滴灌系统灌水器堵塞机理与控制方法研究进展

滴灌系统灌水器堵塞问题直接影响灌水均匀度、系统运行效益和使用寿命,是滴灌领域的国际难题之一,而地下滴灌系统中负压吸泥作用与根系入侵效应使得灌水器堵塞机理更为复杂。尤其是水资源短缺与水污染并重的现状迫使滴灌水源多元化、滴灌系统由单一灌溉功能逐步向灌溉施肥等多功能转变以及滴灌技术在高附加值的多年生作物上的应用等因素,对灌水器抗堵塞能力提出了更高的要求。本文通过回顾滴灌系统灌水器堵塞问题研究历程,系统总结了灌水器堵塞类型、测试与评价方法以及发生特征与预报方法,通过建立堵塞物质提取与精细测试方法,分别从堵塞物质形成与生长过程、水源中多物质运移过程两个角度,揭示了灌水器堵塞耦合诱发机制与持续增长机理,通过综合控制堵塞物质来源(前控)、提升自身抗堵塞能力(中排)和有效清除堵塞物质(后清)等多角度建立了灌水器堵塞控制方法,最终提出该领域急需进一步研究的问题和方向。本文旨在为解决滴灌系统灌水器堵塞问题及推动滴灌技术规模化应用与推广提供理论支撑。     

地下滴灌灌水器堵塞特性田间评估

以运行2年的日光温室番茄地下滴灌系统为对象,通过对灌水器流量进行测试,分析了滴灌带埋深、施肥次数、施肥量和土壤层状结构等对灌水器堵塞程度及灌水均匀性的影响.滴灌系统包括滴灌带埋深为0、15和30cm的33个小区,2年累计施肥次数的变化范围为0～19,累计施尿素量变化范围为0～1 023kg/hm2.结果表明,运行2年后地表和地下滴灌灌水器发生了轻微堵塞,其中流量降低超过25%的灌水器占2.7%,完全堵塞的灌水器占2.1%;施肥次数、施肥量和土壤层状结构对堵塞的发生没有明显影响,地表滴灌比地下滴灌堵塞略为严重;未发现根系入侵造成的灌水器堵塞.对发生堵塞灌水器在系统中的位置进行调查后发现,大部分堵塞灌水器位于毛管的最末端.为了定量评价灌水器堵塞程度对灌水均匀性的影响,建立了灌水器流量变差系数与流量降低百分数之间的回归关系,结果表明灌水器流量均匀系数随堵塞引起的流量降低百分数的增大而线性增大.     

滴灌系统中灌水器的选择和维护措施

一、滴灌系统的组成 一个完整的滴灌系统一般是由水源、首部、枢纽、输配水管网和灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成.首先必须有可靠的水源保证,而且供水水源的水质必须符合滴灌要求.提水水泵、动力机、肥料和化学药品注入设备、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力及流量量测仪表等组成了滴灌系统的首部枢纽.另外,对含沙量很大的水源,常修沉淀池来去除灌溉水源中的大固体颗粒.灌水器处于系统的最末端,直接面对植物和土壤,是滴灌的"心脏",是滴灌效果发挥好坏的关键.     

浅谈滴灌系统中灌水器的选型

滴灌系统中,灌水器的选择关系到灌水均匀性和工程造价的问题.灌水器的选择需要考虑多种因素的影响,本文论述了在灌水器选型时需要考虑的一些主要因素,为滴灌系统设计者提供一些帮助.     

宁夏南部窖水区移动式滴灌应用技术

着重研究了全移动窑窖滴灌技术的设计、设备配套与选型。确定了合理的水泵型号，适合窑窖滴灌的灌水器、过滤器。在管网布局上突出了窑窖滴灌的灵活性与适应性。提出电动加压移动滴灌模式为1套移动设备控制4眼窖，滴灌8亩地，简称“1.4.8”模式；手动加压移动滴灌为1套移动设备控制2眼窖，滴灌4亩地，简称“1.2.4”模式。     

