对我国滴头性能技术指标与结构的建议

本文作者在对我国滴头性能指标和结构的论证、分析评价的基础上,结合我国当前生产水平,参照国外滴头性能指标,就我国滴头性能技术指标和结构的选择提出了以下建议:1、提高已有滴头制造工艺的稳定性,加强质量监测,保证达到鉴定提出的指标:     

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。     

额定压力及低压下内镶片式滴头抗堵塞性能试验

依据ISO短周期滴头堵塞测试方法,测试了12种内镶片式齿型迷宫滴头在额定压力和低压情况下的抗堵塞性能.结果表明:滴头抗堵塞性能随着流道断面最小尺寸增加而提高,当滴头流道断面最小尺寸大于等于0.6 mm时滴头将获得较好的抗堵塞性能,但在0.04 MPa时滴头流道设计形式对滴头抗堵塞性能有更为明显的影响.在过滤器滤网孔径大小选择方面,压力为0.10 MPa时,可选用流道断面最小尺寸的1/5作为有效孔径,而压力为0.04 MPa时,则应按流道最小断面尺寸的1/7来选择.研究还表明,滴灌系统在低压运行时,可通过间歇灌溉的方式来预防和减少滴头的堵塞.     

水肥一体化对侧翼迷宫滴灌带抗堵塞性能的影响

为从普遍应用的侧翼迷宫滴灌带中优选出随水施肥中抗堵塞性能最佳的流道结构,为探明随水施肥过程中侧翼迷宫滴灌带滴头堵塞影响因素以及堵塞机理,根据大田滴灌系统清水与肥水交替运行的方式,通过长周期间歇性施加磷肥进行灌溉施肥试验,对3种流道结构的侧翼迷宫滴灌带抗堵塞性能进行了测试,并且利用CFD方法数值模拟滴头流道内流场分布,与试验结果提供参考和对比,试验结果显示:新型欧姆链式流道的抗堵塞性能明显优于普通几字形流道,其流道内最大速度明显高于另外两种滴头;对堵塞位置的观测发现几字形滴灌带后段易发生堵塞,其中1号滴灌带堵塞从后段逐渐向上游延伸,而2号滴灌带堵塞滴头则是由前段和后端向中游延伸。     

滴灌三角形迷宫滴头水力性能稳健性分析

由于滴灌滴头流道曲折复杂,各种结构参数都不同程度地影响着滴头水力性能,滴头水力性能分析时,很难建立显式的解析模型.为此提出基于移动最小二乘响应曲面法建立滴头水力性能可靠性指标对应结构影响参数的灵敏度分析模型.结果表明,滴头流道流量系数的可靠度对流道长度和流道宽度的均值灵敏性较强,对流道转角的均值灵敏性较差;滴头流道流态指数的可靠度对流道宽度和流道转角的均值灵敏性较强,对流道长度的均值灵敏性较差;基本变量标准差的增加会降低滴头流道流量系数和流态指数的可靠度.基于移动最小二乘响应曲面滴头水力性能可靠性灵敏度分析结果与通常的定性分析结果一致,验证了本方法的有效性.     

基于CFD三维数值模拟的新型蠕动式滴灌灌水器水力性能研究

灌水器是滴灌系统中的核心部件。滴灌技术在农业节水灌溉系统中发挥着举足轻重的作用。针对传统滴灌灌水器流道易堵塞,结构较复杂,流量不稳定等缺点,提出一种新型蠕动式滴灌灌水器。该灌水器以转轮为核心部件,水流推动转轮间歇挤压具有较好弹性的软管,达到定时定量输水的目的。基于CFD三维数值模拟技术,对该滴灌器内部流道结构进行模拟,得到流量-压力关系式。蠕动滴灌器提高了滴头流道的抗堵性能,具有"自清洗"功能;装置结构简单,便于使用和安装。     

高含沙黄河水滴灌系统关键技术的研究

针对高含沙黄河水滴灌系统滴头堵塞的问题,根据滴头堵塞的内因和外因,采取内外结合、双管齐下的技术思路对首部和尾部系统进行改装。对首部的泥沙分离器进行结构优化和改进,提高其对水源中固体颗粒的分离效率,将造成滴头堵塞的外因降低;对尾部的滴头内部流道进行重新设计,在保证消能效果的前提之下,缩短流道长度和放大流道尺寸,增强滴头本身的抗堵塞能力和抗老化问题,从而解决了滴灌技术推广中的关键技术。     

