非全流土壤排渗过滤装置对黄河含沙水过滤和滴灌堵塞的影响研究

为解决黄河含沙水滴灌过滤粘粒不易去除的问题,采用对比试验方法,设置了竖直地埋管式(V)、水平地埋管式(L)、辐射井管式(R)、渗水井管式(S)4种非全流土壤排渗过滤装置,进行了非饱和土壤处理(V2、L2、R2)与饱和土壤处理(V1、L1、R1和S)条件下的黄河含沙水过滤性能试验.试验结果表明:V1、L1、R1处理比V2、L2、R2处理两次过滤的平均滤水量分别提高3.73％、9.52％和10.56％,平均滤水含沙量分别降低2.74％、3.95％和1.84％;S处理滤水量最大,L处理滤水含沙量最小.各处理稳渗滤水含沙量均小于0.3 kg/m3,大于0.1 mm且小于0.129 mm的颗粒仅占0.58％.通过滴灌试验验证,S、V、L处理灌水器的相对流量和均匀系数分别大于75％和80％,均满足滴灌使用.综合考虑,建议在实践应用中推荐渗水井管式(S)和水平地埋管式(L)非全流土壤排渗过滤装置,可以为引黄灌区高效节水灌溉的黄河高含沙水过滤提供技术支撑.     

微灌用含沙水非全流过滤模拟实验研究

针对引黄灌区含沙水灌溉作物所造成的微灌设备堵塞问题,采用非全流过滤方法,在5 cm定水头(含沙量2 kg/m~3、进水流量0.69 m~3/h)情况下,设计了"PVC打孔滤水管+无纺布+石英砂+土壤"过滤装置,装置设有竖直滤水管(处理1)、短水平滤水管(处理2)、长水平滤水管(处理3)三套处理对引黄灌区含沙水进行非全流过滤实验,研究结果表明:①以单位时间、单位长度管道滤出水流量观测,处理2流量最大;②装置滤出水含沙量较低,可用于微灌;③装置滤出水中泥沙颗粒粒径较小,装置除沙效果较好。     

基于分形理论的叠片过滤器性能试验研究

传统叠片过滤器运行过程中水头损失存在陡增现象,极易在短时间内完全堵塞而影响过滤效果。本文将分形理论应用到叠片过滤器叠片流道的设计中,提出一种叠片过滤器,并与国内外传统叠片过滤器的水头损失、拦沙量、拦截泥沙粒径以及泥沙在流道分布的均匀程度等方面进行试验对比分析。在试验对比的基础上,引入堵塞均匀度指标ηu,通过定量表征运行时段水头损失变化规律判定叠片过滤器堵塞均匀性。结果表明,清水条件下本文叠片过滤器局部水头损失比传统叠片过滤器低12%～20%,含沙水条件下本文叠片过滤器水头损失随时间增长速率均匀且低于传统叠片过滤器的增长速率;不同进水含沙量条件下,本文叠片过滤器的平均拦沙量比传统叠片过滤器高11%～54%,拦截泥沙平均中值粒径为39. 51μm,小于传统叠片过滤器的59. 04～87. 60μm。     

微灌用泵前微压过滤器的最佳运行工况研究

【目的】探究微灌用泵前微压过滤器的最佳运行工况。【方法】以泵前微压过滤器为研究对象,以水头损失、截沙质量和总过滤效率作为考核指标,开展了进水流量、含沙量、分水器型式、滤网面积等因素的物理模型正交试验,采用极差和方差分析方法对试验结果进行处理。【结果】影响水头损失大小的因素依次排序为：进水流量、含沙量、滤网面积、分水器型式;对截沙质量影响大小依次排序为：含沙量、滤网面积、分水器型式、进水流量;对总过滤效率影响大小依次排序为：滤网面积、含沙量、分水器型式、进水流量。【结论】影响水头损失、截沙质量及总过滤效率的两个主要因素是含沙量和滤网面积;经综合分析可知最佳运行工况为：进水流量4m³/h,含沙量1.5 g/L,分水器型式3型,滤网面积2 060 cm²。     

