地下灌溉灌水器沙地试验

通过对现有滴灌灌水器类型的分析及试验筛选,结果表明,内镶式滴灌管最适宜应用于地下滴灌,在低压运行时,孔口式滴头在土壤中稳定出流量为空气中的3/5,基本可以满足地下滴灌的要求;在较高供水压力时,所选取的几种滴头基本上都可以用于地下滴灌。通过对湿润锋的观测,发现出流量较大的滴头,其湿润锋向上运移速度较快。因此,为防止地下滴灌产生深层渗漏,应选取出流量较大的滴头

通过试验,研究了灌水器类型、流量、工作压力和土壤初始含水量对地下滴灌灌水器出口正压的影响规律。结果表明:灌水器埋入土壤后,其出流由于受土壤等因素的限制,在灌水器出口处产生了一定的正压,该正压随着灌水历时的延长而增大。影响地埋灌水器出口正压的主要因素是灌水器的额定流量和土壤初始含水量

为了研究灌水器流量变化规律,该文以灌水器工作压力、土壤容重和土壤初始含水率为试验因素,用混合水平均匀设计安排试验方案。应用研制的地下滴灌灌水器流量测试系统,用称重法来获得不同试验方案灌水器流量。根据试验数据,建立了地下滴灌灌水器流量计算经验公式。分析表明:在工作压力不变时,灌水器流量在灌水初期略大,而后减小并趋于恒定,这个变化过程仅1～2min左右,可认为灌水器流量是不变的;在同一压力下,地下滴灌灌水器流量比地表滴灌减小5%～20%,压力越大,二者值越接近;影响地下滴灌灌水器流量的主要因素是灌水器工作压力,而土壤容重和土壤初始含水率对灌水器流量影响较小。

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。

对多孔胶管地下灌溉的原理做了简要说明。详细叙述了多孔胶管的结构、原材料、制造设备和生产方法。简要叙述了多孔胶管的堵塞及其预防。

为分析迷宫灌水器流道内水流流态及其相互转换的临界雷诺数,该文对5种流道尺寸的模型中水流流动现象进行观测与分析,并进一步分析了迷宫流道内水流水头损失与断面平均流速之间的关系以及相应断面尺寸直流道内水流沿程水头损失与断面平均流速之间的关系。结果表明:迷宫灌水器不断转折的流道对水流有很大的干扰,可以使其中水流在雷诺数为41.5时就失去稳定转变为过渡区;迷宫流道进口段单元中可能出现层流,出现层流的单元数占总单元数的10%～12%。从整体来看,可认为迷宫灌水器中水流流态为紊流或过渡区;与经典雷诺试验结果不同,迷宫流道中水流水头损失与断面平均流速的2.0～2.5次方成比例;迷宫灌水器的流态指数可达到0.4～0.5;该试验迷宫流道中水流过渡区与紊流区相互转换的临界雷诺数为87.5～125.0。

压力和流量的关系是地下滴灌灌水器最重要的水力要素之一,通过地下滴灌灌水器试验装置,测量了流量和压力关系。试验结果表明:压力不变情况下,地下滴灌灌水器流量是恒定的;地下滴灌灌水器流量对压力变化的敏感程度高于地表滴灌。

根据多孔管在空气中出流的计算方法,结合单孔土中出流的试验结果,采用理论分析与试验结合的方法,分析研究了多孔管土中出流的计算方法和公式,为多孔管地下灌溉工程的设计提供了参考。

在室内将3种类型的灌水器置于自制水槽中,进行了灌水器的淹没出流试验。试验结果表明:灌水器在淹没出流时的出流规律与自由出流相同,但淹没时的流量略小于对应压力下自由出流的流量,其流量变化率多在10%以内;相比之下,低压时流量变化率比高压时大,即在灌水器额定工作压力(10m)附近,淹没出流对其影响较小。统计特征表明,灌水器淹没后出流更加均匀。不同灌水器类型对淹没与否的敏感程度有所差异,微管灌水器最为明显,其次是内镶式,补偿式变化很小。升降压过程中,降压过程的淹没出流对灌水器的流量变化率均小于升压过程。

微灌灌水器-微喷头

以运行2年的日光温室番茄地下滴灌系统为对象,通过对灌水器流量进行测试,分析了滴灌带埋深、施肥次数、施肥量和土壤层状结构等对灌水器堵塞程度及灌水均匀性的影响。滴灌系统包括滴灌带埋深为0、15和30cm的33个小区,2年累计施肥次数的变化范围为0~19,累计施尿素量变化范围为0~1023kg/hm2。结果表明,运行2年后地表和地下滴灌灌水器发生了轻微堵塞,其中流量降低超过25%的灌水器占2.7%,完全堵塞的灌水器占2.1%;施肥次数、施肥量和土壤层状结构对堵塞的发生没有明显影响,地表滴灌比地下滴灌堵塞略为严重;未发现根系入侵造成的灌水器堵塞。对发生堵塞灌水器在系统中的位置进行调查后发现,大部分堵塞灌水器位于毛管的最末端。为了定量评价灌水器堵塞程度对灌水均匀性的影响,建立了灌水器流量变差系数与流量降低百分数之间的回归关系,结果表明灌水器流量均匀系数随堵塞引起的流量降低百分数的增大而线性增大。

针对最为节水、高效用水的地下滴灌技术,主要分析了目前地下灌水器产品的结构、使用特点和功能,并运用土-水系统中土壤水分理论知识,提出并设计了一种非电子控制的地下滴灌灌水器产品。该产品以土壤负压为控制动力,以土壤水分为控制条件,当灌水器附近土壤发生干湿变化时,土壤表现出不同大小的负压,并作用于灌水器内部的弹性膜囊,使之发生变形,从而改变灌水器内部流道的通断,使灌水器的出流状况始终与土壤含水量自动相适应,具有出流量自调节的功能。

