细小泥沙粒径对迷宫流道灌水器堵塞的影响

【引言】灌水器堵塞问题是影响滴灌系统使用寿命与效益的重要因素，自1971 年第一届国际滴灌会议在以色列召开以来，众多的科研学者试图从合理配置过滤设备、化学加酸加氯处理以及灌水器流道优化设计等方面解决堵塞问题，虽取得了许多成果，但该难题至今依然没有得到很好的解决。无机颗粒物质是引起灌水器堵塞的主要因素之一，是造成灌水器堵塞的直接原因，基于此研究者对颗粒物质与灌水器堵塞性能之间的关系展开了大量的研究工作。热点集中在泥沙粒径介于流道最小尺寸1/3～1/7 之间的堵塞问题，采用浑水灌溉测试方法，而对于粒径小于流道最小尺寸1/7 的颗粒采用软件模拟的方法进行了研究并取得了一定成果，认为影响堵塞主要因素为悬浮颗粒的流速、粒径和含沙量，也有研究认为当粒径大于0.05 mm 时，灌水器堵塞的危险系数急剧增加，存在易于堵塞的敏感泥沙粒径范围，但缺乏试验的验证。从西北地区的灌水现状出发，当采用天然河道、沟渠水等水源灌溉时，即使经过沉淀和过滤（120 目），仍有粒径小于0.10 mm 的细小沙粒进入灌水器流道，这些细小沙粒在灌水器内部会产生胶结、絮凝、输移等一系列微观流场水动力学行为，在流道内产生絮团，由此产生的沉淀富集成为灌水器流量下降的主要原因，改变其堵塞发生行为。不论是从堵塞研究现状还是从滴灌的实际情况，针对细小颗粒造成灌水器堵塞的规律研究相对较少，尤其对于小于0.10 mm 的细小泥沙颗粒粒径对灌水器堵塞的影响，更有待于深入试验研究。基于上述认识，本文借助不同粒径、含沙量条件下的细小泥沙颗粒浑水滴灌试验，分析造成灌水器堵塞泥沙颗粒的敏感粒径范围和含沙量标准，为提高灌水器的抗堵塞性能以及合理选择过滤方式提供一定的参考。