简述赤峰市水稻膜下滴灌工程特点与设计要点

文章针对赤峰市水稻膜下滴灌系统,工程对灌水定额和灌水周期、管网总体布置等一系列设计要点做简要叙述。     

微灌田间管网布置与管径同步优化及影响因素分析

田间管网是微灌系统的最基本设计单元,该部分规划设计的合理性直接影响到整个微灌系统的工程投资及运行费用。将田间管网作为一个整体,分别以单位面积年费用最低及控制面积最大为目标,在不限定田间管网形状及面积的情况下建立毛管单向布置及双向布置田间管网优化设计数学模型。分析了毛管管径、灌水器设计流量、灌水器间距、毛管方向地面坡度、灌水器制造偏差系数及流态指数对田间管网优化结果的影响,并对两种布置模式下田间管网的优化结果进行了对比。实例计算结果表明:较小的毛管管径、灌水器设计流量、灌水器制造偏差系数及流态指数、较大的灌水器间距有利于减小田间管网单位面积年费用,减小的百分比为0.55%～57.42%;较大的毛管管径及灌水器间距、较小的灌水器设计流量、灌水器制造偏差系数及流态指数有利于增大田间管网控制面积,增大的百分比为18.31%～925.94%;毛管双向布置田间管网在单位面积年费用及控制面积两方面均优于毛管单向布置田间管网,毛管双向布置田间管网单位面积年费用较毛管单向布置降低0.59%～9.58%,控制面积较毛管单向布置增大9.67%～186.57%。结果可为不限定面积情况下微灌田间管网的优化设计提供依据。     

宁破南部窖水区移动式滴灌应用技术

着重研究了全移动窑窖滴灌技术的设计、设备配套与选型，确定了合理的水泵型号，适合窑窖滴灌的灌水器、过滤器，在管网布局上突出了窑窖滴灌的灵活性与适应性，提出电动加压移动滴灌模式为1套移动设备控制4眼窖，滴灌8亩地，简称“1．4．8”模式，手动压移动滴藻为1套移设备控制2眼窖，滴灌4亩地，简称“1．2．4”模式。     

滴灌和低压管灌设计探讨

滴灌设计主要从水源工程、首部枢纽、输配水管网和滴水器四部分进行分析;低压管灌设计主要从首部、输水管网、给水装置和安全保护装置进行分析。     

滴灌系统毛管单/双向供水方式对灌水和施肥均匀性的影响

滴灌系统管网布置形式及运行管理模式是影响滴灌系统灌水和施肥均匀性的重要因素。本研究评价了供水方式、毛管长度及毛管首部压力对沿毛管压力分布、灌水器流量分布、灌水和施肥均匀性及水肥一致性的影响。试验中,毛管供水方式设置单向供水(A1)和双向供水(A2);毛管长度设置70(L1)、100(L2)和130 m(L3)3个水平;毛管首部压力设置0.02(P2)、0.04(P4)、0.06(P6)、0.08(P8)和0.10 MPa(P10)5个水平。结果表明,相同毛管长度及毛管首部压力情况下,双向供水处理流量偏差率较单向供水低18%～43%。在灌水器允许流量偏差率为20%时,双向供水毛管极限铺设长度较单向供水增加约60%。方差分析结果显示毛管供水方式、毛管长度及毛管首部压力对灌水和施肥均匀系数的影响均达到了极显著水平(p<0.01),双向供水方式可以显著提高灌水和施肥均匀性。在毛管长度100 m和130 m条件下,双向供水的灌水和施肥一致性较单向供水提高3%～4%。建议在规模化滴灌系统中采用双向供水方式,以达到增加毛管允许铺设长度、提高灌水和施肥均匀性和一致性的目的。     

黄河水滴灌系统灌水器结构-泥沙淤积-堵塞行为的相关关系研究

传统的黄河水沉淀-过滤系统存在沉沙池建设成本高、过滤器频繁反冲洗能耗高等问题,让更多的细颗粒泥沙随水流排出灌水器体外是解决黄河水滴灌系统灌水器堵塞的新思路,而摸清泥沙在黄河水滴灌系统内部的淤积特性以及灌水器结构-淤积泥沙特性-堵塞特性参数间的相关关系是探索其排沙能力的前提和基础。为此,本文在河套灌区开展了黄河水滴灌系统灌水器堵塞原位试验,系统分析了6种内镶贴片式灌水器内部细颗粒泥沙含量及粒径分布动态变化特征,探索了三者间的级联关系。结果表明:进入灌水器内部的泥沙99%以上可以排出体外,淤积在灌水器内部的泥沙以粉粒为主、砂粒次之、黏粒最少。随着灌水器堵塞加剧,内部淤积泥沙的黏粒、粉粒比例相对降低,而砂粒比例相对增加,泥沙进入灌水器后存在聚集等行为,使得灌水器内部淤积泥沙粒径明显高于毛管入口。泥沙比表面积淤积量、粉粒比例、砂粒比例、D₅₀、D₉₅对黄河水滴灌系统Dra、克里斯琴森均匀系数CU影响显著(p<0.05),不同灌水器淤积泥沙粒径明显不同,D₅₀与灌水器结构无量纲参数(流道宽深比W/D、面积长度比A^1...     

