不同粘粒含量浑水对微孔陶瓷灌水器堵塞的影响

为了揭示不同粘粒含量浑水对微孔陶瓷灌水器堵塞的影响与作用机理,笔者研究了粘粒含量不同的泥沙和粘土(2 g/L)对微孔陶瓷灌水器堵塞的影响,并利用XRD分析灌水器内沉积物成分。研究结果表明:泥沙沉积是导致微孔陶瓷灌水器物理堵塞的主要原因。灌溉前期(0～216 h),浑水中泥沙粘粒含量对微孔陶瓷灌水器平均相对流量影响较大,泥沙粘粒含量越高,影响越大,灌水器越易发生堵塞。但是,灌溉后期(216 h后),灌水器平均相对流量均稳定在72%附近,泥沙粘粒含量对灌水器平均相对流量影响较小。进入微孔陶瓷灌水器内的泥沙全部沉积在灌水器内壁,形成一层泥沙膜,泥沙颗粒不会进入灌水器陶瓷微孔中。     

硬水灌溉陶瓷灌水器堵塞特性研究

受水资源短缺的限制,我国仍有较多地区采用硬水进行灌溉。硬水易引发灌水器堵塞,为探明硬水灌溉下水的硬度对陶瓷灌水器堵塞的规律及堵塞机理,选取砂基陶瓷灌水器,使用杨凌自来水和配制的3种不同总硬度的硬水进行灌溉实验,观察其在55 d内流量变化过程,观察灌水器内堵塞物质形态,并借助X射线衍射仪检测堵塞物成分、含量。结果表明:硬水会造成灌水器堵塞,且水质越硬,堵塞越严重;硬水灌溉条件下,陶瓷灌水器流量随时间的变化过程分为"波动阶段"和"下降阶段",且水质越硬,流量下降越明显;堵塞物质分析表明CaCO_3沉淀是灌水器堵塞的主要原因。堵塞物影像表明,运行时间越长,水质越硬,堵塞物沉积越严重。研究结果为陶瓷灌水器在水质较硬地区的推广提供了参考。     

不同灌溉模式下微孔混凝土灌水器流量变化规律研究

以尿素、磷酸二氢铵、硫酸钾3种化肥为例,详细研究了微孔混凝土灌水器在不同灌溉模式下的流量变化规律。结果表明:单纯灌水时,灌水器流量会小幅下降,灌水器内少量沙粒被水剥离堵塞微孔是导致其流量下降的主要原因,灌水器的孔径较大,自来水中的离子在其微孔中沉积对其流量影响很小。水肥灌溉时,加入不同的化肥对灌水器的流量影响很大;尿素中不含难溶物质,加入水中不影响灌水器的流量变化规律;磷酸二氢铵和硫酸钾中含较多难溶物质,加入水中会堵塞灌水器的微孔,导致灌水器流量快速下降;将磷酸二氢铵和硫酸钾配成溶液进行过滤后再加入水中,可避免灌水器堵塞,保证灌水器流量稳定。该研究为微孔混凝土灌水器的科学使用奠定了基础。     

细小泥沙对半透膜微润管堵塞的影响

为探明半透膜微润管对细小泥沙抗堵塞性能的影响,采用有压连续灌水方式对微润管3种粒径组成小于0.100 mm的泥沙颗粒进行了不同质量分数浑水灌溉堵塞试验.分析了泥沙粒径、含沙量以及压力水头对灌水器堵塞的影响,同时探讨了灌水器发生堵塞时的敏感粒径范围和含沙量质量分数值.试验结果表明:随着浑水含沙量的增大堵塞越严重,呈正相关关系;粒径在0.061 0 mm~0.100 0 mm对微润管的堵塞影响最大;相同水质条件下,随着压力水头的增大微润管堵塞程度会降低.研究结果为进一步利用半透膜微润灌溉技术提供了相关的理论基础.     

