几种微灌灌水器均匀度试验研究

对国产的2种压力补偿式滴头、3种稳流器、1种内镶式滴灌管和1种发丝滴头进行了水力性能测试,分析灌水器不同工作压力区间内的流态指数,并以制造偏差和流态指数为主要影响因素,对灌水器进行了水力性能评价。结果表明:压力补偿式灌水器存在最优压力区间,在此区间内灌水器流态指数较小、水力特征曲线平滑;非压力补偿式灌水器在整个压力区间内流态指数稳定、水力特征曲线稳定连续;供试的5种压力补偿式灌水器制造偏差系数较大,为0.14~0.30,而2种非补偿式灌水器制造偏差系数较小(0.02左右)。通过灌水器流态指数、制造偏差系数对综合流量偏差系数的影响的分析表明:灌水器制造偏差对系统灌水均匀度的影响很大,在进行微灌工程水力设计时,应给予高度重视。     

低压条件下灌水器水力性能试验研究

在室内对内镶式、微管和补偿式3种灌水器自由出流试验表明：在2-10m压力范围内，3种灌水器的出流规律与常规不尽相同，其中内镶式滴头和微管的流量随着压力的升高，流量增大；补偿式滴头流量相对稳定，但低压时流量相对较大。同时，3种滴头在升压和降压过程中，同一工作压力时，对应的流量有所差异，但流量变化多在5%以内。     

压力补偿式滴头结构优化及性能测试北大核心CSCD

灌水器作为滴灌系统的核心部件,其性能直接影响到滴灌系统的灌水质量和使用寿命。【目的】针对我国滴灌系统推广应用中普遍存在的灌水均匀度低、滴头易堵塞等技术问题,在对压力补偿式滴头工作原理研究的基础上,优化设计滴头的压力补偿区和流道结构。【方法】通过对比分析,选定硅胶作为弹性膜片的原材料,并确定了弹性膜片的结构参数;根据Ansys-Fluent软件模拟的不同流道结构的流场分布特点及流道不同结构参数条件下的水力性能特点,确定了滴头流道的结构形式和结构参数。【结果】通过产品试制及实测试验,研发的压力补偿式滴头的制造偏差系数为2.05%,流态指数为0.048,灌水均匀度为96.34%。【结论】结构优化的滴头的压力补偿性能好,灌水均匀度高,可在高效滴灌技术中进一步推广。     

压力补偿式滴头结构优化及性能测试

灌水器作为滴灌系统的核心部件,其性能直接影响到滴灌系统的灌水质量和使用寿命。【目的】针对我国滴灌系统推广应用中普遍存在的灌水均匀度低、滴头易堵塞等技术问题,在对压力补偿式滴头工作原理研究的基础上,优化设计滴头的压力补偿区和流道结构。【方法】通过对比分析,选定硅胶作为弹性膜片的原材料,并确定了弹性膜片的结构参数;根据Ansys-Fluent软件模拟的不同流道结构的流场分布特点及流道不同结构参数条件下的水力性能特点,确定了滴头流道的结构形式和结构参数。【结果】通过产品试制及实测试验,研发的压力补偿式滴头的制造偏差系数为2.05%,流态指数为0.048,灌水均匀度为96.34%。【结论】结构优化的滴头的压力补偿性能好,灌水均匀度高,可在高效滴灌技术中进一步推广。     

DL型螺纹式滴头的研制

螺纹式滴头是微灌系统中重要的灌水器之一。这种滴头的研制,使我国的灌水器种类又增加了一个新的应用品种,文中给出的此种滴头的水力性能参数为微灌工程设计提供了重要的设计参数。     

高灌水均匀度防堵塞内镶贴片式地下灌水器设计研制及试验研究

从制约地下滴灌技术发展的地下灌水器(滴头)灌水均匀度差、滴头容易堵塞等问题出发,立足于地下滴灌急需解决的理论和技术问题,以减小滴头堵塞率为目标,以满足灌水均匀度为前提,以确定滴头设计工作压力为突破口,以滴头优化设计为手段,从地下灌水器灌水均匀度设计指标、滴头设计工作压力取值和结构优化设计3个方面进行了深入细致的研究试验,最终达到完善地下滴灌灌水器设计理论、实现结构设计优化、提高地下滴灌适用性的目标.     

