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地下滴灌灌水均匀度试验研究

胡笑涛  
【摘要】: 我国水资源的严重不足,是农业持续发展的主要制约因素,发展节水农业已成为全国上下的 共识。节水农业的发展必须以灌溉技术的变革为前提。地下滴灌作为一种极具节水潜力的微灌技 术,将成为未来节水灌溉技术的新的创新点之一。 本文针对影响地下滴灌均匀度的因素分析入手,采用室内测定的试验方法,对简易地下滴灌 灌水器制造偏差、土壤水分运移规律、灌水器出流规律以及空气介质中毛管的水力特性、水力计 算等进行了研究,探索了保证一定灌水均匀度的灌水技术参数组合规律。主要研究结果如下: (1)精确的制造工艺可以保证较低的制造偏差,电钻打孔比扎孔可以获得较好的灌水器流 量均匀度,达到基本合格水平。简易地下滴灌灌水器流量压力关系在空气和土壤介质中都呈现较 好的幂函数关系,其流态介于层流和紊流之间。 (2)地下滴灌的灌水器出流量一般在较短时间内形成饱和圈后,土壤入渗速率不仅受到土 壤质地、土壤初始含水率、土壤容重等因素的制约,而且还与影响灌水器出流速率的压力水头有 关。地下滴灌条件下,初始含水量较高的土柱,湿润锋运移速度快于含水量较低的;在较高的供 水压力条件下,各个方向的湿润锋运移都比低水头情况下的快;容重越大的土柱湿润锋运移速度 越缓慢。粘壤土湿润锋运移速度明显慢于沙土,特别是容重较大时更为明显。根据一维土柱近似 的湿润轮廓线初步选定了工程设计参数。在地下滴灌灌水器出流量较小情况下,埋深应浅,孔距 应选择和毛管间距相等或接近;出流量大时,埋深可深,孔距大于毛管间距仍可获得较均匀的土 壤水分分布。 (3)通过对空气介质中简易地下滴灌的微孔毛管试验研究发现:60m管长的毛管平均压力 水头的位置基本上在距第一孔口的有效管长40%-45%的地方;大部分水头损失发生在毛管的前半 部分;压力均匀度随孔径的增大而减小,但与初始工作水头关系不密切;在1.5m以下的工作压 力下运行,沿程出流均匀度随孔径的增大而降低,当孔径不大于1.0mm时,灌水均匀度可以达到 60%以上;当孔径大于等于1.2mm时,灌水均匀度低于50%。制造偏差的影响远远大于压力变化 对出流均匀度的影响。 (4)利用达西—韦斯巴赫公式计算微孔毛管的沿程水头损失具有较高的精度,但计算复杂, 吴义伯公式计算虽较简单,但在灌水均匀度较差时误差较大,为此对吴义伯公式进行了修正,提出 了修正系数的计算经验公式,取得了良好的结果,为简易地下滴灌工程设计中水力计算建立了简化 公式。 (5)根据实测的不同孔径的压力流量关系,计算了允许最大毛管长度,并在理论上对变孔 径等流量毛管组合方法进行了探索。


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