陶瓷渗灌管流量模型

多土壤类型高精度

一种基于分形毛细管束模型的陶瓷渗灌管流量计算方法，能够考虑陶瓷孔隙流道与土壤类型实现高精度流量预测，为地下渗灌系统的设计与管理提供依据。

Tong, Xuanyue · 吴普特 · 张林 · Liu, Xufei · 吴守军

Computers and Electronics in Agriculture 2026

参数信息

平均绝对误差 (MAE)

0.0064 L h⁻¹

均方根误差 (RMSE)

0.0095 L h⁻¹

决定系数 (R²)

0.8138

砂土中陶瓷灌水器平均流量

0.0525 L h⁻¹

粉土中陶瓷灌水器平均流量

0.0453 L h⁻¹

壤土中陶瓷灌水器平均流量

0.0257 L h⁻¹

黏土中陶瓷灌水器平均流量

0.003 L h⁻¹

工作水头阈值

74 cm

技术优势

土壤类型全覆盖

模型基于分形毛细管束理论，将陶瓷孔隙流道与土壤类型同时纳入考虑，从砂土到黏土都能准确预测流量，省去逐类土壤标定的麻烦。

预测误差极小

在五个试验点验证，平均MAE为0.0064 L h⁻¹，RMSE为0.0095 L h⁻¹，R²达0.8138，满足灌溉工程设计的精度要求。

摸清土壤影响规律

基于403个数据点分析，流量随砂含量增加而增大，各土壤平均流量为砂土0.0525、粉土0.0453、壤土0.0257、黏土0.003 L h⁻¹，为土壤适配提供依据。

工作水头阈值明确

研究发现工作水头超过约74 cm后对流量变异系数的影响显著减小，现场安装时无需过度追求超高水头，简化系统设计。

应用场景

• 地下渗灌系统：用于设计地下渗灌系统时精准匹配作物需水量，避免过量或不足灌溉。
• 陶瓷灌水器：为陶瓷灌水器的选型和运行参数提供流量预测，替代传统恒定流量假设。
• 节水灌溉：通过精确计算灌水器流量减少无效渗漏，提高灌溉水利用效率。
• 智能灌溉管理：模型可直接嵌入智能灌溉决策系统，实现按土壤类型和作物需求的动态调控。