【摘要】：物理堵塞是滴頭堵塞中最常見的堵塞形式，在特定的滴頭流道結(jié)構(gòu)下，滴頭的抗堵塞性能主要受泥沙顆粒特性的影響，其中泥沙顆粒大小及含沙量的變化對(duì)滴頭的堵塞具有較大的影響。本文以片式迷宮流道滴頭為研究對(duì)象，以不同粒徑范圍、含沙量及泥沙級(jí)配組合為試驗(yàn)變量進(jìn)行渾水滴灌堵塞試驗(yàn)。分別選取粒徑小于0.1mm的泥沙顆粒，過篩處理篩選出6種范圍的泥沙顆粒，運(yùn)用全組合試驗(yàn)方法，配置0.5、1.0、1、5g/L3種不同含沙量的渾水，采用周期性間歇滴灌試驗(yàn)方法，分析了不同粒徑及含沙量對(duì)滴頭堵塞的影響，確定滴頭堵塞的敏感粒徑范圍及臨界含沙量水平。試驗(yàn)結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)滴頭堵塞位置并利用掃描電鏡觀測(cè)堵塞泥沙結(jié)構(gòu)體特性。結(jié)合單粒徑試驗(yàn)結(jié)果，選取4種不同機(jī)械組成的泥沙級(jí)配進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)出流泥沙各粒徑段所占比例進(jìn)行分析，并得到以下主要結(jié)論： 1)對(duì)于單粒徑試驗(yàn)來說，較易引起滴頭堵塞的敏感粒徑范圍為0.075D0.1mm和0.03D0.038mm；當(dāng)含沙量小于1.3g/L時(shí)，粒徑為0.038D0.05和D0.02mm的泥沙較難引起堵塞，且含沙量變化對(duì)堵塞的影響較��；粒徑0.02D0.03mm和0.05D 0.075mm的堵塞情況介于上述兩者之間。因此在實(shí)際灌水過程中應(yīng)該選取合理的過濾措施，盡可能的濾除0.075-0.1mm與0.03-0.038mm的泥沙顆粒，降低滴頭堵塞幾率。 2）當(dāng)含沙量小于1.3g/L時(shí)，泥沙粒徑是引起堵塞的主要的原因，含沙量變化對(duì)堵塞的影響較�。划�(dāng)含沙量大于1.3g/L時(shí)，滴頭堵塞的機(jī)率迅速提高，含沙量為堵塞的主要因素，因此首先應(yīng)該將灌溉水靜置、沉淀，盡可能的將泥沙含量保持在1.3g/L以下。 3）本試驗(yàn)選用的齒形流道滴頭的堵塞位置主要發(fā)生在流道進(jìn)口及齒形流道處，在流道出口及緩水區(qū)發(fā)生堵塞的概率較小，這說明滴頭的堵塞位置具有規(guī)律性。將堵塞泥沙與原狀泥沙用場發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)，研究堵塞機(jī)理，得出當(dāng)粒徑范圍在0.038D0.1mm之間時(shí)，泥沙在流道內(nèi)不易形成團(tuán)聚體，造成滴頭堵塞的原因是泥沙沉降、堆積；當(dāng)粒徑范圍D0.038mm時(shí)，泥沙易在流道中凝結(jié)成大的團(tuán)聚體，是造成滴頭堵塞的主要原因。因此針對(duì)細(xì)小泥沙顆粒造成的滴頭堵塞機(jī)理，應(yīng)適當(dāng)在灌溉水中加入適量的分散劑，抑制泥沙團(tuán)聚體的形成。 4）對(duì)于泥沙級(jí)配而言，不同的泥沙級(jí)配組合對(duì)堵塞的影響規(guī)律不同，當(dāng)泥沙含量小于1.0g/L時(shí)，粒徑范圍0.03-0.05mm與大于0.05mm的泥沙顆粒含量較多的級(jí)配最易造成滴頭堵塞，當(dāng)泥沙含量大于1.0g/L時(shí)，級(jí)配對(duì)堵塞的影響顯著性降低，含沙量成為造成堵塞的主要因素。 5）通過分析泥沙在毛管中的淤積位置、淤積量及顆粒組成情況，當(dāng)?shù)晤^發(fā)生嚴(yán)重堵塞的毛管，淤積泥沙主要分布在毛管中段60-100cm處，未發(fā)生滴頭堵塞或者堵塞非常輕微的毛管，淤積泥沙主要分布在毛管尾段，泥沙級(jí)配對(duì)泥沙在毛管中的淤積位置影響較小，但對(duì)泥沙在毛管中淤積量有較大影響，級(jí)配中粒徑小于0.03mm的泥沙顆粒較易隨水排除滴頭，對(duì)滴頭堵塞影響較小。因此當(dāng)灌溉水中含沙量較高時(shí)，應(yīng)該盡量濾除粒徑較大的顆粒，降低滴頭堵塞概率。對(duì)于滴灌管中的淤積泥沙而言，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，按時(shí)對(duì)滴灌管進(jìn)行沖洗，以延長滴管系統(tǒng)的使用壽命。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S275
【圖文】：