滴灌毛管管径优化研究

本论文对毛管管径与毛管成本、铺设长度、滴灌系统造价的关系进行了研究,认为在压力和抗拉强度相同的条件下,可近似地认为毛管成本与管径平方成正比;在毛管允许水头偏差、灌水器间距、灌水器设计流量确定的条件下,毛管铺设长度可近似地认为与毛管管径d1.729成正比,毛管管径越大,铺设长度越长;通过分析毛管管径与系统投资关系认为,滴灌带管径应根据实际灌溉对象控制在6mm-25mm之间,管径太大或太小,滴灌系统造价都会偏高。因此,在产品开发中,应根据实际农田地块大小与形状,开发不同管径的滴灌带,以降低滴灌系统造价。     

多值域可调式压力调节器的设计

<正>压力是影响滴灌系统成本的主要因素,通过降低系统压力可以有效降低系统的成本。在低压滴灌技术条件下,灌水器工作压力水头要从常规的10m左右降低到5m以下,沿用普通滴灌产品及设备存在极大的浪费和不适宜。低压条件下,灌水器对压力变化的敏感程度增大,需要稳压、恒压设备来保证灌溉质量和系统的安全运行。压力调节器是目前微灌系统中的主要调压设备之一,当进口压力改变时,其流道自动变大或变小,使出     

自动化滴灌技术在新疆地区的应用与推广

滴灌是将具有一定压力的水,过滤后经管网和出水管道(滴灌带)或滴头,以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种节水灌水方法。采用自动控制滴灌灌溉方式,可有效降低劳动强度,提高劳动管理定额,改善农业生产条件,提高农业综合生产效益。文中结合新疆农五师90团自动化滴灌工程的成功实例,从设计、投资及效益等方面介绍自动化滴灌工程的应用与推广技术。     

引黄滴灌滴灌器堵塞室内模拟试验研究

针对内蒙古乌海市农林灌溉工程中滴灌带堵塞的问题,取用该地区引黄滴灌原水进行室内模拟试验,在不同水质及环境状况下研究滴灌器堵塞情况,分析滴灌器堵塞的主要影响因素。经6组对比试验研究确定,影响滴灌器堵塞的主要水质指标是浊度和微生物总数,且二者有很高的相关性;主要环境因子是水温。含沙量越大,灌水均匀度越小,滴灌器堵塞速度越快。温度越高,灌水均匀度变化幅度越大,进而对滴灌器流量的影响越明显。微生物(主要测定细菌总数)附着在泥沙颗粒上,与泥沙协同作用造成对滴灌器的堵塞;而浊度的增大和水温的升高促使微生物的数量增加。     

三角环流滴灌灌水器抗堵塞特性研究

堵塞已成为滴灌技术的行业难题,是影响滴灌技术发展的关键问题之一。针对这一问题,构建了一种三角环流滴灌灌水器,并开展了基于CFD的水力及抗堵塞特性模拟分析。CFD分析表明,灌溉水中的颗粒粒径与浓度对灌水器流量影响不明显,对灌水器流道内的颗粒浓度分布影响显著,灌溉水中的颗粒粒径越大、浓度越高,灌水器流道内累积的颗粒浓度越大。当灌溉水中颗粒粒径为0.05 mm时,灌水器流道内的最大浓度只有1.582%,而且流道内泥沙颗粒的累积效应不显著,说明三角环流滴灌灌水器具有较好的抗堵塞能力。     

基于遗传算法的加压滴灌系统管网优化设计

滴灌系统干管设计是否合理,直接影响滴灌系统投资及运行费用,本文以滴灌系统年费用最低为目标,建立了滴灌系统管网优化模型,采用遗传算法对模型进行求解。应用结果表明:该模型及算法能够快速、准确地计算出管网优化方案及水泵优化扬程,适合滴灌系统管网的优化设计。     

技术广场

水利部"948"项目成果推介农业高效节水地下滴灌系统该农业高效节水地下滴灌系统是由甘肃省酒泉市水务局、甘肃大禹节水集团股份有限公司共同完成的"948"科技项目,主要技术内容包括:多功能地下滴灌布设和回收机具、抗根系入侵和抗堵塞地下滴灌灌水器研制、自洁净过滤器的研制     

三角形迷宫流道滴灌灌水器结构参数及水力特性研究

以滴灌灌水器三角形迷宫流道结构为研究单元,利用均匀设计方法,结合计算流体动力学软件Fluent6．2对流道内部流体的流动进行了数值模拟,通过多元回归计算．获得流道各结构参数与流量系数和流态指数的量化关系。分析这一量化关系表明．流道转角与流量成负相关,与流态指数成正相关;流道宽与流量成正相关,与流态指数成负相关;齿高与流量成负相关,与流态指数成正相关。同时分析了灌水器内部流道的水力性能和流场特性．为三角形迷宫流道滴灌灌水器的研发提供了相应的理论依据。     

压力灌溉系统的水力计算有限元分析

本文提出一种高效的树状管网系统水力分析的有限元法，求解水泵，管道、管件、灌水器组成的整体工况，使具有６４０Ｋ内存的ＰＣ计算机能求解具有三级管网，节点多达６０００的系统水力计算问题，可供设计，运行管理与仿真应用。