微灌防堵塞技术进展及评价研究

堵塞问题一直是限制微灌技术发展的最大障碍。灌水器设计、水质因素、灌溉系统设计及维护问题、环境因素是造成微灌堵塞的主要原因,系统分析国内外学者在微灌防堵塞措施研究中取得的系列成果,流量降低百分数和均匀度是常用的堵塞评价指标,极差分析、方差分析、CFD数值模拟、滴头流道内沉淀物结构的图像分析是主要的堵塞评价方法,提出了集成化研究微灌防堵塞措施的重要性。     

新型高效内镶贴片式滴头研制

针对内镶贴片式滴灌带生产过程中在生产线选盘中滴头易反片、倒片,造成产品合格率低的问题,研究以提高滴灌带产出合格率为目标,创新设计了集正反面流道、中心打孔框和正反流道同一梳型进水口的滴头结构,并研制出高效内镶贴片式滴头.生产的内镶贴片滴灌带达到美国工程师协会(ASAE)和国际标准组织(ISO)中A类产品标准,水力性能好,产出合格率提高了2.97％,有效地解决了滴灌带生产过程中滴头反片、倒片的问题,提高了产品合格率.     

滴灌条件下水溶性肥料对灌水器堵塞影响

为探究滴头流量等因素对水肥一体化滴灌系统灌水器堵塞的影响规律,指导滴灌系统的防堵塞管理工作,以相对流量作为堵塞程度的评价指标,通过单因素试验分析了肥液浓度、滴头流量、滴头工作压力、过滤器类型、滴头类型5个因素对灌水器堵塞情况的影响,采用正交试验筛选出抗堵塞的最佳灌溉模式。结果表明,肥液浓度越大,滴头和过滤器越易发生堵塞;滴头流量越大,相对流量也越大,大流量滴头相对不易发生堵塞;相对流量随着滴头工作压力的增大呈现先增后减趋势,工作压力过大也会引起滴头堵塞,农业灌溉过程中应选取适宜的滴头工作压力;叠片式过滤器比网式过滤器过滤效果更好;压力补偿式滴头抗堵塞性能优于八孔流量可调式滴头。最佳灌溉模式为:水溶性肥料稀释比例为1∶200,滴头工作压力为0.1 MPa,滴头为流量4 L/h的压力补偿式滴头。     

硫酸钾对浑水滴灌滴头堵塞的影响

【目的】分析引黄灌溉过程中肥料硫酸钾对滴头堵塞的影响,为水肥一体化滴灌的实施提供参考。【方法】分别配制3种含沙量(1.0,1.5和2.0g/L)和3种硫酸钾质量浓度(10,20和30g/L)的浑水进行间歇灌水堵塞试验,计算滴头的平均相对流量和灌水均匀度,利用场发射扫描电镜分析流道堵塞物结构,收集并分析滴头输出泥沙和毛管淤积泥沙的机械组成。【结果】施加硫酸钾后浑水滴灌滴头堵塞出现加速现象,硫酸钾质量浓度越大,加速堵塞作用越明显。当硫酸钾质量浓度为30g/L时,含沙量1.0,1.5和2.0g/L处理的有效灌水次数分别较未施肥处理减少4,9和8次,滴头堵塞率较未施肥处理增加30%~35%;施加硫酸钾显著增大了水的电导率,未施加硫酸钾的浑水电导率为0.16ms/cm,硫酸钾质量浓度为30g/L时,含钾浑水的电导率为25.19ms/cm。硫酸钾质量浓度对滴头堵塞的位置有一定影响,对进水口堵塞影响较小,对滴头流道堵塞影响较大,当硫酸钾质量浓度为10,20和30g/L时,流道堵塞滴头数较未施肥处理分别增加了7,18和17个。硫酸钾改变了灌溉水的电导率,易产生硫酸盐沉淀而造成滴头堵塞。施加硫酸钾肥后,浑水中泥沙颗粒易吸附K+,增加了泥沙颗粒之间的团聚,导致堵塞物表面结构复杂程度提高,堵塞物致密性和稳定性增强;浑水中施加硫酸钾肥后,输出泥沙中粉砂和黏粒比例较毛管淤积泥沙大,砂粒比例则较毛管淤积泥沙小,淤积泥沙的分形维数与平均相对流量呈显著负相关。【结论】选用硫酸钾进行施钾一体化滴灌时,硫酸钾质量浓度宜小于10g/L,以减缓其对滴头堵塞的影响。     

