滴灌帶斷面形變的精確度量及其對(duì)滴灌帶局部水頭損失影響的微觀機(jī)理還有待進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。