微咸水滴灌条件下氮磷肥协同施入对灌水器堵塞的影响

微咸水滴灌条件下水肥一体化过程可能加剧灌水器堵塞的发生。【目的】评估氮磷肥协同施入对微咸水滴灌系统灌水器堵塞的影响。【方法】以灌水器类型、灌溉水电导率和氮磷肥协同施入模式为研究对象,灌水器类型选取内镶贴片式灌水器(E1)和单翼迷宫式灌水器(E2);灌溉水质按照电导率设置3个水平,分别为2(S2)、4(S4)和6 dS/m(S6),另外设置地下水(G)(电导率约0.5 dS/m)作为对照(CK);氮磷协同施入模式设置磷酸一铵-尿素(MU)、磷酸一铵-硫酸铵(MA)、磷酸二铵-尿素(DU)、磷酸二铵-硫酸铵(DA)4种,测定了灌水器流量、灌水器堵塞物质干质量及堵塞物质成分。【结果】滴灌氮磷协同施入条件,系统运行96h时内镶贴片式灌水器平均相对流量均值较单翼迷宫式灌水器高19%,内镶贴片式灌水器抗堵塞性能更好;灌水器堵塞随灌溉水电导率升高明显增加,当灌溉水电导率4dS/m时,氮磷肥协同施入会导致滴灌系统的快速堵塞,磷酸盐类沉淀是主要堵塞诱因,占比超过85%;施用磷酸二铵较磷酸一铵更易造成灌水器堵塞,地下水和2 dS/m灌溉水条件施用磷酸一铵处理灌水器堵塞物质干质量均值分别较施用磷酸二铵处理低76%和41%。【结论】施用磷酸一铵可以在一定程度上减缓灌水器堵塞。     

泥沙粒径对大流道迷宫灌水器堵塞影响研究

为探明大流道迷宫灌水器发生物理堵塞的成因及堵塞过程,采用连续加沙灌溉和间歇灌溉相结合方法,研究了粒径小于0.15mm的8种泥沙颗粒对灌水器堵塞和灌水系统均匀性的影响。结果表明,浑水含沙量在低于2g/L范围内变动对灌水器堵塞没有明显影响;当含沙量为2.0g/L时,泥沙粒径是造成大流道迷宫灌水器堵塞的主要原因,引发堵塞敏感粒径范围为0.10~0.15mm,且堵塞形式主要表现为突然完全堵塞,粒径为0.058~0.075mm的泥沙颗粒最不易引发堵塞;极易堵粒径相互组合会加剧灌水器的堵塞,易堵粒径组混合在一起有减轻堵塞效果的作用。相较于常规滴灌灌水器的易堵粒径,0.1mm以上粒径的泥沙颗粒更易滤除,在浑水灌溉时可优先选用大流道灌水器。     

硅藻土微孔陶瓷灌水器水力性能研究

灌水器是渗灌系统的重要组成部分。针对硅藻土微孔陶瓷灌水器,测试了其在干燥状态和浸泡饱水状态下的压力流量特征;将渭河天然泥沙经140目筛子筛分(d≤300μm)后,配置成3种含沙量的浑水,对灌水器进行短周期灌水试验;用0.75 g/L的浑水进行灌水方法试验和灌水器浸泡饱水后灌水试验。结果表明,硅藻土微孔陶瓷灌水器压力与流量呈对数函数关系,随着压力增大,额定流量增大;清水灌溉时,随灌水次数增加,流量小幅度下降。灌水24次时,流量下降幅度约为10%;浑水试验时,流量除受灌水次数影响外,还受泥沙量的影响:相同灌水次数,含沙量增大时,流量下降幅度较大;浸泡处理减小了灌水器初始流量,减缓流量下降幅度。微观形貌进一步显示微孔陶瓷孔径在10~80μm范围内,因此含沙水灌溉严重影响灌水器使用效果。     