动态水压对迷宫流道滴头抗堵塞性能影响与机理分析

为缓解浑水灌溉中滴头堵塞的问题,评估了3种水压模式(恒定水压、台阶波形水压、三角函数波形水压)对滴头堵塞的控制效果,并对不同水压模式下滴头内堵塞物质、滴头排出物质的级配和粒径进行分析。结果表明：动态水压处理滴头使用寿命延长了79.06%,滴头抗堵塞性能优于恒定水压处理;波形对滴头抗堵塞性能影响较小,两种不同波形动态水压处理滴头的使用寿命仅相差2.77%。动态水压处理流道内水流紊动剧烈,能更好地移除沉积、附着在迷宫流道内的堵塞物质,与恒压处理相比,滴头内黏粒、粉粒堵塞物质分别减少了22.19%～36.75%和13.22%～25.06%。动态水压处理下滴头排出泥沙的粒径增大,最大粒径比恒定水压处理增大了44.34%,动态水压处理迷宫流道内水流流线时刻发生变化,水流的挟沙能力增强,大颗粒泥沙更容易从滴头排出。     

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。     

线源滴灌土壤湿润均匀性的影响因素试验研究

线源滴灌设计中,滴灌管出流均匀性与土壤湿润均匀性有本质不同,前者仅仅是后者必要的基础,但是要保证线源滴灌土壤湿润均匀性,还需要考虑滴头间距、滴头流量、滴水量和土壤质地的差别。对影响线源滴灌土壤湿润均匀性的主要因素进行了试验研究。试验中所用土壤为沙土和沙壤土;滴头间距为30 cm和50 cm;滴头流量为0.3~4 L/h;滴水量为10~25 L不等。试验表明,沿滴灌管方向的土壤湿润均匀度取决于湿润区的交汇程度,而湿润区的交汇程度又取决于土壤湿润区水平运移宽度和滴头间距。沙土沿滴灌管方向的土壤湿润均匀度随滴水量的增大而显著增大,沙壤土的相应指标则随滴头流量的增大而增大。土壤湿润均匀度随滴头间距的增大而减小。线源滴灌设计时,粘粒含量较少的土壤应该有一定的设计湿润深度和较小的滴头间距才能保证其湿润均匀度满足设计要求。研究结论对完善滴灌技术设计理论有帮助。     

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.     

不同初始土壤含水率和滴头流量下滴灌土壤湿润体特征及其有效性评价

【目的】研究滴灌条件下土壤湿润体水分分布。【方法】开展单点源入渗试验,探究了不同初始土壤含水率和滴头流量对滴灌土壤湿润体特征及湿润体内含水率分布的影响。【结果】灌溉结束24 h后,湿润体内的含水率达到相对稳定的状态,湿润体体积基本保持稳定;随灌水及再分布时间增加,湿润体宽深比逐渐降低,再分布过程中,宽深比随初始含水率减小而增大,随滴灌流量减小而减小;各处理湿润体体积与入渗时间呈良好的线性函数关系,灌水结束24 h后,各处理实际湿润体积均已超出计划湿润体积;计划湿润体内含水率60%θFC～80%θFC区间占比随初始含水率增大而减小,随滴头流量的增大而增大,其余各区间占比变化规律与之相反,相同滴头流量下,50%θFC初始含水率处理超出计划湿润体的体积最少。【结论】再分布后的湿润体体积主要受灌水量的影响,可以选择较小的初始含水率及较大的滴头流量以提高湿润体内水分有效性。     

新疆砾石地葡萄滴灌带合理设计及布设参数的数值分析

为了摸清新疆含砾石复杂土壤条件下土壤水分运动规律,优化葡萄滴灌系统设计中的各项设计参数及合理布设,该文通过田间交汇试验确定合适的滴头间距为30 cm,并借助Hydrus-2D数值模型确定了土壤水力参数,同时运用该数值模型模拟了不同滴头流量和滴灌带水平间距布设形式下地表滴灌土壤水分分布特征。根据土壤湿润体特征结合葡萄根系分布规律,确定新疆砾石地葡萄滴灌系统合理的滴头流量为2.5～3.0 L/h,滴灌带水平间距为60 cm。该结果可为新疆砾石地复杂土壤葡萄滴灌系统的科学设计和田间合理布设提供参考。     