浑水质量分数对石英砂滤料过滤性能的影响

为了正确评价泥沙颗粒对微灌系统堵塞的影响,试验配置了4种质量分数分别为0.3‰,0.5‰,0.8‰和1‰的浑水,通过微灌用砂过滤器模型,研究了滤后水的浊度、粒径变化以及泥沙颗粒质量浓度随时间的变化规律.结果表明:浑水质量分数影响滤后水浊度和颗粒质量浓度,浑水质量分数大,则滤后水浊度和颗粒质量浓度高;不同质量分数浑水过滤10 min后,滤后水浊度均逐渐下降,而当浑水质量分数增大到0.8‰时,过滤10 min时滤后水浊度极不稳定,滤层截留较多的粒径大于0.1 mm颗粒,也有2%~3%的大粒径颗粒穿过了滤层.当浑水质量分数小于0.5‰时,滤后水中粒径小于0.1 mm颗粒的质量分数增大较少,粒径大于0.1 mm颗粒的质量分数不到1%.随着浑水质量分数的增大,平均浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率均呈负二次曲线变化,当浑水质量分数为0.8‰时,分别达到56.69%和57.61%.大质量分数的浑水具有较大的浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率,但易于造成砂滤层的堵塞,降低其过滤效果、缩短过滤时间.     

手摇清洗网式过滤器水力性能试验研究

[目的]测试手摇清洗网式过滤器性能,为微灌过滤器的选型提供技术支撑.[方法]针对A(AZUD)和B(ARKA)2种常用型号手摇清洗网式过滤器,通过清水试验,获得了清洁压降曲线;通过含沙水试验,分析对比了 2种过滤器在不同流量和含沙量条件下的过滤效果;针对B型过滤器开展了排污效果试验,验证了手摇清洗网式过滤器清污能力.[...     

微压过滤冲洗池的污物处理能力研究

针对目前处理地表水中污物难的问题,提出了微压过滤冲洗池,并进行了动水试验。试验结果表明:微压过滤冲洗池可以处理泥沙、锯末、树叶、草籽等污物;当含沙量范围为3.1~3.6、13.9~14.4及20.6~21.1 kg/m3时,微压过滤冲洗池的过滤时间分别达到420、60、10 min时开始排污;微压过滤冲洗池的泥沙去除率在80%以上,泥沙粒径范围为0.15~1 mm时,级效率达到100%,中值粒径D50由0.23 mm变为0.058 mm左右,粗端粒径D98由0.97 mm变为0.13 mm左右,从泥沙去除率、级效率、过滤前后的泥沙粒径变化可知,微压过滤冲洗池的污物处理能力很高,过滤后的水满足灌溉需水和水质要求;水箱中的水深随过滤时间的变化规律包含3个阶段,即水深恒定、水深快速增加和水深急速增加阶段。并在试验结果的基础上,对过滤网不易堵塞的机理进行了初步分析。     

高含沙水泥沙分离系统设计与分析

将地表高含沙量应用于滴灌是世界性难题,提出适宜的高含沙水滴灌泥沙分离系统是保障引黄滴灌系统安全运行的有效途径之一。采用旋流分离技术结合网式过滤技术对高含沙水进行泥沙分离,在Rietema公式计算出适用于高含沙水质特点的旋流器尺寸的基础上,为减小短路流对分离效果的影响,优化传统旋流器结构,并借助计算流体动力学软件Fluent,采用两相流模型,对优化前后旋流器内部复杂组合螺线涡运动进行数值模拟,分析内部流场湍动能分布特性、泥沙运动轨迹及旋流器壁进行泥沙磨损特性。并对比优化后泥沙分离系统溢流口、底流口泥沙浓度及溢流口泥沙去除率的模拟值与实测值,确定模拟结果的可靠性。结果表明:所设计的旋流分离器与网式过滤器组成的多级泥沙分离系统能有效分离高含沙水,改进后的水力旋流器能更有效地提高泥沙分离系统的分离效率,增加内部流场的稳定性,减小磨损区域和磨损量,提高其使用寿命,为滴灌系统稳定有效的工作提供保障。     