滴灌设备

1.贴片式滴灌带性能参数管径:12毫米,16毫米。壁厚:0.2～0.6毫米。工作压力:0.02～0.25兆帕。流量:2～3升/小时。主要特点贴片式滴灌带是把扁平状的滴头镶在管带内壁上的一体化滴灌带,广泛应用于温室大棚、大田经济作物的灌溉。滴头与管带一体化,安装使用方便,成本低,投资少。滴头有自过滤窗,抗堵塞性能好。采用迷宫式流道,具有一定的压力补偿作用。滴头间     

迷宫型灌水器水力性能模拟研究

滴灌系统近年来发展很快,广泛应用于各种不同的作物,尤其在我国北部地区得到了大量的推广应用。影响滴灌灌水器水力性能的重要单位是滴灌灌水器中的迷宫流道,选定典型滴灌灌水器的结构.文章结合流道结构试验数据,对其进行系统的分析计算与数值模拟,揭示影响迷宫流道水力性能的主要因素,提高滴灌灌水器的抗堵塞能力,对迷宫流道结构进行优化设计。笔者以梯形迷宫流道为研究对象,以齿高、转角、上底宽为研究参数,基于CFD的前置处理器gambit绘制几何模型,滴灌灌水器的梯形迷宫流道充分利用fluent进行数值模拟。进而研究滴灌灌水器迷宫流道结构参数对水力性能的影响,以及压力场、流速场的可视化分析。从结论可得,在齿高、上底宽、转角三个主要因素中,齿高对流态指数影响较不明显,上底宽和转角对流态指数的影响较大。     

进口结构对迷宫流道滴头性能影响的模拟研究

【目的】分析进口栅格结构对滴头性能的影响,为迷宫流道滴头的设计提供参考。【方法】应用计算流体力学CFD方法,对不同进口结构的滴头流道流场进行数值模拟,分析进口数目、进口宽度、进口高度和缓水区深度对滴头性能的影响。【结果】进口流量在不同进口栅格之间分配,距离迷宫流道越远的进口栅格流量越小,流量主要集中在靠近迷宫流道的几个进口栅格;在总进口栅格断面面积大于迷宫流道最小断面面积的情况下,不同进口栅格结构几乎对滴头流量没有影响,而对各进口栅格之间的流量分配影响较大;随着进口高度和缓水区深度的增加,不同进口之间流量和流速的分布更加均匀,低速区面积减小,可降低进口处泥沙沉积,提高滴头的抗堵塞性能;单纯增加进口数目并不能从根本上改善进口处的堵塞状况,片式滴头进口数目以3~5个为宜。【结论】进口栅格结构对滴头性能影响很大,应深入研究以优化滴头性能。     

滴灌灌水器流道内流体流动的数值模拟

利用Fluent软件对滴灌灌水器流道内流体流动进行了数值模拟,得到了流道流速分布图,对滴头流道结构进行了优化设计,采用了圆弧形流道结构.通过优化前、后的速度分布图可知:优化后的滴头流道涡旋区和速度滞止区基本消除,虽然在拐弯处的小部分区域内流体流动速度仍然有所偏高,但是从流道整体来看,优化后的流道内主流速度分布较均匀,且...     

压力补偿滴头抗堵塞性的数值模拟研究

【目的】用数值模拟方法研究压力补偿滴头的抗堵塞性,为灌溉滴头的结构改进提供参考。【方法】以孔口式压力补偿滴头为对象,综合运用流固耦合与液固两相流的数值模拟方法,分析压力补偿滴头在不同入流颗粒粒径（0.01,0.02,0.04和0.06 mm）及体积分数（0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%和1.2%）下,压力补偿滴头的内流场及颗粒体积分数分布规律。【结果】在供试颗粒粒径及体积分数范围内,压力补偿滴头流道内局部颗粒体积分数升高,容易发生沙粒沉淀;同一位置处水的速度较固体颗粒大;随着入流颗粒粒径及体积分数的增大,滴头出流量略有减少,但仍达清水流量的94.7%以上;入流颗粒体积分数相同时,颗粒粒径越大,流道内最大颗粒体积分数越大。【结论】改进压力补偿滴头环形流道的入口结构能提高其抗堵塞性;提高灌溉系统抗堵塞性需同时提高滴头抗堵塞性并改进过滤设施。     

