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有關滴灌灌水器堵塞問題及預防措施
編輯:2021-10-20 10:37:38
滴灌是各種灌溉技術中科技含量的一種,也是行之有效的一種,它對于解決我國水資源短缺問題具有極大的現實意義。滴灌是根據作物對于水分的需要,通過噴灌機低壓管道系統、機泵或高差對水加壓,經過壓力輸水管道,輸送到安裝在田間的末級管道上的特制灌水器(滴頭),由滴頭將作物生長所需要的水分和養料以較小的流量均勻、緩慢而又準確地直接輸送到作物根部附近的土壤中,使作物根系活動區的土壤經常保持在的水、肥、氣含量狀態,是一種局部灌水方式。
滴灌系統是由首部(加壓、過濾、施肥、控制及量測)設施、干管網(干管和管件)、支管管網(支管和管件)、毛管和灌水器等部分組成,而灌水器又是整個滴灌系統的核心部件,它質量的好壞直接影響到滴灌系統工作是否可靠及灌水質量的高低,因此其工作性能是滴灌技術研究的重點。進行滴灌灌水器的自主開發,我們首先要解決灌水器的堵塞問題,因為堵塞問題一直是阻礙滴灌發展的重要因素。例如:云南某溫室大棚花卉(玫瑰)的滴灌系統全部采用以色列的滴灌產品,但是僅使用了三個月灌水器就堵塞了,只好更換整條滴灌管。因此我們有必要分析其堵塞機理,找出適當的預防措施,以提高灌水器的工作性能。
一、堵塞根源
1.1從灌水器結構分析
滴灌的特點是以細小的出水孔口、以較小的滴頭流量給作物均勻供水,其流量一般在2~5L/h 之間。為得到這樣小的流量,灌水器流道和出水口一般在1mm 左右,所以如此精細的灌水器結構是導致堵塞的根源。將其歸納有二,一是灌水器流道狹窄,大粒徑懸浮顆粒無法順暢通過;二是灌水器及聯結灌水器的管道內流速緩慢,水中的一些懸浮物質產生沉積或沉淀,從而縮小過水斷面尺寸產生堵塞。
1.2從水質的角度分析
水中雜質是造成滴頭堵塞的直接原因。一是由于水中含有大量的有機或無機懸浮物(如生物殘體、砂、淤泥和粘粒)等不能順利通過灌水器流道造成堵塞;二是水中的生物(包括藻類、浮游動物、粘質等)活動引起灌水器堵塞;三是水中的化學物質,在一定條件會變成不溶性物質,沉淀在灌水器內部造成堵塞。
二、堵塞形式
根據水質原因,可將滴頭堵塞分為物理堵塞、化學堵塞和生物堵塞3 種類型。
2.1物理堵塞
由固體顆粒(如生物殘體、砂、淤泥和粘粒等)引起的堵塞。由于未使用過濾器或過濾器未及時沖洗,或者使用高含沙水進行滴灌等都會造成這種堵塞。
2.2化學堵塞
化學堵塞主要指溶解在水中的化學物質,在一定條件會變成不溶性物質,沉淀在灌水器內部造成堵塞。如采用了不適宜滴灌系統使用的化肥或不適應滴灌的水質。
2.3生物堵塞
生物堵塞指水中的生物(包括藻類、浮游動物、粘質等)進入微灌系統后可能生長和繁殖,并造成管道面積減小,引起灌水器堵塞。如滴灌管道中積水未及時排空,這樣就會造成微生物繁殖以引起堵塞。同時,由于滴灌是一種局部濕潤灌溉,滴頭附近的土壤濕度高于土壤的其他部分,同時根系生長具有向水性,作物根系往往向滴頭附近集中,纏繞在滴頭表面甚至通過出水孔進入滴頭內部,從而造成堵塞。
三、預防措施
基于上述分析,我們解決堵塞問題的主要途徑就是:加強水質凈化,改善灌水器結構以及定期對系統進行清洗、酸洗和加氯處理等。
3.1加強水質凈化
對水質凈化的處理包括研制應用各種專用的過濾系統(設備),對灌溉水進行精細的過濾。如果水中雜質主要為泥沙,我們可選擇用離心式過濾器和網式過濾器組合過濾;如果雜質主要為有機物淤泥藻類,則可選擇用砂石過濾器和網式過濾組合過濾;如果水中既有砂石又有淤泥藻類,則需要用離心砂石、砂石過濾器及網式過濾器組合過濾。另外,可以修建水源沉淀池,以凈化水質,或者加入化學等以抑制水中微生物的生長,這也可以在一定的程度上緩解堵塞問題。
3.2改善灌水器結構
改造現有灌水器流道的設計,在采用分級消能的基礎上,擴大進口斷面尺寸,采用變流道進行消能;在灌水器出口處開一V型槽(或縫隙)或在流道口設一凸點使水在此形成紊流以抗堵;變換流道齒角,采用圓弧形或流線性流齒,防止滴頭流道內局部出現流動滯止區;同時還可以增加滴頭流道的光潔度,減少微粒及毛狀物在滴頭內附著的機率。
3.3新材料的應用
新材料的出現將會為解決堵塞問題提供一種新途徑。隨著材料的發展,陸續研制出一些持久、耐熱、廣譜性、價格低廉的有機類材料,既適合塑料生產工藝又不影響塑料制品性能。這些材料己在塑料進水管應用,經測試效果明顯,而且制造成本不高,可望不久能在滴灌系統中廣泛應用以解決堵塞問題。
也有人提出用一種新型材料一納米材料來解決滴灌系統中的堵塞問題。納米材料由于自身的結構特點有著無與倫比的特性,被稱為“政府關鍵技術”、“戰略技術’。其制備也開始規?;?,應用的前景十分廣闊。若把這項技術應用到滴灌系統中,其堵塞問題也可得以很大程度的改觀。
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