黄河浪店泵站取水防沙水工模型试验

在动床模型试验中,根据黄河浪店水源工程引水闸前设计高水位347.70 m及低水位347.34 m,相应斜坡沟流量为821 m3/s及337 m3/s,对可能出现的各种含沙量条件下运行时闸前后的水流流态、流速分布、含沙量及粒径的分布以及闸前后的河床冲淤变化、拦沙设施的拦沙效果等进行了试验观测,并对浪店泵站取水防沙水工模型试验所测资料进行整理分析。结果表明:在一定水位条件下、水流含沙量不高时可以冲刷形成汊道,为不同时期水泵成功取水进行灌溉提供正确的操作方法。     

不同排污方式下微压过滤冲洗池的泥沙处理能力研究

针对过滤器水头损失大和造价高的问题,提出了微压过滤冲洗池。对微压过滤冲洗池进行了定时冲洗和连续冲洗两种形式下的泥沙处理能力研究,试验结果表明:当含沙量范围为3.1~3.6 kg/m3时,微压过滤冲洗池的泥沙去除率都在81%以上,泥沙粒径范围为0.15~1 mm时,级效率都达到100%,中值粒径D50和粗端粒径D98由0.23、0.97 mm处理为0.058、0.125 mm左右,说明两种排沙方式下微压过滤冲洗池的泥沙处理能力相当;但微压过滤冲洗池在定时冲洗时的过滤时间为420 min,而连续冲洗式的过滤时间则为1 470 min。并分析了连续冲洗式过滤时间比定时冲洗式长的原因,提出了这两种排污方式在实际工程中应用的建议。     

河水滴灌重力沉沙过滤池对河水泥沙处理效果的试验研究

河水滴灌重力沉沙过滤池工程是通过简单的工程措施将地表水中的泥沙、有机物等进行沉淀和过滤,使处理后的河水水质达到滴灌最末级管路及滴头允许的范围内。其工程构造包括沉沙池、过滤网、引水管道、冲沙廊道等。文中对联丰村重力沉沙过滤池进行现场试验,通过试验结果分析,在河道泥沙含量小于2kg/m3时,经过重力沉沙过滤池对泥沙的处理,出池河水能够达到滴灌水质要求,泥沙含量显著降低;河水经过过滤网处理后,清水池中泥沙粒径在0.1mm以下,同时滤网还有清除浮游生物及水中杂质的作用。通过试验说明,这种型式的沉沙池在处理含沙量较低的河水时效果明显,沉沙加过滤优于传统箱式沉沙池。今后将继续优化布置型式,结构尺寸,滤网角度,使其适应不同泥沙含量的河水处理。     

高含沙水滴灌技术研究

滴头堵塞是滴灌系统运行中的一大难题,对于高含沙水来说更为突出.针对多泥沙河道取水时引水必将引沙的现状,在分析了我国主要河道水沙分布特点的基础上,结合天然河道"水小沙少、水大沙多"的特点,提出了明暗结合式取水模式,采用枯水期明引与洪水期暗引相结合的方式,为解决多泥沙河道取水提供了新思路.利用研发的小型移动式过滤设备、简易过滤装置、可拆式灌水器等高含沙水滴灌专用设备进行组装配套,形成了适合于高含沙水的滴灌系统,使系统配套性能和运行效率均得以提高.与现有滴灌系统相比,系统造价大幅降低,堵塞率控制在5%以内,为解决高含沙水滴灌系统的易堵塞、投资高的难题提供了新途径.     