不同类型灌水器滴头对沼液抗堵塞性能的影响

为了研究不同类型灌水器滴头对不同水肥配比沼液的抗堵塞性能,获得适用于沼液滴灌施肥的滴头,选取2种片式滴头、2种圆柱滴头和1种片式补偿滴头共5种滴头,设计了2种沼液配比进行周期性间歇灌水试验,比较了不同滴头的抗堵塞能力。结果表明,沼液水肥配比越大,滴头越容易发生堵塞;滴头流量相同时,片式滴头抗堵塞性优于圆柱滴头和片式补偿滴头;滴头类型相同时,额定流量越大,抗堵塞性越好;堵塞进程较为均匀,堵塞发生从毛管尾端开始;堵塞类型以物理和生物结合的复合性堵塞为主。根据试验结果,建议沼液施肥时,最优灌溉模式为：水肥配比选择1∶3,灌水压力选择80 kPa,滴头选择3 L·h^-1的片式滴头;单级120目过滤器过滤效果有限,可以考虑增加多级过滤。     

新疆奇台县滴灌冬小麦节水增产关键技术

通过对奇台县小麦滴灌技术现状及节水增产关键技术的探讨,介绍小麦滴灌节水增产原因和节水增产关键技术并提出奇台县滴灌冬小麦高产栽培技术要点:播种适期为9月15~25日;选用早熟、高产、优质的冬小麦品种;滴灌带滴头间距宜为30 cm,滴头设计流量3.2 L/h,滴管带铺设间距为60 cm;冬小麦全生育期施尿素600 kg/hm2,灌水量4 200~4 500 m3/hm2。这可为奇台县小麦滴灌技术的大面积推广示范提供参考。     

间接地下滴灌水盐运移影响因素研究

为研究不同灌溉要素对间接地下滴灌土壤水盐运移的影响规律,通过小区试验,分析流量、灌水量及导水装置直径对间接地下滴灌条件下枣树根区水盐分布的影响。结果表明：增大流量或减小导水装置直径会使土壤表层的含水率提高;大灌水量、小流量会加大水分向下运移的深度;灌水量的增加显著增大主要根区含水率;流量、导水装置直径对水分的横向运移影响比灌水量更显著。     

不同土壤中滴灌水分分布与设计参数的确定

在不同滴头流量和灌水量条件下对 2种不同质地土壤中的滴灌水分分布进行试验研究 ,通过对土壤湿润峰运移的测定 ,分析最大横向、纵向湿润直径与滴头流量、灌水量的关系模型 ,从而确定滴灌设计的滴头间距、流量、灌水历时等参数。结果发现 :果园滴灌中 ,粉质粘土滴水流量以 5L/h为宜 ,灌水历时 6～ 8h,滴头间距为 90 cm左右 ;重粉质壤土滴水流量以 3L/h为宜 ,灌水历时 7～ 9h,滴头间距为 70 cm左右。     

新型节水灌溉自动化控制系统应用

滴灌是我国尤其是干旱区新疆农业高效节水灌溉的主要模式,随着滴灌技术规模化应用及提质增效的要求,大力发展应用滴灌自动化技术提升灌溉运行管理水平显得十分迫切。针对目前国内滴灌自动化灌溉系统关键技术之一的终端控制阀在田间应用过程中存在对灌溉水质和杂物处理运行能力不足等问题,研发出了基于互联网的新型节水灌溉自动化控制系统技术。本文利用这一新型自动化灌溉控制技术,在新疆博州灌溉试验站进行了为期2年的技术示范应用。结果表明,①新型节水灌溉自动化控制系统田间终端控制阀有明显的结构优势,对现有终端控制阀改进成为较大口径的过水通道,解决了灌溉水质含沙量较大难处理困境;②具有灌溉系统故障自动检测推送功能,保障了灌溉系统及时更换部件,提升了灌溉运行时效性;③对灌溉系统控制器模块断电、太阳能电池、存储器、电机及电缆等故障具有诊断检测推送功能,为自动化灌溉控制系统运行管护提供了技术保障。     