地下滴灌灌水器负压吸泥影响因素试验研究

为了探究引起地下滴灌系统灌水器负压吸泥的影响因素,通过对比试验,研究分析了土壤类型、单次灌水量、灌溉次数、灌水器类型、保水剂和灌水间隔等6个因素对灌水器负压吸泥的影响规律。结果表明,1流量可调式灌水器出水孔外部及内部存在负压吸泥并引起堵塞情况。外部出水孔有3个被堵塞的所占比例最多,为26.7%;泥沙分布主要集中在灌水器出水孔的内侧附近,有极少部分泥沙甚至可以越过内凸边缘,进入灌水器内圈。2压力补偿式灌水器抗负压吸泥的能力强于流量可调式灌水器,压力补偿式灌水器外部出水口及内部未发现有泥沙,而流量可调式灌水器外部出水口及内部有泥沙;灌水器在红壤土中比黄沙土中更容易出现负压吸泥情况,灌水器在红壤土中的内部泥沙量是黄沙土中的1.12~1.76倍。3灌溉方式(单次灌水量、灌溉次数、灌水间隔)对灌水器负压吸泥的影响显著。单次灌水量小的灌水器内部泥沙量较多,灌水器单次灌水量为170 m L内部泥沙量是250 m L的1.61~2.94倍;灌溉次数与负压吸泥量成正比,灌溉次数为16次的内部泥沙量是8次的3.48~5.41倍;在同一灌溉次数的条件下,灌水间隔长度与负压吸泥量成正比。4保水剂能够有效阻隔泥沙进入灌水器内部,在添加了保水剂的灌水器中,其内部未出现负压吸泥的现象。     

微孔陶瓷渗灌与地下滴灌土壤水分运移特性对比

以微孔陶瓷灌水器为研究对象,在0 m工作水头下进行土壤水分运移特性试验,并以10 m额定工作水头下工作的地下滴灌灌水器作为对照。通过对比分析2种灌溉方式下累计入渗量、流量、湿润体特征和土壤含水率变化,结果表明:相同灌溉时间下微孔陶瓷渗灌的累计入渗量、湿润锋运移距离、湿润体截面面积均明显小于地下滴灌。微孔陶瓷渗灌的流量随时间逐渐减小,直至接近于零;试验后期,微孔陶瓷渗灌湿润体内整体土壤含水率变化较小;由于微孔陶瓷渗灌为无压连续灌溉,因此在其工作过程中可为作物提供一个恒定的水分环境。而地下滴灌的流量则会维持稳定,使得土壤含水率一直增大,停止灌溉后由于土壤水分再分布而减小。地下滴灌为被动恒压灌溉,因此其灌溉条件下作物生长的水分环境处于干湿交替的循环变化状态。     

微咸水-腐植酸肥耦合滴灌条件下钙镁离子质量浓度对灌水器堵塞的影响

【目的】探明腐植酸肥施用条件下不同钙镁离子质量浓度对灌水器堵塞物质形成的影响效应与作用机制。【方法】以微咸水中钙镁离子耦合腐植酸肥滴灌为研究对象,选取4种不同额定流量（1.6、1.1、1.4、1.75 L/h）的非压力补偿内镶贴片式灌水器（FE1—FE4）,其中设置3组钙离子质量浓度微咸水处理,离子质量浓度分别为100、150、200 mg/L(G1、G2、G3),3组镁离子质量浓度微咸水处理,离子质量浓度分别为100、150、200 mg/L(M1、M2、M3),以地下微咸水灌溉为对照（CK）,研究不同离子质量浓度的灌水器平均流量（Dra）、滴灌系统灌水器的堵塞率分布、灌水器堵塞物质干质量（DW）动态变化规律,并分析了灌水器内部堵塞物质矿物组分。【结果】与CK相比,G1、G2、G3、M1、M2、M3处理的Dra分别降低了21.58%～29.68%、35.02%～39.71%、45.62%～55.68%、14.25%～20.41%、24.89%～45.69%、35.22%～56.75%,堵塞物质干质量分别增加了124.62%～178.49%、174.23%～230.33%、235.59...     