受水的布朗運(yùn)動(dòng)影響明顯，顆粒在流場中長久懸浮，加流出，加上本試驗(yàn)不考慮水質(zhì)的影響，所以粒徑 D3 和 D1、D4 渾水在含沙量為 0.5 g/L 時(shí)，灌水 14 次后 qr為為 15%，當(dāng)含沙量為 1.0 g/L 時(shí)，僅灌水 9 次，粒徑 D56%和 45.40%，說明即使在低含沙量（0.5 g/L）條件下滴頭的堵塞，且堵塞程度隨著含沙量的升高而快速發(fā)展隨水流動(dòng)，易發(fā)生沉積堵塞。D4 粒徑段，顆粒結(jié)構(gòu)復(fù)含沙量小于 1.0 g/L 時(shí)，粒徑 D2、D5 灌水結(jié)束時(shí)，qr 30%，部分滴頭發(fā)生了較為嚴(yán)重的堵塞，說明粒徑 D2程度較 D1、D4 次之。量為 1.5 g/L 時(shí)，6 種粒徑段渾水平均相對(duì)流量隨著灌水 次時(shí) Cu 均降至 10%左右，大部分滴頭發(fā)生了較為嚴(yán)重 g/L 時(shí)，堵塞的主要控制因素是含沙量，而粒徑大小的 3-2 配制的不同泥沙級(jí)配渾水堵塞試驗(yàn)結(jié)果見圖 3-2。

圖 3-3 含沙量與流量降幅關(guān)系圖Fig.3-3 Relationships of sediment concentration and flow decrease amp圖 3-3 可以看出，隨著含沙量增大，流量降幅總體呈增大趨勢(shì)，當(dāng) 時(shí)，所有粒徑段渾水均造成滴頭嚴(yán)重堵塞。其中，粒徑 D1 和 D4沙量的增大呈升高趨勢(shì)，根據(jù)滴頭堵塞率達(dá)到 50%的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見塞率的灌水次數(shù)隨含沙量的升高逐漸減少。當(dāng)含沙量為 1.0g/L 時(shí)， 次與 9 次后滴頭流量降幅超過 50%，說明這 2 種粒徑段均較易引起3 和 D6，含沙量小于 1.0 g/L 時(shí)，滴頭流量變化較小，50%滴頭堵約為 20 次，說明當(dāng)含沙量小于 1.0 g/L 時(shí)，這 2 種粒徑段的泥沙不徑 D2 和 D5，當(dāng)含沙量分別為 0.5、1.0 g/L 時(shí)，流量降幅均在 35%塞率所需的灌水次數(shù)基本相同，堵塞情況介于粒徑 D1、D4 與粒徑析，當(dāng)含沙量不大于 1.0 g/L 時(shí)，粒徑是影響堵塞的主要因素，存段，當(dāng)含沙量在 1.0~1.5g/L 之間時(shí)，堵塞是粒徑與含沙量共同作用大于 1.5 g/L 時(shí)，影響堵塞的主要因素就是含沙量，粒徑對(duì)堵塞影

Fig.3-4 Changes of Christiansen uniformity coefficient with irrigation frequency under various sedimentconcentrations從圖3-4可以看出，在粒徑D6條件下，當(dāng)含沙量為1.0 g/L時(shí)，灌水9次，克里斯琴森均勻度系數(shù)仍為53.40%，當(dāng)含沙量為1.2 g/L時(shí)，滴頭堵塞率達(dá)到50%時(shí)仍需12次灌水。當(dāng)含沙量升高到1.3g/L時(shí)，灌水7次后

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2743380