干旱区葡萄园漫灌和滴灌压盐效果比较

针对干旱区葡萄园春季压盐问题,通过对漫灌和滴灌两种不同的压盐方式下土壤剖面不同深度电导率测定,研究比较了两种方式的压盐效果.结果表明,大水漫灌压盐效果显著,在灌水量1 500 m3/hm2时垂直压盐深度达100～120 cm.而滴灌方式压盐时,灌水量为600 m3/hm2即可以在以滴头为中心的水平半径200 cm、深度60 cm的半椭球状土体内形成盐分淡化区,从而满足葡萄生长需要.但要注意如果是长期的滴灌洗盐必然在田间形成条带状的盐分淡化区和集盐区.     

泥沙质量浓度和工作压力对不同结构微喷带抗堵塞性能的影响

针对含沙水灌溉时微喷带堵塞的问题，采用间歇微喷灌的试验方法，选取泥沙质量浓度、工作压力和微喷带结构为试验因素，以平均相对流量、孔组流量均匀度和孔组流量降幅为微喷带堵塞程度评价指标，分析微喷带的堵塞状况和易堵塞的位置，研究工作压力和含沙水的泥沙质量浓度对微喷带堵塞的影响过程及机制。结果表明：1)4种微喷带(带宽分别为45、45、48和60 mm,单循环孔组孔数分别为3、5、5和5孔)中，带宽为45 mm的2种微喷带的堵塞程度较轻，单循环孔组孔数为5孔的微喷带，用最大的泥沙质量浓度1.5 g/L灌水时，平均相对流量最低仅为清水流量的87.14%～96.19%;2)工作压力为30和40 kPa时，微喷带易出现全面堵塞；而当工作压力为50和60 kPa时，微喷带多为局部堵塞；3)10次灌水结束后，微喷带堵塞最严重的部位多发生在尾部，其次是首部。综上，4种微喷带中带宽45 mm,单循环孔组孔数为5孔的微喷带抗堵塞性能最优，微喷带的工作压力和含沙水的泥沙质量浓度交互作用共同影响微喷带的堵塞程度，使用不同泥沙质量浓度的水源灌溉时应合理选用工作压力。     

用有理设计方法优选地表滴灌滴头流量合理性分析

针对地表滴灌单个滴头下土壤水分入渗过程中地表湿润半径r和垂直入渗深度h的随时间变化问题,采用室内土柱试验方法和有理设计方法,运用试验数据对r和h与入渗时间T的幂函数方程进行参数估算,并检验参数间相互约束条件。以粉砂壤土为试验材料,试验研究不同土壤容重(1.3、1.4、1.5 g/cm~3)和滴头流量(1、2、4、8 L/h)条件下,单个滴头灌水时r及h随时间变化的规律。结果表明:1)随着土壤容重的增大,土壤饱和容积含水量降低,r几乎没有变化,垂直入渗深度h减小;2)采用有理设计方法对入渗参数A、B及幂指数C、D进行估算并检验,参数间满足相互约束条件,误差较小,表明可以根据参数A、B、C、D估算值,及r和h与入渗时间T的幂函数方程,计算r和h随时间的推进过程;3)给定灌水量2 L时,滴头流量为1 L/h,垂直入渗深度较大,用有理设计方法计算表明一次灌水持续时间较长,不能满足田间轮灌的要求,且易产生深层渗漏;滴头流量为8 L/h时,地表湿润半径过大,滴头附近地表产生积水。粉砂壤土采用滴灌时,4种滴头流量里,滴头流量为2～4 L/h时最为适宜。用有理设计方法计算r和h为滴灌系统优化设计提供了理论参考。     

甘肃省微灌技术存在的问题与改进措施

探讨了制约甘肃省微灌技术又快又好发展的主要因素,提出了因地制宜,效益优先;重视工程设计与安装;制定合理的灌溉制度;重视滴灌过滤及滴灌施肥等改进措施。