低压滴灌灌水均匀性研究

灌水均匀度是衡量滴灌系统灌水质量和水力设计的重要指标,为探究低压条件下提高灌水均匀度的方法,试验以压力补偿内镶式滴灌带和压力补偿圆柱式滴灌管为材料,测定不同毛管入口压力、敷设长度、灌水器间距的滴头流量分布及灌水均匀度。结果表明,在低压条件下,滴灌灌水均匀度随毛管入口压力的增大及敷设长度的减小而提高,随灌水器间距的增大而缓慢降低,其中毛管敷设长度影响最大,毛管类型次之,灌水器间距最小,当两种滴灌毛管入口压力在2~5 m时,灌水均匀度均高于85%,且随入口压力的减小而缓慢降低,入口压力在0.5~2 m时,灌水均匀度显著降低,压力补偿内镶式滴灌带灌水均匀度低于80%,但压力补偿圆柱式滴灌管灌水均匀度仍高于80%;当两种滴灌毛管敷设长度在40~70 m时,灌水均匀度均高于85%,且随敷设长度的增大而缓慢降低,敷设长度在70~90 m时,灌水均匀度显著降低,当压力补偿内镶式滴灌带和压力补偿圆柱式滴灌管的敷设长度分别大于75、85 m时,灌水均匀度均低于80%。因此,为满足工程设计对滴灌灌水均匀度不低于80%的要求,压力补偿内镶式滴灌带入口压力不低于2 m、敷设长度控制在75 m以内,压力补偿圆柱式滴灌管入口压力不低于0.5 m、敷设长度控制在85 m以内;为有效降低工程投资,工程设计可适当增大滴灌毛管灌水器间距。     

内镶式反滤防堵塞灌水器及滴灌管的研制和应用技术研究

目前国内外内镶式灌水器设计和生产中普遍采用的在灌水器上直接设置单一紊流态细小流道的生产工艺,在实际应用中存在着滴头易堵塞、对水质要求高等问题,为此,研制内镶式反滤防堵塞灌水器及滴灌管,既能防物理性堵塞,还能防生物性和化学性堵塞,解决滴灌系统灌水器的易堵塞难题,不仅可用于常规的地表滴灌,还可用于地下滴灌和灌溉施肥。     

滴灌灌水器多类型流道的微压水力性能研究

微压条件下灌水器的水力性能相对于常压时会发生不同程度的变化。通过试验研究了八种灌水器在微压条件下的流态特征、出水均匀度及抗堵塞性能。结果表明,非压力补偿式滴灌产品在微压和常压下的流量变化率没有明显波动,清水下出水均匀性良好,而抗堵塞性能较差;压力补偿式滴头因为在微压下存在启动水压而影响了工作状态,当超过启动水压后其出水均匀性与常压时没有明显变化,抗堵塞性能良好,但是流量随压力增大而增大,没有起到压力补偿作用。     

KD型大流量系列孔口滴头的研制

孔口滴头是微灌设备中重要的灌水器分支,通过对大流量系列滴头的研制,使我国的灌水器种类更加齐全。测出的此种滴头的水力性能参数,为微灌工程设计提供了重要的设计参数。     

滴灌成套设备和低压大流量滴头研制与应用

经过10多年的科学研究,我国在微灌设备研制方面取得了一定进展,先后生产试制了微灌用聚乙烯管材与管件,研制出了一批灌水器和过滤、施肥装置,促进了微灌技术的推广运用。对微管灌水器进行的系列化研究,降低了工程造价,提高了灌水质量。     

精密滴灌灌水器快速响应开发的方法

提出一种快速响应开发方法，首先将流道设计成参数化、尺寸驱动的三维模型。然后，利用数值模拟的方法得到水流压力、速度分布等微观水力特征，并以此分析新型结构流道的消能原理及效果。最后，利用快速成形技术制造出多种结构形式的一体式灌水器原型，同时利用这些原型直接完成性能试验。以自行开发的新型绕流灌水器为例，对比传统开发方法，其开发成本和周期均减少50％以上。     