滴灌毛管泥沙分布与灌水器堵塞试验研究

为探明滴灌毛管泥沙分布及灌水器堵塞规律,通过对8种粒径的泥沙进行短周期浑水试验和堵塞试验,研究了泥沙在不同毛管分布和灌水器堵塞规律。结果表明:泥沙在不同毛管中淤积量的不均匀程度可以通过毛管淤积分布系数来衡量;泥沙在支管中的运动状态对进入毛管中的泥沙量影响很大,通过计算支管泥沙悬浮指数,可确定泥沙在不同毛管中的淤积状况,悬浮指数越大,泥沙在各毛管淤积量越不均匀,突变发生在悬浮指数等于0.325处;大颗粒泥沙在毛管底部以推移质形式运动,是造成灌水器突然堵塞的直接原因,且主要出现在第1、2条毛管中,而细小颗粒的絮凝作用是造成灌水器逐渐堵塞的主要原因。     

烧结温度对氧化硅微孔陶瓷灌水器性能的影响

烧结温度是制备微孔陶瓷灌水器的关键控制因素。研究以石英砂主要原料,制备了一种渗灌用氧化硅微孔陶瓷灌水器,分析烧结温度对微孔陶瓷灌水器结构及水力性能的影响。结果表明:氧化硅微孔陶瓷的主要成分为SiO_2和CaAl_2Si_2O_8,其主要物质成分不随烧结温度发生变化;随烧结温度的增大,微孔陶瓷密度和开口孔隙率均有减小,且孔隙的均匀性降低,孔径分布范围增大;灌水器具有稳定的渗流效果和较好的压力~流量关系,且随烧结温度的提高,渗流系数增大。     

免烧微孔陶瓷渗灌灌水器制备与性能研究

旨在确定免烧微孔陶瓷的配比,开发出一种价格低廉的免烧微孔陶瓷灌水器。通过改变硅藻土的含量,分析了免烧微孔陶瓷开口孔隙率和灌水器水力特性的变化规律,筛选出兼备良好出流能力和耐久性的灌水器。最后测试了灌水器在土壤中的渗流特性,灌水器在土壤中渗流流量随时间逐步减小,最终趋于稳定。结果表明:硅藻土的添加能有效改善灌水器的出流能力,其中硅藻土含量为5%的微孔陶瓷灌水器兼有优良的出流能力和耐久性,是一种适合应用于渗灌灌水器的新型材料。     

温度对施肥滴灌系统滴头堵塞的影响

为探究不同灌水温度下水肥一体化滴灌滴头堵塞成因与过程,采用固定周期间歇滴灌的多因素完全随机试验设计方法,分别在冬、夏两个季节研究了3种不同泥沙级配浑水与3个不同施肥质量浓度组合对滴头堵塞的影响和堵塞变化过程。结果表明,灌水温度是影响滴头堵塞的重要因素,与水质交互耦合效应显著,夏季施肥和未施肥2种情况下灌溉滴头的抗堵塞性能均高于冬季,夏季有效灌水次数是冬季的1.26~1.43倍;施肥加速滴头堵塞的作用受泥沙级配和灌水温度的影响,冬季灌溉水中0.034~0.1 mm粒径粗颗粒含量越多,施肥质量浓度对堵塞的影响越敏感,夏季灌溉水中0~0.034 mm细颗粒越多,施肥质量浓度对堵塞的影响越敏感。建议灌水温度较低时,水肥一体化滴灌应控制在较低的施肥质量浓度下灌溉,适当增大次灌水时间,减少灌溉次数。     

微孔陶瓷灌水器流量影响因素研究

制备了3种孔径相同但开口孔隙率不同的粘土基微孔陶瓷,将3种微孔陶瓷加工成圆片并分别组装成灌水器,以灌水器的水力性能研究为基础,详细讨论了灌溉系统的水头以及微孔陶瓷片厚度和开口孔隙率对灌水器流量的影响。结果表明,微孔陶瓷灌水器的流量与灌溉系统的水头呈正比;微孔陶瓷片的厚度和开口孔隙率对灌水器的流量均有影响,其中开口孔隙率的影响最大,厚度的影响次之;由于微孔陶瓷的渗透系数与开口孔隙率满足幂函数关系,故随着微孔陶瓷开口孔隙率的增大,灌水器的流量呈幂函数快速增大;随着微孔陶瓷片厚度的增加,灌水器的流量缓慢降低。     