引黄灌区浑水管道输水临界不淤流速分析与计算

为了解决引黄灌区浑水管道输水灌溉工程中泥沙淤堵问题,合理确定临界不淤流速,用试验沙样和清水配制了6组不同含沙量的浑水水样,在4种规格管径的管道中进行了浑水管道输水临界不淤流速试验．分析了浑水含沙量、输水管径、泥沙密度和颗粒粒径对临界不淤流速的影响．结果表明:当管径和泥沙密度不变时,临界不淤流速随含沙量的增大而增大;当含沙量和泥沙密度不变时,临界不淤流速随管径的增大而增大;泥沙密度和粒径对临界不淤流速影响也很明显,特别是泥沙颗粒的上限粒径(d90或d95),一般最先沉降到管底的是粒径比较大的泥沙颗粒．同时,基于泥沙悬浮效率系数和悬浮泥沙能量耗损的角度,建立了临界不淤流速计算公式;利用试验数据,确定了泥沙悬浮效率系数计算方法;经试验并比较了临界不淤流速的实测值与计算值,两者之间的最大误差为2958％．     

流量与含沙量对浮筒网式旋转过滤器水力性能与过滤性能的影响

过滤器是保障微灌系统正常运行的核心设备,而水头损失与过滤效率是评价其性能的2个关键指标。为探明泵前过滤器—浮筒网式旋转过滤器的水力性能和过滤性能,采用方差分析、极差分析、主效应多重比较法对比分析了浮筒网式旋转过滤器在滤网孔径为0.150 mm时,5种不同含沙量、5种不同流量下的水头损失与过滤效率,并确定了试验条件下的最优工况。结果表明：对水头损失而言,流量比含沙量影响大;对过滤效率而言,含沙量的影响更大,且水头损失与过滤效率均随含沙量与流量的增大而增大;最优工况为流量930 L/h、含沙量2.0 g/L,此工况下对应的水头损失为0.281 m,过滤效率为84.01%,可以保证在有良好的过滤效率的同时具有较小的水头损失,从而实现节能减排,高效灌溉的目的。     

旋流网式组合型过滤器过滤性能研究

过滤装置的优化组合是提高过滤器过滤性能和适用范围的主要手段。为考察旋流网式过滤器的组合过滤性能,将旋流过滤器与网式过滤器串联连接展开试验,采用清水处理和0.14、0.19、0.24 g/L 3种不同含沙率浑水处理,对其进行过滤性能对比分析,结果表明:旋流网式过滤器组合后具有良好的适应性,当流量为100~180 m3/h时,局部水头损失曲线表现为明显的双拐点。当流量相同时,过滤性能受进水口含沙率影响显著,随着含沙率的增加,稳定运行时间缩减趋势加剧,含沙率0.24 g/L与含沙率0.19 g/L相比,稳定运行周期缩减约40%。可为过滤装置优化组合及大型过滤站水头损失和过滤性能变化规律相关研究提供一定的技术支持。     

微喷带抗堵塞性能影响因素试验研究

为探究泥沙浓度与进口压力对微喷带堵塞的影响,采用含沙水短周期连续灌溉的试验方法,将粒径小于1 mm的泥沙,配置成3种泥沙浓度的浑水,分别在4种进口压力下,观测微喷带单循环孔组流量变化,结合孔组相对流量分析微喷带堵塞规律.结果表明:在本次试验的泥沙粒径条件下,相同进口压力下,微喷带孔组堵塞程度并不完全随浑水含沙量增大而增大;同一泥沙浓度时,进口压力低于额定工作压力时易造成喷孔堵塞.泥沙浓度与进口压力均对微喷带抗堵塞性能影响显著,利用含有泥沙粒径与级配与本次试验相似的含沙水灌溉时,应尽量避免泥沙浓度为1.0 g/L,并使用较高的首部压力或在灌溉结束时用高于工作压力(不高于爆破压力)的首部压力冲洗微喷带.     