The free-water pond under a trickle source: A field test of existing theories

  The size of the free-water ponds under drippers is an important field characteristic of trickle irrigation. Here we review four existing analytical theories that purport to describe 3-D infiltration. We show how they can be used to predict the extent of the pond from basic soil parameters, and the dripper discharge rate. Via a numerical example it is shown that the different theories give significantly different free-water pond radii, especially for high drip discharge rates when the flow is dominated by gravity. We then describe field experiments that were carried out to permit a comparison of the measured and predicted values using independently-measured soil parameters. This test of the different theories was conducted on a loamy soil. Raats' (1971) solution gave the best estimates of the free-water pond radius, across the range of discharge rates. The free-water pond radius, a determinant of the lateral spread away from the dripper, was found to vary only weakly with drip discharge in the range of practical applications. Consequences for management are discussed. Received: 24 September 1995     

入沟流量对灌水质量和水流特性的研究

通过垄作沟灌的田间灌水试验,用极差分析研究入沟流量、沟宽、沟深、沟底纵坡4个技术参数对灌水质量的影响和研究入沟流量对地面水流特性的影响。研究表明:入沟流量对灌水质量影响最大,其次为沟底纵坡、沟深和沟宽;水流推进时间随着入沟流量的增大逐渐减少,推进速度逐渐加快,水流推进距离与水流推进时间呈幂函数关系,相关程度都大于0.99;水流消退时间随入沟流量的增大逐渐增大,消退速度逐渐减小,尽管水流消退时间与距离也呈幂函数关系,但二者的相关性没有推进过程的好。研究成果对我国入沟流量的相关研究具有一定的参考价值。     

滴头流量对桶栽棉花根系分布与耗水的影响

以棉花为对象,设置5个滴头流量处理(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 L/h),观测了棉花不同生育阶段内的根系分布与耗水特征.结果表明,土层深度方向上:棉花根长最集中的地方不在地表层,而在地表下10~30 cm处,并且随着滴头流量的增大,根长集中点的位置向上层土层移动;棉花根质量与土层深度呈负指数关系,以地表层的根质量最大,并且深层根质量所占比率随着滴头流量的增大而下降.水平方向上:根长和根质量都是由棉株处向两侧逐渐减小,并且随着滴头流量的增大,棉株下方根长(根质量密度)所占比率减小,而两侧根长(根质量密度)所占比率增大,根系由紧凑向扩展发展.棉花在整个生育期中的田间耗水规律呈双峰型曲线变化,但随着滴头流量的增大,苗期耗水强度增大,耗水深度下移出现的时刻推后,耗水高峰期延迟.     

垄膜沟种涌泉灌溉技术要素的试验研究

在垄膜沟种农田进行了涌泉灌灌水试验，通过对水流推进过程观测，分析了田面水流运动特性，研究了沟宽对田间灌水均匀度的影响，并对垄膜沟种涌泉灌溉技术要素进行了探讨。结果表明，涌泉灌田面水流推进曲线可用幂函数表示。随着沟宽的增大，灌水均匀度呈下降趋势。从灌水质量和管网成本两方面综合考虑，试验条件下灌水技术要素的入沟流量、沟宽和灌水器间距分别以80～100L/h、20-30cm和4～5m为宜。     

地下滴灌条件下湿润体特性的试验研究

滴头流量与灌水量影响土壤湿润体的大小形状等特性,从而影响作物的生长生产.通过室内试验,研究了地下滴灌条件下不同滴头流量不同灌水量对湿润体特性的影响.结果表明:湿润锋运移与滴头流量的时间变化呈正相关;灌水量为5L时湿润体的横向和纵向尺寸达到50 cm;湿润体含水率与滴头的距离具有良好的二次幂函数关系.这对于开展地下滴灌试验与设计具有一定的参考价值.     

Fouling formation and chemical control in drip irrigation systems using treated wastewater

Drip irrigation systems are prone to changes in flow rate (FR) and increasing coefficients of variation (CV) when fed with treated wastewater, due to fouling inside the drippers. A model system was designed to measure the FR and fouling accumulation in laterals and drippers under different treatment conditions. A novel approach was taken to compare the different maintenance treatments. A comparison of chlorination and acidification strategies showed that daily chlorination and periodic acidification may prolong proper functioning of the drippers by maintaining a normal FR [(up to ±7 %) of nominal FR] and CV (<7 %) index in correlation with low fouling accumulation in the pipeline (<0.01 mg deposit/cm _pipe ² ). Current recommendations for the frequency of conventional treatments were found to be insufficient. Chemical analyses of the fouling inside the dripper and accumulated on the pipe wall showed that biofilm can survive inside the dripper under harsh environmental conditions, even when the pipeline stays clean. These results shed light on biofilm growth and survival mechanisms inside the dripper and may pave the way to developing new treatments or improving dripper design.