加气对滴头堵塞行为的影响

为探明加气滴灌下滴头堵塞规律及影响因素,选用4种不同特征参数(流量Q、最小断面尺寸min(W,D)和入水栅格面积M)的内镶贴片式滴头E1,E2,E3和E4,分别在加气(AI)和未加气(CK)条件下进行了滴头堵塞测试,并通过泥沙絮凝沉降试验对其结果进行了验证.结果表明:加气和滴头结构对滴头堵塞性能具有显著影响(P<0.05).加气加剧水中泥沙颗粒的絮凝沉降、加速絮凝颗粒在毛管内和流道入口的黏附、增大滴头入口发生突然堵塞风险是造成加气加剧滴头堵塞的主要原因;当选择入口尺寸较大的E4滴头时,其流道入口堵塞风险降低、流道内泥沙絮凝沉降速率减缓而表现出加气减缓滴头堵塞,而选择入口尺寸较小的E1—E3滴头时,其毛管内泥沙絮凝沉降速率增大、滴头入口堵塞风险增高而表现出加气加剧滴头堵塞.     

不同冲洗措施下迷宫流道灌水器泥沙运行分布机理研究

评估了3种冲洗流速（0.25、0.50、0.75m/s）和5种冲洗频率（2d冲洗1次、4d冲洗1次、7d冲洗1次、10d冲洗1次和无冲洗对照组）对内嵌式齿形迷宫流道灌水器抗堵塞性能的影响,利用激光粒度仪对水源泥沙、滴头排出泥沙、滴头内滞留泥沙进行级配对比和粒径分析,并对不同冲洗处理下灌水器的相对流量和灌水均匀度进行拟合。结果表明：冲洗处理对齿形迷宫流道灌水器抗堵塞性能有显著影响,12种冲洗处理提高了内嵌式齿形迷宫流道灌水器的输沙能力,使滴头使用年限平均提高了39.58%;在冲洗作用下,泥沙凝聚沉降的机会降低,流道内小颗粒泥沙及时排出,没有形成体积较大的团聚体,滴头堵塞形成缓慢,灌水均匀度和流量系数下降缓慢;冲洗处理能有效减少毛管内泥沙堆积,降低大颗粒泥沙进入迷宫流道的机率,从而提高了齿形迷宫流道灌水器的抗堵塞性能。     

地面坡度对滴灌水分入渗过程的影响

通过土箱模拟滴灌实验,研究了不同地面坡度下滴灌水分运移规律。结果表明,地面各方向湿润半径、滴头下湿润深度和最大湿润深度均与时间呈显著的幂函数关系;随着地面坡度的增大,地面顺坡方向湿润锋推进加快,逆坡方向及滴头处横坡方向湿润锋推进减缓,横坡方向最大湿润宽度也随着坡度的增大而减小;在纵剖面上随着地面坡度的增大,滴头下入渗深度逐渐减小,而最大入渗深度则逐渐增加,最大入渗深度的位置也距滴头越远;地表和纵剖面湿润范围的变化表明,与水平地面相比,整个湿润体随着地面坡度的增大明显向下坡方向偏移,且坡度越大,偏移距离越大,湿润体形状由对称的半椭球形向下坡大而上坡小的梨形变化。     

Emitter discharge characteristics of vertical tube irrigation affected by various factors

To examine the working principle of vertical tube irrigation, variations in vertical tube emitter discharge and their causes were analyzed in the laboratory experiment. The effects of the pressure head, initial soil water content, and tube diameter on the emitter discharge of the vertical tube were studied. The quantitative relationship between the time and cumulative infiltration and emitter discharge of the vertical tube was obtained, and R² was more than 0.98. Emitter discharge exhibits a positive and negative correlation with the pressure head and soil water content, respectively. Tube diameter has a nonsignificant effect on the emitter discharge. Changes in the soil water content around the emitter water outlet are the main causes of emitter discharge variations. In the experiments, the range of vertical tube emitter discharge was 0.056-1.102 L/h. The emitter of vertical tube irrigation automatically adjusts the soil water content and maintains the root zone soil water content within an appropriate range, thus achieving continuous irrigation, in order to achieve the effect of water-saving.     

