迷宫式滴头水力设计与抗堵塞滴头流道机理研究.pdfVIP

六、环境泥沙、生态泥沙及其他 ·883· 迷宫式滴头水力设计与抗堵塞滴头流道机理研究 高 林1 李光永1 吴国英2 (1．中国农业大学水利与土木工程学院北京 100083； 2．黄河水利科学研究院 郑州450003) 摘要：滴头内部结构形式和水力性能对滴灌系统有着重要的影响。通过滴头流道结构形式和水力性能 关系的研究，有助于对改进滴头性能。本文在流体动力学理论基础上通过对7种不同迷宫流道形式的比 较，进行结构参数(流道长、深度、齿角度等)和流态指数的对比，并对流道结构形式的滴头进行了实验 研究，分析比较出了不同流道的流态指数、流道长度及流道断面积，表明影响流态指数的主要因素是流 道结构形式，流道长度对流态指数的影响很小。 关键词：滴头流道抗堵塞流态指数 21世纪全世界头等重要的大事就是要解决水资源紧缺问题。我国是世界上13个贫 水国之一，水资源总量不足而且分布很不均匀，不仅如此，淡水污染日益严重，水荒的 蔓延给水资源紧缺问题雪上加霜。农业是用水大户，占总用水量的70％以上，而灌溉用 水又占农业用水的90％o。随着现代化进程的加快，工业用水量大幅度提高，水资源“农 转非”问题严重，使农业的灌溉用水量一降再降。为此，节水灌溉技术的推广不容忽视。 933 根据国家水利部(中国灌溉农业节水规划)预测，到2010年我国节水灌溉工程面积达2 万hm2，到2020年全部灌溉面积均应达到现阶段节水灌溉工程的标准·，可见我国今后 节水灌溉将有大规模的发展。目前，农业节水灌溉中发展最快的是滴灌和微喷灌等微灌 技术，而滴头正是滴灌系统的最关键的部件之一，其作用是对进入的压力水流进行消能， 以稳定、均匀的低流量滴入土壤，流量范围在2～12L／h。 由于滴头的大数量和小湿周，它在田间的堵塞难以被发觉，目前也没有可靠的指标 来指导工作人员及时发现和更换毛管，进而会影响作物的产量，直接影响到投资、维护 和推广。Bucks等将滴头堵塞原因大致归结为i类，即物理堵塞(悬浮颗粒)、化学堵塞(凝 絮物)和生物堵塞(细菌和藻类)。并且，Nakayama等指出滴头的堵塞是多个因素联合所 致，不可孤立分析。 从系统外部讲，滴头的堵塞与当地地势、系统选材、安装、操作等因素有关，地下 滴灌还存在负压吸泥和植物根系入侵的问题。 从系统内部讲，由于微灌系统是小水勤灌，运行频繁，水泵连续运转时间长，一般 的水泵叶轮极易生锈和磨损。在我国尚缺微灌专用防锈耐磨水泵，水泵寿命短，而且锈 作者简介：高林，男，1978年出生，博士生。 o廖正品．塑料节水器材的发展现状与对策建议．2002 ●西安交通大学．农业节水滴灌技术及设备．2003 ·884· 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 屑也给系统堵塞带来危害。 灌溉用水都含有砂粒，一般需经过过滤才可进入灌溉系统。常见的过滤器有筛网式、 叠片式和砂石过滤器，过滤介质孑L径与灌水器流道直径有关，要求滴灌为1／10，微喷灌 为1／7。 水源经过过滤处理虽然达到了滴灌水质标准，并不说明过滤目数以下的砂粒不对滴 头造成堵塞。悬浮颗粒在沉积到灌水器附近时，会受到附壁应力及颗粒之间的范德华引 力、氢键及物理、化学吸附作用，颗粒之间产生“吸附架桥”现象，堵塞灌水器。 1实验材料与实验方法 1．1滴头的选取 目前常用滴头是迷宫流道滴头。本研究选取典型的7种迷宫流道形式进行水力性能 (3)、(6)、(7))。每种滴头5种流道长度。 刮贳 妖!欠欠二} 一I．!：!! 旧H剖 (1) (2) ＆Z一 (4)