基于PPR和NSGA-Ⅱ的泵前微压过滤器水力与过滤性能研究

【目的】探究泵前微压过滤器的性能。【方法】开展5组流量(2～8m³/h)、5组含沙量(0.5～2.0g/L)、3组滤网过滤面积(1 105、1 582、2 060 cm²)和4组分水器型式(不加、1型、2型、3型)的物理模型试验,采用投影寻踪回归分析法(PPR)、多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),建立水头损失、截沙质量和总过滤效率的预测模型,探究各指标的影响因素排序,确定泵前微压过滤器的最佳运行工况。【结果】影响泵前微压过滤器水头损失的因素排序为进水流量?含沙量?滤网过滤面积;影响截沙质量的因素排序为含沙量?滤网过滤面积?进水流量;影响总过滤效率的因素排序为滤网过滤面积?含沙量?进水流量;以相对误差≤10%作为判定标准,建立的截沙质量和总过滤效率PPR预测模型合格率为100%,模型精度较高,但水头损失PPR预测模型合格率仅为70%,模型不可靠。本试验范围下泵前微压过滤器的最佳运行工况为：含沙量2 g/L、进水流量7 m³/h、滤网过滤面积2 060 cm²。【结论】PPR预测模型对截沙质量和总过滤效率...     

微灌用网式过滤器局部水头损失的

在对网式过滤器进行了系统的水力性能试验基础上，分析了堵塞对过滤器局部水头损失的影响，指出过滤器的局部水头损失变化与过滤流量、过滤时间、水源含沙量有关，这些因素主要决定了过滤元件堵塞程度和变化快慢，即有效过水面积减小的频率，从而决定了额外局部水头损失增加的快慢程度。并提出了在含沙水条件下计算局部水头损失的经验关系式，指出过滤器在实际运用中，应保证压降曲线不发生急剧上升，并可以根据不同水质条件，确定其冲洗时的压差允许值和冲洗间隔时间。     

自清洗网式过滤器水力性能试验

通过清水试验和浑水试验对自清洗网式过滤器的水力性能进行了试验研究．清水试验主要研究过滤器的局部水头损失随不同进口流量(0～230 m3／h)的变化情况．浑水试验分别对过滤器的过滤状态和排污状态进行研究:过滤状态主要研究在最大进水流量(230 m3／h)下改变不同进水含沙量时的局部水头损失变化,以及在保持相同进水含沙量(019 g／L)下改变不同进水流量时的局部水头损失变化;排污状态重点研究在不同预设压差值下最佳排污时间的变化规律．试验结果表明:对于清水过滤,进水口流量值在0～140 m3／h变化时,对应的过滤器初始局部水头损失变化缓慢;当流量在140～230 m3／h时,局部水头损失增加较快,并拟合出水头损失经验公式．对于浑水过滤,改变不同进水含沙量值,局部水头损失均在6～7 m出现拐点,之后迅速增大,确定其预设排污压差值为007 MPa;排污过程中,当排污时间达到20 s时,排污管出水含沙量趋于稳定,排污效果较好,确定其最佳排污时间段为20～30 s．     

多级复合网式过滤器水力性能试验研究

多级复合网式过滤器是将不同目数的滤网(50、80、120目)集成在同一壳体以增加其过滤效果的微灌用过滤器。【目的】研究该过滤器性能。【方法】开展清水试验,考察过滤器清洁压降变化;开展浑水试验,以流量和含沙量为因素,其中,流量设置18、22、26m³/h,含沙量设置0.07、0.10、0.13g/L,考察水头损失、流量、浊度等指标变化规律。【结果】清水试验时,过滤器清洁压降曲线符合幂函数关系,拟合系数0.9999;浑水试验时,流量起初较稳定,约18~30min后出现拐点而急剧下降;相对应的,过滤器水头损失则起初稳定,出现拐点后急剧增大,流量和含沙量越大,流量和水头损失变化的拐点出现越早,过滤周期越短,过滤器发生堵塞的时间越短,但发生堵塞后,浊度出现降低趋势,预示过滤效果更好。【结论】新研发的多级复合网式过滤器(壳体内径370 mm,高720mm)水力性能变化规律与单一网式过滤器类似,而且过滤周期较长,过滤精度较高,适用于微灌系统。