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。     

供水压力对微孔陶瓷渗灌土壤水分运移的影响

为探明供水压力对微孔陶瓷灌水器灌水条件下土壤水分运移规律的影响,通过室内土箱模拟试验,研究了3个压力水平下的微孔陶瓷灌水器灌水时的土壤水分入渗特征。研究结果表明,微孔陶瓷灌过程中,供水压力是决定土壤水分初始入渗速率和累计入渗量的关键因素,且供水压力越大,土壤水分初期入渗速率越大,最终累计入渗量也越大;微孔陶瓷渗灌形成的湿润体轮廓为上下不对称的椭球体,湿润锋在各方向上的运移距离与时间呈幂函数关系,其中入渗向上距离水平距离向下距离,供水压力越大,水平最大入渗半径距离灌水器底部距离越远;供水压力对土壤含水分分布影响较大,供水压力越大,灌水器周围含水率越高,高含水率区域越大。在各供水压力水平下,微孔陶瓷渗灌形成的湿润体大小和含水率均能满足作物根系吸水需求。     

含沙水滴灌条件下灌水器抗堵塞试验研究

对4种不同滴灌管(带)在含沙水滴灌条件下灌水器的出流量变化及淤积堵塞情况进行了田间试验研究。经过多次灌水试验,结果表明,4种滴灌管(带)灌水器出流量均随灌水次数的增加和距离毛管进水口长度的增加呈减小趋势,最后完全堵塞的灌水器均发生在毛管的末端;在相同水质和灌水压力下,大流量灌水器抗堵塞性能较好,即大流道灌水器的抗堵塞性能优于小流道灌水器;随着灌水次数的增加在滴灌管(带)的管腔内有细小泥沙淤积,小流量滴灌管(带)在70～80 m处泥沙淤积量骤然增加,大流量滴灌管(带)在80～90 m处骤然增加,管内泥沙的沉积大大增加了灌水器的堵塞几率,因此定期对滴灌带进行冲洗可以有效减小堵塞。     

再生水滴灌条件下灌水器抗堵塞试验研究

随着新农村的建设,农村污水处理系统建设逐渐完善,同时节水灌溉技术的推广,农村再生水的利用成为农业灌溉节水的一种新方法。本试验针对农村污水处理系统,进行再生水滴灌试验。结果表明:市场常见的灌水器产品对农村的再生水有一定的适用性,具有抗堵塞的功能,可在农村推广再生水滴灌技术。宽齿形灌水器具有自清洗功能,抗堵塞性能优于其他3中灌水器,且大流量的灌水器的抗堵塞性能优于低流量的灌水器。由微生物与固体颗粒团体等组成的生物膜易沉积于灌水器的格栅和出水口缓冲区,引起灌水器堵塞,其是直接诱发灌水器堵塞的原因。灌水器流道内沉积物质的随机生长与脱落,造成灌水器的堵塞是一种随机的过程。滴灌系统运行大概350h,应对其进行清洗,以提高灌水器的抗堵塞性能。     

原料配比对 α-SiO2基微孔陶瓷灌水器性能的影响

选取石英砂为骨架材料,碳粉为造孔剂,高岭土、钠长石为粘结剂制备α-SiO₂-莫来石复相多孔陶瓷灌水器.研究了原料配比对多孔陶瓷灌水器性能的影响规律,得到了多孔陶瓷灌水器的最优配比.结果表明:石英砂含量过高易引起材料性能的下降.随着碳粉含量的增加,多孔陶瓷的孔隙率逐渐加大,密度逐渐降低.钠长石、高岭土含量的增大使得玻璃相的生成减少,晶相含量的上升,有利于改善强度.灌水器的流量随工作压力的增大而增大,其规律近似于线性.在同一工作压力下,随着造孔剂含量的增加,微孔陶瓷灌水器的流量也随之增加,这归因于微孔陶瓷孔隙的增加.多孔陶瓷灌水器渗透系数与孔隙率成幂函数关系.当原料中石英砂:碳粉:高岭土和钠长石质量比为60∶15∶25时,α-SiO₂基多孔陶瓷灌水器兼备良好的材料性能和水力性能,可以满足田间使用要求.