土壤初始含水率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动影响的试验研究

通过室内试验,分析了4种土壤初始含水率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动规律的影响,结果表明,随着初始含水率的增大,湿润锋向下运移的速度变大,向上和水平方向运移的速度均减小,且滴头下方的土壤含水率相对较高;水平方向在滴头左右相同位置处的土壤含水率基本相同,呈左右对称分布。在相同灌水量情况下,初始含水率越大,湿润锋向上运移的距离越小,向下运移的距离越大。     

补偿式灌水器制造偏差分析及补偿区间的确定

对微灌用补偿式灌水器的ｑ－Ｐ曲线、制造偏差和补偿区间三个性能参数作了深入分析,对微灌灌水器标准（ＳＬ／Ｔ６７．３－９４）提出的补偿区间划分方法进行了理论分析,提出了确定补偿区间的新方法,为我国补偿式灌水器的应用和研制提供技术资料。     

膜片对压力补偿灌水器水力性能影响及内部流固耦合模拟

为了研究弹性膜片参数对管上式压力补偿灌水器水力性能的影响和内部补偿腔压力补偿原理,以Supertif-03120-0003型号的压力补偿灌水器为原型件,通过3D打印技术制作管上式灌水器试验件,测试入口压力为0~350 kPa时的压力-流量曲线,分析弹性膜片(天然橡胶材质)的厚度与硬度对其水力性能的影响;借助ADINA软件,采用流固耦合的计算方法,分析了压力补偿灌水器内部补偿原理及水力性能.结果表明:弹性膜片厚度一定,随着硬度增加,灌水器的出流量和起调压力均呈现增大的趋势;弹性膜片硬度一定,随着厚度增加,灌水器的出流量和起调压力均呈现增大的趋势,在起调压力点之后,灌水器出流量的增长速率减慢,最终压力-流量曲线趋于平缓.在此灌水器内部结构下,膜片参数存在最优选择,即厚度为1.4 mm,硬度为50HA;压力-流量关系的数值模拟值与实测值比较接近,两者最大偏差小于5%,说明采用ADINA软件模拟得出的压力-流量关系与实测值具有较好的一致性.该方法为压力补偿灌水器的进一步研发提供了可视化途径.     

Eight emitters clogging characteristics and its suitability under on-site reclaimed water drip irrigation

Drip irrigation is the most effective and reliable method for reclaimed water irrigation. The water usually contains a lot of suspended particles, metal salt ions, organisms and microbial communities, which will enhance the possibility of emitter clogging or more complex clogging mechanism. Emitter clogging has become one of  the key problems to the application and popularization of the drip irrigation technology. In this paper, we selected four kinds of pressure-compensating emitters and four kinds of non-pressure-compensating emitters, and executed the experiment of drip irrigation with on-site reclaimed water treated with cyclic activated sludge system (CASS). The emitter discharge ratio variation (Dra), coefficient of uniformity (CU) and clogging rate distribution were analyzed to evaluate the emitter clogging characteristics after eliminating the effect of temperature and pressure on the emitter outflow by data correction. The results showed that Dra and CU varied in three periods as system operation. The beginning of experiment was the fluctuated balance period, Dra and CU recurrent fluctuated in 5 %, and the emitters clogged at some spots after the system run 36–48 h. Then the two parameters varied linearly in 60–108 h, tuning into the initiate linear period, as the non-pressure-compensating emitters got an obvious linear change than the pressure-compensating ones with the gradient changed from ?0.094 to 0.042 and ?0.073 to 0.047, respectively. Some of the emitters have a significant difference on these two parameters at this stage. After the restarting in the second year, Dra and CU decreased sharply. The maximum decrement was, respectively, 9.6 and 10.7 %. Then they varied in line with a greater slope degree as all emitters reached the significant level, the gradient ranges were ?0.176 to 0.115 and ?0.216 to 0.117, respectively. This stage was called the accelerated linear period. Seriously clogged and completely clogged emitters appeared, and both Dra and CU dropped down to 38.7 and 41.5 %. Various degrees of clogged emitters often emerged in the end part of lateral at first then propelled to the head gradually, the completely clogged emitters in the end accounted for more than 73.0 % when the system run 540 h. Comprehensively considered, the pressure-compensating emitters and cusp-shaped saw-tooth non-pressure-compensating emitters with short flow path are recommended in reclaimed water drip irrigation. These researches are aimed to provide references explaining the emitter clogging mechanism of reclaimed water drip irrigation as well as its technological application and popularization.