通过对现有滴头、滴箭等产品结构的研究、改进与优化,设计开发出一种抗堵塞功能较强的插入式地下灌水器产品,整体上具有快速装拆、移动灵活、滴流量偏差小、水力性能稳定等特点。为检验其抗堵塞功能的优劣,分别进行了自由出流和插地出流条件的滴水试验。结果表明:移动插入式灌水器出流均匀,具有较强的抗堵塞性能,自由出流时的平均滴水量与多次间歇式插地出流时的平均滴水量相当,其波动范围在5%以内,较适合于在移动式地下滴灌系统中应用。

研究不同含沙水滴灌条件下,随着灌水次数的增加滴灌管(带)的堵塞情况;灌水器出流及淤积在滴灌管(带)管腔内的泥沙含量和粒径组成。经过多次灌水试验,试验结果表明:经过11次灌水试验,d120水质情况下滴灌管(带)堵塞情况好于s120;s100和d75水质情况下,经过相同次数的灌水试验,4条滴灌管(带)堵塞灌水器个数及位置相同;s80和d75水质情况下,虽然d75水质下灌水次数多,但4种滴灌管(带)抗堵塞性能明显要好于s80水质情况下;不同水质情况下4条滴灌管(带)的前60m,管腔内泥沙淤积量很小,70~90m处泥沙淤积量则不同程度的增加,淤积在管腔内的泥沙中值粒径d50最大值出现在60~90m。

利用femlab软件可以用偏微分方程式描述各种数学、物理与工程问题或者是多重物理量问题,并可用有限元法对其进行分析。为此,重点介绍了该软件的基本原理与应用方法,包括图形绘制、网格生成、解答器等过程,以及它在滴灌设备研发中的应用。通过该软件的使用大大提高了产品设计质量和速度,降低了制造成本。

以齿形迷宫流道灌水器为研究对象,通过计算流体力学(cfd)数值模拟、piv观测和样品测试相结合的方法,研究了齿形结构的不同齿底距、齿高下颗粒运动轨迹与流道内部速度场分布的关系,并初步探索了流道结构参数与灌水器抗堵塞性能的关系。结果表明:当流道内固体粒子运动速度小于0.5m/s时,易在齿底处旋转,而大于此速度时,则易进入主流区被水流带出流道;齿形迷宫流道齿底距与抗堵塞性能呈正相关,齿高与抗堵塞性呈负相关;流道设计时,单纯增大齿底距或者减小齿高,可以有效降低粒子在流道中发生旋转的概率,有利于提高灌水器的抗堵塞性能。

微灌灌水器-喷头SLT67.3-94

在参照滴头水力特性检测方法的基础上,从流量变异系数、流量压力关系、水量分布均匀系数等角度研究了吸力式微润灌水器水力特性。结果表明,0.02mpa工作压力下微润灌水器流量变异系数均值为5%,流量变异系数随着压力的增大先减小后增大;流量随着工作压力的增加而明显增大,二者之间具有良好的幂函数关系;水量分布均匀系数在83%～93%之间变化,随工作压力的增加先增大后减小,为了尽可能保证灌水器出流量和灌水均匀,工作压力宜控制在0.018～0.025mpa之间。

针对辽宁省补充性灌溉地区的特点,开发以补充灌溉为主,移动式、农民易于接受的新型节水灌溉设备,即螺旋消能补偿式灌水器,以丰富辽宁省的节水灌溉技术手段。通过改变灌水器的结构形式,开展其结构参数、水力性能参数测试试验,确定了应用此灌水器的输水带长度及灌水均匀度,可用于改进地面灌灌溉技术、管灌末级改造和应急抗旱使用等方面,促进了辽宁省避灾农业、高效农业、现代农业的发展,保障全省粮食安全、农民增收。

本文介绍了地下灌溉用渗水管的使用现状,并指出了纺织品渗水管在许多性能上都优于普通打孔管。最后还列举了三种纺织品渗水管的生产方法。

为了研究滴头工作压力和土壤物理特性对地下滴灌灌水器流量的影响,采用分形理论分析各种级配土壤的分形特征;以土壤颗粒质量分形维数、灌水器工作压力、土壤容积密度、土壤初始含水率为试验因素,运用混合水平均匀设计方法进行试验。结果表明,粘粒含量大小是土壤分形维数的主要影响因素,土壤分形维数随着粘粒含量的增加而增大;plassim公司地下滴灌灌水器流量随土壤分形维数的增大而减小,即土壤质地越细地下滴灌滴头流量就越小;通过试验所建立的包含有土壤分形维数因素的地下滴灌灌水器流量计算经验公式的普适性较高。

为研究不同质地土壤中灌水器水力要素的变化规律及其差异,选取灌水器工作压力、土壤容重和土壤初始含水率为因素,分别在粘土、壤土和砂土中采用混合水平均匀设计安排试验。试验结果表明,不同土壤中的灌水器出流规律一致:即当工作压力不变时,灌水器流量在灌水初期略大,而后减小并趋于恒定,这个变化过程仅1~2min;在相同压力下,地下滴灌灌水器流量比地表滴灌小5%~20%,压力越大,二者越接近;灌水器流量随工作压力的增加而增大;土壤因素对灌水器流量有微弱的制约作用,使流量减小。相同条件下,土壤质地越轻,灌水器流量越大;但随着土壤容重和土壤初始含水率的增加,土壤质地越轻,流量减小程度越大。